变压器运行.

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1、第四单元 变压器运行 n课题一 变压器运行方式和要求 n课题二 变压器正常运行监视与维护 n课题三 变压器操作 n课题四 变压器异常事故处理 n一、温度与温升： 1.允许温度： 引起变压器发热的主要原因：铜损与铁损 铁芯损耗：又称不变损耗，大小决定于变压 器的额定电压，不随变压器的负荷电流而 变化，约其有功损耗等于空载损耗P0； 绕组损耗（铜损）：又称可变损耗。与变压 器的负荷电流的平方成正比。额定情况下 ，其有功损耗约等于短路损耗Pk 。 课题一 变压器运行方式和要求 n绝缘老化：因电场、温度、机械力、湿度、 周围环境等因素的长期作用，使电气设备绝 缘在运行过程中质量逐渐下降、结构逐渐损 坏

2、的现象。绝缘老化的速度与绝缘结构、材 料、制造工艺、运行环境、所受电压、负荷 情况等有密切关系。绝缘老化最终导致绝缘 失效，电气设备不能继续运行。为延长电气 设备的使用寿命，需针对引起老化的原因， 在电气设备绝缘制造和运行时，采取相应的 措施，减缓绝缘老化的过程。 n变压器的绝缘老化：出厂变压器的绝缘性 能是一定的。而变压器长期运行中，主要 是在高温的作用下，其绝缘材料的原有绝 缘性能将会不断降低。温度越高，其绝缘 老化越快。 n变压器的使用寿命取决于它的绝缘材料的 使用寿命。实践证明，大多数变压器的损 坏和故障都是由于绝缘系统的损坏而造成 。据统计，各种类型的绝缘故障造成的事 故占到了变压器

3、事故的85%。对于正常运行 和维修管理良好的变压器，其绝缘材料具 有很长的使用寿命，变压器也就具有了较 长的使用寿命。 n变压器运行的6原则： 当变压器的绝缘材料的工作温度超过其允许 的长期工作的最高温度时，温度每升高6 ，其使用寿命将减少一半。 油浸式变压器的温度由高到低的排列顺序是 ： 绕组、铁芯、上层油温、下层油温。 一般通过监测上层油温来监视变压器的绕组 温度。 n油浸式变压器上层油温允许值：在最高环境 温度为40 的情况下，A级绝缘的变压器绕 组的最高允许温度为105，因为绕组的平均 温度约比上层油温高10 ，故上层油温最高 允许温度为95 （油浸自冷或风冷变压器） 。考虑油温对油的

4、老化影响，上层油温长期 运行的允许值一般不超过85 。 n见P95 表4-1 n2.允许温升： 温度：反映变压器绝缘材料对热量的耐受能 力； 温升：反映变压器绝缘材料能承受的热量的 允许空间。（即在原有的基础上还能再承 受多少） 变压器的上层油温与周围环境温度的差值称 温升，温升的极限值为允许温升。 冷却方式 环境 温度 长期允许 的上层油温 最高上层 油温 允许 温升 自冷、风冷40859555 强迫油循环风 冷 40758545 强迫油循环水 冷 40758545 n运行中的变压器，不仅要监视上层油温， 而且还要监视上层油温升。 n变压器在任何环境下运行，其温度、温升 均不得超过允许值。

5、n二、变压器运行的允许电压： 1.变压器的外加电源电压应尽量按变压器的额 定电压运行。 2.电源电压U1升高时，变压器允许通过的有功 功率将会降低；磁通增大，铁芯饱和，使 变压器的电压和磁通波形畸变。相电势由 正弦波变为尖顶波，这对变压器的绝缘有 一定的危害。 3.规程规定：运行中的变压器，正常电压不得 超过额定电压的5%，最高不得超过额定电 压的10%。 n三、变压器的允许过负荷： 变压器的过负荷是指变压器运行时，传输的 功率超过变压器的额定容量。过负荷有两种 ：正常过负荷、事故过负荷。 1.正常过负荷： l指在系统正常的情况下，以不损害变压器绕 组绝缘和使用寿命为前提的过负荷。 l高峰负荷

6、时，可能发生过负荷。 l变压器允许正常过负荷运行的依据是变压 器绝缘等值老化原则：在低负荷运行时的 绝缘寿命损失可以弥补过负荷时的绝缘寿 命损失，从而使变压器的正常使用寿命不 变。 l正常过负荷的允许值及对应的过负荷允许 运行时间，应根据变压器的负荷曲线、冷 却介质温度及过负荷前变压器所带的负荷 来确定。见表4-3. l过负荷倍数K：变压器负荷电流与额定电流 的比值。 n变压器正常过负荷注意事项： l（1）存在较大缺陷的变压器，如冷却系统 不正常、严重漏油、色谱分析异常 等 ，不准过负荷运行。 l（2）全天满负荷运行的变压器不宜过负荷 运行。 l（3）变压器在过负荷运行前，应投入全部 冷却器。

7、 l（4）密切监视变压器上层油温。 l（5）对有载调压变压器，在过负荷程度较 大时，应尽量避免使用有载调压装置调节 分接头。 n2.事故过负荷： l 指在系统发生事故时，为保证用户的供电 和不限制发电厂的出力，允许变压器短时 间的过负荷。 l事故过负荷时，变压器负荷和绝缘温度均 会超过允许值，绝缘老化速度将比正常时 更快，使用寿命会减少。所以，事故过负 荷是以保证用户不中断供电为前提，以牺 牲变压器的使用寿命为代价的过负荷。 l由于事故过负荷发生的概率低，平常又多 在欠负荷下运行，所以短时间内事故过负 荷运行对绕组绝缘寿命无显著影响，因此 ，在电力系统发生事故的情况下，允许变 压器事故过负荷。

8、 l变压器事故过负荷的允许倍数及允许的持 续时间，应按照制造厂的规定执行。参照 表4-4、4-5. l事故过负荷时，变压器的备用冷却器应投 入。 四、冷却装置的运行方式 l （一）、变压器的冷却方式： l变压器运行时，绕组和铁芯产生的热量先 传递给变压器油，然后通过变压器油传递 给冷却介质。为了提高变压器出力，保证 变压器正常运行，保证变压器的使用寿命 ，必须加强变压器的冷却。 l变压器的冷却方式，按容量大小，有如下 几种类型： 1油浸自冷 l 油浸自冷是以变压器油在油箱内自然循环，将 变压器绕组和铁芯的热量传递给油箱壁及散热管 ，然后，依靠空气自然流动将油箱壁及散热管的 热量散发到大气中。如

9、图4-3（a）所示，变压器 运行时，绕组和铁芯由于电能损耗产生的热量使 油的温度升高，体积膨胀，密度减小，油自然向 上流动，上层热油流经散热管、油箱壁冷却后， 因密度增大而下降，于是形成了油在油箱和散热 管间的自然循环流动，热油通过油箱壁和散热管 散热而得到冷却。容量在7500kVA及以下的变压 器一般采用油浸自冷冷却方式。 n 2油浸风冷： 如图4-3（b）所示，在油浸自冷的基础上， 在散热器上加装了风扇，风扇将周围的型 气吹向散热器，加强散热器表面冷却，从 而加速散热器中油的冷却，使变压器油温 度迅速降低，提高了变压器绕组及铁芯的 冷却效果。容量在10000kVA以上的较大型 变压器一般采

10、用油浸风冷冷却方式。 n 3强迫油循环冷却 大容量变压器仅靠加强散热器表面冷却是远远 不够的，因为表面冷却只能降低油的温度，当 油温降到一定程度时，油的黏度增加，以致油 的流速降低，达不到所需的冷却效果。 为此，大容量变压器采用强迫油循环冷却，利 用潜油泵加快油的循环流动，使变压器器身得 到较好的冷却效果。根据变压器冷却器冷却方 式的不同，强迫油循环的冷却分为强迫油循环 风冷和强迫油循环水冷两种方式。 （1）强迫油循环风冷： 在油浸风冷的基础上，加装了潜油泵，利用潜油泵加 强油在油箱和散热器之间的循环，使油得到更好的 冷却效果。如图4-4所示。 强迫油循环风冷的冷却过程是：油箱上层的热油在 潜

11、油泵作用下抽出 经上蝴蝶阀门2 进入上集油 室4 经散热器5冷却 冷油进入下集油室8 经 过滤油器9 潜油泵10 流经流动继电器11 冷 油经下蝴蝶阀门12进入油箱1的底部 冷油对器身 冷却变成热油上升到油箱上层。 如此不断循环，使绕组、铁芯得到冷却。 （2）强迫油循环水冷：如图4-5所示。变压器的油 箱上不装散热器，油箱外加装了一套由潜油泵 、滤油器、冷油器、油管道等组成的油系统， 油系统与油箱由油管道和阀门相连。 强迫油循环水冷冷却过程是：变压器油箱的上层 热油由潜油泵抽出，经冷油器冷却后，再进入 变压器油箱的底部，冷油对器身冷却后上升至 油箱上层，如此反复循环，使变压器的绕组和 铁芯得到

12、冷却。在冷油器中，冷却水（最高水 温不超过30）从冷却水管道内流过，管外流 过热油，冷却水将油的热量带走，使热油得到 冷却。 n4 .强迫油循环导向冷却 所谓“导向是指经过变压器外部冷却器冷却后的 冷油，由潜油泵送回变压器油箱后，冷油在变压 器油箱内是按给定的路径流动的。如图4-6所示。 在变压器器身底部夹件两侧，各装有一根与外部 冷却管道相通的钢管，冷油由此流入，再由管子 分几路穿过绕组下面的支持平面，往上流经铁芯 内的冷却油道及绕组内的油道，使冷油与发热部 件充分接触，更有效地带走热量，提高铁芯和绕 组的冷却效果。大容量变压器常采用强迫油循环 导向冷却方式。 (二)变压器冷却装置的控制 1

13、油浸风冷风扇电动机的控制： 油浸风冷变压器运行时，其冷却风扇根据变压器上 层油温度的高低，自动投入和切除。 投、切的源则是：上层油温在45以下，冷却风扇 不起动，变压器无风扇运行；上层油温在55及以 上，冷却风扇自动投入，低于45及以下，风扇自 动停止运行；变压器负荷在额定容量的70及以 上，冷却风扇必须投入运行。依据上述冷却风扇的 起、停原则，对风扇实行自动或手动控制， 控制电 路见图4-7。 n 2强迫油循环风扇冷却器控制 大型和巨型变压器一般采用强迫油循环风扇冷却器 装置，该冷却器装置控制回路具有如下功能： 变压器投入或退出电网运行，工作冷却器均可通过控 制开关投入与停止运行；当运行中的

14、变压器上层油 温或变压器负荷达到规定值时，能使辅助冷却器自 动投入；当工作或辅助冷却器故障时，备用冷却器 能自动投入运行；当冷却器全停时，变压器各侧断 路器经延时跳闸；控制箱采用两回路独立电源向冷 却器装置供电，两路电源可任选一路工作或备用。 当一路电源故障时，另一路电源能自动投入；设有 变压器风扇和油泵的过载、短路及断相运行的保护 装置；当冷却器系统在运行中发生故障时，能发出 事故信号，告知运行值班人员予以处理。 n (三)冷却装置的运行方式 1.油浸风冷冷却装置运行方式： 将冷却风扇的控制开关SA投于自动位置， 冷却风扇按变压器上层油温或变压器的负 荷电流控制自动投入或切除；若温度起动 或

15、电流起动回路不正常，将控制开关SA拧 至手动位置，手动起动冷却风扇运行。 油浸风冷变压器在风扇停止工作时，允许的 负荷和运行时间，应遵守制造厂的规定， 若上层油温不超过允许值，允许无风扇带 额定负荷运行。 n2强迫油循环风冷冷却装置运行方式 (1)冷却器电源：冷却器的两路电源I和应为 ：I路工作，路备用；或路工作， I路 备用，由电源切换控制开关SA切换实现。 冷却器的I、两路电源每月切换一次。改 变冷却器动力电源自动运行方式前，应检 查所属回路及电源正常。 (2)控制电源：正常运行时，“辅助”及“备用” 冷却器自动投入，控制回路开关SAl应在“工 作”位置；冷却器信号及全停延时跳闸起动 回路

16、的控制开关SA2应在“工作”位置；冷却 器全停延时跳闸回路至出口的控制开关SA3 应在“工作”位置。 n (3)各组冷却器工作状态的安排：强迫油循 环变压器运行时，冷却器必须投入运行， 各组冷却器的电源自动开关必须投入，根 据负荷情况，安排工作冷却器、辅助冷却 器和备用冷却器台数。通常“辅助”和“备用” 冷却器各安置一组，如果环境温度高，不 安置辅助冷却器只安置一组备用冷却器。 各组冷却器所处运行方式应定期切换。当 变压器退出运行时，冷却器需继续运行一 段时间，待温度不再上升后再停止运行。 (4)冷却器全停允许运行时间：当冷却系统发 生故障（如电源、油泵故障），冷却器全 部停止工作，变压器允许在额定负荷下运行 20min。20min后上层油温未