浅谈变压器的选型及日常维护

浅谈变压器的选型及日常维护

从发电到输电再到配电的过程中，电网需要使用大量的变压器，而变压器在变压和传递功率时，要产生有功功率损耗和无功功率损耗，变压器引起的损耗在系统总损耗中占有相当大的比例。节能降耗已成为当今电力企业的一个主要工作目标，降低变压器损耗也是其中一个重要的课题。变压器经济运行是指在传输电量相同的条件下，通过择优选取最佳运行方式和调整负载，使变压器电能损耗最低。换言之，经济运行就是充分发挥变压器能效，合理地选择运行方式和新投运变压器的容量，从而达到降低损耗的目的。
一、变压器的选择
　　变压器是一种静止的电气设备，它利用电磁感应原理，把一种电压、电流的交流电能，变换为同频率的的另一种电压、电流的交流电能。在电力系统中，利用升压变压器将电能经济地输送到用电地区，再利用降压变压器把电压降低，以供用户使用。
（一）单台变压器选择
　　要使变压器的负荷系数处于变压器的最高效率处。当变压器的不变损耗等于可变损耗时，变压器的效率达到最大值。制造厂生产的变压器最大效率时的负荷系数约为0.4～0.6左右，这对某些处于特殊条件下运行的变压器是不利的。如发电站、化工企业等经常处于接近满载运行的变压器，其日负荷系数达到0.8以上；又如带照明的负荷的变压器其日负荷系数常在0.3以下；对于这些处于特殊条件下的运行的变压器，在订购变压器时，应向制造厂提出要求，使负荷系数处于效率最高处。
　　在订购变压器时要选择合适的容量。除了要考虑价格因素外，还应考虑变压器的有功功率损耗，两者综合考虑得失，才能选定合适的容量。对两台容量相等变压器的选择原则。当有两台容量相等的变压器可供选择时，应优先选择损耗低的变压器。
（二）多台变压器的选择
　　当并联的各台变压器型号和容量相同时，同负荷的情况下应投入运行变压器的台数，可按下列公式决定。
　　当负荷增加为：
               　　　　S＞SN
　　则应将并联运行的N台变压器再增设一台较为经济。
　　若负荷减少为：
　　　　　　　S＜SN
　　则应将并联运行的N台变压器切除一台较为经济。
式中：S——全负荷（kVA）；
　　SN——变压器的额定容量（kVA）；
　　N——已运行的变压器的台数；
　　PO ——变压器的空载有功损耗（kW）；
　　QO ——变压器的空载无功损耗（kvar）；
　　Pk——变压器的短路有功损耗（kW）；
　　Qk——变压器的短路无功损耗（kvar）；
　　KQ——无功经济当量，其数值对于区域线路供电的110～35 kV降压变电站的变压器可取0.06～0.1；对于安装在发电厂的变压器可取0.02。
　　二、变压器的日常维护
　　近年来，随着电网容量、电压等级的提高，以及电力改革的推进，供电部门不仅要确保供电可靠性，还要保证供电质量。变压器作为电力系统中不可或缺的重要设备，它的正常工作与否直接影响电网的安全稳定运行。因此，确保变压器的可靠运行具有重要的现实意义。我国220 kV以上的大型变压器在近年来多次发生的绝缘事故，大都与其局部放电有关。因此，对局部放电进行有效的检查可以有效地判断变压器的运行状态。
　　局部放电又称游离，也就是静电荷流动的意思。在一定的外施电压作用下，在电场较强的区域，静电荷在绝缘较弱的位置首先发生静电游离，但并不形成绝缘击穿。这种静电荷流动的现象称为局部放电。对于被气体包围的导体附近发生的局部放电，称为电晕。变压器油内存在着大量的正、负离子和极性分子。因正、负离子的数量相等，故在油中不显电性。由于绝缘纸板对油中的负离子和极性分子有吸附作用，使油中电荷产生了定向移动。在强油导向冷却系统中，当开动油泵后，在器身内部流速较快的区域，油中的正离子被流动的油带走，使正、负离子产生分离。这样就产生了油带正电，固体绝缘材料带负电，其带有电量相等、符号相反的电荷。电荷分离之后，可能沿着导电通路向大地泄漏，也可能与异性离子复合成中性分子。这种使电荷减少的过程，称为电荷松弛，但电荷松弛的速度远远慢于电荷积累的速度。在相同条件下，油中含水量少，电荷密度会增加；而含水量多，电荷密度则降低。油的含气量越大，油的绝缘强度越低，越容易产生放电。放电会使油产生分解，其分解生成物将导致油质劣化，使油中的静电带电现象显著，从而危及油的绝缘性能。对于产品的局部放电，要想满足用户要求，须在产品设计时认真分析绝缘结构的电场分布，留有绝缘裕度，并要适当选择优质的绝缘材料。由于真空处理不够而残存的气泡及在耐压试验中分解出来的气泡，均会随时间的增加被油吸收而消失。所以，对于感应耐压和冲击耐压试验后的变压器，必须静放一段时间再做局部放电试验，否则，会因耐压后分解出来的气泡造成局部放电的假现象。在局部放电试验中，当放电量超出标准值时，应找出放电部位，以便进行处理。这样，对改进绝缘结构、提高工艺水平有指导意义。因此，测定局部放电部位是一项重要技术课题。国内采用超声波方法对变压器局部放电定位的测试技术，已应用于实际中，并取得了良好的效果。一般来说，局部放电产生的原因有两种：一是由于结构不合理，使绝缘内部电场分布不均匀，形成局部电场集中，在电场集中的地方，就有可能使油隙或局部固体绝缘发生局部放电或沿固体绝缘表面放电；二是由于制造和工艺处理不当：如金属部件带有尖角、毛刺或绝缘混进杂质和局部带有缺陷，这些部位的电场就要发生畸变而使场强升高造成局部放电；如绝缘油的含气量过高形成气隙，或含水量过高分解生成气隙，由于这些气隙介电系数低，场强高，从而使气隙首先击穿形成局部放电。
　　三、结语
　　综上所述，只有对变压器进行科学合理的选择，并做好日常的维护工作，才能保证电网的安全、稳定、优质、经济运行。