GBT 1094.12-2013 電力變壓器 第12部分：干式電力變壓器負(fù)載導(dǎo)則

電力變壓器第12部分：干式電力變壓器負(fù)載導(dǎo)則2013-12-17發(fā)布IGB/T1094.12—2013前言 Ⅲ V 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語(yǔ)和定義 14超銘牌額定值負(fù)載運(yùn)行的影響 24.1概述 24.2一般后果 24.3短期急救負(fù)載的影響和危害 24.4長(zhǎng)期急救負(fù)載的影響 25老化和變壓器絕緣壽命 35.1概述 35.2壽命 35.3穩(wěn)定連續(xù)負(fù)載和溫度間的關(guān)系 45.4熱老化率 45.5壽命損失 45.6穩(wěn)態(tài)下的熱點(diǎn)溫度 55.7假定的熱點(diǎn)系數(shù) 55.8在不同的環(huán)境溫度和負(fù)載條件下的熱點(diǎn)溫升 55.9負(fù)載公式 55.10繞組時(shí)間常數(shù)的確定 65.11根據(jù)經(jīng)驗(yàn)常數(shù)確定繞組時(shí)間常數(shù) 75.12負(fù)載能力計(jì)算 7 96.1電流和溫度限制 96.2其他限制 9附錄A(資料性附錄)老化率 A.1負(fù)載能力 A.2分子結(jié)構(gòu) A.3參考文獻(xiàn) 附錄B(資料性附錄)三種負(fù)載模式下的壽命損失示例 B.1例一：恒定溫度下的負(fù)載 B.2例二：持續(xù)時(shí)間為t?的負(fù)載電流I;和緊接著持續(xù)時(shí)間為tz的負(fù)載電流I B.3例三：變化的負(fù)載電流 附錄C(資料性附錄)符號(hào)表 C.1符號(hào)表 參考文獻(xiàn) ⅢGB1094《電力變壓器》目前包含了下列幾部分：--—第1部分：總則；——第3部分：絕緣水平、絕緣試驗(yàn)和外絕緣空氣間隙；——第4部分：電力變壓器和電抗器的雷電沖擊和操作沖擊試驗(yàn)導(dǎo)則；——第5部分：承受短路的能力；——第6部分：電抗器；——第7部分：油浸式電力變壓器負(fù)載導(dǎo)則；-—第10部分：聲級(jí)測(cè)定；——第10.1部分：聲級(jí)測(cè)定應(yīng)用導(dǎo)則；——第11部分：干式變壓器；——第12部分：干式電力變壓器負(fù)載導(dǎo)則；——第14部分：采用高溫絕緣材料的液浸式變壓器的設(shè)計(jì)和應(yīng)用；——第16部分：風(fēng)力發(fā)電用變壓器。本部分為GB1094的第12部分。本部分按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本部分代替GB/T17211-1998《干式電力變壓器負(fù)載導(dǎo)則》。GB/T17211—1998對(duì)應(yīng)的IEC標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為IEC60905:1987。由于IEC有關(guān)電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)現(xiàn)均調(diào)整為IEC60076系列，為了與IEC的標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)相協(xié)調(diào)且使用方便，本次修訂也將標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)按新IEC標(biāo)準(zhǔn)系列進(jìn)行了調(diào)整。本部分與GB/T17211—1998相比，主要技-—標(biāo)準(zhǔn)適用范圍增加強(qiáng)迫風(fēng)冷干式變壓器，并增加了“強(qiáng)迫風(fēng)冷”冷卻方式下干式變壓器熱點(diǎn)溫升的計(jì)算方法； -增加了變壓器超銘牌運(yùn)行危險(xiǎn)的說(shuō)明；——明確了假定老化引起的絕緣失效是變壓器壽命終結(jié)的原因、假定老化率隨溫度的變化符合阿倫尼烏斯定律，并進(jìn)一步假定絕緣系統(tǒng)溫度每增加6K,老化率加倍； 增加了銅和鋁導(dǎo)體繞組時(shí)間常數(shù)的計(jì)算方法和試驗(yàn)方法。在計(jì)算方法中，采用了不同于以往經(jīng)驗(yàn)的繞組材料比熱容數(shù)據(jù)；——增加了依據(jù)經(jīng)驗(yàn)常數(shù)確定時(shí)間常數(shù)的方法；——正文中刪除了選擇負(fù)載曲線的實(shí)例；—增加戶外環(huán)境條件以及外殼對(duì)變壓器運(yùn)行影響的說(shuō)明；-—增加附錄A“老化率”。該附錄對(duì)固體絕緣材料的老化率和“熱量”的關(guān)系進(jìn)行了介紹，并介紹了基于阿倫尼烏斯定律的耐熱特性分析；——增加附錄B:“三種負(fù)載模式下的壽命損失示例”。本部分使用重新起草法修改采用IEC60076-12:2008《電力變壓器第12部分：干式電力變壓器負(fù)本部分與IEC60076-12:2008的技術(shù)性差異及其原因如下： 值24.5W·min/(K·kg)和0.408W·h/ ——對(duì)表3的格式進(jìn)行了調(diào)整-—?jiǎng)h除表B.2中最右側(cè)4列的內(nèi)容；V1電力變壓器第12部分：干式電力變壓器負(fù)載導(dǎo)則GB1094的本部分適用于GB1094.11規(guī)定范圍內(nèi)的干式變壓器。本部分提供了干式變壓器絕緣老化率和壽命損失的估算方法，該方法把變壓器絕緣的老化率和壽命損失表示為變壓器的運(yùn)行溫度、時(shí)間和負(fù)載的函數(shù)。注：對(duì)于風(fēng)力發(fā)電用變壓器、電爐變壓器、電焊機(jī)用變壓器等特殊用途的變壓器，制造方應(yīng)參照相關(guān)特定負(fù)載曲線。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB1094.11電力變壓器第11部分：干式變壓器(GB1094.11—2007,IEC60076-11:2004,MOD)GB/T11026.1電氣絕緣材料耐熱性第1部分：老化程序和試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)定GB/T18494.1—2001變流變壓器第1部分：工業(yè)用變流變壓器(IEC61378-1:1997,IDT)3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。長(zhǎng)期急救負(fù)載long-timeemergencyloading由于系統(tǒng)中某些設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間退出運(yùn)行而引起的一種負(fù)載方式，在變壓器達(dá)到一個(gè)新的、較高的穩(wěn)態(tài)溫度之前，這些設(shè)備不會(huì)重新投入運(yùn)行。短期急救負(fù)載short-timeemergencyloading由于系統(tǒng)中發(fā)生了一個(gè)或多個(gè)事故，嚴(yán)重干擾了系統(tǒng)的正常負(fù)載分配，從而產(chǎn)生的暫態(tài)(小于繞組的一個(gè)時(shí)間常數(shù))嚴(yán)重過(guò)負(fù)載。相對(duì)熱老化率relativethermalageingrate變壓器絕緣壽命transformerinsulationlifetime從絕緣起始狀態(tài)(即通常認(rèn)為絕緣是新的)到正常運(yùn)行中由于熱老化、絕緣場(chǎng)強(qiáng)、短路應(yīng)力或機(jī)械位移而導(dǎo)致電氣故障危險(xiǎn)高發(fā)的最終狀態(tài)之間的全部時(shí)間。2自然風(fēng)冷ANcooling自然通風(fēng)冷卻的方式。強(qiáng)迫風(fēng)冷AFcooling通過(guò)風(fēng)機(jī)冷卻來(lái)提高變壓器額定容量的冷卻方法。4超銘牌額定值負(fù)載運(yùn)行的影響正常預(yù)期壽命值通常是以設(shè)計(jì)的環(huán)境溫度和額定運(yùn)行條件下的連續(xù)工況為基礎(chǔ)的。當(dāng)負(fù)載超過(guò)銘牌額定值和/或環(huán)境溫度高于規(guī)定環(huán)境溫度時(shí)，變壓器將承受一定程度的風(fēng)險(xiǎn)，并且老化加速。本部分的目的是要確認(rèn)這些危險(xiǎn)，并指導(dǎo)變壓器在限定條件下如何進(jìn)行超銘牌額定值負(fù)載運(yùn)行。4.2一般后果變壓器超銘牌額定值負(fù)載運(yùn)行后果如下：——繞組、端子、引線、分接開(kāi)關(guān)和絕緣的溫度升高，且能達(dá)到不可接受的水平；——帶外殼產(chǎn)品對(duì)過(guò)載更加敏感，會(huì)導(dǎo)致絕緣系統(tǒng)溫度達(dá)到不可接受的水平；——導(dǎo)致由于電流和溫度增加而引起的過(guò)早失效的風(fēng)險(xiǎn)。這種風(fēng)險(xiǎn)可能是一種短時(shí)效應(yīng)，也可能來(lái)自多年的絕緣老化的累積效應(yīng)。注：過(guò)載的另一個(gè)結(jié)果是變壓器的壓降增加。4.3短期急救負(fù)載的影晌和危害超過(guò)規(guī)定限值的短期急救負(fù)載的主要危害如下：——由于溫度升高而產(chǎn)生的巨大機(jī)械應(yīng)力，可能達(dá)到引起環(huán)氧澆注變壓器絕緣開(kāi)裂到不可接受的——短時(shí)和重復(fù)性過(guò)載電流導(dǎo)致繞組受到機(jī)械損傷；——在環(huán)境溫度超過(guò)規(guī)定值情況下短時(shí)和重復(fù)性電流導(dǎo)致繞組受到機(jī)械損傷；——在更高的溫度下，機(jī)械特性的劣化會(huì)降低抗短路能力；——由于溫度升高而降低絕緣強(qiáng)度。因此規(guī)定，最大的過(guò)載電流不允許超過(guò)額定電流的50%。當(dāng)過(guò)載超過(guò)50%時(shí)，有必要與制造方協(xié)商，以評(píng)估該過(guò)載的后果。在任何情況下，此類(lèi)過(guò)載時(shí)間應(yīng)盡可能短。4.4長(zhǎng)期急救負(fù)載的影響長(zhǎng)期急救負(fù)載的影響如下：——在較高的溫度時(shí)，導(dǎo)體絕緣的機(jī)械及絕緣性能的累積熱老化效應(yīng)會(huì)加速。如果這種熱老化達(dá)到一定程度，則會(huì)減少變壓器的壽命，特別是當(dāng)設(shè)備遭受系統(tǒng)短路電流時(shí)；——其他絕緣材料以及結(jié)構(gòu)件和導(dǎo)體在高溫時(shí)也會(huì)加速老化；——老化率及壽命損失的計(jì)算規(guī)則是以負(fù)載為基礎(chǔ)的。35老化和變壓器絕緣壽命5.1概述經(jīng)驗(yàn)表明，變壓器的正常壽命為幾十年，但難以對(duì)其進(jìn)行更加準(zhǔn)確的規(guī)定。即使是完全相同的變壓器，由于它們的運(yùn)行條件各異，因此每臺(tái)變壓器的壽命也是不相同的。除極少數(shù)情況外，變壓器很少在整個(gè)壽命周期內(nèi)在100%額定電流下運(yùn)行。其他對(duì)溫升有影響的因素，如：冷卻不充分、諧波、過(guò)勵(lì)磁和/或在GB1094.11中描述的非正常條件都會(huì)影響變壓器的壽命。當(dāng)主要由變壓器的損耗產(chǎn)生的熱量傳遞到絕緣系統(tǒng)時(shí)，化學(xué)過(guò)程便開(kāi)始了。這個(gè)過(guò)程改變組成絕緣系統(tǒng)的材料的分子結(jié)構(gòu)。傳遞給系統(tǒng)的熱量越多，老化率越大。這個(gè)過(guò)程是累積的且不可逆的，這意味著當(dāng)傳熱停止，溫度下降時(shí)，材料也不會(huì)恢復(fù)到最初的分子結(jié)構(gòu)。絕緣系統(tǒng)溫度會(huì)在制造方提供的文件中說(shuō)明并標(biāo)在銘牌上。假定老化造成的絕緣材料性能失效是變壓器壽命終結(jié)的原因之一。進(jìn)一步假定老化率隨溫度的變化符合阿倫尼烏斯(Arrhenius)定律。有關(guān)進(jìn)一步的背景信息見(jiàn)附錄A。阿倫尼烏斯定律中的兩個(gè)常數(shù)在理想情況下可以用耐熱試驗(yàn)來(lái)確定。當(dāng)?shù)貌坏竭@樣的試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，本部分提供了估算的常數(shù)，它是以下列假定為基礎(chǔ)通過(guò)計(jì)算得出的：——當(dāng)按照GB/T11026.1進(jìn)行整體電氣絕緣系統(tǒng)(EIS)的耐熱試驗(yàn)，得到另一個(gè)老化率加倍的值---絕緣材料性能失效是變壓器壽命終結(jié)的原因。5.2壽命在恒定的熱點(diǎn)溫度T(單位為K)下，變壓器的預(yù)期壽命L按下式計(jì)算：L=aXe2 (1)該公式也可以表示為： (2)盡管任何時(shí)間單位都適用于上述公式，但本導(dǎo)則中用小時(shí)。表1給出了用于不同絕緣系統(tǒng)溫度下常數(shù)a的值，以h為單位。表1壽命公式中的常數(shù)(耐熱等級(jí))常數(shù)繞組額定熱點(diǎn)溫度θHs,ab℃hK℃3.10E-145.48E-159.60E-17204755.35E-18229795.31E-19250865.26E-20272854GB/T1094.12—2013注2:下列方程式用于確定繞組額定熱點(diǎn)溫度中的常數(shù)a和b:表1是按每6K老化率加倍計(jì)算的。5.3穩(wěn)定連續(xù)負(fù)載和溫度間的關(guān)系繞組的穩(wěn)態(tài)熱力學(xué)熱點(diǎn)溫度T(K)表示為.T=273+θ?+△θHSn……(3)式中：θ?——環(huán)境溫度(℃);△θnsn——所考慮負(fù)載下繞組熱點(diǎn)對(duì)環(huán)境的溫升(K)。注意環(huán)境溫度可能與負(fù)載無(wú)關(guān)，但也可能是負(fù)載的函數(shù)：θ?=f(電流)……(4)該函數(shù)可能隨場(chǎng)所不同而變化。在對(duì)老化率及壽命損失估算時(shí)，有必要了解特定場(chǎng)所的環(huán)境溫度與負(fù)載的相互關(guān)系?？赏ㄟ^(guò)在特定場(chǎng)所的試驗(yàn)來(lái)確定二者間的關(guān)系。如果沒(méi)有這方面的資料，則進(jìn)行不同溫度下(如：10℃~40℃)的等效計(jì)算可得到老化率和壽命損失之間的關(guān)系。本部分給出的公式將渦流損耗作為繞組的電阻損耗處理。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，由這些公式計(jì)算的壽命損失比預(yù)期的高。如果有諧波電流存在，則過(guò)載時(shí)增加的渦流損耗需要按照GB/T18494.1—2001的5.4熱老化率實(shí)際上，變壓器的正常壽命不低于180000h。公式(5)中使用180000h作為保守的參考值，來(lái)表示老化率k(h/h),即在恒定熱點(diǎn)溫度T(K)下運(yùn)行每小時(shí)損失的壽命小時(shí)數(shù)：在恒定熱點(diǎn)溫度T(K)時(shí)的相對(duì)老化率百分?jǐn)?shù)k,(%),表示為180000h壽命運(yùn)行t小時(shí)后的壽命百分?jǐn)?shù)(%),按下式計(jì)算：: (6)式中：t——時(shí)間；a、b——見(jiàn)表1。5.5壽命損失在恒定熱點(diǎn)溫度T(K)下，一段時(shí)間t(h)內(nèi)的壽命損失Lc(h)按公式(7)計(jì)算： (7)5t——時(shí)間；a、b——見(jiàn)表1。5.6穩(wěn)態(tài)下的熱點(diǎn)溫度對(duì)大多數(shù)運(yùn)行中的變壓器來(lái)說(shuō)，很難準(zhǔn)確地知道繞組內(nèi)部的熱點(diǎn)溫度。對(duì)大多數(shù)此類(lèi)變壓器，熱點(diǎn)溫度能通過(guò)計(jì)算來(lái)估計(jì)。本部分計(jì)算方法中的θns.為額定條件(額定電流、額定環(huán)境溫度、額定電壓、額定頻率)下的熱點(diǎn)溫度，單位為℃。它可以用計(jì)算或測(cè)量的方法得到。注：目前沒(méi)有確定熱點(diǎn)溫度的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，如果制造方能用試驗(yàn)來(lái)證明其他熱點(diǎn)溫度值，則制造方可以用這些值來(lái)計(jì)算變壓器壽命損失。5.7假定的熱點(diǎn)系數(shù)在下面的考慮中，假定熱點(diǎn)系數(shù)Z是1.25:△θhs,=Z×△θw (8)式中：△θwr——額定負(fù)載下繞組平均溫升(K)。5.8在不同的環(huán)境溫度和負(fù)載條件下的熱點(diǎn)溫升計(jì)算壽命損失要求的基本值是熱點(diǎn)溫度。為此，有必要知道在每個(gè)負(fù)載條件和環(huán)境溫度下的熱點(diǎn)溫升?！鳓萵sn=Z×△θwr×Ig (9)式中：△θnsn——給定負(fù)載下繞組熱點(diǎn)溫升；I?——給定負(fù)載率；q——自然冷卻(AN)取1.6,強(qiáng)迫風(fēng)冷(AF)取2;Z---假定為1.25?！鳓葁r盡可能采用試驗(yàn)值，以限制與系數(shù)Z的有效性和與q值相關(guān)的不確定性。經(jīng)驗(yàn)表明，q和Z在不同變壓器及不同的運(yùn)行負(fù)載條件下取不同的值。5.9負(fù)載公式5.9.1連續(xù)負(fù)載熱點(diǎn)溫度θms作為穩(wěn)定條件下負(fù)載的函數(shù)，用下式計(jì)算：θns=θ?+△θs (10)對(duì)于自然冷卻方式：對(duì)于強(qiáng)迫風(fēng)冷方式：△θs=△θs,[I]2m (11)△Ons=△θs,x·(I2CT)X (12)6………)試值與用于式(12)的強(qiáng)迫風(fēng)冷運(yùn)行的變壓器測(cè)試值可能不同);CT電阻溫度修正系數(shù)；m經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，等于0.8(在沒(méi)有試驗(yàn)數(shù)據(jù)情況下的建議值);θ,環(huán)境溫度(℃);θs——-給定負(fù)載率I下的熱點(diǎn)溫度(℃)Tx導(dǎo)體的溫度常數(shù)，鋁為225,銅為235;X強(qiáng)迫風(fēng)冷經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，等于1(在沒(méi)有試驗(yàn)數(shù)據(jù)情況下的建議值).試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，由上面公式算出的熱點(diǎn)溫度值偏保守。自然冷卻運(yùn)行的指數(shù)m=0.8和強(qiáng)迫風(fēng)冷運(yùn)行的指數(shù)X=1是從自然冷卻和強(qiáng)迫風(fēng)冷傳熱的相互關(guān)系中導(dǎo)出的。試驗(yàn)證明，式(13)給出的電阻溫度修正系數(shù)在預(yù)測(cè)強(qiáng)迫風(fēng)冷運(yùn)行時(shí)由于高損耗而產(chǎn)生的熱點(diǎn)溫升是需要的。式(11)和式(12)忽略了繞組中的渦流損耗，渦流損耗與溫度呈反向變化。除非有諧波電流存在，渦流損耗通常很低，公式結(jié)果偏于保守。式(11)和式(12)均需要疊代計(jì)算。即使不考慮渦流損耗，由于使用了推薦的指數(shù)，加上考慮到強(qiáng)迫風(fēng)冷運(yùn)行條件下電阻隨溫度變化，因此也會(huì)導(dǎo)致熱點(diǎn)溫升計(jì)算結(jié)果偏于保守。如果有諧波電流存在的話，則過(guò)載期間增加的渦流損耗可能要依據(jù)GB/T18494.1—2001的附錄A進(jìn)行考慮。5.9.2暫態(tài)負(fù)載暫態(tài)過(guò)負(fù)載時(shí)的熱點(diǎn)溫升用下列公式確定 (14) (15)式中：△0;——某負(fù)載率I。開(kāi)始時(shí)的起始熱點(diǎn)溫升(K):Aθ,負(fù)載變化t時(shí)間后的熱點(diǎn)溫升(K);Aθrr負(fù)載率I。不發(fā)生變化情況下的最終熱點(diǎn)溫升(K):t——時(shí)間(min);T給定負(fù)載下繞組的時(shí)間常數(shù)(min);θns——熱點(diǎn)溫度(℃);θ.環(huán)境溫度(℃).5.10繞組時(shí)間常數(shù)的確定5.10.1概述變壓器時(shí)間常數(shù)的概念基于假設(shè)一個(gè)單一熱源為一個(gè)受熱體供熱，而這個(gè)受熱體的溫升和輸人的熱量呈指數(shù)關(guān)系。時(shí)間常數(shù)定義為當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，其溫升達(dá)到超過(guò)環(huán)境溫度的穩(wěn)定值的63.2%所需的時(shí)間。通常在五倍時(shí)間常數(shù)后達(dá)到穩(wěn)態(tài)。因公開(kāi)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明高壓和低壓繞組的時(shí)間常數(shù)可能不同，因此，不同負(fù)載下的熱點(diǎn)溫度計(jì)算應(yīng)分別進(jìn)行。兩個(gè)繞組的絕緣系統(tǒng)溫度等級(jí)也可能不同。7時(shí)間常數(shù)可以通過(guò)計(jì)算或者是在變壓器上進(jìn)行試驗(yàn)獲得，具體由供需雙方協(xié)商確定。5.10.2時(shí)間常數(shù)計(jì)算方法額定負(fù)載下繞組的時(shí)間常數(shù)rg為：tg——額定負(fù)載下變壓器的時(shí)間常數(shù)(min);C-—繞組的有效熱容量(W·min/K);=[15.0×鋁導(dǎo)線質(zhì)量(kg)]+(C?×環(huán)氧材料及其他繞組絕緣質(zhì)量(kg)),或或C——繞組的有效熱容量(W·h/K);=(0.25×鋁導(dǎo)線質(zhì)量(kg))+(C?×環(huán)氧材料及其他繞組絕緣質(zhì)量(kg)),或=(0.107×銅導(dǎo)線質(zhì)量(kg))+(C?×環(huán)氧材料及其他繞組絕緣質(zhì)量(kg));C?——為環(huán)氧材料及其他繞組絕緣材料的比熱容，單位為W·min/(K·kg)C?——為環(huán)氧材料及其他繞組絕緣材料的比熱容，單位為W·h/(K·kg);P:——額定負(fù)載和額定溫升下的繞組總損耗(電阻損耗+渦流損耗)(W);△θns,x——額定負(fù)載下的熱點(diǎn)溫升(K);0.——空載時(shí)鐵心對(duì)繞組熱點(diǎn)溫升的影響。其值應(yīng)是下面給出的值或變壓器溫升試驗(yàn)時(shí)制造方的測(cè)量值：=5K,對(duì)于外側(cè)繞組(通常為高壓繞組);=25K;對(duì)于內(nèi)側(cè)繞組(通常為不超過(guò)1kV的低壓繞組)。注1:上述的鐵心影響值基于制造方的經(jīng)驗(yàn)；注2:在IEC60076-12:2008中，C?為24.5W·min/(K·kg),C?為0.408W·h/(K·kg)。5.10.3時(shí)間常數(shù)的測(cè)試方法時(shí)間常數(shù)可以通過(guò)在溫升試驗(yàn)中獲得的熱電阻冷卻曲線估算。5.11根據(jù)經(jīng)驗(yàn)常數(shù)確定繞組時(shí)間常數(shù)當(dāng)溫升變化時(shí)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)常數(shù)m,時(shí)間常數(shù)也發(fā)生變化。如果m=1,則公式(17)對(duì)任何負(fù)載及任何起始溫度都正確。如果m≠1,則任何負(fù)載和任何起始溫度的加熱或冷卻循環(huán)的時(shí)間常數(shù)用公式(18)得出。5.12負(fù)載能力計(jì)算公式(10)～公式(18)宜用于確定在一個(gè)負(fù)載周期中的熱點(diǎn)溫度，也宜用于確定短時(shí)或連續(xù)負(fù)載導(dǎo)8致的達(dá)到表1中給出的最大值或達(dá)到任何其他限值的溫度值?！鳓?=△θHs,[I:]2m………(19)I:初始負(fù)載率(負(fù)載電流與額定電流比值),從表2中選擇一個(gè)熱點(diǎn)溫度θms限值。用公式(10)確定在對(duì)應(yīng)的環(huán)境溫度下t時(shí)刻的允許熱點(diǎn)表2繞組最高熱點(diǎn)溫度絕緣系統(tǒng)溫度(GB1094.11℃繞組最高熱點(diǎn)溫度℃當(dāng)熱點(diǎn)溫度超過(guò)表2給出的繞組最高熱點(diǎn)溫度時(shí)，計(jì)算壽命是不實(shí)際的，因?yàn)槔@組材料可能發(fā)生變化。變壓器負(fù)載導(dǎo)致的溫度如果超過(guò)表2的限值，會(huì)使變壓器處于在不可預(yù)測(cè)的短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)故障的0ns=θ+△θs……(20)θs——熱點(diǎn)溫度(℃)△θns——熱點(diǎn)溫升(K);0?—-環(huán)境溫度(℃)?！鳓?△θs0……(21)用公式(14)確定的最終的熱點(diǎn)溫升從5.10可得到時(shí)間常數(shù)r。選擇一個(gè)時(shí)間t,作為負(fù)載持續(xù)時(shí)間，代入上述公式中。從公式(11)可知，對(duì)應(yīng)的過(guò)載可如下得到……時(shí)間常數(shù)的確定也是一個(gè)疊代的過(guò)程。96.1電流和溫度限制當(dāng)負(fù)載超過(guò)銘牌額定值時(shí)，繞組熱點(diǎn)溫度不應(yīng)超過(guò)表3所列的限值，并且還要考慮4.3和5.12的特電流的幅值要限定到1.5倍額定電流，特別是當(dāng)負(fù)載周期短，且為重復(fù)性負(fù)載時(shí)，以避免在繞組上產(chǎn)生機(jī)械損傷。當(dāng)電流值超過(guò)1.5倍額定電流時(shí)，在詢價(jià)階段就應(yīng)該指出，并由供需雙方協(xié)商一致。對(duì)于所有其他類(lèi)型的負(fù)載周期，電流值要限定到1.5倍額定電流。表3超銘牌額定值負(fù)載時(shí)的電流和溫度限值絕緣系統(tǒng)溫度/℃最大電流(p.u.)最高熱點(diǎn)溫度/℃注1:溫度和電流的限值不是同時(shí)有效。可以將電流限制為比表中的值小，以滿足溫度限值要求。相反，可以將溫度限制為比表中規(guī)定值小以滿足電流限值要求，6.2其他限制6.2.1金屬結(jié)構(gòu)件的漏磁場(chǎng)隨著電流的增加漏磁場(chǎng)也增加，這能導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)件溫度過(guò)高，從而限制過(guò)載。負(fù)載電流、熱點(diǎn)溫度及繞組和端子外的其他金屬結(jié)構(gòu)件的溫度均不宜超過(guò)表3的限值。應(yīng)該注意，當(dāng)熱點(diǎn)溫度超過(guò)表3所列的最高溫度時(shí)，絕緣系統(tǒng)特性顯著降低，遠(yuǎn)小于變壓器絕緣耐受最小值水平。雷器和引線也可限制在1.5倍額定電流下運(yùn)行。6.2.3帶外殼的變壓器當(dāng)變壓器有外殼時(shí)，過(guò)載情況下的壽命損失更大。變壓器在戶內(nèi)運(yùn)行時(shí)，額定熱點(diǎn)溫升計(jì)算需考慮外殼的影響進(jìn)行修正。很多戶外場(chǎng)所，陽(yáng)光直射可急劇增加變壓器的溫度，超過(guò)額定電流運(yùn)行時(shí)，應(yīng)加以考慮，風(fēng)可改善變壓器的散熱效果，但它是不可預(yù)測(cè)的自然現(xiàn)象，因此不列入考慮范圍。GB/T1094.12—2013n=0,1,2.3TI和HIC是在提高溫度的加速老化試驗(yàn)時(shí)得到的，而試驗(yàn)方法則是基于阿倫尼烏斯定律的有化學(xué)和物理學(xué)家阿倫尼烏斯(1903年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主)提出了下列化學(xué)反應(yīng)速度與溫度的一般k=A×e-()k——反應(yīng)速度系數(shù)k表示在材料或材料h=a×e2……(A.3)h=1/k;a=1/A;b=E?/R。lnh=lna+b×(1/T)………(A.4)A.2.3.3耐熱圖試驗(yàn)在比預(yù)期溫度指數(shù)(TI)更高的溫度下進(jìn)行。在圖A.2例子中，試驗(yàn)在四個(gè)不同的溫度下進(jìn)kV/mm)或試驗(yàn)開(kāi)始前的性能的百分比剩余值。標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)某些材料和性能的這樣的終點(diǎn)給出了建議，同樣地，如果沒(méi)有電力系統(tǒng)中因短路產(chǎn)生的大的過(guò)電流，那么盡管機(jī)械性能已經(jīng)下降了，但變壓器仍會(huì)運(yùn)行良好。時(shí)間(小時(shí))。沿四個(gè)點(diǎn)劃一條回歸線并延長(zhǎng)與20000h坐標(biāo)相交。交點(diǎn)處的溫度為130℃。0.002600.002550.002500.002450.002400.002350.002300.002250.00220說(shuō)明：圖A.2耐熱圖計(jì)的熱點(diǎn)溫度提供更準(zhǔn)確的信息。當(dāng)評(píng)價(jià)變壓器負(fù)載能力時(shí)，環(huán)境溫度受到負(fù)載的影響的因素應(yīng)加以考慮。A.3參考文獻(xiàn)2003,IEC60216-1:2001,IDT)GB/T11026.2確定電氣絕緣材料耐熱性的導(dǎo)則第2部分：試驗(yàn)判斷標(biāo)準(zhǔn)的選擇(GB/T11026.2—2000,IEC60216-2:1990,IDT)2006,IEC60216-3:2002,IDT)GB/T11026.4確定電氣絕緣材料耐熱性的導(dǎo)則第4部分：1999,IEC60216-4-1:1990,IDT)GB/T11026.5電氣絕緣材料耐熱性第5部分：老化烘箱溫度達(dá)300℃的精密烘箱(Electricalinsulatingmaterials—Thermalenduranceproperties—Part5:Determinationofrelativethermalenduranceindex(RTE)ofaninsulatingmaterial)和RTE)(Electricalinsulatingmaterials—Thermalenduranceproperties—Part6:Determinationof三種負(fù)載模式下的壽命損失示例B.1例一：恒定溫度下的負(fù)載負(fù)載時(shí)間：1周=168h根據(jù)公式(3):熱點(diǎn)熱力學(xué)溫度=273+30+125=428K。由表1,系數(shù)a和b為：a=1.72E—15h,b=18115。根據(jù)公式(5)計(jì)算老化率：k=180000×(1.72E-15)-1×exp(-18115/428)=43.48這意味著每小時(shí)損失43.48h壽命。負(fù)載時(shí)間為168h,在此溫度下一周時(shí)間內(nèi)的壽命損失為：43.48×168=7305h壽命。在額定熱點(diǎn)溫度為120℃時(shí)的預(yù)計(jì)壽命是180000h。熱點(diǎn)溫度為155℃時(shí)一周的壽命損失占到變壓器總預(yù)計(jì)壽命的：100×7305/180000=4.06(%)B.2.1概述當(dāng)負(fù)載電流突然從I;變?yōu)镮。時(shí)，繞組熱點(diǎn)溫度按照指數(shù)函數(shù)[公式(14)]從初始溫升△0;變?yōu)镚B/T1094.12—2013圖B.1階躍變化的負(fù)載曲線I;=0.8p.u.,持續(xù)時(shí)間t?=10h,I;為初始負(fù)載；Iu=1.2p.u.,持續(xù)時(shí)間tz=10h,Iu為最終負(fù)載；環(huán)境溫度：30℃,恒定(與負(fù)載電流無(wú)關(guān));時(shí)間為0時(shí)繞組起始熱點(diǎn)溫度為△Ons;額定電流下繞組平均溫升△θw:=80K;△θs;=1.25×80×80×0.816=70K;△θnsu=1.25×80×1.21.6=134K;△θhs,x=1.25×80=100K;用公式(18)計(jì)算繞組熱點(diǎn)溫度從70K變到134K的時(shí)間常數(shù)：△θns=70+(134-70)×[1-exp(-t/0.399)]。老化率隨△Ons增加持續(xù)增大。見(jiàn)圖B.2。列在表B.1中，時(shí)間區(qū)間是t-t?=0～2h。時(shí)間th熱點(diǎn)溫升△θns[公式(14)]K[公式(3)]K老化率k[公式(5)]h/h壽命損失L。[公式(7)]h00.0030.000084.20.0200.002095.20.0880.0088406.80.2600.026C413.50.5870.0587418.70.1085422.80.1743425.92.4800.2480428.40.3283430.34.0540.4054431.84.7830.4783432.90.5396433.80.5952434.56.4220.6422435.16.8530.6853435.50.7156435.80.7392436.10.7634436.30.7800436.50.7970436.68.0560.8056436.78.1430.8143總壽命損失：Le=9.7157△θs和k對(duì)t的關(guān)系見(jiàn)圖B.2。橫坐標(biāo)軸——t?以后的時(shí)間(h);這意味著在這2h內(nèi)熱點(diǎn)溫升從70K變到134K,其壽命損失為10h。除此外，還有熱點(diǎn)溫升為70K時(shí)的10h以及熱點(diǎn)溫升為134K時(shí)的10—2=8h的壽命損失。這Lq=180000×10×(9.60E-17)-1×exp[-20475/(273+100)]=0.03hLa=180000×8×(9.60E-17)-1×exp[-20475/(273+164)]=67.28h0.03+9.71+67.28=77.02h。B.3.1假設(shè)繞組的額定時(shí)間常數(shù)rg=0.5h。B.3.2計(jì)算負(fù)載周期見(jiàn)表B.2左邊兩列以及圖B.3。負(fù)載電流每小時(shí)記錄一次。為計(jì)算24h周期內(nèi)的壽命損失，將熱點(diǎn)溫升△θs、熱力學(xué)溫度T和老化率k在表B.2中列出。表B.2變化負(fù)載的壽命損失計(jì)算時(shí)間h負(fù)載率p.u.最終熱點(diǎn)溫升公式(9)K公式(18)h熱點(diǎn)溫升公式(14)K熱力學(xué)溫度公式(3)K公式(5)h/h00.7000.00010.7220.4580.00020.78885.380.44884.140.00130.85998.020.43296.640.00440.9560.416417.50.04250.9570.407419.30.05460.9620.407420.