第二节 电力变压器的正常运行

一、变压器允许的运行范围

（一）变压器运行时允许的温度

变压器在运行中要产生铜损和铁损，这两部分损耗最后全部转化为热能，使铁芯和绕组发热，变压器的温度升高。对于油浸自冷式空气冷却的电力变压器来说，铁芯和绕组产生的热量一部分使自身温度升高，其余部分则传给变压器油，再由变压器油传递给油箱和散热器。若产生的热量与散发出去的热量相等时，温度不再升高，达到热的稳定状态。若产生的热量大于散失的热量，温度就上升，在温度长期超过允许值时，则变压器的绝缘容易损坏。因为绝缘长期受热后要老化，温度越高，老化越快。当达到一定程度，在运行中受振动也会使绝缘层破坏。另外，温度越高，在电动力的作用下，绝缘越易破裂，这样便很容易被高压击穿而造成事故。

采用A级绝缘的变压器，在正常运行中，当最高周围空气温度为40℃，变压器的极限工作温度为105℃，由于绕组的平均温度比油温高10℃，同时为了防止油质劣化，所以规定变压器上层油温不超过95℃。在正常情况下，为了保护绝缘油不至于过度氧化，上层油层不超过85℃为宜。对于采用强迫油循环水冷和风冷的变压器，上层油温最高不超过80℃，而正常运行时，上层油温不宜经常超过75℃。

当变压器绝缘的工作温度超过允许值后，每升高8℃，其使用期限便减少一半。例如，绝缘的温度经常保持在95℃时，其使用年限为20年；温度为105℃时，约为7年；温度为120℃时，约为2年。可见变压器的使用年限主要决定于绕组绝缘的运行温度，绕组温度越高，绝缘损坏越快。

（二）变压器运行时的允许温升

变压器温度与周围介质温度的差值作为变压器的温升。由于变压器内部热量的传播不均匀，故变压器各部分的温度差别很大，这对变压器的绝缘强度有很大影响。其次，当变压器温度升高时，绕组的电阻就增大，还会使铜损增加。因此，需要对变压器的额定负荷时各部分的温升作出规定，这就是变压器的允许温升。

采用A级绝缘的变压器，当最高周围空气温度为45℃时，上层油的允许温升规定为55℃（绕组的允许温升为65°）。

这样规定后，不管周围空气温度如何变化，只要上层油温温升不超过规定值，就能保证变压器在规定的使用年限内安全运行。

（三）变压器电源电压变化的允许范围

由于电力系统运行方式的改变、负荷的变化及发生事故等情况，电力网的电压总有波动，所以加在变压器一次绕组的电压也是波动的。当电网电压低于变压器所用分接头额定电压时，对变压器本身没有什么损害，只是可能降低一些出力。但当电网电压高于变压器所用分接头额定电压较多时，则对变压器运行会造成不良影响。

当电压增高时，导致激磁电流增加，磁通密度增大，则发生：

（1）铁芯损耗增加造成过热。

（2）无功功率增加，出力下降。

（3）二次绕组电压波形畸变，对绝缘有一定危害。

（4）电压过高，变压器的电感与线路电容可能形成振荡，造成过压，引起更大故障。

为了使二次电压维持一定水平，保证变压器与用户设备的正常运行，电压的允许变化范围不能超过±5%。

（四）变压器绕组的绝缘电阻允许值及电流的有关规定

变压器安装或检修后，在投入运行前（通常在干燥后）以及长期停用后，均应测量绕组的绝缘电阻。测量绝缘电阻是检查变压器绕组绝缘的最基本、最简单的方法，测量时一般用1000～2500V的摇表，所测值应大于规定值。

在运行中判断变压器绕组绝缘状态的基本方法，是把运行过程中所测量的绝缘电阻值与运行前在同一层油温下所测数值相比较。绝缘电阻不合格，应查明原因。

对于变压器来说，希望其短路电流不超过额定电流的25倍。

三相绕组变压器，中间绕组短路电流（当其他两绕组与电源相接时）不应超过该绕组额定电流的25倍，否则应加装限流电抗器。

按Yyn0连接的变压器的中线电流，不应超过低压绕组额定电流的25%，如制造厂另有规定，则按其规定执行。

二、三相变压器的并联运行

在近代电力系统中，常采用多台变压器并联运行的运行方式。所谓并联运行，就是指两台或两台以上的变压器的原绕组接于某个电压等级的公共母线，它们的副绕组接于另一电压等级的公共母线、同时向负载供电的运行方式。

变压器并联运行时有很多优点，主要有：

（1）提高供电的可靠性。并联运行的某台变压器发生故障或需要检修时，可以将其从电网上切除，而电网仍能继续供电。

（2）提高运行的经济性。当负载有较大变化时，可以调整并联运行的变压器台数，以提高运行效率。

（3）可以减小总的备用容量，并可随着用电量的增加而分批增加新的变压器。

当然，并联运行的台数过多也是不经济的，因为一台大容量的变压器，其造价要比总容量相等的几台小变压器的低，而且占地面积小。

变压器并联运行的理想条件是：

（1）空载时并联运行的各台变压器之间没有环流，以避免环流铜耗。

（2）负载运行时，各台变压器所分配的负载电流按其容量的大小成比例分配，使各台变压器能同时达到满载状态，使并联运行的各台变压器的容量得到充分利用。

（3）负载运行时，各台变压器二次电流同相位，这样当总的负载电流一定时，各台变压器所负担的电流最小；若各台变压器二次电流一定，则承担的负载电流最大。

为了达到上述理想的并联要求，需满足三个条件：

（1）并联运行的各台变压器额定电压应相等，即各台变压器的电压比应相等。

（2）并联运行的各台变压器的连接组别必须相同。

（3）并联运行的各台变压器的短路阻抗（或短路电压）的相对值要相等。

当连接组别不一样时，两台变压器二次侧之间会产生很大的空载电压。由于变压器的绕组阻抗较小，这个较大的电压将在两台变压器二次绕组中产生很大的空载电流，同时在一次侧感应很大的环流，将会烧坏变压器。所以变压器的连接组别不同时绝对不允许并联运行。

当短路电压不等的变压器并联时也易产生环流。短路电压的不相等，会造成负载分配不均匀，可能导致第一台负载电流还小于额定电流，而第二台已超过额定电流了。为充分利用设备的总容量，要求并联运行的变压器短路电压相对值之差不超过其平均值的10%；大小变压器的容量之比不超过3∶1，且希望容量大的变压器的短路电压相对值比容量小的变压器短路电压相对值要小，以先达到满载，充分利用大变压器的容量。

因此，变压器在第一次并联之前，应作好测量、试验、检查等工作，确认无误后方可并联。并联时，只要把高、低压侧开关合上即可。

三、变压器正常运行时的监视和维护

（1）变压器停电大修、小修及本体作业时，在停电后和送电前均应测量绝缘电阻和变压器油温。并应将绝缘电阻登记在记录簿中。以2500V摇表测量其数值不得低于下列规定：

1）110kV不小于110MΩ。

2）10.5kV不小于11MΩ。

3）35kV不小于35MΩ。

4）0.4kV不小于0.5MΩ。

5）与上次测量结果比较不得低于50%。

6）若不符合上述规定，应通知有关人员检查处理。

（2）变压器检修后送电前必须完成下列工作：

1）有工作票全部收回，并检查检修各专业是否作业情况记入检修记录簿

2）对变压器进行下列检查：

①油枕和套管油位正常，温度计指示正确，防爆膜呼吸器完好。

②变压器各部清洁，不漏油，引线连接良好，瓷瓶无破损。

③分接头位置正确。

④外壳接地线完好坚固。

⑤各保护压板均投入。

⑥瓦斯继电器引线完好。

⑦各阀门的位置正确。

3）变压器在运行中的检查：

①每值均应按规定进行定期巡视检查。

②当外部故障引起跳闸或冲击后，应对变压器进行外部检查，注意声音是否正常，套管有无闪络。

③变压器检修后第一次投入运行或异常运行时，应检查变压器的声音、温度及各引线等有无异状。

④在天气剧变时，应增加巡视检查次数。

4）变压器正常检查项目：

①油枕和套管油位、油色是否正常，各部有无漏油。

②套管是否清洁，有无裂纹和放电痕迹等现象。

③声音和温度是否正常，风扇和散热器是否完好，各阀门位置是否正确。

④防爆膜是否完整。

⑤母线有无振动，支持瓷瓶有无裂纹和歪斜现象。

⑥呼吸器内的硅胶是否干燥。

⑦外壳接地是否良好。

⑧机旁动力盘主变风扇电源是否投入。

5）变压器经过检修或滤油、注油等工作后，在对变压器充电前应将重瓦斯保护投入跳闸位置。充电正常后，再将重瓦斯保护投入信号位置，待24h后，检查确无气体，方可将重瓦斯保护投跳闸位置。

6）变压器无载分接开关切换。

①倒换主变压器分接开关，应经值班调度员和总工程师批准，并做好必要的安全措施。

②切换无载分接开关由电气检修人员进行，切换后应测直流电阻并比较三相直流电阻是否一致。

③切换后送电前，运行人员应检查三相分接开关的位置是否一致，并做好记录。

7）有载分接开关正常运行、维护与操作。

①有载分接开关巡视检查项目如下：

a.分接开关的位置指示正确；

b.分接开关各部位无漏油、渗油现象，储油箱与分接开关之间的所有截止阀为正常位置，油位指示正常；

c.开关操作机构箱门密封良好；

d.操作机构箱中各控制电器及控制回路的外观状态正常；

e.有关信号指示正常。

②有载分接开关的操作。

a.有载分接开关的操作根据是：当机压母线电压低于或大于规定值时，值班人员应调整电压；

b.分接开关操作时，应监视挡位指示，并在专用记录本上如实记录所处位置；

c.在系统异常或变压器故障时，严禁操作有载分接开关；

d.当分接开关操作次数达5000次时，值班人员必须向技术部门汇报；

8）变压器的温度每班记录一次。