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變壓器繞組熱點溫度對運行的困擾

http://www.globalev.com.cn 2015年09月19日        

1.繞組溫升與熱點溫度
  變壓器繞組的溫升是指因電流引起繞組導(dǎo)體發(fā)熱達到的溫度與外部(油浸變?yōu)橛拖渫猓├鋮s介質(zhì)的溫度差,可用“K”表示。它是用于對變壓器設(shè)計和對熱特性參數(shù)評價的一個指標。溫升試驗可獲得額定負載下的繞組平均溫升。溫升隨負載電流的大小而變,而與環(huán)境溫度變化無關(guān)。
  變壓器繞組溫度是溫升和環(huán)境溫度的綜合作用。對絕緣老化影響最嚴重的發(fā)熱部位的溫度是最受關(guān)注的,但不能用平均溫升與環(huán)境溫度相加而得,需要探索平均與熱點間的差值。繞組的熱點溫度隨繞組溫升和環(huán)境溫度兩者而變化。對于繞組平均溫度(升)與熱點溫度(升)的差值,嚴格說來,不同設(shè)計的變壓器,特別是不同冷卻方式的變壓器是不同的。當(dāng)負載倍數(shù)不同時,差值也是變化的。我國通常取油浸變?yōu)?3K。因為不能確定平均溫度加上13K就是最熱那個點的溫度,所以在熱點溫升表述時,不說“最熱點”為好。變壓器標準規(guī)定的繞組平均溫升不大于65K,因此熱點溫升為78K。按等效的最高年平均溫度20攝氏度計算,98攝氏度就成為對油浸變壓器絕緣熱老化作用計算的基準值。

2.油浸式變壓器的負載類型
  正常周期性負載:是指變壓器在額定或超過(在限值內(nèi))額定電流和在低于額定值下周期性的交替運行,只要在較長一段運行期內(nèi),平均相對老化率不大于1的運行方式。容量大小不同,變壓器的熱點溫度的限值為120~140攝氏度。
  長期急救周期性負載:由于與之相關(guān)的變壓器檢修、運行方式改變以及用戶負載增加等,為減少停電損失,有的變壓器將在較長時間內(nèi)周期性的超過(在限值內(nèi))額定電流運行。整個運行期間的相對老化率可能大于1或遠大于1。不同變壓器的熱點溫度限值是130~150攝氏度。需綜合考慮社會和經(jīng)濟效益決定采用這種運行方式,風(fēng)險很小。
  短期急救負載:相當(dāng)于原規(guī)程中的事故過負荷,但現(xiàn)在需要按溫度控制而更科學(xué)。當(dāng)站內(nèi)某臺變壓器有故障或系統(tǒng)局部故障時,部分不能切除的負載急需轉(zhuǎn)移到該變壓器時的運行方式,除電流限值外,熱點溫度限值可以達到160攝氏度,且配電變只受電流倍數(shù)2的限制。考慮到絕緣有一定的風(fēng)險,只允許持續(xù)半小時。
  一般來說,在環(huán)境溫度較高時,變壓器出力受到熱點溫度限值的制約,而在較低的環(huán)境溫度下,負載電流倍數(shù)將是制約的條件。在用電緊張情況下,按急救負載規(guī)定限值,對保證持續(xù)供電是有利的。

3.不應(yīng)把98攝氏度作為“限值”
  今夏很多地區(qū)長期高溫酷暑,準定在95攝氏度下(<98攝氏度)的繞組溫度計頻頻報警,特別是也裝了這種溫度計的并聯(lián)電抗器。因為并聯(lián)電抗器一投入就是滿載(環(huán)境溫度40攝氏度為正常運行條件,如按65K平均溫升設(shè)計,熱點溫度可達118攝氏度),一般采用自冷而沒有備用冷卻器可投,于是有的加風(fēng)扇、有的淋水還是不行,甚為麻煩。
  把報警溫度準定得如此低的原因是把設(shè)備的設(shè)計條件和運行工況的概念混淆了,其中有誤解也有誤導(dǎo)。有的變壓器對使用98攝氏度限值的矛盾不突出不是因為這些變壓器的設(shè)計有什么特別之處,而是運行的負載率很低,溫升也就低,這是多數(shù)降壓變的情況;還有中小型變壓器裝繞組溫度計的很少,而未受到此限制(其實頂層油溫與繞組溫度的關(guān)系還是有相應(yīng)規(guī)律可循的)。

4.變壓器壽命與溫度的關(guān)系
  如不考慮變壓器纖維絕緣內(nèi)在質(zhì)量以及水分、氧氣等對絕緣老化的影響,按蒙辛格規(guī)則推出的熱老化6度法則可表述為:“在80~140攝氏度的溫度范圍內(nèi),油紙絕緣的老化率隨溫度變化的系數(shù)取為常數(shù),也就是溫度每增加6K,老化率增加1倍。”負載導(dǎo)則把98攝氏度時的老化率定為“1”,因而溫度降低到92攝氏度時老化率為“0.5”,溫度上升到104攝氏度時為“2”,以此每增加6K老化率為4、8、16……應(yīng)注意的是:老化率增加的倍數(shù)不能直接等同于壽命降低的數(shù)值,壽命長短受多種因素影響。“設(shè)計壽命20年”已是數(shù)十年約定俗成的說法,除了因缺陷而夭折外,實際壽命要長得多。不過對提出更長不同使用壽命的承諾不應(yīng)作為直接評價產(chǎn)品的依據(jù),主要看其性能指標和制造水平。變壓器絕緣的剩余壽命雖無法計算,按負載導(dǎo)則可計算其在一定負載期內(nèi)的“相對老化值”。將不同老化率和時間進行積分或分段累加,可計算出較長一段時間(按天、月或年)的壽命相對損失。總之,不同老化率對壽命的影響和所持續(xù)的時間有關(guān),還有高溫損失可用低溫補償?shù)脑瓌t。如在一天24小時內(nèi),統(tǒng)計出2小時的老化率為2、10小時的平均老化率為1、12小時的平均老化率為0.8,則2×2+10×1+12×0.8=23.6,計算結(jié)果略低于24,由此可認為其正常壽命損失為24小時。

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