变压器的过负荷能力.docx

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变压器的过负荷能力

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变压器的过负荷能力

力变压器的过负荷能力

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2009-6-1017:

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从热老化的观点出发，只要绝缘强度不下降，就可以长期过载运行。

？

对油浸式变压器，只要绕组温度不超过98度，油温不超过85度，对绝缘强度影响不大，可以长期运行

对干式变压器按制造厂规定，视其绝缘材料而定

众所周知，变压器过载运行会使温度升高，加快变压器绝缘的老化过程，降低变压器的使用寿命。

据研究统计，绝缘工作时的温度每升高8度，其寿命会减少一半。

但实际运行中，大部分变压器的负载都不是始终不变的常数，因此，变压器在不损坏绕组绝缘和不降低使用寿命的情况下，可以在短时间内过载运行，，但坚决不允许长期过载运行。

具体数值大概如下：

（1）当超过负载倍时，室外变压器允许过载时间为2h，室内为1h；

（2）当超过负载倍时，室外变压器允许过载时间为30min，室内为15min；

（3）当超过负载倍时，室外变压器允许过载时间为15min，室内为8min；

（4）当超过负载倍时，室外变压器允许过载时间为，室内为4min.

瓦斯继电器动作值由变压器生产厂家在出厂前设定；1000KVA及以上容量的油浸式变压器才装设有温度信号计，一般规定正常运行时上层油温不超过85°，否则应发出信号提示值班人员。

最高不超过95°，超过则动作于跳开变压器各侧开关。

在冷却条件好，的情况下，允许一定的过负荷运行，但一切的过负荷运行都有依据

当主变过负荷1。

2倍时，即电流达到额定电流的一点二倍，相应损耗增加是这样的

设定主变在最大效率运行，即铜耗等于铁耗，而电流增加一点二倍时，铜耗增加的倍数是1。

44倍，在电压不变的情况下

铁耗不变，那么总损耗相应增加到1。

22倍。

这将造成变压器的温度升高。

这个温度具体会上升到多少，可以通过温升试验求出来。

另外环境温度也是一个重要的因素，冬天气温低，过负荷的倍数相应可以高点，因为变压器的散热条件好，天气热的时候反之。

当温升试验做出来的温度值低于铭牌值，主变允许长时间过负荷运行。

但要考虑线圈有局部过热的危险。

温升较高时你也要长时过负荷运行，那根据绝缘的六度法则：

当绝缘体的平均温度比允许的正常温度每上升六度时，绝缘的寿命减少一半。

这就是代价。

综上所说，1。

2倍负荷长时运行，取决于主变温升。

长时间运行是个模糊的时间，不好说。

实际运行中，我见过S9－200/10的配电变压器实测负荷到300kVA的情况，负荷大部分是轧花厂（电机负荷），每年九月左右开始到10月左右结束，变压器没烧。

还有110kV20000的变压器，7型的铝线圈，高峰期带到26000kVA，高峰期每天约4小时，持续1个月左右，也没问题。

但个人意见认为，变压器超负荷运行20％一般应该没问题，主要是上次听了一个非合金变压器厂的推介会，会上介绍了变压器铁芯设计中磁密度的事情，变压器过载多少，不能让铁心磁密饱和，磁密饱和后，大量能量消耗在铁心上，输出严重下降，油温也就高了。

若磁密饱和到一定程度，采取任何散热手段也不行了。

变压器过载能力的大小，关键在于厂家采用的铁心硅钢片磁密饱和度与设计满载运行时的磁密度之间的差距，还有散热设计上的预度了。

一般厂家设计满载运行在80％－90％左右的磁密度。

但非晶合金的变压器硅钢片磁密饱和度较低，会不会影响这种变压器的过载能力，我还不知道。

有这类变压器使用经验的同志们介绍介绍

磁密主要是影响变压器空损和噪音的重要参数吧变压器过载能力还是要看变压器安全性能，个人觉得还是和运行的温度和材料热稳定性能有关。

过负荷运行时，电流的增大引起的铜损增加，必然导致运行温度的上升，材料的绝缘耐热等级较差的话就可能因为线圈的绝缘被破坏后引起匝间或段间短路使变压器烧毁。

油变的耐热等级不过B级。

国家规定的各耐热等级的变压器系统运行的温度限值参考的不就是材料的耐热等级吗同容量的油变和干变，干变的过载能力肯定优于油变。

不过现在肯定有很多制造厂家为降低成本压黄线设计或是材料的代用（市场经济竞争惨烈啊……），这种形势下，过负荷运行还是我的老话：

看厂家的良心和你的运气了……

引用

4.2.4电力的过负荷能力

1.过负荷才能

变压器绕组尽缘在长期使用中，固然温度无明显变更，但其机械强度却逐渐下降。

若碰到偶然震撼，易产生决裂而被击穿。

且随温度升高，尽缘的机械强度与电气强度的损伤和老化越严重。

依据实验，自然循环油冷变压器的绕组温度在95℃时，变压器的工作年限为20年。

而当120℃时，则为年，若为145℃时，仅能工作3个月。

变压器铭牌标示的功率是按持续应用20年所能输出的最大功率。

变压器在规定的环境温度下正常工作年限为20年，斟酌到变压用具有必定的过负荷潜力，实际应用寿命要长一些。

由于在运行时，负荷不可能完整都到达变压器的额定容量且坚持不变，在一昼夜中，很多时间是在低于、甚至远低于额定容量值下工作。

变压器运行时最高气温为40℃，最高日均匀气温+30℃。

而实际上不可能全年都固定保持在这个温度上。

在变压器容量选择时，一般均考虑了体系产生故障时变压器应能过负荷运行的安全系数，正常工作时也达不到额定值。

变压器过负荷才能是以变压器负荷曲线的填充系数a和最大负荷的连续时光为根据。

4-10

式中：

Spj――实际容量均匀值；Ipj――实际电流平均值；It――实际运行负荷曲线的安培小时数，即负荷曲线下所包抄的面积；ImaxX24――按最大负荷工作24h的安培小时数；

依据填充系数决议的自然循环油冷双绕组变压器过负荷能力如表4-3。

由表中数据可知：

当填充系数为、最小负荷持续时间t＝6h时,，变压器过负荷能力为20％额定值；同样当填充系数为，t＝4h时为24％,。

可见，在4～6h内完整可能将故障变压器调换掉或紧缩次要负荷。

油浸自冷式电力变压器许可过负荷百分率（％）表4-3

2.环境温度的影响

变压器正常应用的环境温度是最高气温＋40℃，最高日均匀气温为＋30℃。

室外变压器最低气温为-30℃，室内变压器最低为-5℃。

而油浸变压器顶层油温规定为不超过环境温度＋55℃。

例如最高环境温度为＋40℃时，则变压器的顶层温度为＋95℃。

假如变压器的安装地点年平均气温θ≠20℃，则每升高1℃变压器的容量应当减少1％。

选择时，实际容量应斟酌温度校订系数Kθ。

例如室外电力变压器的容量为，则：

（4-11）

式中：

SNT――变压器的额定容量（kVA）。

室内电力变压器的出风口与进风口约有15℃的温差，室内的环境温度一般比室外高出8℃。

因此室内电力变压器的容量应减少8％。

室内变压器的容量为SNT

（4-12）

变压器在运行中负荷是在不断地变更的，如生产单位放工以后用电量自然锐减，而变压器的选择是按变压器在最大负荷时选择的，所以是可以让变压器在必定限度内过负荷的。

图4-9是最大负荷持续时曲线。

图4-9最大负荷连续时间曲线

3.变压器的许可过负荷系数KOL

（1）

依据日负荷曲线的负荷率β（或称为填充系数）与最大负荷持续时间t，查图4-9中的曲线就可以得到负荷系数KOL

（1）。

例如当负荷率β为，最大负荷连续时光为11h，查曲线可得KOL

（1）为；又例如当负荷率β为，最大负荷持续时间为2h，查曲线可得KOL

（1）为。

变压器的过负荷与季节有关，称作季节过负荷系数KOL

（2）在夏季（即6、7、8三个月）的平均日负荷曲线中的最大负荷Sm低于变压器的实际容量ST时，则每低1％就可以在冬季（12、1、2月）也过负荷1％，但是这项过负荷不得超过15％，即其许可过负荷系数为：

4-13

假如同时斟酌上面两种过负荷，则的总的过负荷系数为：

KOL＝KOL

（1）＋KOL

（2）－1

但是对于室内变压器的过负荷不得超过20％。

即KOL

（2）≤。

对于室外变压器的过负荷不得超过30％。

即KOL

（2）≤。

所以在冬季变压器的正常过负荷才能（即最大出）为：

ST（OL）＝K0LST≤～ST（4-14）

上式中的系数实用于室内的电力变压器，系数实用于室外的变压器。

【例4-2】有一个居民区变电室电力变压器的额定容量是500kVA。

已知日平均负荷率β＝，日最大负荷持续时间为2h，夏季的平均日最大负荷为417kVA，当地的年平均气温为＋15℃。

求这台变压器的实际容量及冬季的过负荷能力。

解：

（1）变压器的实际容量为：

可见实际容量大于变压器额定容量，这表明变压器是有潜力的。

（2）该变压器在冬季时的过负荷能力：

根据日平均负荷率β＝，和日最大负荷持续时间为2h，查图4-9曲线可得KOL

（1）＝1-12。

根据式（4-13）得：

所以可以按规定取KOL

（2）通常不大于，故取KOL

（2）＝。

冬季变压器的过负荷系数为：

KOL＝KOL

（1）＋KOL

（2）－1＝＋－1＝

由于室内变压器的过负荷系数KOL应不大于，所以在冬季变压器的过负荷能力为：

ST（OL）＝KOLSNT＝×485＝582（kVA）

4.变压器的应急过负荷

当供电线路产生应急情形时，电力变压器是有必定的应急过负荷能力的，例如有两台电力变压器并联运行时，有一台被切除了，而另一台能够在短时内蒙受较大负荷的运行。

表4-4是油浸自冷式电力变压器应急过负荷运行的容许时间。

油浸自冷式电力变压器应急过负荷运行的容许时光。

表4-4

表4-4表明过负荷越严重，则容许应急过负荷时间越短。

变压器过负荷情况分析

？

要立即解决主变满载或过负荷运行情况是不可能的，这需要整个电网经过长期规划建设才能实现。

所以，在不影响变压器自然寿命情况下，有效利用变压器过负荷能力是一种切实而有效地解决方法，既可增加供电量，提高效益，又不影响设备的使用寿命。

　　一、变压器的过负荷能力分析

　　220kV变电站有三台变压器，总容量共计303MVA。

其中，1号主变63MVA，2号、3号主变各120MVA。

正常运行方式是2号、3号主变并列运行，1号主变热备运。

由于设备条件限制，1号主变和2号、3号主变不能并列运行，这就限制了1号主变额定容量的应用。

　　变压器的额定容量，即铭牌容量是在规定的环境温度下，长期能按这种容量连续运行，并能获得经济合理地效率且具有正常的预期寿命（约20-30年）。

实际上变压器的负荷变化很大，不可能固定在额定值运行，在短时间间隔内，有时超出额定容量运行，在另一部分时间间隔内又是欠负荷运行。

因此，有必要给出一个短时容许负荷，即主变的负荷能力，它不同于额定容量。

变压器的负荷能力系指在短时间内所能输出的功率，在一定条件下，它可能超过额定容量。

　　过负荷的直接结果是绕组和变压器油的温度升高，影响变压器的寿命。

对我局目前状况而言，现在满载运行，能满足负荷需要。

出现暂时的过负荷情况，是变压器运行规定允许的。

　　二、变压器热老化定律

　　变压器的绝缘老化，主要是由于温度、湿度、氧气和油中的劣化产物引起的化学反应引发的，其中高温是促成老化的直接原因。

运行中绝缘工作温度越高，化学反应进行得越快，绝缘老化越快。

根据研究结果，变压器的预期寿命与绕组热点温度的关系得出：

当变压器绝缘的机械强度降至15%-20%时，变压器的预期寿命即算终止。

因此工程上通常所说的相对预期寿命和老化率都牵涉绕组热点温度，对于标准变压器，在额定负荷和正常环境温度情况下，热点温度的正常基准值为98摄氏度，此时，变压器能获得正常预期寿命23-30年，也就是此时变压器老化率为1。

　　根据参考文献可以得出以下结论：

绕组温度每增加6C，老化加倍，即预期寿命缩短一半，既热老化定律。

所以，要严格限制变压器超限过负荷。

　　三、等值老化原则

　　等值老化原则，就是使变压器在一定时间间隔内绝缘老化和损耗的寿命等于常数，这个常数应相当于绕组温度在整个时间间隔内为恒定、热点温度98摄氏度时变压器所损耗的寿命。

　　为了判断变压器在不同负荷下绝缘老化的情况，可将变压器在某一段时间间隔内实际所损耗的寿命对绕组温度维持恒定98摄氏度时所损耗寿命，求出其比值，称为绝缘老化率。

　　在一定时间间隔内，维持变压器的老化率接近1，是制定变压器过负荷能力的主要依据。

　　四、变压器的温升

　　从以上分析中可以看出，主要以热点温度为基准。

因为，它是造成变压器绝缘油老化的主要数据参数。

然而，在实际运行中，要测到热点温度是很难的。

在实际运行过程中我们所能观察到的温度只有上层油温，所以有必要从变压器的温升分析中找到规律。

　　五、现阶段我局变压器运行情况

　　在运行过程中我局主变上层油温年平均温度在55-60摄氏度之间（根据对多年运行参数的统计），其远低于常数75摄氏度，超出75摄氏度的时间并不多，因此在事故或特殊方式情况下，主变短时过负荷运行时不会影响变压器的寿命。

　　综上所述，我局主变的过负荷运行的能力是有一定挖掘潜力的。

有效利用主变的过负荷能力，将更大地发挥主变的潜能，更好地利用设备的能力，使运行过程中尽可能减少负荷损失，提高经济效益。

但由于其它原因的制约，发挥变压器的过负荷能力不能片面地只考虑变压器自身的条件，还要全面考虑系统的运行情况，对于变压器的缺陷应给予全面的考虑。

以上分析中已考虑到一部分余量，所给出的数据在短时间应急时可以不考虑过多其它情况。

当然，长时间过负荷运行对变压器的损害是非常大的。

今年由于工业园区的建成，冬季我局可能会频繁出现过负荷情况，暂时用变压器过负荷方式可以解决燃眉之急，但要完全解决这种情况，还需加快电网的建设，不能完全依赖于变压器的过负荷能力，变压器的过负荷能力只是一种应急（短期）措施。