电气讲课--发电机汇总(9)

–34）计算，正常使用年限应等于

ZN = A e – p?98 （4–35）

若用Z/ZN的比值来表示任意温度?时的相对使用年限，即标幺使用年限，则

ZZ*??e?p(??98) （4–36）

ZN 取其倒数，并称之为相对老化?

?=e ?–98 （4–37）

由式（4–37）可计算出各温度下的相对老化，其值列于表4–3中。

表4–3 绕组最热点温度（℃） 相对老化? 80 0.125 86 0.25

92 0.5 各不同温度下的相对老化 98 1.0 104 2.0 110 4.0 116 8.0 122 16.0 128 32.0 134 64.0 140 128.0 p（

）

值得提起的是，在国家标准中规定A级绝缘绕组升为65℃，最高环境温度为+40℃，此时绕组最热点的温度为65+40=105（℃），查表4–3可知，相对老化大于2，但这是变压器的极限工作温度，由于环境温度一般小于+40℃，所以变压器绕组实际工作在105℃的时间是很少的，这时不应限制变压器的负荷。

四、等值老化原则

如上所述，变压器运行时，如果维持其绕组最热点的温度在+98℃左右，可以获得正常使用年限。实际上绕组温度受气温和负荷变动的影响，往往变化范围很大。因此，如果将绕组最高允许温度规定为+98℃，则可能在大部分时间内，绕组温度达不到该值，致使变压器的负荷能力未得到充分利用。反之，若不规定绕组的最高允许温度，或者将该值规定得过高，变压器又有可能达不到正常使用年限。解决这一问题的方法是：在一部分时间内，根据运行要求，允许绕组温度高于+98℃，而在另一部分时间内，使绕组温度低于+98℃，只要使变压器在温度较高的时间内所多损耗的寿命（或使用年限）与其在温度较低的时间内所少损耗的寿命相互补偿即可，这样变压器的使用年限可以和恒温+98℃运行时等值，此即为等值老化原则。换言之，等值老化原则就是使变压器在一定时间间隔T0（一年或一昼夜）内，绝缘老化（或所损耗的寿命）等于一个常数，即

? 0 T0ep?dt = 常数

（4–38）

这个常数为绕组温度在整个时间间隔T0内保持恒定温度+98℃时，变压器所损耗的寿命，数值为T0e98p。

实际上，为了判断变压器在不同负荷下绝缘老化的情况，或在欠负荷期间变压器负荷能力的利用情况，通常引入比值?来表征，?称为绝缘老化率，具体表达式为：

??? 00e Tp?1dt/T0e98p?1T0? 0 T0ep(?1?98)dt

（4–39）

显然，?就是变压器在某一段时间间隔T0内，实际所损耗的寿命与绕组温度维持恒定+98℃时所损耗的寿命的比值。极易看出，若?>1.0，则变压器的老化大于正常老化，使用年限将缩短；如果?<1.0，则表示变压器的负荷能力没有得到充分利用。因此，在一定时间间隔内，维持变压器绝缘的老化率?接近于1.0，是制定变压器负荷能力的主要依据。 五、电源电压允许变化范围

因系统运行方式的改变、负荷的变动，电网电压是变动的。因此，运行中的变压器原绕组侧受到的电压也是变化的。

为保证系统的电压水平，从而保证供电的电能质量，对系统中每一变电所都规定有调压要求，此调压要求如不能满足，则整个系统的电压水平将受到影响，如果电源电压变化超出一定范围，则此要求就无法满足，所以必须对电源电压做一定限制。电源电压过低，则受此要求限制而不允许。电源电压过高，不仅调整要求无法保证，而且将对变压器本身及系统运行产生不良影响。首先，电源电压过高使铁损增加，温度上升；其次，由于铁芯饱和而引起激磁电流增加，无功损失增大影响变压器出力；特别是电压的增高使

铁芯过度饱和后，引起电势波形的变化，将带来一定的危害。

对电压过高引起变压器电势波形变化带来的危害，可做以下说明。

当变压器一次侧加以正弦电压后，若电压在允许范围内，铁芯饱和并不严重，则励磁电流I0与磁通Φ均为正弦波，二次侧电势亦为正弦波。当电流电压超出一定范围后，铁芯饱和严重，磁通Φ呈现为平顶波，它所产生的电势为尖顶波，尖顶波电势中含有较大的三次谐波，严重威胁变压器的绝缘，使中性点电压位移，对通讯产生电磁干扰等。 因此，规程规定变压器电源电压变动范围应在其所接分接头额定电压的±5%范围内，其额定容量可保持不变，即当电压升高5%时，额定电流应降低5%；当电压降低5%时，额定电流许可升高5%。 变压器电源电压最高不得超过额定电压的10%。 六、变压器的正常过负荷

变压器的使用寿命与温度有密切关系。绝缘温度经常保持在95℃时，使用年限为20年；温度为105℃，约为7年，温度为120℃，约为两年，温度为170℃，仅约为10～12天，所以变压器不允许随意过负荷。 实际上变压器在正常运行中有两种具体情况，一种是在一昼夜中负荷有变动，并不是全部时间满负荷运行；另一种是在全年中冬季与夏季的负荷不同，一般是夏季负荷小，变压器在夏季没有达到满负荷运行。根据这两种情况可以考虑变压器在正常条件下，根据等值老化原则，在一部分时间内，使变压器的负荷大于额定负荷，而在另一部分时间内，使变压器的负荷小于额定负荷，只要在大负荷期间所多损耗的寿命和在小负荷期间所少损耗的寿命能相互补偿，则仍可获得规定的使用年限。变压器的正常过负荷能力就是以不牺牲其正常寿命为原则而制定的。换句话说，在整个时间间隔内，只要做到变压器绝缘老化率小于或等于1即可。同时还规定：

（1）过负荷期间，绕组最热点的温度不得超过140℃，上层油温不得超过95℃； （2）变压器的最大过负荷不得超过额定负荷的50%。

在某些情况下，若选择的变压器额定容量小于它的最大负荷时，往往必须判断该变压器的过负荷能力是否在其正常过负荷能力的允许范围以内。这时，可根据实际负荷曲线和变压器的数据，来计算变压器绝缘的老化率?，如果?<1，说明过负荷在允许范围以内，否则，应重新选择较大容量的变压器。

为了简化计算，国际电工委员会（IEC）根据上述原则，制定了各种类型变压器的正常允许过负荷曲线，如图4–22所示。

图4–22（a）和（b）分别表示自然油循环和强迫油循环变压器在日平均气温为+20℃时过负荷曲线。

S图中K1表示低负荷期间的负荷系数，即K1?1?1；K2为过负荷时的负荷系数，即过负荷倍数；t为过

SN负荷的允许持续时间。

图4–22 正常过负荷曲线图（日平均气温为+20℃） （a）自然油循环的变压器；（b）强迫油循环的变压器

对于自然冷却或通风冷却的油浸式电力变压器，正常过负荷的允许数值和允许时间规定如下。

（1）如果变压器的昼夜负荷率小于1，在高峰负荷期间变压器的允许过负荷倍数和允许的持续时间则可按年等值环境温度、变压器的冷却方式和容量等因素确定。若事先不知道负荷率，则可按表4–4的规定确定过负荷倍数和允许持续时间。

表4–4 过负荷 倍 数 过负荷倍数与允许持续时间

过负荷前上层油的温升（℃）为下列数值时的允许过负荷持续时间（时:分） 18 5:50 3:50 2:50 2:05 1:35 1:10 0:55 0:40 0:25 0:15 24 5:25 3:25 2:25 1:40 1:15 0:50 0:35 0:25 0:10 — 30 4:50 2:50 1:50 1:15 0:50 0:30 0:15 — — — 36 4:00 2:10 1:20 0:45 0:25 — — — — — 42 3:00 1:25 0:35 — — — — — — — 48 1:30 0:10 — — — — — — — — 5 …… 此处隐藏：4406字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……