500kV电力变压器运行能力分析.pdf
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1、500kV 电力变压器运行能力分析 孙翔 1,何文林1,蒋跃军2 (1.浙江省电力试验研究院,浙江 杭州 310014;2.浙江省电力公司 浙江 杭州 310014) 摘要:提出了变压器超铭牌容量运行计算的边界条件,计算了500kV电力变压器的运行能力。 关键词:变压器;负载;温度 中图分类号:TM401+.1文献标识码:B文章编号:10018425(2010)03006304 Operation Ability Analysis of 500kV Power Transformer SUN Xiang1, HE Wen-lin1, JIANG Yue-jun2 (1.Zhejiang Ele
2、ctric Power Test 2.Zhejiang Electric Power Company, Hangzhou 310014, China) Abstract:The boundary conditions of overload operation calculation of transformer are presented. The operation ablility of 500kV power transformer are calculated. Key words:Transformer;Load;Temperature 1 前言 随着国民经济的发展,电网负载持续高
3、速增长, 电网建设相对滞后, 造成电力变压器负载率居高不 下。 国内外众多研究机构结合自身情况进行了相关 方面的研究工作,取得了一定成果。国际电工协会制 定了IEC354-1991油浸式电力变压器负载导则及 相应的修订单, 规定了油浸式电力变压器超铭牌额 定值负载的限制条件、 稳态及暂态下的绕组热点温 度的计算方法。 国内也开展了相关方面的研究工作, 并取得了 一定进展。在1994年制定了GB/T15164-1994油浸 式电力变压器负载导则。变压器超铭牌容量运行能 力的研究本质是在环境温度、起始负载、超铭牌容量 负载、 绕组热点温度及变压器油温等条件一定的情 况下,保证变压器本体及附件安全的
4、允许运行时间。 本文中笔者根据变压器检修和事故情况下N-1问 题,结合变压器的设计结构特点,确定了合理的变压 器运行能力计算边界条件。 通过负载模型计算了浙 江省电网已投运500kV电力变压器的运行能力,并 根据计算结果结合电网运行特点,提出500kV电力 变压器负载限额。 2 超铭牌容量运行的危险性分析 变压器负载包括周期性负载和短期急救性负 载。 短期急救负载是由于运行系统中发生了一个或 多个事故, 严重地干扰了系统正常负载的分配,从 而使变压器严重地超额定负载,并有可能导致暂时 的绝缘强度下降。 这种负载持续时间应小于变压器 的热时间常数, 且与负载增加前的运行温度有关, 一般应小于0.
5、5h。 短期急救性负载容易导致变压器 本体绝缘强度下降或者导致发生变压器故障,进行 变压器运行能力的研究时主要针对短期急救性负 载。 当变压器短期急救性负载运行时, 变压器主绝 缘将加剧老化,并且导致相应的危险,变压器超铭牌 容量运行的危险如下。 (1)绕组、线夹、引线、绝缘油及绝缘部件的温度 将会升高,且达到不可接受的程度。 (2)漏磁通密度将增加,从而使与此漏磁通耦合 的金属部件由于涡流而异常发热。 (3)主磁通与增加的漏磁通一起作用,可能使铁 心过励磁能力受到限制。 (4)套管、分接开关及电流互感器等也将受到较 TRANSFORMER 第 47 卷 第 3 期 2010 年 3 月 Vo
6、l.47 March No.3 2010 第 47 卷 高的热应力, 从而使其结构和使用安全裕度受到影 响。 (5)变压器油异常膨胀对储油柜、呼吸系统及本 体压力释放阀的影响。 3 边界条件及计算流程 3.1计算的边界条件 笔者依据变压器运行的环境温度、 提高超铭牌 容量运行能力需求和变压器超铭牌容量运行的危险 性,提出了超铭牌容量运行的边界条件。 (1)环境温度。 根据浙江省全年气温变化情况, 变压器超铭牌容量运行能力计算的环境温度边界考 虑20和40。 春、秋季为20,夏季为40。 (2)起始负载和超铭牌容量运行要求。在变压器 的实际运行中,调度根据N-1要求,一般按照额定容 量的75%来
7、控制负载。 但在现有的设备制造技术和 工艺水平的条件下, 如按照75%来设定起始负载不 尽合理。 起始负载按80%和100%考虑,超铭牌容量 运行按额定容量的1.3倍、1.5倍、1.8倍和2倍考虑。 (3)变压器油温和绕组热点温度要求。为保证大 型电力变压器不因经历短期急救负载而导致本体绝 缘强度下降或者变压器故障, 需控制变压器油温和 绕组热点温度,分别按100和150考虑。 (4)超铭牌容量计算时,同时需考虑当变压器超 铭牌容量运行时,出线套管、分接开关和储油柜及呼 吸系统等附件发生事故或者使用寿命缩短等问题。 在上述条件下, 计算变压器油温或绕组热点温 度首先达到温度限值的运行时间作为变
8、压器在该边 界条件下的允许超铭牌容量运行时间。 3.2计算流程 笔者依据超铭牌容量运行的边界条件, 按照负 载计算模型,并考虑附件允许超铭牌容量运行时间, 提出计算流程,如图1所示。 4 计算结果分析 参与超铭牌容量运行计算的500kV变压器总 计133台,分别为常州某公司、重庆某公司、保定某 公司和日本某公司的产品,分布情况如图2所示。 依据计算流程,对运行的133台500kV电力变 压器进行运行能力计算, 并对计算结果进行统计分 析。计算结果按生产厂家统计,并以允许超铭牌容量 运行时间0min10min、10min20min、20min30min 和大于30min以上进行对比分析,得到如下
9、结果。 其中常州某公司未进行1.3倍运行能力计算; 日本某公司未进行1.8倍、2倍运行能力计算。 (1)20、80%起始负载时的统计结果。 统计结 果如图3所示, 从图3中可以看出: 当环境温度 20、起始负载80%时,保定某公司产品的超铭牌容 量运行能力较差; 在1.8倍、2倍超铭牌容量运行条 件下, 厂家的超铭牌容量运行能力排序为重庆某公 司常州某公司保定某公司;重庆某公司的变压器 在2倍超铭牌容量运行条件下可运行30min以上。 (2)20、100%起始负载时的统计结果。 当环境 温度20,起始负载100%时,保定某公司产品超铭 牌容量运行能力较差; 在1.8倍、2倍超铭牌容量运 行条件
10、下,厂家超铭牌容量运行能力排序为:重庆某 公司常州某公司保定某公司;重庆某公司的变压 器在2倍超铭牌容量运行条件下可超铭牌容量运行 30min以上。 (3)40时的统计结果。 当环境温度40时,保 图1变压器运行能力计算流程 开始 环境温度、起始负载、超铭牌容量运行倍数 油温限值绕组温度限值 计算模型计算模型 小于限值 小限限值 附件允许超铭牌 容量运行时间T2 允许超铭牌容量运行时间TO允许超铭牌容量运行时间TW min(TO,TW=T1) 变压器允许超铭牌容量运行时间T=min(T1,T2) 结束 Fig.1Calculation flow process of operation abi
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