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        變壓器運行方式的秘訣

        變壓器按用途可以分為:電力變壓器和特殊變壓器(電爐變、整流變、工頻試驗變壓器、調壓器、礦用變、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、沖擊變壓器、儀用變壓器、電子變壓器、電抗器、互感器等)。那么變壓器如何操作呢,變壓器操作有什么秘訣嗎?看下文吧!

         

        1.變壓器的停、送電操作順序的規定及變壓器工作狀態分類

        1.1變壓器停送電操作順序

        主變壓器停、送電操作順序是:停電時先停負荷側,后停電源側;送電時先送電源側,后送負荷側,原因是:

        a.多電源時,按上述順序停電,可以防止變壓器反充電,若先停電源側,遇有故障可能造成保護誤動或拒動,延長故障切除時間,擴大停電范圍。

        b.從電源側逐級送電,如遇故障便于按送電范圍檢查。

        c.當負荷側母線電壓互感器帶有低頻減載裝置,且未裝電流閉鎖時,停電先停電源側,可能由于大型同步電動機的反饋,使低頻減載裝置誤動作。

        1.2變壓器工作狀態分類

        運行后的變壓器工作狀態分四種狀態,即運行狀態、熱備用狀態、冷備用狀態和檢修狀態。

        運行狀態:變壓器的斷路器、隔離開關都處在合閘位置的運行工作狀態;

        熱備用狀態:變壓器只斷開斷路器,隔離開關仍在合閘位置的非運行工作狀態;

        冷備用狀態:變壓器的斷路器、隔離開關都在分閘位置的非運行工作狀態;

        檢修狀態:變壓器所有斷路器、隔離開關已斷開,并完成了裝設地線,懸掛標示牌,設置臨時遮欄等安全技術措施的非運行狀態。

        2.變壓器的運行電壓規定

        2.1運行電壓的范圍規定

        運行電壓一般不應高于運行分接額定電壓的105%,對于特殊的使用情況,允許不超過110%的額定電壓運行。

        2.2電流與電壓的關系

        電流與電壓的關系按下式:

        當負荷電流/額定電流=K,(0≤K≤1)時,按

         

        對運行電壓U進行限制。

        2.3電壓過高對變壓器的影響和危害

        電源電壓升高,磁通Фm增加,從而使勵磁電流Im增加,勵磁電流是無功電流,因而無功增加,變壓器允許通過的有功功率降低。

        另外電壓升高,磁通增大,使鐵心飽和產生過激磁,造成變壓器的電壓、磁通波形畸變(形成峰波),高次諧波分量增加,因而增加電機和線路的附加損耗,產生系統的諧振過電壓,破壞電氣設備絕緣,同時高次諧波要干擾附近的通訊線路。

        對變壓器本身,由于電壓升高會對變壓器產生過激磁,變壓器的過激磁必然引起變壓器鐵心過熱,使鐵心絕緣老化,降低變壓器壽命甚至將變壓器燒毀。

        2.4變壓器產生過電壓的原因

        電力系統因事故解列后,部分系統的甩負荷過電壓、鐵磁諧振過電壓、變壓器分接開關檔位調整不當,長線路末端帶空載變壓器或其他操作,發電機頻率不到額定值過早加勵磁電流,發電機自勵磁等情況。

        2.5變壓器的電壓調整

        變壓器的運行電壓調整是通過分接開關實現的,變壓器分接開關設置,分無勵磁調壓和有載調壓開關兩種。

        無勵磁調壓開關必須在停電條件下才能進行分接調檔,調檔時對單相開關要注意三相調檔檔位要一致,調檔后一定要做變壓比試驗,確認三相檔位一致時才能送電。

        有載調壓開關可以在帶電的條件下進行分接調檔,調檔時應遵守如下規定:應逐級調壓、調壓時監視分接檔位、電壓、電流的變化。

        三相變壓器分相安裝的開關,或單相變壓器組的有載分接開關,宜三相同步操作。

        有載調壓變壓器并聯運行時,其調壓操作應輪流逐級同步進行。

        有載調壓變壓器與無勵磁調壓變壓器并聯運行時,兩臺變壓器的分接電壓應盡量接近。

        2.6電壓調整時的變壓器容量

        當電壓調整時變壓器的容量有如下規定:

        無勵磁調壓±5%范圍內變換分接,變壓器容量不變;有載調壓范圍較大時,如±7.5%和±10%分接范圍,在最大負分接時,即在-7.5%和-10%分接時,由于導線電流的限制,變壓器容量應相應降低運行,如制造廠無規定通常降低2.5%和5%。

        3.變壓器運行溫度的監測及規定

        3.1環境溫度

        國家標準GB1094.1—1996《電力變壓器第一部分總則》中規定如下:

        最高氣溫+40℃;

        最高年平均溫度+20℃;

        最低氣溫-25℃(戶外式)-5℃(戶內式);

        水冷卻器入水口最高溫度+25℃。

        3.2變壓器運行時2個溫度的監測

        包括頂層油溫度和繞組溫度(如果繞組溫度計有設置的話)兩個溫度。

        3.3頂層油溫度規定限制

        對自冷和風冷卻式變壓器為95℃,為防止變壓器油老化過速,通常按降低10度即不超過85℃控制,各運行單位設置80℃報警。對強油循環變壓器為85℃,通常按降低10度即不超過75℃控制,各運行單位設置70℃報警。

        3.4繞組溫度規定限值:

        如果變壓器設置有繞組溫度計、繞組溫度計顯示的溫度是變壓器繞組的最熱部分溫度,繞組溫度規定的最高限值為95~100℃(一般繞組溫度比油頂層溫度高10~15℃,如果油頂層溫度按85℃限值控制,繞組溫度則按95~100℃限值控制),通常設置90~95℃報警。

        3.5變壓器各部位溫升限值的規定

        按國家標準GB1094.2—1996《電力變壓器第二部分溫升》中規定:

        溫升限值=最高溫度-環境溫度

        3.5.1變壓器各部位的溫升限值如下:

        -頂層油的溫升限制為55K(全密封為60K)

        -強油循環的變壓器規定為40K

        -線圈的溫升限值為65K

        -鐵心及變壓器內部金屬表面為80K

        -套管接線端子連接處,空氣中的溫升不大于55K,在油中的溫升不大于15K

        3.5.2變壓器頂層油和繞組的溫升限值如下:

        按照國標GB1094設計的變壓器,A級絕緣的正常壽命承受溫度值為98℃,保證正常壽命年平均氣溫是20℃,而線圈最熱點與線圈平均溫差規定是13K,所以線圈溫升限值是98-20-13=65K。油正常運行的最高油溫是95℃,最高氣溫是40℃,所以頂層油溫升限值為95-40=55K。

        3.5.3高海拔或環境溫度超過規定要求的地區的溫升規定:

        在海拔高于1000m的地區運行時,繞組平均溫升對自冷變壓器(AN),每升高400m降低1K,風冷變壓器(AF)每升高250m降低1K。

        環境溫度超過月均溫30℃或年均溫20℃時,變壓器的頂層油、繞組、鐵心溫升限值應按超過部分的數值的多少降低。

        3.6關于溫控器的控制設置規定

        a.頂層油溫的控制設置(用戶可自行調正),如用戶無要求,可按如下規定設置:

        80℃時,溫度報警(強油循環70℃報警)

        45℃(GB/T6451規定50℃)時,風冷散熱器風扇停止(注意:強油風冷卻變壓器不能全停)。

        55℃(GB/T6451規定65℃)時,風冷散熱器風扇啟動,強油風冷器的輔助冷卻器啟動投入。

        105℃時,變壓器跳閘。

        b.繞組溫度計的控制設置(用戶可自行調正),如用戶無要求,可按如下規定設置:

        90~95℃時,溫度報警。

        70℃時,風冷散熱器的風扇啟動,強油風冷器輔助冷卻器啟動投入。

        115℃時,變壓器跳閘。

        3.7變壓器的相對熱老化率

        按GB1094設計的變壓器,老化率與繞組熱點溫度有關,在額定負荷和正常環境溫度下,熱點溫度的常用基準值為98℃,變壓器負載導則規定在此溫度(98℃)下的相對老化率等于1。某溫度下的相對熱老化率等于該溫度下的熱老化率與98℃時的熱老化率之比,稱相對于98℃時的相對熱老化率,即:

         

        γ=在θ溫度下的熱老化率/98℃下的熱老化率

        其中θ——運行時的溫度值℃

        γ——相對熱老化率

        由公式中可見溫度在98℃基礎上每增加6度,老化率增加一倍(98℃時老化率為1),壽命減半,這就是著名的6度法則,其變化規律如下表(按6度規律變化):

         

        4.變壓器不同負載(荷)狀態下的運行規定

        4.1變壓器負荷分類

        變壓器帶負載(荷)運行,不可能總是帶額定負載一成不變的,其負荷特性分三種狀態(類型):正常周期性負荷、長期急救周期性負荷、短期急救負荷。

        正常周期性負荷:與變壓器設計中采用的額定負載是等效的,它的周期性高低負荷變化是可互相補償的,即某段時間環境溫度較高或超過額定電流,但可以由其他時間內的環境溫度較低或低于額定電流所補償,在熱老化方面能夠等效補償。

        長期急救周期性負荷:要求變壓器長時間在環境溫度較高,或超過額定電流下運行,這種負荷方式可能持續幾星期或幾個月,將導致變壓器的老化加速,但不直接危及絕緣強度的安全。

        短期急救負載:要求變壓器短時間大幅度超額定電流運行,這種負載可能導致繞組熱點溫度達到危險的程度,使絕緣強度暫時下降。

        4.2變壓器不同負荷的運行規定

        a.正常周期性負荷的運行規定:

        可以周期性的超額定電流運行(老化系數≤1的情況下)。

        變壓器有嚴重缺陷時不易超額定電流運行。

        正常周期性負荷下,當超額定電流下運行時,允許超過的負載系數K2和時間,按GB/T15164《油浸式電力變壓器負載導則》規定,查第三篇第15條的負載圖(圖9—圖12曲線圖),每個圖中有8張曲線圖,每張曲線圖分別是不同溫度下的負載系數K2和時間與對應的K1的關系曲線,即-25、-20、-10、0、10、20、30、40℃八種溫度下負載圖。

        b.長期急救周期性負載的運行規定:

        變壓器在這種負荷方式下運行,將導致變壓器的老化加速,雖不直接危及絕緣的安全,但將在不同程度上縮短變壓器壽命,應盡量減少這種負荷方式。此時的平均相對老化率大于1(甚至遠大于1)。

        長期急救周期性負荷下,超額定電流運行時,允許超過的負載系數K2和時間,按GB/T15164《油浸式電力變壓器負載導則》規定,查第三篇第16條的負載表(表7—表30)。共給出4種類型變壓器的6個持續時間的日壽命損失表。

        按這些日壽命損失表,既可以得出變壓器在急救負載周期間的壽命損失,也可以得出K1、K2的負載圖,用以計算或查出允許超過的負載系數K2和時間。

        c.短期急救負載的運行規定:

        短期急救負載下運行,使變壓器短時間大幅度超額定電流運行,這種負載方式可能導致熱點溫度達到危險程度,相對老化率遠大于1。所以應盡量壓縮負荷、減少時間,一般規定不允許超過0.5h,0.5h內的短期急救負載系數K2,可以在長期急救周期性負載表中或在運行規程《DL/T572-95》中的表3中查到。

        4.3變壓器超銘牌值(額定值)運行時,電流和溫度最高限值的規定

        變壓器在符合4.2條不同負荷的運行規定的前提下,還應注意電流和溫度的限值規定,即當變壓器超過銘牌規定的額定負載運行時,其電流和溫度不能超過下表規定的最高限值。

         

        5.變壓器運行中風冷散熱器和強油冷卻器的運行條件規定

        5.1風冷散熱器的運行條件

        通常頂層油溫度達55℃時風扇投入(GB/T6451規定65℃),溫度下降到45℃(GB/T6451規定50℃)時停止風扇;電流達額定電流70%(GB/T6451規定為2/3)時投入風扇,電流低于50%時停止風扇。繞組溫度達70℃時投入風扇,風扇的投入和停止條件也可由用戶自定。

        油浸風冷變壓器停止風扇后,油頂層溫度如果不超過65℃,允許帶額定負載運行。

        5.2強油風冷卻器的運行條件

        強油冷卻變壓器所用的冷卻器,按其在運行中發揮的作用分三種:即工作冷卻器、輔助冷卻器和備用冷卻器。

        變壓器正常運行時的通常規定,當在額定負載以下時,投入的工作冷卻器的臺數按下式確定:

         

        其中:N1——工作臺數

        β——負載率(實際負載比額定負載)

        N——總臺數

        N3——備用臺數

        P0——變壓器空載損耗(kW)

        PK——變壓器負載損耗(kW)

        P——變壓器總損耗(kW)

        變壓器運行中,當變壓器負載較低時,應按負載大小情況計算所需投入的冷卻器數量,計算方法也可按下式進行。

         

        其中:Sn——變壓器開啟n組冷卻器所能帶的負載(kVA)

        SH——變壓器的額定容量(kVA)

        Pk——變壓器負載損耗(kW)

        P'k——變壓器開啟n組冷卻器允許負載損耗(kW)

        其中P'k=nP-P0

        n——開啟的冷卻器組數

        P0——變壓器空載損耗(kW)

        P——變壓器負載運行時每組冷卻器的負荷(kW)

        P=(P0+Pk)/(N-1)

        N——實裝冷卻器的數量

        在額定負載的75%以上時,或頂層油溫達55℃時,或繞組溫度達70℃時,再自動投入輔助冷卻器,其數量由下式得出:

         

        N2——輔助冷卻器臺數。

        當運行中的冷卻器發生故障時,自動投入備用冷卻器。

        強油循環冷卻的變壓器(使用冷卻器散熱的變壓器),不允許全部停用冷卻器,空載和輕負載時也需根據計算投入少臺量的冷卻器(空載時只允許短時不投冷卻器)。原因是強油冷卻變壓器的冷卻效率與油流速有關,尤其是導向強油冷卻變壓器的油流路徑是導向的,無油泵送油,不能將變壓器內部的熱量散出來。

        運行中的強油冷卻變壓器當全部冷卻器切除時,只允許帶額定負載運行20min,如20min后頂層油溫未達到75℃,則允許達到75℃,但這種狀態下的運行最長不得超過1小時。

        強油冷卻變壓器,當冷卻器的風扇停止運轉,潛油泵仍在運轉時,變壓器允許運行時間按油面溫升不超過53K控制。

        強油冷卻變壓器,當變壓器潛油泵停止運轉,風機仍在運轉時,變壓器不允許帶負載運行,允許空載運行,此時空載運行的溫升,可按非強油變壓器空載運行時的油面溫升規定值(50K)進行控制。

        6.變壓器的并聯運行及經濟運行

        6.1變壓器并聯運行的條件

        a.聯接組標號(或稱接線組別)相同。

        如果聯結組不一致,會造成并聯變壓器間的短路,燒毀變壓器,這是必要條件(不可違反),但遇到兩臺變壓器接線組別不一致,如果組別都是單數時,可以通過改變變壓器外部接線的排列順序來達到滿足并聯要求的相位一致。

        b.電壓比相等,允差范圍為±0.5%

        電壓比不等的變壓器并聯,由于電壓比不同,變壓器并聯后將產生環流,影響變壓器出力。在并聯的任何一臺都能滿足DL/T572-95運行規程中4.2條規定的“變壓器在不同負載狀態下的運行方式”的要求情況下,電壓比不等的變壓器也可并聯運行,但是電壓比相差很大時是不利并聯運行的。

        c.短路阻抗相等(阻抗電壓相等),允差范圍為±10%

        如果阻抗電壓不等的兩臺變壓器并聯,則變壓器所帶的負荷不能按容量成比例分配,而是按阻抗電壓的比例成反比例分配,阻抗小的變壓器分配的負荷大,阻抗大的變壓器分配的負荷小,這樣小阻抗變壓器易過載,影響變壓器的出力。

        阻抗電壓不等的變壓器,可以通過適當提高短路阻抗高的變壓器的二次電壓(開關由1檔至多檔方向調正),使并聯運行的變壓器的容量均能充分利用。

         

        d.并聯變壓器的容量比不宜超過3:1

        因為不同容量的變壓器的阻抗電壓相差較大;即使阻抗相等,其電阻、電抗的比例也不相同,小變壓器電阻電壓比例大,大變壓器電抗電壓比例大,這樣兩變壓器之間阻抗角不同,影響負荷分配不平衡。

        6.2變壓器投入運行前的核相工作

        當變壓器投入運行需要與有關變壓器或不同電源線路并聯運行時,必須先做好核相工作,兩者相序相同才能并聯,否則會造成相間短路。

        6.3變壓器效率

        a.變壓器的效率等于輸出的有功功率與輸入的有功功率之比的百分數。

        b.變壓器運行效率最高的條件是:當變壓器的可變損耗(負載損耗)與不變損耗(空載損耗)相等時,變壓器效率最大,即

        β2˙P=Po時,效率最大,此時變壓器的負載率(負載系數)

         

        6.4變壓器的經濟運行

        多臺變壓器并聯運行的經濟運行條件是:根據變壓器效率最大的條件,一般來說鐵損(空載損耗)基本不變,銅損(負載損耗)隨著負荷電流的平方成正比變化,因此在一定負荷條件下,多并聯一臺變壓器則總鐵損增加,而總銅損減少。那么多并聯或解列一臺變壓器的經濟點可按下式計算:

        當并聯的n臺變壓器的容量和型號相同時:

        當總負荷增加,多并聯一臺變壓器的經濟點條件是:

         

        其中:S——全負荷(千伏安)

        SN——臺變壓器的額定容量(千伏安)

        n——已運行的變壓器的臺數

        P0——變壓器空載有功損耗(千瓦)

        Q0——變壓器空載無功損耗(千瓦)

        Pk——變壓器負載有功損耗(千瓦)

        Qk——變壓器負載無功損耗(千瓦)

        k——無功經濟當量(千瓦小時/千乏小時)

        對于區域線路供電35~110kV級變壓器,系統負荷最小時取0.06,系統負荷最大時取0.1。

        當總負荷下降時,應解列一臺變壓器的經濟點條件是:

         

        b.當并聯的各臺變壓器容量和型號不同時:

        首先按公式:

         

        畫出每臺變壓器的總損耗與負荷的關系曲線(其中S′為該臺變壓器的負荷)。再按公式

         

        畫出合起來的幾臺變壓器的總損耗和負荷的關系曲線,把上述計算都放在一個坐標中,多大負荷該投入幾臺變壓器時損耗最小,這可以從圖上相應于該負荷下的最低的一條曲線得到。

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        降壓變壓器一次繞組是

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