電力變壓器的運行課件

電力變壓器的運行電力變壓器的運行變壓器歷史

法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律所使用的線圈,把兩個線圈纏繞到一個鐵環(huán)上,已經(jīng)具備了變壓器的雛形。1882年高納德（Gaulard）和吉伯斯（Gibbs）的交流供電系統(tǒng)獲得英國的專利。他們用一種稱為“次級發(fā)電機”（具有開口鐵心，是變壓器的前身）的設(shè)備來升高或降低電壓。變壓器歷史法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律所使用變壓器歷史1884年9月由德利（M.Dery）、伯拉錫（O.Blathy）和吉拍勞斯基（K.Zipmovsky）在匈牙利的干茨（Gans）工廠制造出來，這臺單相變壓器，容量為1400MVA，具有一個閉合鐵心，鐵心柱外纏繞有繞組，電壓比為120/72V，頻率為40Hz，并在他們的專利申請中首次使用了“變壓器”這一術(shù)語。

威斯汀豪斯購買了年高納德和吉伯斯的交流電壓變換裝置及其專利，重新進行了機械和電氣設(shè)計，1886年第一個用于交流照明系統(tǒng)的變壓器投入使用并獲得成功。變壓器歷史1884年9月由德利（M.D變壓器歷史

隨著交流輸電系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模越來越大，輸電距離越來越遠，而變壓器也成為現(xiàn)代電力生產(chǎn)的基本單位，變電運行也是電網(wǎng)的最基本組成。

19世紀90年代，爆發(fā)了著名的交直流大戰(zhàn)中，愛迪生偏愛安全的低電壓直流，而威斯汀豪斯則堅持交流。1897年11月15日，從尼亞加拉大瀑布兩相交流發(fā)電機生產(chǎn)的1000馬力的交流電經(jīng)過旋轉(zhuǎn)變壓器變?yōu)槿嘟涣麟娸斔徒o26英里外的布法羅市，而低壓直流則不能傳輸如此遠的距離，結(jié)束了交直流之爭。1890年AGE（原德國電氣公司）工廠的多里弗-多布羅夫斯基發(fā)明了三相變壓器。變壓器歷史隨著交流輸電系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)變壓器的作用輸送功率變換電壓P1P2變壓器的作用輸送功率變換電壓P1P2問題假如你自己擁有一臺變壓器，你最關(guān)心它的什么參數(shù)？你認為變壓器實際運行中應(yīng)該注意那些問題？問題假如你自己擁有一臺變壓器，你最關(guān)心它的什么參本章學(xué)習(xí)的內(nèi)容了解變壓器的生產(chǎn)運行實際掌握變壓器的負荷能力的能力的原則和依據(jù)變壓器正常、事故過負荷能力的計算自耦變壓器、分裂變壓器的運行特點變壓器并列運行條件本章學(xué)習(xí)的內(nèi)容了解變壓器的生產(chǎn)運行實際掌握變壓器的負荷能力一個實際的工程問題該站預(yù)計負荷增長較大，超過變壓器額定輸送容量。在近期不能實現(xiàn)擴建改造，但又希望盡量不對用戶拉閘限電，減少經(jīng)濟損失。充分利用變壓器的過負荷能力如何確定允許過負荷的數(shù)值和時間一個實際的工程問題該站預(yù)計負荷增長較大，超過變壓器額定輸送容變壓器結(jié)構(gòu)（內(nèi)部：鐵芯、繞組）分接頭變壓器結(jié)構(gòu)（內(nèi)部：鐵芯、繞組）分接頭變壓器結(jié)構(gòu)（外部）潛油泵線夾引線套管風(fēng)扇套管油位儲油柜瓦斯繼電器變壓器結(jié)構(gòu)（外部）潛油泵線夾引線套管風(fēng)扇套管油位儲油柜瓦斯繼變壓器結(jié)構(gòu)（外部）油流繼電器分接頭機構(gòu)箱油溫表油位表變壓器結(jié)構(gòu)（外部）油流繼電器分接頭機構(gòu)箱油溫表油位表變壓器的分類

提問：2、按相數(shù)，分為哪幾類？3、按繞組數(shù)，分為哪幾類？4、按調(diào)壓方式，分為哪幾類？5、有哪些冷卻形式？1、按功能，分為哪幾類？無激磁有激磁主變聯(lián)絡(luò)變廠用變?nèi)鄦蜗嚯p繞組三繞組自耦低壓分裂繞組自然冷卻風(fēng)冷（水冷）強迫油循環(huán)風(fēng)冷（水冷）強迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻變壓器的分類提問：2、按相數(shù)，分為哪幾類？3、按繞組數(shù)，一、電力變壓器的負荷能力在規(guī)定的環(huán)境溫度下，長期按該容量連續(xù)運行，能獲得經(jīng)濟合理的效率和正常預(yù)期壽命（約20－30年）。即變壓器的額定容量是指長時間所能連續(xù)輸出的最大功率。指變壓器在短時間內(nèi)所能輸出的功率。在一定條件下可能超過額定容量。變壓器的額定容量變壓器的負荷能力額定容量額定電壓額定變比額定頻率阻抗電壓百分數(shù)變壓器的主要參數(shù)練習(xí)：請做出變壓器電路模型！一、電力變壓器的負荷能力在規(guī)定的環(huán)境溫度下，長期按該容量連續(xù)變壓器負荷超過額定容量運行時的效應(yīng)

繞組、線夾、引線、絕緣部分及油溫將會升高；鐵芯外的漏磁通密度將增加，使耦合的金屬部分出現(xiàn)渦流，溫度增高；溫度增高使固體絕緣和油中的水分和氣體成分發(fā)生變化套管、分接頭、電纜終端頭和電流互感器等受到較高的熱應(yīng)力，安全裕度降低；導(dǎo)體絕緣機械特性受高溫的影響，熱老化的累積過程加快，使變壓器的壽命縮短。變壓器負荷超過額定容量運行時的效應(yīng)繞組、線夾、引線、絕緣部決定變壓器負荷能力大小和持續(xù)時間的因素電流和漏磁通增大絕緣材料的老化程度電氣強度機械強度縮短變壓器壽命直接原因決定變壓器負荷能力大小和持續(xù)時間的因素2)在整個運行期，變壓器總的絕緣老化是否超過正常值，變壓器能否達到正常預(yù)期壽命。1)變壓器的電流和溫度是否超過規(guī)定的限值；變壓器各部分的溫度增高決定變壓器負荷能力大小和持續(xù)時間的因素電流和漏磁通增大絕緣材二、變壓器的發(fā)熱和冷卻沿變壓器橫截面的溫度分布鐵芯低壓繞組高壓繞組油箱壁或散熱器油空氣溫度鐵芯、高壓繞組、低壓繞組所產(chǎn)生的熱量都傳給油，它們的發(fā)熱互不關(guān)聯(lián)，只與本身損耗有。發(fā)熱和冷卻過程二、變壓器的發(fā)熱和冷卻沿變壓器橫截面的溫度分布鐵芯低壓繞組高變壓器的發(fā)熱和冷卻

沿變壓器高度的溫度分布油箱壁鐵芯繞組最熱點:70%-75%各部分的溫度差別很大。大容量變壓器，需要采用強迫油循環(huán)風(fēng)冷(水冷)、導(dǎo)向冷卻方式。最熱點變壓器的發(fā)熱和冷卻沿變壓器高度的溫度分布油箱壁鐵芯繞組最熱變壓器的溫升計算額定溫升：變壓器長期穩(wěn)定運行，在額定負荷時的溫升。在不同高度，繞組對油的溫差是一常數(shù)g繞組的上部，雜散損耗增加，其對油的溫差較大，繞組最熱點對油的溫升（BE）>g溫升底層頂層油繞組ABCDENM變壓器溫升分布模型發(fā)熱不均繞組和油的最大溫升繞組或油的平均溫升繞組對空氣溫升=繞組對油的溫升+

油對空氣溫升:整個繞組或全部油的平均溫升:最熱處的溫升

從底部到頂部，油溫升和繞組溫升都呈線性增加變壓器的溫升計算額定溫升：變壓器長期穩(wěn)定運行，在額定負荷時NorthChinaElectricPowerUniversity變壓器各部分的允許溫升溫升底層頂層油繞組ABCDENM自然油循環(huán)（℃）油對空氣的平均溫升44N點頂層油對空氣的溫升55B點繞組對油的平均溫升21MN繞組對空氣的平均溫升65M點國家標準，額定使用條件：最高氣溫+40度，最高日平均氣溫+30度，最高年平均氣溫+20度；最低氣溫-30度繞組（最熱點）對空氣的溫升E點繞組（最熱點）對油的溫升EB繞組最熱點的溫升大約比平均溫升高13℃問題：若環(huán)境溫度為+20℃，則繞組熱點的溫度=？運行經(jīng)驗表明:變壓器繞組的絕緣在98℃以下使用時，變壓器的正常壽命約為20－30年。NorthChinaElectricPowerUni變壓器的負荷與額定負荷不同時各部分溫升計算

繞組對油的溫升（BE段）額定負荷時R：額定負荷下，短路損耗/空載損耗，約為2～6x：計算油溫的指數(shù)，自然冷卻取0.8，強迫油循環(huán)取0.9～1.0y：計算最熱點溫升的指數(shù)，也隨冷卻方式而不同，一般取y=x負荷率K（實際負荷/額定負荷）時溫升底層頂層油繞組ABCDENM頂層油溫對空氣的溫升（B點）額定負荷時負荷率K時變壓器的負荷與額定負荷不同時各部分溫升計算繞組對油的溫升（變壓器繞組熱點穩(wěn)定溫度的計算（1）自然油循環(huán)冷卻繞組熱點溫度＝環(huán)境溫度＋頂層油溫對空氣溫升 ＋繞組對油溫升（2）強迫油循環(huán)冷卻（OF）繞組熱點溫度＝環(huán)境溫度＋底層油溫對空氣溫升 ＋頂部油溫對底部油溫之差＋繞組對油溫升（3）強迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻（OD）在OF

基礎(chǔ)上，需要修正導(dǎo)線電阻的溫度變化變壓器繞組熱點穩(wěn)定溫度的計算（1）自然油循環(huán)冷卻（2）強三、變壓器的絕緣老化絕緣老化的主要原因：溫度、濕度、氧氣和油中的劣化產(chǎn)物變壓器的預(yù)期壽命：當(dāng)變壓器絕緣的機械強度降低到其初始值的15%-20%,變壓器的壽命終止。在80－140℃范圍內(nèi)，變壓器的預(yù)期壽命直接變壓器繞組熱點的溫度溫度系數(shù)常數(shù)三、變壓器的絕緣老化絕緣老化的主要原因：溫度、濕度、氧氣和油熱老化定律在額定負荷和正常環(huán)境溫度下，熱點溫度的正?；鶞手禐?8℃，變壓器能獲得正常預(yù)期壽命20－30年，此時變壓器的老化率假定為1。正常預(yù)期壽命：任意溫度θ時的相對預(yù)期壽命：熱老化定律在額定負荷和正常環(huán)境溫度下，熱點溫度的正?；鶞手禐闊崂匣上鄬匣剩ㄏ鄬︻A(yù)期壽命的倒數(shù)）：用基數(shù)2代替e：為6℃左右熱老化定律（絕緣老化的6℃規(guī)則）： 繞組溫度每增加6℃，老化率加倍。

熱老化定律相對老化率（相對預(yù)期壽命的倒數(shù)）：用基數(shù)2代替等值老化原則實際繞組的溫度受氣溫和負荷波動的影響變化很大問題：如何獲得變壓器的正常預(yù)期壽命？未充分利用負荷能力達不到正常預(yù)期壽命最高允許溫度等值少損耗的壽命多損耗的壽命＝等值老化原則實際繞組的溫度受氣溫和負荷波動的影響變化很大問等值老化原則等值老化原則：使變壓器在一定時間間隔T（一年或一晝夜）內(nèi)絕緣老化所損耗的壽命等于一常數(shù)。12h0.5T=24h1yeart(h/y)0T時間內(nèi)損耗的壽命

=恒溫98℃運行時損耗的壽命（常數(shù))等值老化原則等值老化原則：使變壓器在一定時間間隔T（一年或一絕緣老化率絕緣老化率：變壓器在某一段時間間隔內(nèi)實際所損耗的壽命對繞組溫度維持恒定98℃時所損耗壽命的比值。預(yù)期壽命縮短負荷能力未充分利用結(jié)論：在一定時間間隔內(nèi)，維持變壓器的老化率接近于1，是制定變壓器負荷能力的主要依據(jù)。

絕緣老化率絕緣老化率：變壓器在某一段時間間隔內(nèi)實際所損耗的壽變壓器負荷超過額定容量運行時的限制配電變壓器：<2.5MVA中型電力變壓器：2.5-100MVA大型電力變壓器：>100MVA不同容量變壓器，過負荷的效應(yīng)不同只需考慮熱點溫度和熱老化漏磁通的影響很大漏磁通的影響不是關(guān)鍵，但必須考慮冷卻方式的不同變壓器負荷超過額定容量運行時的限制配電變壓器：<2.變壓器負荷超過額定容量運行時的限制浙江玉環(huán)電廠1000MVA變壓器變壓器負荷超過額定容量運行時的限制浙江玉環(huán)電廠1000MVA變壓器負荷類型(1)正常周期性負載:在一個周期內(nèi),某段時間內(nèi)環(huán)境溫度較高,或變壓器帶高負荷運行,可由其它時間內(nèi)環(huán)境溫度較低或較輕的負荷所補償,整個周期內(nèi)變壓器的老化率不大于1。(2)長期急救周期性負載:由于系統(tǒng)內(nèi)有部分變壓器長期停運,使運行的變壓器可能在幾周或幾個月的時間內(nèi)長期帶較高負荷甚至超過額定電流運行,從而導(dǎo)致變壓器加速老化,但變壓器絕緣不能因為熱劣化或絕緣強度下降的原因而發(fā)生擊穿。(3)短期急救負載:由于系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生一個或多個事故,造成運行變壓器嚴重地超額定負載,導(dǎo)線熱點溫度可能達到危險的程度,并導(dǎo)致暫時的絕緣強度下降。從技術(shù)經(jīng)濟比較看,系統(tǒng)仍需要短時采用這種方式。但為避免變壓器發(fā)生故障,短期急救負載運行時間一般應(yīng)小于0.5h。變壓器負荷類型(1)正常周期性負載:在一個周期內(nèi),某段時間變壓器負荷超過額定容量運行時的電流溫度限制IEC對三種類型變壓器，規(guī)定過負荷時的溫度和電流的限值表10－1負荷類型配電變壓器中型電力變壓器大型電力變壓器通過周期性負荷電流（標么值）熱點溫度及絕緣材料接觸的金屬部件的溫度頂層油溫1.51401051.51401051.3120105長期急救周期性負荷電流（標么值）熱點溫度及絕緣材料接觸的金屬部件的溫度頂層油溫1.81501151.51401151.3130115短時急救周期性負荷電流（標么值）熱點溫度及絕緣材料接觸的金屬部件的溫度頂層油溫2.0－－1.81601151.5160115變壓器負荷超過額定容量運行時的電流溫度限制IEC對三種類型變壓器的正常過負荷能力原則：不犧牲變壓器正常預(yù)期壽命壽命繞組熱點溫度指數(shù)關(guān)系環(huán)境溫度負荷等值空氣溫度等值階段負荷曲線不用平均溫度變壓器的正常過負荷能力原則：不犧牲變壓器正常預(yù)期壽命壽命繞組等值空氣溫度等值空氣溫度：指某一空氣溫度，在一定時間間隔內(nèi)如維持此溫度不變，當(dāng)變壓器帶恒定負荷時,絕緣所遭老化等于空氣溫度自然變化時和同樣恒定負荷情況下的絕緣老化。等值空氣溫度在各個短時間間隔時空氣的平均瞬時溫度T某個時間間隔等值空氣溫度等值空氣溫度：指某一空氣溫度，在一定時間間隔內(nèi)等值空氣溫度空氣的日或年自然變化曲線可近似為正弦曲線則在時間間隔T內(nèi)空氣的平均溫度在該時間間隔內(nèi)空氣溫度的變化范圍，即最高溫度和最低溫度之差溫度差結(jié)論：等值空氣溫度不同于平均溫度，比平均溫度大，且永遠是正值。氣溫變化范圍越大，就越大。等值空氣溫度空氣的日或年自然變化曲線可近似為正弦曲線則在時等值負荷曲線的計算

歸算原則：等值負荷期間，變壓器中所產(chǎn)生的熱量與實際負荷運行時產(chǎn)生的熱量等值。i階段等值負荷系數(shù)i階段內(nèi)負荷電流值i階段持續(xù)時間負荷曲線等值負荷曲線的計算歸算原則：等值負荷期間，變壓器中所產(chǎn)生的變壓器正常容許過負荷確定原則：不犧牲變壓器正常壽命判斷方法：1、根據(jù)絕緣老化率環(huán)境溫度實際負荷曲線變壓器的數(shù)據(jù)過負荷在允許范圍內(nèi)不允許正常過負荷繞組熱點溫度和電流不超過限值評價：該方法較繁瑣變壓器正常容許過負荷確定原則：不犧牲變壓器正常壽命判斷方法：變壓器正常容許過負荷2、根據(jù)容許過負荷倍數(shù)T:過負荷的容許持續(xù)時間IEC制定的正常過負荷曲線自然油循環(huán)強迫油循環(huán)日等值空氣溫度＋20度已知：容許持續(xù)時間求：容許過負荷倍數(shù)變壓器正常容許過負荷2、根據(jù)容許過負荷倍數(shù)T:過負荷的IEC變壓器正常容許過負荷【例10-3】一臺10000kVA的自然油循環(huán)自冷變壓器，安裝在室外，當(dāng)?shù)啬甑戎悼諝鉁囟葹椋?0度，日負荷曲線為兩段負荷曲線，起始負荷為5000kVA，求變壓器歷時2h的過負荷值自然油循環(huán)變壓器正常容許過負荷【例10-3】一臺10000kVA的自然變壓器正常容許過負荷【例10-4】某自然油循環(huán)自冷變壓器，依照如圖曲線運行，其中18～22點過負荷運行，當(dāng)?shù)厝盏戎悼諝鉁囟葹椋?0度，求過負荷率。4:008:0012:0016:0020:0024:000.40.81.21.6K變壓器正常容許過負荷【例10-4】某自然油循環(huán)自冷變壓器，依變壓器的事故過負荷

確定原則：以犧牲變壓器壽命為代價，以換取供電可靠性的提高絕緣老化率容許比正常過負荷時高得多。要考慮繞組最熱點的溫度負荷電流最熱點的溫度表10-5自然油循環(huán)和風(fēng)冷油循環(huán)變壓器在不同事故過負荷1h所犧牲的天數(shù)（天）K2K10.91.01.11.30.4391.385.03A1.40.6041.75A5.97B變壓器的事故過負荷確定原則：以犧牲變壓器壽命為代價，以換取小結(jié)

變壓器額定容量與負荷能力的區(qū)別變壓器繞組熱點溫度的計算變壓器的熱老化定律變壓器的等值老化原則等值空氣溫度的概念確定變壓器正常過負荷與事故過負荷的原則小結(jié)變壓器額定容量與負荷能力的區(qū)別電力變壓器的運行電力變壓器的運行變壓器歷史

法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律所使用的線圈,把兩個線圈纏繞到一個鐵環(huán)上,已經(jīng)具備了變壓器的雛形。1882年高納德（Gaulard）和吉伯斯（Gibbs）的交流供電系統(tǒng)獲得英國的專利。他們用一種稱為“次級發(fā)電機”（具有開口鐵心，是變壓器的前身）的設(shè)備來升高或降低電壓。變壓器歷史法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律所使用變壓器歷史1884年9月由德利（M.Dery）、伯拉錫（O.Blathy）和吉拍勞斯基（K.Zipmovsky）在匈牙利的干茨（Gans）工廠制造出來，這臺單相變壓器，容量為1400MVA，具有一個閉合鐵心，鐵心柱外纏繞有繞組，電壓比為120/72V，頻率為40Hz，并在他們的專利申請中首次使用了“變壓器”這一術(shù)語。

威斯汀豪斯購買了年高納德和吉伯斯的交流電壓變換裝置及其專利，重新進行了機械和電氣設(shè)計，1886年第一個用于交流照明系統(tǒng)的變壓器投入使用并獲得成功。變壓器歷史1884年9月由德利（M.D變壓器歷史

隨著交流輸電系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模越來越大，輸電距離越來越遠，而變壓器也成為現(xiàn)代電力生產(chǎn)的基本單位，變電運行也是電網(wǎng)的最基本組成。

19世紀90年代，爆發(fā)了著名的交直流大戰(zhàn)中，愛迪生偏愛安全的低電壓直流，而威斯汀豪斯則堅持交流。1897年11月15日，從尼亞加拉大瀑布兩相交流發(fā)電機生產(chǎn)的1000馬力的交流電經(jīng)過旋轉(zhuǎn)變壓器變?yōu)槿嘟涣麟娸斔徒o26英里外的布法羅市，而低壓直流則不能傳輸如此遠的距離，結(jié)束了交直流之爭。1890年AGE（原德國電氣公司）工廠的多里弗-多布羅夫斯基發(fā)明了三相變壓器。變壓器歷史隨著交流輸電系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)變壓器的作用輸送功率變換電壓P1P2變壓器的作用輸送功率變換電壓P1P2問題假如你自己擁有一臺變壓器，你最關(guān)心它的什么參數(shù)？你認為變壓器實際運行中應(yīng)該注意那些問題？問題假如你自己擁有一臺變壓器，你最關(guān)心它的什么參本章學(xué)習(xí)的內(nèi)容了解變壓器的生產(chǎn)運行實際掌握變壓器的負荷能力的能力的原則和依據(jù)變壓器正常、事故過負荷能力的計算自耦變壓器、分裂變壓器的運行特點變壓器并列運行條件本章學(xué)習(xí)的內(nèi)容了解變壓器的生產(chǎn)運行實際掌握變壓器的負荷能力一個實際的工程問題該站預(yù)計負荷增長較大，超過變壓器額定輸送容量。在近期不能實現(xiàn)擴建改造，但又希望盡量不對用戶拉閘限電，減少經(jīng)濟損失。充分利用變壓器的過負荷能力如何確定允許過負荷的數(shù)值和時間一個實際的工程問題該站預(yù)計負荷增長較大，超過變壓器額定輸送容變壓器結(jié)構(gòu)（內(nèi)部：鐵芯、繞組）分接頭變壓器結(jié)構(gòu)（內(nèi)部：鐵芯、繞組）分接頭變壓器結(jié)構(gòu)（外部）潛油泵線夾引線套管風(fēng)扇套管油位儲油柜瓦斯繼電器變壓器結(jié)構(gòu)（外部）潛油泵線夾引線套管風(fēng)扇套管油位儲油柜瓦斯繼變壓器結(jié)構(gòu)（外部）油流繼電器分接頭機構(gòu)箱油溫表油位表變壓器結(jié)構(gòu)（外部）油流繼電器分接頭機構(gòu)箱油溫表油位表變壓器的分類

提問：2、按相數(shù)，分為哪幾類？3、按繞組數(shù)，分為哪幾類？4、按調(diào)壓方式，分為哪幾類？5、有哪些冷卻形式？1、按功能，分為哪幾類？無激磁有激磁主變聯(lián)絡(luò)變廠用變?nèi)鄦蜗嚯p繞組三繞組自耦低壓分裂繞組自然冷卻風(fēng)冷（水冷）強迫油循環(huán)風(fēng)冷（水冷）強迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻變壓器的分類提問：2、按相數(shù)，分為哪幾類？3、按繞組數(shù)，一、電力變壓器的負荷能力在規(guī)定的環(huán)境溫度下，長期按該容量連續(xù)運行，能獲得經(jīng)濟合理的效率和正常預(yù)期壽命（約20－30年）。即變壓器的額定容量是指長時間所能連續(xù)輸出的最大功率。指變壓器在短時間內(nèi)所能輸出的功率。在一定條件下可能超過額定容量。變壓器的額定容量變壓器的負荷能力額定容量額定電壓額定變比額定頻率阻抗電壓百分數(shù)變壓器的主要參數(shù)練習(xí)：請做出變壓器電路模型！一、電力變壓器的負荷能力在規(guī)定的環(huán)境溫度下，長期按該容量連續(xù)變壓器負荷超過額定容量運行時的效應(yīng)

繞組、線夾、引線、絕緣部分及油溫將會升高；鐵芯外的漏磁通密度將增加，使耦合的金屬部分出現(xiàn)渦流，溫度增高；溫度增高使固體絕緣和油中的水分和氣體成分發(fā)生變化套管、分接頭、電纜終端頭和電流互感器等受到較高的熱應(yīng)力，安全裕度降低；導(dǎo)體絕緣機械特性受高溫的影響，熱老化的累積過程加快，使變壓器的壽命縮短。變壓器負荷超過額定容量運行時的效應(yīng)繞組、線夾、引線、絕緣部決定變壓器負荷能力大小和持續(xù)時間的因素電流和漏磁通增大絕緣材料的老化程度電氣強度機械強度縮短變壓器壽命直接原因決定變壓器負荷能力大小和持續(xù)時間的因素2)在整個運行期，變壓器總的絕緣老化是否超過正常值，變壓器能否達到正常預(yù)期壽命。1)變壓器的電流和溫度是否超過規(guī)定的限值；變壓器各部分的溫度增高決定變壓器負荷能力大小和持續(xù)時間的因素電流和漏磁通增大絕緣材二、變壓器的發(fā)熱和冷卻沿變壓器橫截面的溫度分布鐵芯低壓繞組高壓繞組油箱壁或散熱器油空氣溫度鐵芯、高壓繞組、低壓繞組所產(chǎn)生的熱量都傳給油，它們的發(fā)熱互不關(guān)聯(lián)，只與本身損耗有。發(fā)熱和冷卻過程二、變壓器的發(fā)熱和冷卻沿變壓器橫截面的溫度分布鐵芯低壓繞組高變壓器的發(fā)熱和冷卻

沿變壓器高度的溫度分布油箱壁鐵芯繞組最熱點:70%-75%各部分的溫度差別很大。大容量變壓器，需要采用強迫油循環(huán)風(fēng)冷(水冷)、導(dǎo)向冷卻方式。最熱點變壓器的發(fā)熱和冷卻沿變壓器高度的溫度分布油箱壁鐵芯繞組最熱變壓器的溫升計算額定溫升：變壓器長期穩(wěn)定運行，在額定負荷時的溫升。在不同高度，繞組對油的溫差是一常數(shù)g繞組的上部，雜散損耗增加，其對油的溫差較大，繞組最熱點對油的溫升（BE）>g溫升底層頂層油繞組ABCDENM變壓器溫升分布模型發(fā)熱不均繞組和油的最大溫升繞組或油的平均溫升繞組對空氣溫升=繞組對油的溫升+

油對空氣溫升:整個繞組或全部油的平均溫升:最熱處的溫升

從底部到頂部，油溫升和繞組溫升都呈線性增加變壓器的溫升計算額定溫升：變壓器長期穩(wěn)定運行，在額定負荷時NorthChinaElectricPowerUniversity變壓器各部分的允許溫升溫升底層頂層油繞組ABCDENM自然油循環(huán)（℃）油對空氣的平均溫升44N點頂層油對空氣的溫升55B點繞組對油的平均溫升21MN繞組對空氣的平均溫升65M點國家標準，額定使用條件：最高氣溫+40度，最高日平均氣溫+30度，最高年平均氣溫+20度；最低氣溫-30度繞組（最熱點）對空氣的溫升E點繞組（最熱點）對油的溫升EB繞組最熱點的溫升大約比平均溫升高13℃問題：若環(huán)境溫度為+20℃，則繞組熱點的溫度=？運行經(jīng)驗表明:變壓器繞組的絕緣在98℃以下使用時，變壓器的正常壽命約為20－30年。NorthChinaElectricPowerUni變壓器的負荷與額定負荷不同時各部分溫升計算

繞組對油的溫升（BE段）額定負荷時R：額定負荷下，短路損耗/空載損耗，約為2～6x：計算油溫的指數(shù)，自然冷卻取0.8，強迫油循環(huán)取0.9～1.0y：計算最熱點溫升的指數(shù)，也隨冷卻方式而不同，一般取y=x負荷率K（實際負荷/額定負荷）時溫升底層頂層油繞組ABCDENM頂層油溫對空氣的溫升（B點）額定負荷時負荷率K時變壓器的負荷與額定負荷不同時各部分溫升計算繞組對油的溫升（變壓器繞組熱點穩(wěn)定溫度的計算（1）自然油循環(huán)冷卻繞組熱點溫度＝環(huán)境溫度＋頂層油溫對空氣溫升 ＋繞組對油溫升（2）強迫油循環(huán)冷卻（OF）繞組熱點溫度＝環(huán)境溫度＋底層油溫對空氣溫升 ＋頂部油溫對底部油溫之差＋繞組對油溫升（3）強迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻（OD）在OF

基礎(chǔ)上，需要修正導(dǎo)線電阻的溫度變化變壓器繞組熱點穩(wěn)定溫度的計算（1）自然油循環(huán)冷卻（2）強三、變壓器的絕緣老化絕緣老化的主要原因：溫度、濕度、氧氣和油中的劣化產(chǎn)物變壓器的預(yù)期壽命：當(dāng)變壓器絕緣的機械強度降低到其初始值的15%-20%,變壓器的壽命終止。在80－140℃范圍內(nèi)，變壓器的預(yù)期壽命直接變壓器繞組熱點的溫度溫度系數(shù)常數(shù)三、變壓器的絕緣老化絕緣老化的主要原因：溫度、濕度、氧氣和油熱老化定律在額定負荷和正常環(huán)境溫度下，熱點溫度的正?；鶞手禐?8℃，變壓器能獲得正常預(yù)期壽命20－30年，此時變壓器的老化率假定為1。正常預(yù)期壽命：任意溫度θ時的相對預(yù)期壽命：熱老化定律在額定負荷和正常環(huán)境溫度下，熱點溫度的正?；鶞手禐闊崂匣上鄬匣剩ㄏ鄬︻A(yù)期壽命的倒數(shù)）：用基數(shù)2代替e：為6℃左右熱老化定律（絕緣老化的6℃規(guī)則）： 繞組溫度每增加6℃，老化率加倍。

熱老化定律相對老化率（相對預(yù)期壽命的倒數(shù)）：用基數(shù)2代替等值老化原則實際繞組的溫度受氣溫和負荷波動的影響變化很大問題：如何獲得變壓器的正常預(yù)期壽命？未充分利用負荷能力達不到正常預(yù)期壽命最高允許溫度等值少損耗的壽命多損耗的壽命＝等值老化原則實際繞組的溫度受氣溫和負荷波動的影響變化很大問等值老化原則等值老化原則：使變壓器在一定時間間隔T（一年或一晝夜）內(nèi)絕緣老化所損耗的壽命等于一常數(shù)。12h0.5T=24h1yeart(h/y)0T時間內(nèi)損耗的壽命

=恒溫98℃運行時損耗的壽命（常數(shù))等值老化原則等值老化原則：使變壓器在一定時間間隔T（一年或一絕緣老化率絕緣老化率：變壓器在某一段時間間隔內(nèi)實際所損耗的壽命對繞組溫度維持恒定98℃時所損耗壽命的比值。預(yù)期壽命縮短負荷能力未充分利用結(jié)論：在一定時間間隔內(nèi)，維持變壓器的老化率接近于1，是制定變壓器負荷能力的主要依據(jù)。

絕緣老化率絕緣老化率：變壓器在某一段時間間隔內(nèi)實際所損耗的壽變壓器負荷超過額定容量運行時的限制配電變壓器：<2.5MVA中型電力變壓器：2.5-100MVA大型電力變壓器：>100MVA不同容量變壓器，過負荷的效應(yīng)不同只需考慮熱點溫度和熱老化漏磁通的影響很大漏磁通的影響不是關(guān)鍵，但必須考慮冷卻方式的不同變壓器負荷超過額定容量運行時的限制配電變壓器：<2.變壓器負荷超過額定容量運行時的限制浙江玉環(huán)電廠1000MVA變壓器變壓器負荷超過額定容量運行時的限制浙江玉環(huán)電廠1000MVA變壓器負荷類型(1)正常周期性負載:在一個周期內(nèi),某段時間內(nèi)環(huán)境溫度較高,或變壓器帶高負荷運行,可由其它時間內(nèi)環(huán)境溫度較低或較輕的負荷所補償,整個周期內(nèi)變壓器的老化率不大于1。(2)長期急救周期性負載:由于系統(tǒng)內(nèi)有部分變壓器長期停運,使運行的變壓器可能在幾周或幾個月的時間內(nèi)長期帶較高負荷甚至超過額定電流運行,從而導(dǎo)致變壓器加速老化,但變壓器絕緣不能因為熱劣化或絕緣強度下降的原因而發(fā)生擊穿。(3)短期急救負載:由于系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生一個或多個事故,造成運行變壓器嚴重地超額定負載,導(dǎo)線熱點溫度可能達到危險的程度,并導(dǎo)致暫時的絕緣強度下降。從技術(shù)經(jīng)濟比較看,系統(tǒng)仍需要短時采用這種方式。但為避免變壓器發(fā)生故障,短期急救負載運行時間一般應(yīng)小于0.5h。變壓器負荷類型(1)正常周期性負載:在一個周期內(nèi),某段時間變壓器負荷超過額定容量運行時的電流溫度限制IEC對三種類型變壓器，規(guī)定過負荷時的溫度和電流的限值表10－1負荷類型配電變壓器中型電力變壓器大型電力變壓器通過周期性負荷電流（標么值）熱點溫度及絕緣材料接觸的金屬部件的溫度頂層油溫1.51401051.51401051.3120105長期急救周期性負荷電流（標么值）熱點溫度及絕緣材料接觸的金屬部件的溫度頂層油溫1.81501151.51401151.3130115短時急救周期性負荷電流（標么值）熱點溫度及絕緣材料接觸的金屬部件的溫度頂層油溫2.0－－1.81601151.5160115變壓器負荷超過額定容量運行時的電流溫度限制IEC對三種類型變壓器的正常過負荷能力原則：不犧牲變壓器正常預(yù)期壽命壽命繞組熱點溫度指數(shù)關(guān)系環(huán)境溫度負荷等值空氣溫度等值階段負荷曲線不用平均溫度變壓器的