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1、高壓配電設(shè)備及其運(yùn)行(連載三) 北京地區(qū)電氣規(guī)程匯編編寫組 1電力變壓器的運(yùn)行 為了保證變壓器的安全運(yùn)行,電氣運(yùn)行人員必須掌握有關(guān)變壓器運(yùn)行的基本知識(shí),加強(qiáng)運(yùn)行過程中的巡視和檢查,做好經(jīng)常性的維護(hù)和檢修工作,以及按期進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn),以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除絕緣缺陷。 (1)允許溫度和溫升: 允許溫度:變壓器運(yùn)行時(shí)各部分的溫度是不相同的,繞組溫度最高,其次是鐵芯,絕緣油的溫度最低。為了便于監(jiān)視運(yùn)行中變壓器各部分溫度的情況,規(guī)定以上層油溫來確定變壓器運(yùn)行中的允許溫度。變壓器的允許溫度主要決定于繞組的絕緣材料。我國(guó)電力變壓器大部分采用a級(jí)絕緣,即浸漬處理過的有機(jī)材料,如紙、木材、棉紗等。對(duì)于a級(jí)絕緣的變壓
2、器在正常運(yùn)行中,當(dāng)周圍空氣溫度最高為40時(shí),變壓器繞組的極限工作溫度為105。由于繞組的平均溫度比油溫高10,同時(shí)為了防止油質(zhì)劣化,所以規(guī)定變壓器上層油溫最高不超過95,而在正常情況下,為使絕緣油不致過速氧化,上層油溫不應(yīng)超過85。 若變壓器的溫度長(zhǎng)時(shí)間超過允許值,則變壓器的絕緣容易損壞。因?yàn)榻^緣長(zhǎng)期受熱后要老化,溫度越高,絕緣老化越快。當(dāng)絕緣老化到一定程度時(shí),在運(yùn)行振動(dòng)和電動(dòng)力作用下,絕緣容易破裂,且易發(fā)生電氣擊穿而造成故障。 此外,當(dāng)變壓器絕緣的工作溫度超過允許值后,由于絕緣的老化過程加快,其使用壽命縮短。使用年限的減少一般可按八度規(guī)則計(jì)算,即溫度每升高8,使用年限將減少1/2。 例如:絕
3、緣工作溫度為95時(shí),使用年限為20年;絕緣工作溫度為105時(shí),使用年限為7年;絕緣工作溫度為120時(shí),使用年限為2年。 可見,變壓器的使用年限主要決定于繞組的運(yùn)行溫度。因此,變壓器必須在其允許的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行,以保證變壓器合理使用壽命。 溫升:變壓器溫度與周圍空氣溫度的差值叫變壓器的溫升。當(dāng)變壓器的溫度升高時(shí),繞組的電阻會(huì)增大,使銅損增加。因此對(duì)變壓器在額定負(fù)荷時(shí)各部分溫升作出的規(guī)定為允許溫升。 對(duì)a級(jí)絕緣的變壓器,周圍最高溫度為40時(shí),國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定繞組的溫升為45。只要上層油溫及其溫升不超過規(guī)定值,就能保證變壓器在規(guī)定的使用年限內(nèi)安全運(yùn)行。 (2)允許的過負(fù)荷運(yùn)行方式: 變壓器的過負(fù)荷能力,
4、是指它在較短的時(shí)間內(nèi),所能輸出的最大容量。在不損害變壓器絕緣和降低變壓器使用壽命的條件下,它能大于變壓器的額定容量。因此,變壓器的額定容量和過負(fù)荷能力具有不同的意義。 變壓器的過負(fù)荷能力,可分為在正常情況下的過負(fù)荷能力和事故情況下的過負(fù)荷能力。變壓器正常過負(fù)荷能力可以經(jīng)常使用,而事故過負(fù)荷能力只允許在事故情況下使用(例如運(yùn)行中的若干臺(tái)變壓器中有一臺(tái)損壞,又無備用變壓器,則其余變壓器允許按事故過負(fù)荷運(yùn)行)。變壓器存在較大的缺陷(例如,冷卻系統(tǒng)不正常,嚴(yán)重漏油等)時(shí),不準(zhǔn)過負(fù)荷運(yùn)行。 正常過負(fù)荷運(yùn)行: 油浸式變壓器正常過負(fù)荷運(yùn)行,參照以下規(guī)定: 1)全天滿負(fù)荷運(yùn)行的變壓器,不宜過負(fù)荷運(yùn)行; 2)變
5、壓器日平均負(fù)荷率小于1時(shí),允許在負(fù)荷高峰時(shí)過負(fù)荷運(yùn)行,過負(fù)荷運(yùn)行時(shí),應(yīng)密切監(jiān)視變壓器運(yùn)行溫度,當(dāng)油浸自冷式變壓器上層油溫達(dá)到95時(shí),應(yīng)立即減負(fù)荷; 3)變壓器負(fù)荷達(dá)到額定容量的130%時(shí),即便運(yùn)行溫度未達(dá)到最高溫度限值時(shí),亦應(yīng)立即減負(fù)荷。 4)變壓器過負(fù)荷運(yùn)行,必須在冷卻系統(tǒng)工作正常時(shí),方可進(jìn)行。 5)干式變壓器的正常過負(fù)荷運(yùn)行條件應(yīng)遵照制造廠的規(guī)定。 事故過負(fù)荷運(yùn)行允許值: 當(dāng)變(配)電所發(fā)生事故時(shí),為保證對(duì)重要設(shè)備的連續(xù)供電,變壓器允許短時(shí)間過負(fù)荷的能力,稱為事故過負(fù)荷能力。 事故過負(fù)荷會(huì)引起變壓器繞組絕緣溫度超過允許值,使絕緣老化速度比正常條件下快得多,因而會(huì)縮短變壓器的使用年限。但考慮
6、到事故發(fā)生的機(jī)會(huì)少,而且變壓器平時(shí)往往欠負(fù)荷運(yùn)行,因此短時(shí)間的過負(fù)荷不會(huì)引起絕緣的顯著損壞。 1)油浸變壓器事故過負(fù)荷的允許值,按照不同的冷卻方式和環(huán)境溫度掌握,油浸自然循環(huán)式變壓器事故過負(fù)荷允許值,參照表7規(guī)定運(yùn)行; 表7油浸自然循環(huán)冷卻變壓器事故過負(fù)荷允許運(yùn)行時(shí)間(h:min) 過負(fù)荷倍數(shù)環(huán)境溫度() 012030401.124:00 24:00 24:00 19:00 7:00 1.224:00 24:00 13:00 5:50 2:45 1.323:00 10:00 5:30 8:00 1:30 1.48:30 5:10 3:10 1:45 0:55 1.54:45 3:10 2:00
7、 1:10 0:35 1.63:00 2:05 1:20 0:45 0:18 1.72:05 1:25 0:55 0:25 0:09 1.81:30 1:00 0:30 0:13 0:06 1.91:00 0:35 0:18 0:09 0:05 2.00:40 0:22 0:11 0:06 + 2)干式變壓器事故過負(fù)荷運(yùn)行允許值應(yīng)遵照制造廠規(guī)定。 (3)允許的短路電流和不平衡電流: 變壓器的允許短路電流應(yīng)根據(jù)變壓器的阻抗與系統(tǒng)阻抗來確定。但不應(yīng)超過額定電流的25倍,當(dāng)可能超過25倍時(shí),應(yīng)采取限制短路電流的措施,短路電流的持續(xù)時(shí)間不得超過表8的規(guī)定。 表8短路電流允許持續(xù)時(shí)間 短路電流倍數(shù)20以
8、上201515以下持續(xù)時(shí)間(s)234變壓器三相負(fù)荷允許不平衡度:結(jié)線組為yyn0和yzn11的配電變壓器三相負(fù)荷不平衡時(shí),將影響變壓器鐵芯三相柱磁通的不平衡,可導(dǎo)致低壓側(cè)中性點(diǎn)偏移造成三相電壓不平衡,出現(xiàn)相電壓偏高或偏低,影響用電安全。因此,對(duì)yyn0和yzn11結(jié)線組的變壓器運(yùn)行中應(yīng)監(jiān)視三相電流的平衡程度,規(guī)程規(guī)定,結(jié)線組為yyn0和yzn11的配電變壓器,中性線電流的允許值分別為變壓器額定電流的25%到40%。 (4)允許運(yùn)行電壓: 變壓器在電力系統(tǒng)中運(yùn)行,由于系統(tǒng)運(yùn)行方式的改變以及負(fù)荷變化,電網(wǎng)電壓總有一定的波動(dòng),所以加在變壓器一次繞組上的電壓也可能有波動(dòng)。當(dāng)電網(wǎng)電壓小于變壓器分接頭電
9、壓時(shí),對(duì)于變壓器本身沒有什么損害,只是可能降低一些出力。但當(dāng)電網(wǎng)電壓高于變壓器額定電壓很多時(shí),則對(duì)變壓器運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生不良影響。 當(dāng)變壓器的電源電壓增高時(shí),變壓器的勵(lì)磁電流增加,造成變壓器鐵芯損耗加大而過熱。同時(shí),由于勵(lì)磁電流的增加,會(huì)使變壓器實(shí)際出力降低。另外,對(duì)yyn0接線的變壓器,當(dāng)勵(lì)磁電流增加時(shí),磁通密度增大,磁路飽和,會(huì)引起一、二次繞組電動(dòng)勢(shì)波形發(fā)生畸變,產(chǎn)生的高次諧波對(duì)變壓器絕緣有一定的危害。 因此,變壓器的電源電壓一般不得超過額定值的5%,不論電壓分接頭在任何位置,如果電源電壓不超過5%,則變壓器二次繞組可帶額定負(fù)荷,如電源電壓波動(dòng)超過-5%時(shí),則應(yīng)考慮相應(yīng)降低額定容量。 (5)變壓
10、器并列運(yùn)行: 將兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器的一次側(cè)以及二次側(cè)同極性的端子之間,通過同一母線分別互相連接,這種運(yùn)行方式叫變壓器的并列運(yùn)行,如圖3所示。 圖3變壓器并列運(yùn)行示意圖 變壓器并列運(yùn)行的目的: 1)提高變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)負(fù)荷增加到一臺(tái)變壓器的容量不夠時(shí),則可并列投入第二臺(tái)變壓器,而當(dāng)負(fù)荷減少到不需要兩臺(tái)變壓器同時(shí)供電時(shí),可將一臺(tái)變壓器退出運(yùn)行。這樣,可盡量減少變壓器本身的損耗,達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。 2)提高供電可靠性。當(dāng)并列運(yùn)行的變壓器中有一臺(tái)損壞時(shí),只要迅速地將其從電網(wǎng)中切除,其它變壓器仍可正常供電。檢修某臺(tái)變壓器時(shí),也不影響其它變壓器正常運(yùn)行,這樣減少了故障和檢修時(shí)的停電時(shí)間。 變壓器并列
11、運(yùn)行的條件: 1)聯(lián)接組(組別)標(biāo)號(hào)相同; 2)電壓及變比基本相等; 3)短路阻抗基本相等; 短路阻抗不同的變壓器,可適當(dāng)提高短路阻抗高的變壓器的二次電壓。 4)配電變壓器容量比一般不應(yīng)超過31。 并列運(yùn)行條件分析: 變壓器并列運(yùn)行條件是為保證: 1)變壓器并列組在空載時(shí),繞組內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流。 2)變壓器并列組在負(fù)載時(shí),負(fù)荷能合理分配,做到負(fù)荷分配與容量成正比。 當(dāng)并列變壓器聯(lián)接組不同時(shí),二次側(cè)對(duì)應(yīng)相的線電壓之間會(huì)有相位差。相位差形成的電壓作用于變壓器繞組會(huì)產(chǎn)生高于額定電流幾倍的環(huán)流,以致燒毀變壓器。 當(dāng)并列變壓器變比不等時(shí),并列變壓器二次側(cè)會(huì)有電壓差,而在繞組內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流。產(chǎn)生環(huán)流的大小取決于
12、變化相差的程度。產(chǎn)生環(huán)流過大會(huì)影響變壓器容量的合理利用。 并列變壓器短路阻抗不等時(shí),變壓器空載時(shí)繞組不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流,但在變壓器負(fù)載時(shí),并列變壓器的二次側(cè)電壓會(huì)有差別,會(huì)影響并列變壓器的負(fù)荷分配,短路阻抗小的變壓器承載負(fù)荷要大于短路阻抗大的變壓器,形成短路阻抗小的變壓器已達(dá)到額定容量或過負(fù)荷,而短路阻抗大的變壓器容量未充分利用。在實(shí)際運(yùn)行中為避免短路阻抗不相等,而使變壓器并列運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)上述情況,運(yùn)行中可將短路阻抗大的變壓器的二次電壓調(diào)高,以調(diào)整負(fù)荷分配。如果并列變壓器容量不相同時(shí),容量大的變壓器短路阻抗小于容量小的變壓器短路阻抗10%以下時(shí),可允許并列運(yùn)行,使負(fù)荷分配合理。 一般對(duì)配電變壓器并列運(yùn)
13、行,要求變壓器容量比不宜超過31,也是為了避免因容量相差,短路阻抗隨之相差而使負(fù)荷分配不合理。(待續(xù))變壓器油溫過高原因淺析 魏民運(yùn)行中的變壓器,有時(shí)其油溫升高,超過許可限度,在此淺析其原因,供檢修參考 當(dāng)發(fā)現(xiàn)變壓器油溫過高時(shí),應(yīng)檢查變壓器的負(fù)荷大小以及冷卻油的溫度同時(shí) 與以往的同樣的負(fù)荷時(shí)的溫度相比較,檢查溫度計(jì)本身是否失靈若以上檢查均正常,但是油溫比以往條件下高,且溫升繼續(xù)加大,則有可能是變壓器內(nèi)部故障一般油浸式變壓器內(nèi)部故障有以下幾種情況:1分接開關(guān)接觸不良運(yùn)行中分接開關(guān)的接觸點(diǎn)壓力不夠或接觸處污穢等原 因,使接觸電阻增大,從而導(dǎo)致接觸點(diǎn)的溫升而發(fā)熱,特別是在倒換分接頭后和變壓器過負(fù)荷運(yùn)行時(shí),更易使分接開關(guān)接觸不良而發(fā)熱,引起變壓器油溫過高分接開關(guān)是否接觸不良可以通過測(cè)量線圈直流電阻來確定2線圈匝間短路當(dāng)幾個(gè)相鄰線圈匝間的絕緣損壞,它們之間將會(huì)出現(xiàn)短路電流此短路電流使油溫迅速上升造成線圈
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