发电厂电气部分第十章电力变压器的运行.pptx

发电厂变电所电气主系统 第十章 电力变压器的运行 《发电厂电气部分》课题组 电力工程学院电气工程系 1 第一节 概 述 电力变压器是发电厂和变电站中重要元件之一。随着电力系统的扩大和电压等级的提高，在电能输送过程中，电压转换（升压和降压）层次有增多的趋势，要求系统中变压器的总容量已由过去的5～7倍发电总容量，增加至9～10倍。电力变压器的效率虽然很高（99.5％），但系统中每年变压器总能量损耗仍是一个很大的数目。因此，尽量减少变压层次，经济而合理地利用变压器容量，改善网络结构，提高变压器的可靠性，仍是当前电力变压器运行中的主要课题。 第十章 电力变压器的运行 2 电力变压器可制成双绕组和三绕组，少数是四绕组的。目前，在中性点直接接地系统中，广泛使用自耦变压器；由于限制短路电流的需要，分裂绕组变压器也得到应用。 电力变压器的主要参数有额定容量、额定电压、额定变比、额定频率、阻抗电压百分数等。 一、电力变压器负荷超过铭牌额定容量运行时的效应 电力变压器的额定容量含义：在规定的环境温度下，长时间地按这种容量连续运行，就能获得经济合理的效率和正常预期寿命（约20～30年）。换句话说，变压器的额定容量是指长时间所能连续输出的最大功率。 第一节 概 述 3 变压器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。 负荷能力的大小和持续时间决定于： ① 变压器的电流和温度是否超过规定的限值。 ② 在整个运行期间，变压器总的绝缘老化是否超过正常值，即在过负荷期间绝缘老化可能多一些，在欠负荷期间绝缘老化要少一些，只要二者互相补偿，总的不超过正常值，能达到正常预期寿命即可。 第一节 概 述 4 电力变压器的负荷超过额定值运行时，将产生下列效应： （1）绕组、线夹、引线、绝缘部分及油的温度将会升高，且有可能达到不允许的程度。 （2）铁心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。 （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。 （4）套管、分接开关、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。 （5）导体绝缘机械特性受高温的影响，热老化的累积过程将加快，使变压器的寿命缩短。 第一节 概 述 5 为了能对电力变压器在预期运行方式下规定某一合理的危险程度，国际电工标准(IEC-354)考虑以下三种类型的变压器： （1）配电变压器(2500kV•A及以下)，只需考虑热点温度和热老化。 （2）中型电力变压器(额定容量不超过100MV•A)，其漏磁通的影响不是关键性的，但必须考虑冷却方式的不同。 （3）大型电力变压器(额定容量超过100MV•A)，其漏磁通的影响很大，故障后果很严重。 第一节 概 述 6 二、电力变压器负荷超过额定容量运行时的限值 表10-1 电力变压器负荷超过额定容量时的温度和电流的限值 负 荷 类 型 配电变压器 中型电力变压器 大型电力变压器 通常周期性负荷电流(标幺值) 热点温度及与绝缘材料接触的金属部件的温度(℃) 顶层油温(℃) 1.5 140 105 1.5 140 105 1.3 120 105 长期急救周期性负荷电流(标幺值) 热点温度及与绝缘材料接触的金属部件的温度(℃) 顶层油温(℃) 1.8 150 115 1.5 140 115 1.3 130 115 短时急救周期性负荷电流(标幺值) 热点温度及与绝缘材料接触的金属部件的温度(℃) 顶层油温(℃) 2.0 － － 1.8 160 115 1.5 160 115 第一节 概 述 7 一、发热和冷却过程 电力变压器运行时，其绕组和铁心中的电能损耗都将转变为热量，使变压器各部分的温度升高，这些热量大多以传导和对流方式向外扩散。所以，变压器运行时，各部分的温度分布极不均匀。图10-1表示油浸式变压器各部分的温升分布。 图10-l 油浸式变压器各部分的温升分布 第二节 电力变压器的发热和冷却 8 它的散热过程如下： （1） 热量由绕组和铁心内部以传导方式传至导体或铁心表面，如图中曲线1-2部分，通常为几摄氏度。 （2） 热量由铁心和绕组表面以对流方式传到变压器油中（如曲线2-3），约为绕组对空气温升的（20～30）％。 （3）绕组和铁心附近的热油经对流把热量传到油箱或散热器的内表面，如曲线4-5。这部分所占比重不大。 （4）油箱或散热器内表面热量经传导散到外表面，如曲线5-6。这部分不会超过（2～3）℃。 （5）热量由油箱壁经对流和辐射散到周围空气中，如曲线6-7。这部分所占比重较大，约占总温升的（60～70）％。 第二节 电力变压器的发热和冷却 9 从上述散热过程中，可以归纳以下几