淺談變壓器的選型及日常維護

從發(fā)電到輸電再到配電的過程中，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，要產(chǎn)生有功功率損耗和無功功率損耗，變壓器引起的損耗在系統(tǒng)總損耗中占有相當大的比例。節(jié)能降耗已成為當今電力企業(yè)的一個主要工作目標，降低變壓器損耗也是其中一個重要的課題。變壓器經(jīng)濟運行是指在傳輸電量相同的條件下，通過擇優(yōu)選取最佳運行方式和調(diào)整負載，使變壓器電能損耗最低。換言之，經(jīng)濟運行就是充分發(fā)揮變壓器能效，合理地選擇運行方式和新投運變壓器的容量，從而達到降低損耗的目的。
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）單臺變壓器選擇
　　要使變壓器的負荷系數(shù)處于變壓器的最高效率處。當變壓器的不變損耗等于可變損耗時，變壓器的效率達到最大值。制造廠生產(chǎn)的變壓器最大效率時的負荷系數(shù)約為0.4～0.6左右，這對某些處于特殊條件下運行的變壓器是不利的。如發(fā)電站、化工企業(yè)等經(jīng)常處于接近滿載運行的變壓器，其日負荷系數(shù)達到0.8以上；又如帶照明的負荷的變壓器其日負荷系數(shù)常在0.3以下；對于這些處于特殊條件下的運行的變壓器，在訂購變壓器時，應(yīng)向制造廠提出要求，使負荷系數(shù)處于效率最高處。
　　在訂購變壓器時要選擇合適的容量。除了要考慮價格因素外，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。對兩臺容量相等變壓器的選擇原則。當有兩臺容量相等的變壓器可供選擇時，應(yīng)優(yōu)先選擇損耗低的變壓器。
（二）多臺變壓器的選擇
　　當并聯(lián)的各臺變壓器型號和容量相同時，同負荷的情況下應(yīng)投入運行變壓器的臺數(shù)，可按下列公式?jīng)Q定。
　　當負荷增加為：
?????????????? 　　　　S＞SN
　　則應(yīng)將并聯(lián)運行的N臺變壓器再增設(shè)一臺較為經(jīng)濟。
　　若負荷減少為：
　　　　　　　S＜SN
　　則應(yīng)將并聯(lián)運行的N臺變壓器切除一臺較為經(jīng)濟。
式中：S——全負荷（kVA）；
　　SN——變壓器的額定容量（kVA）；
　　N——已運行的變壓器的臺數(shù)；
　　PO ——變壓器的空載有功損耗（kW）；
　　QO ——變壓器的空載無功損耗（kvar）；
　　Pk——變壓器的短路有功損耗（kW）；
　　Qk——變壓器的短路無功損耗（kvar）；
　　KQ——無功經(jīng)濟當量，其數(shù)值對于區(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
　　近年來，隨著電網(wǎng)容量、電壓等級的提高，以及電力改革的推進，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)定運行。因此，確保變壓器的可靠運行具有重要的現(xiàn)實意義。我國220 kV以上的大型變壓器在近年來多次發(fā)生的絕緣事故，大都與其局部放電有關(guān)。因此，對局部放電進行有效的檢查可以有效地判斷變壓器的運行狀態(tài)。
　　局部放電又稱游離，也就是靜電荷流動的意思。在一定的外施電壓作用下，在電場較強的區(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。這種靜電荷流動的現(xiàn)象稱為局部放電。對于被氣體包圍的導(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、負離子和極性分子。因正、負離子的數(shù)量相等，故在油中不顯電性。由于絕緣紙板對油中的負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。在強油導(dǎo)向冷卻系統(tǒng)中，當開動油泵后，在器身內(nèi)部流速較快的區(qū)域，油中的正離子被流動的油帶走，使正、負離子產(chǎn)生分離。這樣就產(chǎn)生了油帶正電，固體絕緣材料帶負電，其帶有電量相等、符號相反的電荷。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程，稱為電荷松弛，但電荷松弛的速度遠遠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，油的絕緣強度越低，越容易產(chǎn)生放電。放電會使油產(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)計時認真分析絕緣結(jié)構(gòu)的電場分布，留有絕緣裕度，并要適當選擇優(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中分解出來的氣泡，均會隨時間的增加被油吸收而消失。所以，對于感應(yīng)耐壓和沖擊耐壓試驗后的變壓器，必須靜放一段時間再做局部放電試驗，否則，會因耐壓后分解出來的氣泡造成局部放電的假現(xiàn)象。在局部放電試驗中，當放電量超出標準值時，應(yīng)找出放電部位，以便進行處理。這樣，對改進絕緣結(jié)構(gòu)、提高工藝水平有指導(dǎo)意義。因此，測定局部放電部位是一項重要技術(shù)課題。國內(nèi)采用超聲波方法對變壓器局部放電定位的測試技術(shù)，已應(yīng)用于實際中，并取得了良好的效果。一般來說，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)部電場分布不均勻，形成局部電場集中，在電場集中的地方，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：如金屬部件帶有尖角、毛刺或絕緣混進雜質(zhì)和局部帶有缺陷，這些部位的電場就要發(fā)生畸變而使場強升高造成局部放電；如絕緣油的含氣量過高形成氣隙，或含水量過高分解生成氣隙，由于這些氣隙介電系數(shù)低，場強高，從而使氣隙首先擊穿形成局部放電。
　　三、結(jié)語
　　綜上所述，只有對變壓器進行科學合理的選擇，并做好日常的維護工作，才能保證電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行。