變壓器的過負(fù)荷能力

1、力變壓器的過負(fù)荷能力發(fā)布:2009-6-1017:04|作者：wuguosheng|來源：本站|查看:4次|字號：小中大從熱老化的觀點(diǎn)出發(fā)，只要絕緣強(qiáng)度不下降，就可以長期過載運(yùn)行。對油浸式變壓器，只要繞組溫度不超過98度，油溫不超過85度，對絕緣強(qiáng)度影響不大，可以長期運(yùn)行對干式變壓器按制造廠規(guī)定，視其絕緣材料而定眾所周知，變壓器過載運(yùn)行會使溫度升高，加快變壓器絕緣的老化過程，降低變壓器的使用壽命。據(jù)研究統(tǒng)計(jì)，絕緣工作時的溫度每升高8度，其壽命會減少一半。但實(shí)際運(yùn)行中，大部分變壓器的負(fù)載都不是始終不變的常數(shù)，因此，變壓器在不損壞繞組絕緣和不降低使用壽命的情況下，可以在短時間內(nèi)過載運(yùn)行,具體數(shù)值大

2、概如下:(1)當(dāng)超過負(fù)載1.3倍時，室外變壓器允許過載時間為2h,室內(nèi)為1h;(2)當(dāng)超過負(fù)載1.6倍時，室外變壓器允許過載時間為(3)當(dāng)超過負(fù)載1.75倍時，室外變壓器允許過載時間為(4)當(dāng)超過負(fù)載2.0倍時，室外變壓器允許過載時間為瓦斯繼電器動作值由變壓器生產(chǎn)廠家在出廠前設(shè)定；1000KVA及以上容量的油浸式變壓器才裝設(shè)有溫度信號計(jì)，一般規(guī)定正常運(yùn)行時上層油溫不超過85。，否則應(yīng)發(fā)出信號提示值班人員。最高不超過95。，超過則動作于跳開變壓器各側(cè)開關(guān)。在冷卻條件好，的情況下，允許一定的過負(fù)荷運(yùn)行，但一切的過負(fù)荷運(yùn)行都有依據(jù)當(dāng)主變過負(fù)荷1。2倍時，即電流達(dá)到額定電流的一點(diǎn)二倍，相應(yīng)損耗增加是這

3、樣的設(shè)定主變在最大效率運(yùn)行，即銅耗等于鐵耗，而電流增加一點(diǎn)二倍時，銅耗增加的倍數(shù)是1。44倍，在電壓不變的情況下鐵耗不變，那么總損耗相應(yīng)增加到1。22倍。這將造成變壓器的溫度升高。這個溫度具體會上升到多少，可以通過溫升試驗(yàn)求出來。另外環(huán)境溫度也是一個重要的因素，冬天氣溫低，過負(fù)荷的倍數(shù)相應(yīng)可以高點(diǎn)，因?yàn)樽儔浩鞯纳釛l件好，天氣熱的時候反之。當(dāng)溫升試驗(yàn)做出來的溫度值低于銘牌值，主變允許長時間過負(fù)荷運(yùn)行。但要考慮線圈有局部過熱的危險。溫升較高時你也要長時過負(fù)荷運(yùn)行，那根據(jù)絕緣的六度法則：當(dāng)絕緣體的平均溫度比允許的正常溫度每上升六度時，絕緣的壽命減少一半。這就是代價。綜上所說，1。2倍負(fù)荷長時運(yùn)行，

4、取決于主變溫升。長時間運(yùn)行是個模糊的時間，不好說。實(shí)際運(yùn)行中，我見過S9-200/10的配電變壓器實(shí)測負(fù)荷到300kVA的情況，負(fù)荷大部分是軋花廠（電機(jī)負(fù)荷），每年九月左右開始到10月左右結(jié)束，變壓器沒燒。還有110kV20000的變壓器，7型的鋁線圈，高峰期帶到26000kVA,高峰期每天約4小，但堅(jiān)決不允許長期過載運(yùn)行。30min,室內(nèi)為15min;15min,室內(nèi)為8min;7.5min,室內(nèi)為4min.時，持續(xù)1個月左右，也沒問題。但個人意見認(rèn)為，變壓器超負(fù)荷運(yùn)行20%一般應(yīng)該沒問題，主要是上次聽了一個非合金變壓器廠的推介會，會上介紹了變壓器鐵芯設(shè)計(jì)中磁密度的事情，變壓器過載多少，不能

5、讓鐵心磁密飽和，磁密飽和后，大量能量消耗在鐵心上，輸出嚴(yán)重下降，油溫也就高了。若磁密飽和到一定程度，采取任何散熱手段也不行了。變壓器過載能力的大小，關(guān)鍵在于廠家采用的鐵心硅鋼片磁密飽和度與設(shè)計(jì)滿載運(yùn)行時的磁密度之間的差距，還有散熱設(shè)計(jì)上的預(yù)度了。一般廠家設(shè)計(jì)滿載運(yùn)行在80%-90%左右的磁密度。但非晶合金的變壓器硅鋼片磁密飽和度較低，會不會影響這種變壓器的過載能力， 我還不知道。 有這類變壓器使用經(jīng)驗(yàn)的同志們介紹介紹？磁密主要是影響變壓器空損和噪音的重要參數(shù)吧？變壓器過載能力還是要看變壓器安全性能， 個人覺得還是和運(yùn)行的溫度和材料熱穩(wěn)定性能有關(guān)。 過負(fù)荷運(yùn)行時，電流的增大引起的銅損增加，必然導(dǎo)

6、致運(yùn)行溫度的上升，材料的絕緣耐熱等級較差的話就可能因?yàn)榫€圈的絕緣被破壞后引起匝間或段間短路使變壓器燒毀。油變的耐熱等級不過B級。國家規(guī)定的各耐熱等級的變壓器系統(tǒng)運(yùn)行的溫度限值參考的不就是材料的耐熱等級嗎？同容量的油變和干變，干變的過載能力肯定優(yōu)于油變。 不過現(xiàn)在肯定有很多制造廠家為降低成本壓黃線設(shè)計(jì)或是材料的代用 （市場經(jīng)濟(jì)競爭慘烈?。?，這種形勢下，過負(fù)荷運(yùn)行還是我的老話：看廠家的良心和你的運(yùn)氣了引用4.2.4 電力變壓器的過負(fù)荷能力1 .過負(fù)荷才能變壓器繞組盡緣在長期使用中，固然溫度無明顯變更，但其機(jī)械強(qiáng)度卻逐漸下降。若碰到偶然震撼，易產(chǎn)生決裂而被擊穿。且隨溫度升高，盡緣的機(jī)械強(qiáng)度與電氣強(qiáng)

7、度的損傷和老化越嚴(yán)重。依據(jù)實(shí)驗(yàn)，自然循環(huán)油冷變壓器的繞組溫度在 95c 時，變壓器的工作年限為 20 年。而當(dāng) 120c 時，則為2.2 年，若為 145c 時，僅能工作 3 個月。變壓器銘牌標(biāo)示的功率是按持續(xù)應(yīng)用 20 年所能輸出的最大功率。變壓器在規(guī)定的環(huán)境溫度下正常工作年限為 20 年，斟酌到變壓用具有必定的過負(fù)荷潛力，實(shí)際應(yīng)用壽命要長一些。由于變壓器在運(yùn)行時，負(fù)荷不可能完整都到達(dá)變壓器的額定容量且堅(jiān)持不變，在一晝夜中，很多時間是在低于、 甚至遠(yuǎn)低于額定容量值下工作。 變壓器運(yùn)行時最高氣溫為 40C,最高日均勻氣溫+30Co而實(shí)際上不可能全年都固定保持在這個溫度上。 在變壓器容量選擇時，

8、一般均考慮了體系產(chǎn)生故障時變壓器應(yīng)能過負(fù)荷運(yùn)行的安全系數(shù)，正常工作時也達(dá)不到額定值。變壓器過負(fù)荷才能是以變壓器負(fù)荷曲線的填充系數(shù) a 和最大負(fù)荷的連續(xù)時光為根據(jù)。4-10式中：Spj實(shí)際容量均勻值；Ipj實(shí)際電流平均值；It實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷曲線的安培小時數(shù)，即負(fù)荷曲線下所包抄的面積；ImaxX24-一按最大負(fù)荷工作 24h 的安培小時數(shù)；依據(jù)填充系數(shù)決議的自然循環(huán)油冷雙繞組變壓器過負(fù)荷能力如表4-3。由表中數(shù)據(jù)可知：當(dāng)填充系數(shù)為 0.5、最小負(fù)荷持續(xù)時間 t=6h 時，商標(biāo)注冊，變壓器過負(fù)荷能力為 20%額定值；同樣當(dāng)填充系數(shù)為 0.5,t=4h時為 24%,糖尿病?？梢姡?46h 內(nèi)完整可能將

9、故障變壓器調(diào)換掉或緊縮次要負(fù)荷。油浸自冷式電力變壓器許可過負(fù)荷百分率（）表 4-32 .環(huán)境溫度的影響變壓器正常應(yīng)用的環(huán)境溫度是最高氣溫+40C,最高日均勻氣溫為十30Co室外變壓器最低氣溫為-30C,室內(nèi)變壓器最低為-5C。而油浸變壓器頂層油溫規(guī)定為不超過環(huán)境溫度+55Co例如最高環(huán)境溫度為+40C 時，則變壓器的頂層溫度為+95Co假如變壓器的安裝地點(diǎn)年平均氣溫 00.aV#20C,則每升高 1C 變壓器的容量應(yīng)當(dāng)減少 1%。選擇變壓器時，實(shí)際容量應(yīng)斟酌溫度校訂系數(shù) K0。例如室外電力變壓器的容量為 SW.T 則：(4-11)式中：SNT-變壓器白額定容量(kVA)。室內(nèi)電力變壓器的出風(fēng)口

10、與進(jìn)風(fēng)口約有 15c 的溫差，室內(nèi)的環(huán)境溫度一般比室外高出 8CO因此室內(nèi)電力變壓器的容量應(yīng)減少 8%。室內(nèi)變壓器的容量為 SNT(4-12)變壓器在運(yùn)行中負(fù)荷是在不斷地變更的，如生產(chǎn)單位放工以后用電量自然銳減，而變壓器的選擇是按變壓器在最大負(fù)荷時選擇的，所以是可以讓變壓器在必定限度內(nèi)過負(fù)荷的。圖 4-9 是最大負(fù)荷持續(xù)時曲線。圖 4-9 最大負(fù)荷連續(xù)時間曲線3 .變壓器的許可過負(fù)荷系數(shù) KOL(1)依據(jù)日負(fù)荷曲線的負(fù)荷率(3(或稱為填充系數(shù))與最大負(fù)荷持續(xù)時間 t,查圖 4-9 中的曲線就可以得到負(fù)荷系數(shù) KOL(1)。例如當(dāng)負(fù)荷率(3 為 0.6,最大負(fù)荷連續(xù)時光為 11h,查曲線可得 K

11、OL(1)為 1.10;又例如當(dāng)負(fù)荷率 B 為0.8,最大負(fù)荷持續(xù)時間為 2h,查曲線可得 KOL(1)為 1.12。變壓器的過負(fù)荷與季節(jié)有關(guān)，稱作季節(jié)過負(fù)荷系數(shù) KOL(2)在夏季(即6、7、8 三個月)的平均日負(fù)荷曲線中的最大負(fù)荷 Smf 氐于變壓器的實(shí)際容量 ST 時，則每低 1%就可以在冬季(12、1、2 月)也過負(fù)荷 1%,但是這項(xiàng)過負(fù)荷不得超過 15%,即其許可過負(fù)荷系數(shù)為：4-13假如同時斟酌上面兩種過負(fù)荷，則變壓器的總的過負(fù)荷系數(shù)為：KObKOL(1)+KOL(2)-1但是對于室內(nèi)變壓器的過負(fù)荷不得超過 20%。即 KOL(2)1,2。對于室外變壓器的過負(fù)荷不得超過 30%。即

12、 KOL(2)1,3o 所以在冬季變壓器的正常過負(fù)荷才能(即最大出)為：ST(OL)=K0L?SK(1.21.3)?ST(4-14)上式中的系數(shù) 1.2 實(shí)用于室內(nèi)的電力變壓器，系數(shù) 1.3 實(shí)用于室外的變壓器。【例 4-2】有一個居民區(qū)變電室電力變壓器的額定容量是 500kVA 已知日平均負(fù)荷率(3=0.8,日最大負(fù)荷持續(xù)時間為 2h,夏季的平均日最大負(fù)荷為 417kVA 當(dāng)?shù)氐哪昶骄鶜鉁貫?15C。 求這臺變壓器的實(shí)際容量及冬季的過負(fù)荷能力。解：(1)變壓器的實(shí)際容量為：可見實(shí)際容量大于變壓器額定容量，這表明變壓器是有潛力的。該變壓器在冬季時的過負(fù)荷能力： 根據(jù)日平均負(fù)荷率(3=0.8,和

13、日最大負(fù)荷持續(xù)時間為 2h,查圖 4-9 曲線可得 KOL(1)=1-12。根據(jù)式(4-13)得：所以可以按規(guī)定取 KOL(2)通常不大于 1.15,故取 KOL(2)=1.15。冬季變壓器的過負(fù)荷系數(shù)為：KObKOL(1)+KOL(2)1=1.12+1.15-1=1.27由于室內(nèi)變壓器的過負(fù)荷系數(shù) KOUS 不大于 1.2,所以在冬季變壓器的過負(fù)荷能力為：ST(OL)=KOL?SNT1.2X485=582(kVA)4 .變壓器的應(yīng)急過負(fù)荷當(dāng)供電線路產(chǎn)生應(yīng)急情形時，電力變壓器是有必定的應(yīng)急過負(fù)荷能力的，例如有兩臺電力變壓器并聯(lián)運(yùn)行時，有一臺被切除了，而另一臺能夠在短時內(nèi)蒙受較大負(fù)荷的運(yùn)行。表

14、4-4 是油浸自冷式電力變壓器應(yīng)急過負(fù)荷運(yùn)行的容許時間。油浸自冷式電力變壓器應(yīng)急過負(fù)荷運(yùn)行的容許時光。表 4-4表 4-4 表明過負(fù)荷越嚴(yán)重，則容許應(yīng)急過負(fù)荷時間越短。變壓器過負(fù)荷情況分析要立即解決主變滿載或過負(fù)荷運(yùn)行情況是不可能的，這需要整個電網(wǎng)經(jīng)過長期規(guī)劃建設(shè)才能實(shí)現(xiàn)。所以，在不影響變壓器自然壽命情況下，有效利用變壓器過負(fù)荷能力是一種切實(shí)而有效地解決方法，既可增加供電量，提高效益，又不影響設(shè)備的使用壽命。一、變壓器的過負(fù)荷能力分析220kV220kV 變電站有三臺變壓器，總?cè)萘抗灿?jì) 303MVA303MVA 其中，1 1 號主變 63MVA63MVA2 2 號、3 3 號主變各 120MV

15、A120MVA 正常運(yùn)彳 T T 方式是 2 2 號、3 3 號主變并列運(yùn)行，1 1 號主變熱備運(yùn)。由于設(shè)備條件限制，1 1 號主變和 2 2 號、3 3 號主變不能并列運(yùn)行，這就限制了 1 1 號主變額定容量的應(yīng)用。變壓器的額定容量，即銘牌容量是在規(guī)定的環(huán)境溫度下，長期能按這種容量連續(xù)運(yùn)行，并能獲得經(jīng)濟(jì)合理地效率且具有正常的預(yù)期壽命(約 20-3020-30 年)。實(shí)際上變壓器的負(fù)荷變化很大，不可能固定在額定值運(yùn)行，在短時間問隔內(nèi)，有時超出額定容量運(yùn)行，在另一部分時間問隔內(nèi)又是欠負(fù)荷運(yùn)行。因此，有必要給出一個短時容許負(fù)荷，即主變的負(fù)荷能力，它不同于額定容量。變壓器的負(fù)荷能力系指在短時間內(nèi)所能

16、輸出的功率，在一定條件下，它可能超過額定容量。過負(fù)荷的直接結(jié)果是繞組和變壓器油的溫度升高，影響變壓器的壽命。對我局目前狀況而言，現(xiàn)在滿載運(yùn)行，能滿足負(fù)荷需要。出現(xiàn)暫時的過負(fù)荷情況，是變壓器運(yùn)行規(guī)定允許的。二、變壓器熱老化定律變壓器的絕緣老化，主要是由于溫度、濕度、氧氣和油中的劣化產(chǎn)物引起的化學(xué)反應(yīng)引發(fā)的，其中高溫是促成老化的直接原因。運(yùn)行中絕緣工作溫度越高，化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行得越快，絕緣老化越快。根據(jù)研究結(jié)果，變壓器的預(yù)期壽命與繞組熱點(diǎn)溫度的關(guān)系得出：當(dāng)變壓器絕緣的機(jī)械強(qiáng)度降至 15%-2015%-20 附，變壓器的預(yù)期壽命即算終止。因此工程上通常所說的相對預(yù)期壽命和老化率都牽涉繞組熱點(diǎn)溫度，對于標(biāo)

17、準(zhǔn)變壓器，在額定負(fù)荷和正常環(huán)境溫度情況下，熱點(diǎn)溫度的正?；鶞?zhǔn)值為 9898 攝氏度，此時，變壓器能獲得正常預(yù)期壽命 23-3023-30 年，也就是此時變壓器老化率為 1 1。根據(jù)參考文獻(xiàn)可以得出以下結(jié)論：繞組溫度每增加 6C,6C,老化加倍，即預(yù)期壽命縮短一半，既熱老化定律。所以，要嚴(yán)格限制變壓器超限過負(fù)荷。三、等值老化原則等值老化原則， 就是使變壓器在一定時間問隔內(nèi)絕緣老化和損耗的壽命等于常數(shù)，這個常數(shù)應(yīng)相當(dāng)于繞組溫度在整個時間間隔內(nèi)為恒定、熱點(diǎn)溫度 9898 攝氏度時變壓器所損耗的壽命。為了判斷變壓器在不同負(fù)荷下絕緣老化的情況，可將變壓器在某一段時間問隔內(nèi)實(shí)際所損耗的壽命對繞組溫度維持恒

18、定 9898 攝氏度時所損耗壽命，求出其比值，稱為絕緣老化率。在一定時間問隔內(nèi)，維持變壓器的老化率接近 1,1,是制定變壓器過負(fù)荷能力的主要依據(jù)。四、變壓器的溫升從以上分析中可以看出，主要以熱點(diǎn)溫度為基準(zhǔn)。因?yàn)椋窃斐勺儔浩鹘^緣油老化的主要數(shù)據(jù)參數(shù)。然而，在實(shí)際運(yùn)行中，要測到熱點(diǎn)溫度是很難的。在實(shí)際運(yùn)行過程中我們所能觀察到的溫度只有上層油溫，所以有必要從變壓器的溫開分析中找到規(guī)律。五、現(xiàn)階段我局變壓器運(yùn)行情況在運(yùn)行過程中我局主變上層油溫年平均溫度在 55-6055-60 攝氏度之間（根據(jù)對多年運(yùn)行參數(shù)的統(tǒng)計(jì)），），其遠(yuǎn)低于常數(shù) 7575 攝氏度，超出 7575 攝氏度的時間并不多，因此在事故或特殊方式情況下，主變短時過負(fù)荷運(yùn)行時不會影響變壓器的壽命。綜上所述，我局主變的過負(fù)荷運(yùn)行的能力是有一定挖掘潛力的。有效利用主變的過負(fù)荷能力，將