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电力变压器的运行与维护
时间:2020-07-26

电力变压器的运行与维护

1  过载运行

国家标准GB1094.1—85《电力变压器》第一部分总则的第4·2条规定:油浸式变压器可以过载运行(包括牺牲一定变压器使用寿命的过载运行在内),过载运行实质上是超铭牌规定的额定容量运行。各种过载运行条件应符合IEC-354—91《油浸式电力变压器负载导则》中的有关规定。根据变压器过载运行时的温度和在此温度下绝缘材料的老化程度作为过载的限制条件并计算过载能力。按照该导则中的规定选定变压器的额定容量,按照该导则中提供的绕组热点温度计算数学模型及在此热点温度下绝缘材料相对老化率的计算方法核算超铭牌额定容量过载能力。但首先应按下列变压器容量的划分范围和负载类型,分别按照该导则中的有关规定计算变压器的超铭牌额定容量过载能力。

变压器容量划分可分为配电变压器、中型变压器和大型变压器三类。

配电变压器

2500kVA及以下三相变压器,或每个铁心柱上容量为833kVA及以下的单相变压器。高压绕组额定电压为35kV及以下,ON油浸自冷式,不装设有载分接开关的变压器为配电变压器范围。

中型变压器

不超过100MVA三相双绕组变压器,或每个铁心柱上容量不超过33.3MVA的单相变压器为中型变压器范围。此外还应考虑漏磁限制,即短路阻抗值不超过下式计算值时为中型变压器范围。

     (1) 

式中  Zn——额定短路阻抗(%);

S n——变压器额定容量(MVA);

W——套装绕组的铁心柱数量。

大型变压器

超过100MVA三相变压器,或短路阻抗值超过公式(1)表超铭牌额定容量运行时电流和温度限值中查出。

超铭牌额定容量运行时电流和温度限值

周期循环负载

周期循环(一般为一日循环)变化的负载可按照周期内老化率的平均值考虑。周期循环负载既可是一种正常负载,也可是一种长时间的急救过载。

a.正常周期循环负载 在此周期循环内的某一段时间,可以是外围空气温度较高条件下运行,也可以是负载电流高于额定电流条件下运行。这种负载运行在热老化率上(数学模型计算值)等效于额定电流在正常空气温度条件下热老化率的负载运行。这个等效原则可推广应用于长时期负载运行规划中,在长时期规划中的一些周期循环负载的老化率大于额定老化率。

b.长时期急救周期循环负载 电力系统中某些变压器退出运行的时间较长,导致其它运行中的变压器长时间过载运行,从而导致严重老化率。但无论如何这种长时间急救过载不得因为过热造成击穿或者降低绝缘强度。

短时急救过载

由于偶发性事故而严重干扰了电力系统的正常负载运行,导致变压器异常严重的超铭牌额定容量过载运行。这种过载运行有时会使绕组导线的热点温度达到危险水平并有可能降低绝缘强度。发生这种情况时应在最短时间内降低负载电流或切断变压器电源以防止发生事故。这种过载的允许持续时间要小于变压器发热时间常数,一般应小于0.5h,此外也还取决于过载运行之前变压器的实际工作温度。

影响变压器寿命的因素

一台变压器的实际寿命在很大程度上取决于一些异常现象,如过电压、系统中发生短路和急救过载运行等。变压器在超铭牌额定容量过载运行时影响变压器寿命的因素有如下几点:

(1)变压器绕组、支架、引线、绝缘材料和油的温度升高到不能允许的水平。

(2)过载运行时漏磁通随之增大,铁心以外金属结构件中通过的漏磁通增大,将额外增大涡流损耗导致过热。

(3)铁心中的主磁通叠加上过载运行时增高的漏磁通将限制铁心的过励磁能力。

(4)当温度发生变化时,绝缘材料和油中的含水量和含气量也随之发生变化,可能析出水分而加速绝缘材料的老化,析出气体将降低绝缘材料和油的绝缘强度。

(5)过载运行条件下变压器的套管、分接开关、电缆接头和电流互感器也都同时在过载条件下运行,因而降低了设计上和应用上的裕度。

短期危险

过载运行时变压器绕组的热点温度升高接近临界温度140~160℃时,在正常含水量的绝缘纸中将有气泡发生,气泡进入绕组和引线附近较高电场强度区域内时,将降低该区域内的绝缘强度,由此构成短期过载运行中的主要危险。上述临界温度将随含水量的增高而有所降低。

长期危险

过载运行时变压器绕组的导线匝绝缘在较高温度作用下将加速老化率。由于过载运行而加速老化率的长期累积效应达到严重程度时,实际上降低了变压器的有效寿命。

超铭牌额定容量运行时,不得超过如表超铭牌额定容量运行时电流和温度限值中规定的限值。

按照国家标准GB6451—86《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》和GB/T15164—94《油浸式电力变压器负载导则》中的有关规定和计算方法以确定变压器超铭牌额定容量运行时的温度和负载能力。

2  并联运行

按照国家标准GB/T13499—92《变压器应用导则》中的规定进行变压器并联运行,并应满足以下并联条件:

(1)二次侧绕组空载并联运行条件下,不应有循环电流;

(2)并联运行变压器的负载分配应正比于变压器的额定容量。

以上是理想并联运行条件,实际上不可能完全实现,但不能由此产生严重后果,为此必须保证下列条件:

(1)保证并联运行变压器的绕组联结组标号相同;

(2)保证并联运行变压器的电压比相同,电压比的误差在允许限值以内。还应保证有载调压变压器的级电压和分接调压级数相同;

(3)保证并联运行变压器的额定短路阻抗相等。

3  监测运行状态

监测变压器的运行状态可以取得潜在事故的有关信息及有关数据,供运行人员据以采取相应措施,防止酿成严重事故,所以监测变压器运行状态可提高变压器的有效利用率,可参见参考文献[1]。监测可按在线监测和脱线监测进行,几种监测方法介绍如下:

油中溶解气体分析(DGA—Dissolved Gas Analy-sis)是一种监测变压器运行状态的方法,也是一种技术诊断方法。常以局部放电测量作为补充试验,以证实诊断结论。按照国家标准GB7252—87《变压器油中溶解气体分析和判断导则》推断出故障的性质。

测量油的质量是监测变压器运行状态和诊断绝缘老化程度的传统方法。油的特性和油的质量能够反应出绝缘老化现象,应按有关国家标准检测油的质量。

绝缘纸由于过热老化而产生糠醛及有关化合物,可据以说明绝缘纸的老化程度。从变压器油中提取糠醛及其化合物,并用高效液相色谱分析测出其浓度。糠醛浓度是表示绝缘纸状态或聚合度的一种方法。用变压器油中糠醛浓度变化表示绝缘纸的老化率。检测绕组热点温度或过热现象时,可用测量变压器油中糠醛浓度作为油中气体分析(DGA)的补充。测量变压器油中糠醛浓度也可作为变压器运行中的例行检测项目。变压器正常运行时,油中糠醛浓度很低,约为1mg/L。糠醛分析可参见参考文献[2][3]

检测局部放电是监测高压绝缘的有效措施。可采用电气和声学两种方法检测,也可用化学方法(其中包括DGA在内)检测。局部放电检测装置应能可靠地测出有效的局部放电水平,测定出局部放电源的位置,并能识别出缺陷处的性质和范围。

优先采用直接测温方法,如用几个埋在绕组内的光纤传感器可直接测量绕组的热点温度。也可采用分布式光纤传感器测量出沿绕组的热点温度分布。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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