第九章电力变压器的运行

1、第九章第九章 电力变压器的运行电力变压器的运行一、变压器的发热和散热一、变压器的发热和散热第一节第一节 变压器的温升与温度计算变压器的温升与温度计算 变压器的散热变压器的散热（1）绕组、铁心内部 导体、铁心表面 变压器油（占总温升20%30%）（2）绕组和铁心附近的热油 油箱和散热器的内表面外表面 空气（占总温升60%70%） 传导对流 对流传导对流、辐射发、散热特点：发、散热特点：（1）铁芯，绕组-独立热源（2）各部温差很大： 绕组温度最高； Tmax在1/3厚处， 70%-75%高处；二、变压器的温升计算二、变压器的温升计算绕组对空气的温升 = av + g= 油对空气的温升+绕组对油的温

2、升；绕组的温度 = 0+ av+ g= 空气温度+油对空气的温升+绕组对油的温升；额定负荷下长期运行的空气温度0 = 98 13 65 = 20绕组最热点对顶层油的温升g = av + g + M t= 44 +21 +13 55 = 23 国标（GB）如果变压器的负荷与额定负荷不同，需要对允许温升进行修正如果变压器的负荷与额定负荷不同，需要对允许温升进行修正设 K 为实际负荷与额定负荷之比，实际负荷与额定负荷之比，则任一负荷下顶层油对空气的温升为三、变压器的稳态温度计算三、变压器的稳态温度计算四、变压器的暂态温度计算四、变压器的暂态温度计算第二节第二节 变压器的绝缘老化变压器的绝缘老化一、变

3、压器的绝缘老化定律一、变压器的绝缘老化定律 1、定义： 变压器在长期运行中其绝缘材料失去其机械强度和电绝缘材料失去其机械强度和电气强度，称为气强度，称为变压器的绝缘老化变压器的绝缘老化。 当变压器绝缘的机械强度降低至其额定值的当变压器绝缘的机械强度降低至其额定值的15%-20%15%-20%时，变压器的寿命即算结束，所经历的时间称为时，变压器的寿命即算结束，所经历的时间称为变压器的预变压器的预期寿命。期寿命。 2、老化原因： 影响因素：温度、湿度、氧气，油中劣化物 主要原因：高温高温 在在80 -14080 -140的范围内的范围内，变压器的预期寿命和最热点温度的关系： 式中A-常数 P-温度

4、系数 Z-预期寿命 -绕组最高点温度当绕组最高温度为9898，变压器能获得正常预期寿命20302030年年。PAez98PNAez相对预期寿命：相对预期寿命：98PNezzZ正常预期寿命和绕组最高点温度关系：3 3、绝缘老化定律、绝缘老化定律相对预期寿命的倒数称为相对老化率相对预期寿命的倒数称为相对老化率，即：4 4、绝缘老化的六度规则、绝缘老化的六度规则：这意味着绕组温度每增加绕组温度每增加 6，老化加倍，绝缘使用寿命缩短一，老化加倍，绝缘使用寿命缩短一半，此即半，此即绝缘老化的六度规则绝缘老化的六度规则（在（在80 -140的范围内）。的范围内）。6982Nzz98PNezz6982二、等

5、值老化原则二、等值老化原则 在一定的时间间隔在一定的时间间隔 T T 内，绕组温度变化时损失的寿命等于恒内，绕组温度变化时损失的寿命等于恒温温9898运行时的正常寿命损失运行时的正常寿命损失T T 。变压器在一定的时间间隔 T 内，实际所损失的寿命实际所损失的寿命平均相对老化率：平均相对老化率： 恒温98运行时的正常寿命损失正常寿命损失 T=1，老化加快，预期寿命缩短；，老化加快，预期寿命缩短；1 1，负负荷能力未充分利用；荷能力未充分利用；1，有正常的预期寿命。，有正常的预期寿命。(正常过负荷的主要依据正常过负荷的主要依据)dteTTpt0)98(1_第三节第三节 变压器的正常过负荷变压器的

6、正常过负荷一、变压器的负荷能力一、变压器的负荷能力 1 1、额定容量：、额定容量：变压器的额定容量即铭牌容量，其含义是在制造厂所规定的额定环境温度下，保证变压器有正常使用寿命（20-30年）所能长时间连续输出的最大功率。 2 2、变压器的负荷能力：、变压器的负荷能力：是指变压器在短时间内所能输出的功率，在一定条件下，为满足负荷的需要，它可能超过额定容量。它可能超过额定容量。 3 3、负荷能力的大小和持续时间、负荷能力的大小和持续时间 取决于： 变压器的电流和温度容许限值； 负荷变换和周围环境温度及绝缘老化的程度。二、负荷超过额定容量运行时的温度和电流的限值二、负荷超过额定容量运行时的温度和电流

7、的限值n某变压器在某一天某变压器在某一天3个时段其绕组最热点温度分别个时段其绕组最热点温度分别为：为：104摄氏度摄氏度8小时，小时，98摄氏度摄氏度8小时，小时，92摄氏摄氏度度8小时，这台变压器这一天多损失了多少小时寿小时，这台变压器这一天多损失了多少小时寿命？命？n若该天第一时段的绕组最热点温度若该天第一时段的绕组最热点温度104度不变，按度不变，按等值老化原则，该天其余时间的绕组最热点温度应等值老化原则，该天其余时间的绕组最热点温度应维持在多少度？其余时间属于过负荷还是欠负荷运维持在多少度？其余时间属于过负荷还是欠负荷运行？行？n若该变压器负荷一直为额定，三时段气温为若该变压器负荷一直

8、为额定，三时段气温为26、20、14，该天平均气温为多少？，该天平均气温为多少？ 1、概念 等值空气温度是指某一空气温度，如果在一定时间间隔等值空气温度是指某一空气温度，如果在一定时间间隔内维持此温度和变压器所带负荷不变，变压器所遭受的绝缘内维持此温度和变压器所带负荷不变，变压器所遭受的绝缘老化等于空气温度自然变化时的绝缘老化。老化等于空气温度自然变化时的绝缘老化。 2、表达式 式中 -T 时间间隔内的平均空气温度 -温度差， 由上式可以看出，等值空气温度高于平均温度一个数值，等值空气温度高于平均温度一个数值，这是由于高温时绝缘老化加速远远大于低温时绝缘老化延缓的结果。aveqdteTpTtP

9、T2sin2101ln1av三、等值空气温度三、等值空气温度四、等值负荷的计算四、等值负荷的计算五、变压器的正常过负荷五、变压器的正常过负荷1 1、概念、概念 依据变压器的寿命损失互相补偿，不增加变压器寿命损失的不增加变压器寿命损失的过负荷称为正常过负荷。过负荷称为正常过负荷。2 2、特点、特点 正常过负荷能力的制定是依照等值原则，使平均相对老化正常过负荷能力的制定是依照等值原则，使平均相对老化率率 =1 =1 ，不牺牲变压器的正常寿命。，不牺牲变压器的正常寿命。 正常过负荷是有计划的、主动实施的过负荷。正常过负荷是有计划的、主动实施的过负荷。 1 1，说明负荷在允许范围内，可以按实际负荷曲线

10、运，说明负荷在允许范围内，可以按实际负荷曲线运行；行； 1 1，则不允许过负荷运行。，则不允许过负荷运行。 自然油循环变压器的过负荷倍数不能超过1.5，强迫油循环变压器的过负荷倍数不能超过1.3。3、利用正常过负荷曲线确定过负荷倍数的方法：、利用正常过负荷曲线确定过负荷倍数的方法：1）将实际连续变化的负荷曲线化为多阶段负荷曲线化为多阶段负荷曲线。2）将多阶段负荷曲线归算为两段式负荷曲线，计算出欠负荷系数归算为两段式负荷曲线，计算出欠负荷系数K K1 1。3）根据根据K K1 1和过负荷时间和过负荷时间T T ，从过负荷曲线上查出过负荷倍数查出过负荷倍数K K2 2。第四节第四节 变压器的事故过负荷变压器的事故过负荷1、概念 系统发生局部故障或变电所的某台变压器故障被切出，使部分不能切出的负荷转移到其他变压器上时，这些变压器的负荷会超过正常过负荷值很多，称为事故过负荷或短期急救负载。2、特点 事故过负荷是以事故过负荷是以牺牲变压器正常使用寿命为代价的。牺牲变压器