淺談變壓器的選型及日常維護(hù)

淺談變壓器的選型及日常維護(hù)

從發(fā)電到輸電再到配電的過(guò)程中，電網(wǎng)需要使用大量的變壓器，而變壓器在變壓和傳遞功率時(shí)，要產(chǎn)生有功功率損耗和無(wú)功功率損耗，變壓器引起的損耗在系統(tǒng)總損耗中占有相當(dāng)大的比例。節(jié)能降耗已成為當(dāng)今電力企業(yè)的一個(gè)主要工作目標(biāo)，降低變壓器損耗也是其中一個(gè)重要的課題。變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是指在傳輸電量相同的條件下，通過(guò)擇優(yōu)選取最佳運(yùn)行方式和調(diào)整負(fù)載，使變壓器電能損耗最低。換言之，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行就是充分發(fā)揮變壓器能效，合理地選擇運(yùn)行方式和新投運(yùn)變壓器的容量，從而達(dá)到降低損耗的目的。
一、變壓器的選擇
　　變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備，它利用電磁感應(yīng)原理，把一種電壓、電流的交流電能，變換為同頻率的的另一種電壓、電流的交流電能。在電力系統(tǒng)中，利用升壓變壓器將電能經(jīng)濟(jì)地輸送到用電地區(qū)，再利用降壓變壓器把電壓降低，以供用戶使用。
（一）單臺(tái)變壓器選擇
　　要使變壓器的負(fù)荷系數(shù)處于變壓器的最高效率處。當(dāng)變壓器的不變損耗等于可變損耗時(shí)，變壓器的效率達(dá)到最大值。制造廠生產(chǎn)的變壓器最大效率時(shí)的負(fù)荷系數(shù)約為0.4～0.6左右，這對(duì)某些處于特殊條件下運(yùn)行的變壓器是不利的。如發(fā)電站、化工企業(yè)等經(jīng)常處于接近滿載運(yùn)行的變壓器，其日負(fù)荷系數(shù)達(dá)到0.8以上；又如帶照明的負(fù)荷的變壓器其日負(fù)荷系數(shù)常在0.3以下；對(duì)于這些處于特殊條件下的運(yùn)行的變壓器，在訂購(gòu)變壓器時(shí)，應(yīng)向制造廠提出要求，使負(fù)荷系數(shù)處于效率最高處。
　　在訂購(gòu)變壓器時(shí)要選擇合適的容量。除了要考慮價(jià)格因素外，還應(yīng)考慮變壓器的有功功率損耗，兩者綜合考慮得失，才能選定合適的容量。對(duì)兩臺(tái)容量相等變壓器的選擇原則。當(dāng)有兩臺(tái)容量相等的變壓器可供選擇時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇損耗低的變壓器。
（二）多臺(tái)變壓器的選擇
　　當(dāng)并聯(lián)的各臺(tái)變壓器型號(hào)和容量相同時(shí)，同負(fù)荷的情況下應(yīng)投入運(yùn)行變壓器的臺(tái)數(shù)，可按下列公式?jīng)Q定。
　　當(dāng)負(fù)荷增加為：
?????????????? 　　　　S＞SN
　　則應(yīng)將并聯(lián)運(yùn)行的N臺(tái)變壓器再增設(shè)一臺(tái)較為經(jīng)濟(jì)。
　　若負(fù)荷減少為：
　　　　　　　S＜SN
　　則應(yīng)將并聯(lián)運(yùn)行的N臺(tái)變壓器切除一臺(tái)較為經(jīng)濟(jì)。
式中：S——全負(fù)荷（kVA）；
　　SN——變壓器的額定容量（kVA）；
　　N——已運(yùn)行的變壓器的臺(tái)數(shù)；
　　PO ——變壓器的空載有功損耗（kW）；
　　QO ——變壓器的空載無(wú)功損耗（kvar）；
　　Pk——變壓器的短路有功損耗（kW）；
　　Qk——變壓器的短路無(wú)功損耗（kvar）；
　　KQ——無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，其數(shù)值對(duì)于區(qū)域線路供電的110～35 kV降壓變電站的變壓器可取0.06～0.1；對(duì)于安裝在發(fā)電廠的變壓器可取0.02。
　　二、變壓器的日常維護(hù)
　　近年來(lái)，隨著電網(wǎng)容量、電壓等級(jí)的提高，以及電力改革的推進(jìn)，供電部門不僅要確保供電可靠性，還要保證供電質(zhì)量。變壓器作為電力系統(tǒng)中不可或缺的重要設(shè)備，它的正常工作與否直接影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，確保變壓器的可靠運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。我國(guó)220 kV以上的大型變壓器在近年來(lái)多次發(fā)生的絕緣事故，大都與其局部放電有關(guān)。因此，對(duì)局部放電進(jìn)行有效的檢查可以有效地判斷變壓器的運(yùn)行狀態(tài)。
　　局部放電又稱游離，也就是靜電荷流動(dòng)的意思。在一定的外施電壓作用下，在電場(chǎng)較強(qiáng)的區(qū)域，靜電荷在絕緣較弱的位置首先發(fā)生靜電游離，但并不形成絕緣擊穿。這種靜電荷流動(dòng)的現(xiàn)象稱為局部放電。對(duì)于被氣體包圍的導(dǎo)體附近發(fā)生的局部放電，稱為電暈。變壓器油內(nèi)存在著大量的正、負(fù)離子和極性分子。因正、負(fù)離子的數(shù)量相等，故在油中不顯電性。由于絕緣紙板對(duì)油中的負(fù)離子和極性分子有吸附作用，使油中電荷產(chǎn)生了定向移動(dòng)。在強(qiáng)油導(dǎo)向冷卻系統(tǒng)中，當(dāng)開(kāi)動(dòng)油泵后，在器身內(nèi)部流速較快的區(qū)域，油中的正離子被流動(dòng)的油帶走，使正、負(fù)離子產(chǎn)生分離。這樣就產(chǎn)生了油帶正電，固體絕緣材料帶負(fù)電，其帶有電量相等、符號(hào)相反的電荷。電荷分離之后，可能沿著導(dǎo)電通路向大地泄漏，也可能與異性離子復(fù)合成中性分子。這種使電荷減少的過(guò)程，稱為電荷松弛，但電荷松弛的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于電荷積累的速度。在相同條件下，油中含水量少，電荷密度會(huì)增加；而含水量多，電荷密度則降低。油的含氣量越大，油的絕緣強(qiáng)度越低，越容易產(chǎn)生放電。放電會(huì)使油產(chǎn)生分解，其分解生成物將導(dǎo)致油質(zhì)劣化，使油中的靜電帶電現(xiàn)象顯著，從而危及油的絕緣性能。對(duì)于產(chǎn)品的局部放電，要想滿足用戶要求，須在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)真分析絕緣結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)分布，留有絕緣裕度，并要適當(dāng)選擇優(yōu)質(zhì)的絕緣材料。由于真空處理不夠而殘存的氣泡及在耐壓試驗(yàn)中分解出來(lái)的氣泡，均會(huì)隨時(shí)間的增加被油吸收而消失。所以，對(duì)于感應(yīng)耐壓和沖擊耐壓試驗(yàn)后的變壓器，必須靜放一段時(shí)間再做局部放電試驗(yàn)，否則，會(huì)因耐壓后分解出來(lái)的氣泡造成局部放電的假現(xiàn)象。在局部放電試驗(yàn)中，當(dāng)放電量超出標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，應(yīng)找出放電部位，以便進(jìn)行處理。這樣，對(duì)改進(jìn)絕緣結(jié)構(gòu)、提高工藝水平有指導(dǎo)意義。因此，測(cè)定局部放電部位是一項(xiàng)重要技術(shù)課題。國(guó)內(nèi)采用超聲波方法對(duì)變壓器局部放電定位的測(cè)試技術(shù)，已應(yīng)用于實(shí)際中，并取得了良好的效果。一般來(lái)說(shuō)，局部放電產(chǎn)生的原因有兩種：一是由于結(jié)構(gòu)不合理，使絕緣內(nèi)部電場(chǎng)分布不均勻，形成局部電場(chǎng)集中，在電場(chǎng)集中的地方，就有可能使油隙或局部固體絕緣發(fā)生局部放電或沿固體絕緣表面放電；二是由于制造和工藝處理不當(dāng)：如金屬部件帶有尖角、毛刺或絕緣混進(jìn)雜質(zhì)和局部帶有缺陷，這些部位的電場(chǎng)就要發(fā)生畸變而使場(chǎng)強(qiáng)升高造成局部放電；如絕緣油的含氣量過(guò)高形成氣隙，或含水量過(guò)高分解生成氣隙，由于這些氣隙介電系數(shù)低，場(chǎng)強(qiáng)高，從而使氣隙首先擊穿形成局部放電。
　　三、結(jié)語(yǔ)
　　綜上所述，只有對(duì)變壓器進(jìn)行科學(xué)合理的選擇，并做好日常的維護(hù)工作，才能保證電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。