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電力變壓器是應(yīng)用為廣泛的電氣設(shè)備，從發(fā)電、供電直到用電，般需經(jīng)過(guò)約5次變壓過(guò)程，每次變壓都要產(chǎn)生電能損耗。由于變壓器臺(tái)數(shù)多，總?cè)萘看?，所以在電力系統(tǒng)中，變壓器的總損耗約占總發(fā)電量的8%。因此，對(duì)電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的研究具有重要意義。

變壓器綜合功率中的空載損耗為Poz，綜合功率中的額定負(fù)載損耗Pdz，變壓器綜合功率損耗為Pz=Poz2Pdz，其中為變壓器負(fù)載率。因變壓器實(shí)際負(fù)載總是在定范圍內(nèi)變動(dòng)，不能用某個(gè)量值來(lái)評(píng)價(jià)其運(yùn)行工況劣，需要用運(yùn)行區(qū)來(lái)評(píng)價(jià)，現(xiàn)分析如下：

1單臺(tái)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的確定

單臺(tái)變壓器綜合功率損耗率Pz%，如式(1)所示：

Pz%=Poz2PdzSecos2Poz2Pdz(1)

根據(jù)上式可得變壓器綜合功率損耗率的特性曲線，如圖1所示。

由圖可見(jiàn)，負(fù)載系數(shù)在0z范圍內(nèi)，Pz%為遞減函數(shù)，在z1范圍內(nèi)，Pz%是遞增函數(shù)，但其曲率比遞減時(shí)小得多(變化比較平穩(wěn))。

變壓器長(zhǎng)期滿載運(yùn)行應(yīng)視為安全合理的，因此，變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的確定原則應(yīng)為：變壓器在額定負(fù)載條件下運(yùn)行作為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的上限值，故得出j1=1的數(shù)值。經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的下限對(duì)應(yīng)的損耗率如圖1所示，要與額定損耗率相等。而變壓器在額定負(fù)載時(shí)(=100%)，損耗率Pe%的計(jì)算式為：Pe%=PozPdzSecosePozPdz(2)

式中cose變壓器額定負(fù)載時(shí)的功率因數(shù)

當(dāng)變壓器負(fù)載率為j2時(shí)，其綜合功率損耗率Pj2%的計(jì)算式為：

Pj2%=Pozj22Pdzj2Secos2Pozj22Pdz(3)

因?yàn)镻j2%=Pe%，所以可得下列關(guān)系式：

PozPdzSecosePozPdz=Pozj22Pdzj2Secos2Pozj22Pdz(4)

在上式中Secose》PozPdz，j2Secos2》Poz2j2Pdz，故分母中的PozPdz和Poz2j2Pdz可以略去不計(jì)，又因SecoseSecos2，所以式(4)可簡(jiǎn)化為：PozPdz=Pozj22Pdzj2

由上式可解得：

j2=PozPdz=z2(5)

結(jié)論：經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的上限j1=1;經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的下限j2=z2。

2單臺(tái)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)選運(yùn)行段的確定

變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)包括了變壓器額定負(fù)載在內(nèi)的較大負(fù)載范圍，在個(gè)范圍的邊緣(如接近j1，j2的負(fù)載系數(shù))，其損耗率與低損耗率相比仍較，有必要在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)內(nèi)確定選運(yùn)行段。

確定先運(yùn)行段的目的，是為了保證在此負(fù)載范圍內(nèi)，變壓器的綜合功率損耗率比低綜合功率損耗率增加會(huì)小于10%，從而實(shí)現(xiàn)效降損的目標(biāo)。

經(jīng)過(guò)論證分析，根據(jù)標(biāo)《GB/T13462-92工礦企業(yè)電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行導(dǎo)則》，對(duì)變壓器佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的上限負(fù)載率定為z1=0.75。

根據(jù)變壓器綜合功率損耗率特性曲線，可以找到與z1=0.75時(shí)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)

z2，z2即為佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的下限值，如圖2所示。

由圖2可知，變壓器分別在z1與z2運(yùn)行時(shí)，其綜合功率損耗率是相等的，所以可得如下關(guān)系式：

Poz(0.75)2Pdz0.75Secos2Poz(0.75)2Pdz=Pozz22Pdzz2Secos2Pozz22Pdz

經(jīng)化簡(jiǎn)后可解得：

z2=2Poz1.5Pdz=1.333z2(6)

結(jié)論：佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的上限z1=0.75;佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的下限z2=1.333z2。

綜上所述，以變壓器的實(shí)際綜合功率負(fù)載系數(shù)為據(jù)，可將變壓器運(yùn)行區(qū)域分為三類：

①佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)：1.333z2=z2z1=0.75;

②經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)：z1=0.75j1=1及2z=j2z2=1.333z2;

③非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)：0z2。

電力變壓器的無(wú)勵(lì)磁分接開關(guān)亦稱無(wú)載調(diào)壓開關(guān)，它只能在變壓器停止運(yùn)行，沒(méi)有激磁的情況下用來(lái)改變變壓器繞組的有效匝數(shù)，從而達(dá)到改變變比和變壓器輸出電壓的目的。因此，分接開關(guān)的觸點(diǎn)設(shè)計(jì)容量較小，也不需要采取滅弧措施，且開關(guān)操作也只限于手動(dòng)就地操作。但是由于變壓器缺油，開關(guān)質(zhì)量差、維護(hù)不同、使用不慎、調(diào)檔不到位等情況發(fā)生，將會(huì)使整臺(tái)變壓器燒壞。在我們所檢修的電力變壓器中。因無(wú)載分接開關(guān)故障導(dǎo)致電力變壓器損壞的約占25%。

1故障原因

(1)變壓器滲油(導(dǎo)電桿螺帽不緊、箱蓋，油標(biāo)密封墊，放油閥，焊縫等處)使無(wú)載分接開關(guān)裸露在空氣中，使之逐漸受潮。因?yàn)殡娏ψ儔浩鞯挠椭甘咎幵谟驼碇胁?，變壓器在運(yùn)行中產(chǎn)生的碳化物受熱后又產(chǎn)生油焦等物質(zhì)將油標(biāo)呼吸孔堵死造成假油面，少量的變壓器油留在油標(biāo)內(nèi)，使人誤認(rèn)為油面偏低而沒(méi)重視加油，時(shí)間長(zhǎng)，裸露的分接開關(guān)緣受潮后性能下降，導(dǎo)致放電短路，損壞變壓器。

(2)無(wú)載分接開關(guān)的制造質(zhì)量差，結(jié)構(gòu)不合理、壓力不夠、接觸不可靠，外部字輪位置與內(nèi)部實(shí)際位置不*致，引起星形動(dòng)觸頭位置不*接觸，錯(cuò)位的動(dòng)、靜觸頭使兩抽頭間的緣距離變小，并在兩觸頭之間的電勢(shì)作用下發(fā)生短路或?qū)Φ囟搪贩烹?，短路電流很快就把抽頭線圈匝繞壞，甚至導(dǎo)致整個(gè)繞組損壞。

(3)運(yùn)行中的變壓器無(wú)載分接開關(guān)長(zhǎng)期浸在于常溫的油中，特別是偏遠(yuǎn)農(nóng)村的線路長(zhǎng)，電壓降大，使分接開關(guān)長(zhǎng)期處于過(guò)負(fù)荷狀態(tài)中運(yùn)行，油的老化可能引起分接開關(guān)觸頭出現(xiàn)碳化膜和油垢，觸頭發(fā)熱后使彈簧壓力降低(特別是觸環(huán)中彈簧、由于材料和制造工藝差，使彈性降低很快)或零件變形，分接開關(guān)的引線頭與接線螺絲松動(dòng)等原因未及時(shí)處理，使導(dǎo)電部位接觸不良，接觸電阻增大，產(chǎn)生發(fā)熱和電弧燒傷，電弧還將產(chǎn)生大量氣體，分解出具有導(dǎo)電性能的碳化物和被熔化的銅微粒，噴涂在箱體、、次套管，繞組層間，匝間等處，引起短路燒壞變壓器。

(4)部分村電工對(duì)無(wú)載分接開關(guān)原理不清，又無(wú)測(cè)量用的工(器)具，在遠(yuǎn)離變電所的農(nóng)村電網(wǎng)中，電壓普遍偏低，村電工誤將原來(lái)無(wú)載分接開關(guān)從2檔調(diào)到1檔，發(fā)現(xiàn)電壓更低時(shí)，又將分接開關(guān)調(diào)到3檔位置，由于操作不慎引起分接開關(guān)不*到位或扭斷動(dòng)觸頭的緣軸，斷落的觸頭引起線間或?qū)Φ囟搪?，終導(dǎo)致變壓器投入運(yùn)行時(shí)，將壓三相繞組燒壞。

(5)安裝工藝差，對(duì)各部位緊固螺栓的檢查不仔細(xì)，造成變壓器箱體進(jìn)水，使分接開關(guān)緣，繞組緣受潮。還有運(yùn)行維護(hù)不到位，沒(méi)有嚴(yán)格執(zhí)行好《變壓器運(yùn)行規(guī)程》，多數(shù)的變壓器從安裝到燒壞的幾年、十幾年中從沒(méi)進(jìn)行常規(guī)維護(hù)和污垢的清理，導(dǎo)致變壓器散熱條件差而損壞。

2檢測(cè)方法

(1)在變壓器交接、大修時(shí)、更換分接開關(guān)和運(yùn)行2年后的變壓器，必須用兆歐表測(cè)量緣電阻值，用電橋測(cè)量直流電阻值，對(duì)630kVA以下的變壓器，要求直流電阻相間誤差值4%，線間誤差值2%。

計(jì)算公式Rz=100%

式中RZ誤差值

RD大電阻值

RC小電阻值

(2)定期對(duì)變壓器緣油取樣化驗(yàn)(送檢)，經(jīng)常檢查油枕中的實(shí)際油面位置，不要被假油指示所誤。

(3)倒、換無(wú)載分接開關(guān)前后，必須用電橋測(cè)量出前后兩次直流電阻值，并作好記錄。

觀察三相直流電阻是否平衡是否在允許范圍內(nèi)，將倒換后的直流電阻與倒換前兩次記錄進(jìn)行比較，判斷是否正常。通過(guò)比較可以診斷出是否存在上述故障，分析出原因后進(jìn)行處理。

(4)對(duì)運(yùn)行中的變壓器無(wú)載分接開關(guān)就地調(diào)檔，在測(cè)試直流電阻的同時(shí)，還應(yīng)測(cè)試變壓器上層油溫(因變壓器的繞組直流電阻與油溫有關(guān))，并把所測(cè)試的直流電阻值換算到20℃時(shí)的油溫值。

換算公式R20=Ra

式中R20換算為20℃時(shí)兩電阻值

T系數(shù)。(銅為235，鋁為228)

ta測(cè)量時(shí)變壓器的上層油溫

Ra溫度為ta時(shí)測(cè)得的電阻值

在測(cè)量時(shí)使用儀表準(zhǔn)確度應(yīng)不低于0.2，大型變壓器應(yīng)不低于0.05。

(5)測(cè)量直流電阻時(shí)，應(yīng)將連接導(dǎo)線截面選得大些，盡量縮短長(zhǎng)度，接觸必須良好，用單臂電橋測(cè)量時(shí)，測(cè)量結(jié)果中還應(yīng)減去測(cè)試線的電阻才是實(shí)際電阻值。測(cè)量完畢，先停檢流計(jì)，后停電池開關(guān)，以防燒壞電橋，倒換線時(shí)，必須將變壓器線圈放電，以防人身觸電。

3檢修調(diào)試

(1)無(wú)載分接開關(guān)的檢修調(diào)試是在變壓器吊芯至露出分接開關(guān)后進(jìn)行(為保證安全，在檢修開始前應(yīng)將變壓器端蓋用方木或其他物品支撐的箱體上)，先，觀察觸頭與引線，觸柱與緣膠木是否有松動(dòng)，動(dòng)、靜觸頭壓力是否足夠。并可用手按壓試之，手感壓力應(yīng)均勻，壓力過(guò)小的應(yīng)更換彈簧，有條件也可用測(cè)力計(jì)測(cè)出壓力值，般應(yīng)在(24.5～49)104Pa(2.5～5kg)/cm2之間，對(duì)于非運(yùn)行檔，可以反復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)分接開關(guān)，然后觀察是否有摩擦痕跡。

(2)外觀檢查可以發(fā)現(xiàn)用儀器不能發(fā)現(xiàn)的不正常故障，如運(yùn)行中的無(wú)載分接開關(guān)動(dòng)、靜觸頭的發(fā)熱、變色、變形或放電灼損的痕跡。發(fā)熱觸點(diǎn)周圍碳化，油垢積聚等現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)些不正常故障后，經(jīng)過(guò)修整后不能達(dá)到無(wú)載分接開關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的，必須更換開關(guān)。

(3)換無(wú)載分接開關(guān)后，應(yīng)認(rèn)真檢查分接開關(guān)所接的引線位置是否正確致，要檢查鎖緊定位栓是否到位，再擰緊法蘭和三個(gè)密封螺絲，用搬手將分接開關(guān)向正、反方向各轉(zhuǎn)動(dòng)5周以上，消除動(dòng)、靜觸頭上的氧化膜，保證動(dòng)、靜觸點(diǎn)接觸良好，在轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)時(shí)應(yīng)觀察指針位置與觸點(diǎn)實(shí)際位置是否正確。

(4)吊芯前所測(cè)試的直流電阻值可以作檢修或更換分接開關(guān)時(shí)的參考，如果接入繞組匝數(shù)少的檔直流電阻反而比其他檔大時(shí)，為該檔接觸不良。假如某相的某檔上直流電阻值比其余兩相的同檔的電阻大，而在另外兩相各檔上的直流電阻基本相等時(shí)，則此檔就該重點(diǎn)檢查，分析故障原因后處理。若分接開關(guān)觸頭有臟物和油垢，用抹布或衛(wèi)生紙揩拭干凈，觸點(diǎn)有放電灼損麻點(diǎn)或碳化物，要用#0細(xì)砂布擦光，動(dòng)、靜觸點(diǎn)灼傷嚴(yán)重應(yīng)更換開關(guān)。

(5)分接開關(guān)向外滲油、若是耐油膠墊老化所致，應(yīng)將其更換。是法蘭盤不緊或轉(zhuǎn)動(dòng)處向外滲油，視情況進(jìn)行處理。分接開關(guān)緣部分受潮后，必須取下烘干后進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，6～10kV分接開關(guān)的兩觸點(diǎn)之間，觸點(diǎn)與地之間的交流耐壓值應(yīng)2kV，35kV分接開關(guān)的交流耐壓值應(yīng)5kV。若緣表面，芯內(nèi)有擊穿和灼損的，必須更換開關(guān)，在拆下開關(guān)之前，應(yīng)注意將引線頭和接線柱加裝編號(hào)，記好方向，防止組裝時(shí)造成錯(cuò)誤接線燒壞變壓器。

(6)壓引線有斷裂，燒熔時(shí)，應(yīng)檢查相間、線間的緣距離，對(duì)地距離，并根據(jù)情況加強(qiáng)緣和距離調(diào)整，對(duì)引線進(jìn)行修復(fù)調(diào)整，將所有缺陷處理完后，用凱爾文雙臂電橋測(cè)量無(wú)載分接開關(guān)各個(gè)位置的觸點(diǎn)電阻應(yīng)500，用2500V兆歐表測(cè)量觸點(diǎn)之間的緣電阻值，610kV分接開關(guān)應(yīng)100M，35kV分接開關(guān)應(yīng)2000M。

(7)分接開關(guān)在組裝，調(diào)試完畢后，再用雙臂電橋依次測(cè)量各檔位置的直流電阻值，并作好記錄，注意定要將運(yùn)行檔的直流電阻值放在后次測(cè)量、測(cè)試合格后，不要再切換無(wú)載分接開關(guān)位置。