流)
油流)
63
63
68
23
26
22
29
44
43
46
46
55
52
56
49
7
■
9-7
发电厂电气主系统
采用A级绝缘材料的变压器，绕组热点温度为98℃时，使用 寿命为20~ 30年。 自然油循环冷却(ON)变压器的绕组最热点温度比绕组的平均 温度(M点)高15℃(配变为13℃)。因此，自然油循环冷却变压器 带额定负荷长期运行时的周围空气温度最高为
5
6
4) 油箱和散热器内表面的热量以传导方式传 到外表面，图中曲线5-6，约2~3度。
5) 油箱和散热器外表面的热量以对流和辐射 方式传到周围空气中，图中曲线6-7，约占 总温升的60%~70%。
7
x
a)
4
■
9-4
｛ (3)冷却方式
自然油循环冷却 强迫油循环风冷或水冷
导向强迫油循环冷却
发电厂电气主系统
绕组的温度 = 空气温度 + 油对空气的温升 + 绕组对油的温升 4. 变压器各部分的允许温升 我国国家标准（GB）规定变压器的额定使用条件为：最高气 温 +40℃；最高日平均气温+30℃；最高年平均气温+20℃；最 低气温-30℃；变压器各部分的温升不得超过表9-1中的数值。
表9-1 变压器各部分的允许温升
设K为实际负荷与额定负荷之比，则任意负荷下顶层油对 空气的温升为
8
■
9-8
发电厂电气主系统
o


or

1
1
RK R
2
x
式中 Δθor——额定负荷时，顶层油对空气的温升最大值； R——额定负荷下，短路损耗与空载损耗之比； x—— 计算油的温升的指数，与变压器的冷却方式有
98℃-15℃-63℃=20℃。 图9-2中几个点的温度： 顶层油(B点) 对空气的温升Δθor=52℃。 绕组对油平均温升gr=20℃。 油对空气的平均温升(N点) Δθomr=43℃。 绕组最热点(E点)对顶层油的温升为
Δθhr =43℃+20℃+15℃-52℃=26℃。
5. 任意负荷下顶层油对空气和绕组最热点对顶层油温升的计算
绕组的最大温升是指绕组最热点 (E点) 的温升，由于杂散损耗增加， 它大于绕组温升线性增加的趋势点 D点的温升。 油的最大温升是指顶层油(B点)的 温升。
图9-2 油浸式变压器温升分布图6
■
9-6
发电厂电气主系统
3. 温升计算中的基本关系为 绕组对空气的温升 = 油对空气的温升 + 绕组对油的温升
关，对于ON方式配电变压器，x=0.8；对于中、大型电力变压 器，ON方式取x=0.9、OF方式和OD方式取x=1.0。
任意负荷下绕组热点对顶层油的温升Δθh为 h Hgr K y
式中 H——热点系数； gr——额定电流下绕组平均温度与油平均温度的差值，根据
H和gr可以计算额定电流下绕组热点温度对顶层油温度的差值 Δθhr，Δθhr= Hgr；
第一节 变压器的温升与温度计算
一、变压器的发热和散热
变压器在运行时，绕组、铁心和附加的电能损耗都将转变 成热能，使变压器各部分的温度升高。图9-1示出了油浸式变压 器中各部分温度的分布情况。
(1)发热特点
1)铁心、高压绕组、低压绕组的发热互不关联：所产生的热量 都传给油，热量被循环流动的油带走。
2
■
9
■
9-9
发电厂电气主系统
y——计算绕组热点温升用的指数,也与变压器的冷却方式有关， 对于ON方式配电变压器，y =1.6；对于中、大型电力变压器， ON方式和OF方式取y =1.6、OD方式取y =2.0。
三、变压器的稳态温度计算(选学) 四、变压器的暂态温度计算(选学)
10
■
9-10
发电厂电气主系统
发电厂电气主系统
第九章 电力变压器的运行
第一节 变压器的温升与温度计算 第二节 变压器的绝缘老化 第三节 变压器的正常过负荷 第四节 变压器的事故过负荷 第五节 自耦变压器的工作原理与运行 第六节 变压器的并列运行
本章计划学时:6 ~ 8学时
1
■
9-1
发电厂电气主系统
电力变压器是发电厂和变电所中重要的一次设备之一，随 着电力系统电压等级的提高和规模的扩大，升压和降压的层次 增多，系统中变压器的总容量已达发电机装机容量的7~10倍。 可见电力变压器的运行是电力生产中非常重要的环节。本章着 重介绍电力变压器运行中的基本理论。
5
■
9-5
发电厂电气主系统
二、变压器的温升计算 1. 变压器的发热很不均匀，油浸式变压器的温升从底部到顶部， 绕组(CD)和油(AB)的温升都近似呈线性增加（在任意高度，绕 组对油的温差均为一常数g）。 2. 为了全面反映变压器的温升情况，绕组和油的温升通常都用 其平均温升和最大温升来表示。 绕组的平均温升是指整个绕组的温升平均值(M点)。 油的平均温升是指全部油的温升平均值(N点)。
9-2
发电厂电气主系统
2)变压器的各部分的发热很不均匀： ●绕组温度最高，最热点在高度方向的70%~75%；
绕组
铁心
h
油箱壁温 油温
铁心温度
绕组Байду номын сангаас度
35
55
75
95 t / C
b）
3
■
9-3
发电厂电气主系统
t /C
●径向温度最高处位于绕组厚度（自内径算起）的1/3处。
(2)散热过程
铁心 低压绕组 高压绕组
油箱壁
1)绕组和铁心内部的热量以传导方式传到导 体和铁心表面，图中曲线1-2，约几度。
2) 导体和铁心表面的热量以对流方式传到变 压器油中，图中曲线2-3，约占总温升的 20%~30%。
90
1 2
油
3)油中的热量以对流方式传到油箱和散热器 内表面，图中曲线4-5，约几度。
80
70
60
空气温度
35
3 4
第二节 变压器的绝缘老化
一、变压器的绝缘老化定律
1. 变压器的绝缘老化现象
变压器的绝缘老化：高温、湿度、氧化和油中分解的劣化 物质等物理化学作用的影响，使其绝缘材料逐渐失去其机械强 度和电气强度。 高温是绝缘老化的主要原因，绝缘材料的工作温度越高， 绝缘老化速度越快，变压器的使用寿命越短。 机械损伤使电气强度下降：老化的绝缘材料纤维组织失去 弹性，材料变脆，只要没有机械损伤，仍可有相当高的电气强 度。但在电磁振动和电动力的作用下很容易产生机械损伤使材 料破损，失去电气强度。
（单位：℃）
绕组对空气的平均温 升
热点对绕组顶部油的 温差
油对空气的平均温升
顶层油对空气的温升 最大值
配电变压器(最大 容量2500kVA)
ONAN(自然油循 环自冷)
65
中型(三相容量最大100MVA、单相容量33.3MVA)或大 型(三相容量在100MVA以上)电力变压器
ON(非导向自然油 OF(非导向强迫 OD(导向油流)