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1、第十章 电力变压器的运行,North China Electric Power University,page2,2018/9/24,一个实际的工程问题,该站预计负荷增长较大，超过变压器额定输送容量。在近期不能实现扩建改造，但又希望尽量不对用户拉闸限电，减少经济损失。,充分利用变压器的过负荷能力,如何确定允许过负荷的数值和时间,North China Electric Power University,page3,2018/9/24,问题,变压器的工作原理？ 变压器的类型？ 变压器的基本参数有哪些？ 变压器的冷却方式？ 确定变压器负荷能力的原则？ 如何计算变压器正常过负荷、事故过负荷倍数？,N
2、orth China Electric Power University,page4,2018/9/24,基本要求,确定变压器负荷能力的原则和依据 变压器正常、事故过负荷能力的计算 ,North China Electric Power University,page5,2018/9/24,一、电力变压器基础知识,North China Electric Power University,1、变压器的发明和基本原理,i1,i2,North China Electric Power University,page6,2018/9/24,2、变压器结构（内部：铁芯、绕组）,分接头,North Ch
3、ina Electric Power University,page7,2018/9/24,North China Electric Power University,page8,2018/9/24,North China Electric Power University,page9,2018/9/24,North China Electric Power University,page10,2018/9/24,North China Electric Power University,page11,2018/9/24,North China Electric Power Universit
4、y,page12,2018/9/24,North China Electric Power University,page13,2018/9/24,油泵,蝶阀,North China Electric Power University,page14,2018/9/24,North China Electric Power University,page15,2018/9/24,North China Electric Power University,page16,2018/9/24,2、变压器结构（外部）,潜油泵,线夹,引线,套管,风扇,套管油位,瓦斯继电器,储油柜,North China
5、Electric Power University,page17,2018/9/24,2、变压器结构（外部）,油流继电器,分接头机构箱,油温表,油位表,North China Electric Power University,page18,2018/9/24,3、变压器的分类,2）按相数分,3）按绕组数分,4）按调压方式分,5）按冷却形式分,1）按功能分,无激磁调压 有载调压,主变 联络变 厂用变,6）按用途分,North China Electric Power University,page19,2018/9/24,4、变压器的主要参数,110、220kV双绕组变压器技术数据,North
6、 China Electric Power University,page20,2018/9/24,时钟表示法 将一次侧的某相线电势固定在0点 二次侧对应相的线电势所指的位置(小时数)可以用来表示二者之间的相位差。 双绕组变压器的常用连接方式：YN/-11、Y/-11、YN/Y-12、/ YN-11,5、三相变压器的联接组,用1/2次侧对应相/线电势之间的相位关系来描述。,North China Electric Power University,page21,2018/9/24,6、变压器的冷却系统,油自然循环冷却系统,油自然循环空气自然冷却,油自然循环强迫空气冷却,强迫油循环冷却系统,强迫
7、油循环风冷,强迫油循环水冷,导向强迫油循环风冷（水冷）,7500kVA以下、110kV以下，50kVA以上增加冷却器如扁管式冷却器或在油箱上安装管形散热器,在散热器中加装一到二台电风扇，10000kVA以上,采用冷却器，油和空气强迫循环。散热好，结构紧凑，一般用于屋外,采用冷却器，油和水强迫循环，散热好，屋外或屋内，需要冷却水源，会出现结冻、漏水等问题。,强迫油流通过绕组内部，减小变压器的尺寸，用于特容量的变压器。,North China Electric Power University,page22,2018/9/24,油浸自冷变压器,干式空气自冷变压器,油浸风冷变压器,North Chi
8、na Electric Power University,page23,2018/9/24,二、变压器负荷超过额定容量运行时的限制,在规定的环境温度下，变压器在正常使用年限（约2030年）内所能连续输出的最大容量。,指变压器在短时间（一般为几个小时或十几个小时）内所能输出的功率。,变压器的额定容量,变压器的负荷能力,1、电力变压器的负荷能力,North China Electric Power University,page24,2018/9/24,2、变压器负荷超过额定容量运行时的效应,（2）绕组、线夹、引线、绝缘部分及油温将会升高,（3）温度增高使固体绝缘和油中的水分和气体成分发生变化,（
9、5）套管、分接头、电缆终端头和电流互感器等受到较高的热应力，安全裕度降低,（4）导体绝缘机械特性受高温的影响，热老化的累积过程加快，使变压器的寿命缩短。,（1）铁芯外的漏磁通密度将增加，使耦合的金属部分出现涡流，温度增高,North China Electric Power University,page25,2018/9/24,2、变压器负荷超过额定容量运行时的效应,配电变压器：,中型电力变压器：,大型电力变压器：,不同容量变压器，过负荷的效应不同,100MVA 漏磁通的影响很大,浙江玉环电厂1000MVA变压器,North China Electric Power University,p
10、age26,2018/9/24,3、决定变压器负荷能力大小和持续时间的因素,电流和漏磁通增大,绝缘材料的老化,决定变压器负荷能力大小和持续时间的因素：,1)变压器的电流和温度是否超过规定的限值；,变压器各部分的温度增高,2)在整个运行期，变压器总的绝缘老化是否超过正常值，变压器能否达到正常预期寿命。,North China Electric Power University,page27,2018/9/24,4、变压器负荷类型,North China Electric Power University,page28,2018/9/24,5、变压器负荷超过额定容量运行时的电流温度限制,表101
11、过负荷时的温度和电流的限值 （IEC ）,North China Electric Power University,page29,2018/9/24,三、变压器的发热和冷却,沿变压器横截面的温度分布,铁芯,低压绕组,高压绕组,油箱壁或散热器,油,空气温度,铁芯、高压绕组、低压绕组所产生的热量都传给油，它们的发热互 不关联，只与本身损耗有。,发热和冷却过程,North China Electric Power University,page30,2018/9/24,North China Electric Power University,变压器的发热和冷却,沿变压器高度的温度分布,油箱壁,铁
12、芯,绕组,各部分的温度差别很大。,大容量变压器，需要采用强迫油循环风冷(水冷)、导向冷却方式。,North China Electric Power University,page31,2018/9/24,North China Electric Power University,四、变压器的温升计算,额定温升：变压器长期稳定运行，在额定负荷时的温升。,在不同高度，绕组对油的温差是一常数g,绕组的上部，杂散损耗增加，对油的温差较大，绕组最热点对油的温升（BE）g,温升,底层,顶层,油,绕组,A,B,C,D E,N,M,变压器温升分布模型,发热不均,绕组对空气平均温升 = 绕组对油的平均温升 +
13、 油对空气平均温升,:整个绕组或全部油的平均温升,:最热处的温升,从底部到顶部，油温升和绕组温升都呈线性增加,North China Electric Power University,page32,2018/9/24,North China Electric Power University,1、变压器各部分的允许温升,国家标准，额定使用条件：最高气温+40度，最高日平均气温+30度，最高年平均气温+20度；最低气温-30度,绕组最热点的温升大约比平均温升高13,问题：若环境温度为+20，则绕组热点的温度=？,运行经验表明:变压器绕组的绝缘在98时使用时，变压器的正常寿命约为2030年。,温升,底层,顶层,油,绕组,A,B,C,D E,N,M,23,变压器温升分布模型,21,North China Electric Power University,page33,2018/9/24,2、变压器的负荷与额定负荷不同时各部分温升计算,R：额定负荷下，短路损耗/空载损耗，约为26 x：计算油温的指数，自然冷却取0.8，强迫油循环取0.91.0 y：计算最热点温升的指数，也随冷却方式而不同，一般取y=x,假设：负荷率K=实际负荷/额定负荷,负荷率为K时的顶层油温升,负荷率为K时的绕组对油温升,North China Electric Power University,
