电力变压器的经济运行

关键词： 变压器 电力

电力变压器的经济运行（精选十篇）

电力变压器的经济运行 篇1

变压器是电力系统中的重要组成部分，也是应用广泛的电器设备。随着国家电力事业的不断发展和电网系统建设和改造的不断深入，对电力变压器的性能提出了更高的要求。在整个电力系统中，变压器台数多,总容量大，是电能损耗大户，其总耗损可以占到总发电量的8%。因此，提高变压器的使用性能，进行变压器的经济运行管理，将会对电力系统的经济运行起到至关重要的作用，具有重大的社会意义。

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，降低有功功率的损耗，提高变压器的工作效能，获得最佳经济效益的运行方式。

1 电力变压器损耗分析

1.1 变压器主要技术参数

电力变压器是一种静止电气设备，它利用电磁感应原理，把输入的交流电压升高或降低为同频率的交流输出电压，满足高压输电，低压供电。典型的变压器主要由铁芯、绕组和辅助部件三部分组成。

a)空载电流：

空载电流的作用是建立工作磁场，又称励磁电流。当变压器二次侧开路，在一次侧加电压时，一次侧要产生电流—空载电流;

b)空载损失：

由于励磁电流在变压器铁芯产生的交变磁通要引起涡流损失和磁滞损失。涡流损失是铁芯中的感应电流引起的热损失，其大小与铁芯的电阻成反比。磁滞损失是由于铁芯中的磁畴在交变磁场的作用下做周期性的旋转引起的铁芯发热，其损失大小由磁滞回线决定;

c)短路电压：

是指在进行短路试验时，当绕组中的电流达到额定值时，加在一次侧的电压;

d)短路损失：

是变压器在额定负载条件下其一次侧产生的功率损失(亦铜损)。变压器绕组中的功率损失和绕组的温度有关，变压器铭牌规定的Pk值，指绕组温度为75℃时额定负载产生的功率损失。

1.2 变压器损耗

变压器本身的功率损耗主要包括两部分:a)铁芯的有功功率损耗，它与变压器的特性有关,与负荷率无关;b)绕组的有功功率损耗，它不仅与变压器的特性有关,而且与负荷率的平方成正比。供电系统对用户变压器供给铁芯的无功功率损耗和绕组的无功功率损耗，会增大系统中的工作电流，消耗一定数量的有功功率。因此变压器的有功损耗加上变压器的无功损耗所换算的等效有功损耗，就称为变压器综合有功损耗。变压器在负荷为S时的综合有功损耗见式(1)。

式中：ΔPT为变压器的有功损耗，kW;ΔQT为变压器的无功损耗，kvar;ΔP0为变压器的空载有功损耗，kW;ΔPK为变压器的短路有功损耗，kW;ΔQ0为变压器空载时的无功损耗，kvar;ΔQN为变压器额定负荷时的无功损耗，kvar;SN为变压器的额定容量，kVA。

变压器的空载无功损耗△Q0可用式(2)近似计算：

式中，I0%为变压器空载电流占额定电流的百分值。

变压器额定负荷时的无功损耗△QN可由式(3)近似计算:

式中：UK%为变压器的短路电压占额定电压的百分值。要使变压器运行在经济负荷(Sec.T)下，就应满足变压器单位容量的综合有功损耗△P/S为最小值的条件。令d(△P/S)/ds=0，则可得出变压器的经济负荷。

以S9-630/10型变压器为例，计算其经济负荷和经济负荷率。查相关技术资料得S9-630/10型变压器的有关技术数据：△P0=1.2 k W，△PK=6.2 kW,I0%=0.9,UK%=4.5。

计算得△Q0≈630×0.009 kvar=5.67 kvar。

计算得△QN≈630×0.045 kvar=28.35 kvar。

取Kq=0.1，得此型号变压器的经济负荷率为Kec.T(β)=0.44，因此变压器的经济负荷为Sec.T=Kec.TSN=0.44×630 k VA=277.2 kVA。

2 变压器经济运行措施

2.1 正确选择变压器

变压器的选择包括2个部分：变压器容量的选择和变压器质量的选择。在变压器容量方面，当两台容量相近的变压器都能满足供电要求，但选择哪台变压器必须进行分析计算才能确定。

在变压器的质量方面，要选用优质低损耗的节能变压器。在电网系统中，变压器的容量和数量巨大，电能损耗最多可以占到线路总损耗的20%，所以要科学的选择变压器。

2.2 保证变压器在经济运行区间的工作时间

每一台变压器都有自己的经济运行区间，在此区间内变压器的电能损耗和自身损耗最低，而且工作效能最高。由于变压器损失率的负载特性是1个非线性函数，所以，可按损失率的大小分成3个运行区：经济运行区，不良运行区和最劣运行区。

2.3 要注意变压器的及时更新

变压器在工作中的损耗不仅包括电能损耗而且包括自身的设备损耗。每一种变压器都有自己的使用年限，如果超出使用年限，老化严重，不进行设备的更新，必然会带来有功电量和无功电量的浪费。及时的更换老化变压器，不仅能根本上降低损耗，提高利用效能，而且能够消除无形磨损。所以要在充分考虑设备更新成本的基础上，及时、合理的更新变压器。

2.4 根据负荷的变化，及时调整变压器母线电压

用户的用电量在不同的时间段是不同的，所以变压器的负载也不是一成不变的，负载的变化会造成电压的变化。当电压变化时，变压器磁通量会随之变化，进而影响铁芯的损耗。变压器铁芯的功率损耗与电压平方成正比。而线路的导线和变压器绕组中的功率损耗则与电压的平方成反比。所以在负荷变化时，要综合考虑变压器铁芯损耗和电网线路的损耗，及时的进行变压器电压调整，降低损耗[1]。此外，适当提高电网的运行电压，可以降低综合能耗，若电压提高1%,则损耗下降约2%。因此,应根据负荷的变化对母线电压适时调整,降低电网的电能损耗。

2.5 科学使用变压器的并联运行方式

电力负荷在电网系统中的变化较大，因此在进行变压器容量的选择时要充分的考虑到不同情况的需要，要满足不同的使用要求。在变压器的运行中，为了保持经济性，常采用多台变压器并联运行的形式，同时根据负荷量的大小和变压器容量有选择性的将变压器投入运行，从而限制变压器空载运行时间，降低损耗。当变压器负载变化时，适当的改变投入运行的变压器台数，使变压器的综合利用率始终保持在最佳状态。

3 变压器经济运行技术管理

a)根据实际的运行情况，适当的减少变压器的降压次数，减少变压器的损耗;b)在安全条件的允许下，对于变比小于2的变压器，尽量采用自耦变压器。自耦变压器和同容量的两线圈的变压器相比，有功和无功损耗要减小很多;c)变压器的功率因数是变压器性能的关键指标，同时也反映出了变压器的损耗情况。不同的功率因数引起的变压器有功和无功消耗是不同的：随着功率因数的提高，变压器的有功和无功消耗都要下降。所以，应尽量提高功率因数，降低变压器的无功功率;d)变压器绕组的电阻随着温度增高而增大。对同一台变压器在同一负载下，如果温度越低，损耗也越低。因此，应作好变压器散热，降低变压器的温度。

降低变压器的损耗,并研究其经济运行的模式，对电力行业的发展具有重大的意义。在现有的条件下,改进变压器技术性能，根据自身的运行环境,加强运行管理，可大大降低线路损耗,提高经济效益。

参考文献

电力运行中变压器故障及保护探究 篇2

【摘要】变压器是电力系统运行中电压等级的转换装置，在变电站中的运行时间相对较长，对变压器的可靠性要求也最高。通过分析10KV变电运行中，变压器的常见故障类型及危害，并提出了故障维护的措施。

【关键词】变压器；故障；电力系统；检修

港口电力供电系统中变压器的可靠性运行对于电网的安全、稳定运行至关重要。作为变电站核心组成部分的10KV的变压器，是我们故障诊断、故障分析的重要对象。及时诊断分析故障类型并加以及时处理是确保系统可靠性运行的重要保障。1、10kV变压器常见故障分析

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件。一般来说，我们将变压器的故障划分为两大类，即：内部故障和外部故障。顾名思义，内部故障发生的范围是变压器内部，例如常见的绕组线圈匝间短路、变压器绕组间短路故障都属于内部故障。外部故障发生的范围在变压器的外部，绝缘管破裂等故障就属于外部故障。变压器的结构和原理如图1所示。

1.1绝缘系统故障损坏

绝缘系统故障损坏指的是绝缘故障引起的一些硬件设备损坏，这是变压器设备运行过程中最常见的故障类型之一，这类故障占了变压器事故比例的相当大的一部分，应该引起我们足够的重视。应对这类故障，我们必须要经常性地展开科学分析检测，以此来达到确保变压器稳定运行的目的。在这里，本文将先占用部分篇幅探讨下引发绝缘故障的主要原因：第一，温度因素。港口电力供电系统10KV变压器中，一般会选取成本较低的油纸来实现绝缘效果，而温度与绝缘效果是息息相关的。随着设备温度的升高，会出现大量的气体，绝缘油纸的绝缘效果也会受到影响（绝缘效果变差），进而引起设备故障。由此可见，温度因素是通过影响绝缘效果进而影响变压器设备稳定性的重要因素之一；第二，湿度因素。绝缘体自身会含有一定量的水分，当港口电力供电系统10KV变压器处于运行状态时，水分会挥发到周边的工作环境中，进而导致环境的湿度增加。在湿润的环境下，绝缘体性能会受到极大的影响，老化变形的速度也会有所加快。

1.2变压器铁芯故障

变压器铁芯柱的穿心螺杆或者是夹紧螺杆的绝缘损坏都可能导致铁芯故障的发生。当港口电力供电系统中10KV的变压器的铁芯出现故障时，就可能导致螺杆和贴片的短路现象，螺杆和铁片在短路状态下会产生环流生成大量的热，随着温度的升高可能会导致碟片绝缘介质融化进而损坏。变压器运行出现故障时，如果经过排查已经确定是铁芯故障，那么必须第一时间将故障排除，以免带来更大的损失。

1.3变压器瓦斯保护故障

瓦斯保护故障也是常见的变压器故障类型。重瓦斯保护出现的概率比较小，一般只有在变压器内部发生严重故障，变压器油在短时间内分解释放大量气体才可能发生。轻瓦斯故障相对较为普遍，变压器内部进水或者保护回路故障或者内部元件不稳固等等都会使得轻瓦斯保护出现报警信号。

2、港口电力供电系统中变压器故障的保护措施分析

2.1保证导线接触良好

线圈之间的连接点、内部接头接触不良的情况下，容易导致高压、低压侧套管的接点以及分解开关等多处支点接触不良，容易产生大量的热量损坏绝缘层，导致线路断路或者断路。这种情况容易导致高温电弧的产生，进而导致绝缘油的分解，大量气体随之产生，变压器内部压力在短时期内急速增加。如果不能及时有效控制，可能会酿成爆炸事故。

2.2做好变压器的短路保护

港口电力供电系统的变压器负载或者线圈发生短路时，会产生巨大电流，保护系统如果在短路保护工作方面有所欠缺的话，就容易烧毁变压器。因此，做好变压器的短路保护，确保接地良好也是我们重要的工作方向。如果是保护接零的10KV变压器，变压器低压侧中性点要直接接地，在三相负载不平衡的情况下，零线上会有电流产生。如果有过大的电流通过而且电阻阻值较大的情况下，接地点就会产生高温，容易起火造成周边可燃易燃物质的燃烧。

2.3防止变压器超温现象的发生

在变压器运行尤其是长时间运行的状态下，必须安排专业人员随时关注监视监视温度的变化。变压器超温次数过于频繁的情况下，线圈导线绝缘体的耐久性也会受到严重的影响，绝缘体寿命也将大幅度的缩短。因此，我们一定要注意做好通风和冷却，尤其是注意变压器运行过程中温度控制，以延长变压器使用寿命。

2.4确保变压器绝缘油质量

在选去绝缘油时，一定要注意参考供应商的资质和产品的性能，决不能选取存在杂质过多或水分含量过多等质量问题的绝缘油，这些质量问题均有可能降低绝缘强度。绝缘强度不足时就容易导致短路、电弧甚至引发火灾。因此，我们要做好变压器的日常维护工作，定期检测绝缘油的质量，以便能够第一时间地发现和更换不合格的绝缘油，降低故障发生率。

2.5防止变压器过载运行，保证接地良好

变压器运行要在规定的载荷状态下，如果超过载荷运行就容易发生事故，导致线圈发热，绝缘性能下降，绝缘层寿命缩短，还容易导致一些短路故障的发生。10vk变压器如果保护接零时，要将变压器低压侧中性点直接接地。如果三项负载不平衡，零线上可能产生电流。接触的电阻阻值过大或者通过的电流量较大的情况下，都可能引起接地点的高温，进而引发火灾造成财产损失。

3、结束语

变压器是港口电力供电系统中最重要的变电设备之一，研究变压器故障类型和保护方案对于促进电网安全运行意义重大。但是变压器内部结构很复杂，再加上对电能的需求也并非一成不变的，在变压器运行过程中，还是会不断涌现出新的问题和异常现象，发生故障的原因也很多样。固守传统的检修方法举步不前，是不能解决不断涌现的新问题的，也不能确保设备的可靠运行，这就需要依靠我们不断的摸索总结，在实践中遇到的问题加以整理分析讨论，集思广益共同促进电网的安全运行。

参考文献

电力变压器经济运行策略的研究 篇3

关键词：电力变压器经济运行策略五区图

1 电力变压器经济运行策略研究的目的和意义

在整个电力系统中，电力变压器广泛应用于发、供、用各个环节，它在电网中处于极为重要的地位，是保证电网安全可靠经济运行和人们生产及生活用电的关键设备。一般来说，从发电供电一直到用电需要经过3-5次的变压过程，在变压和传递电功率的过程中，其自身要产生有功功率损耗和无功功率损耗。由于电力变压器总台数多，总容量大，其总的电能损耗约占整个电力系统电能损耗的30-40%。

因此，全面开展电力变压器经济运行通过电力变压器节能降耗，是电力系统经济运行的重要环节，也是电网节能降耗的重要方面，能有效的提高电力的使用效率和经济效益。开展电力变压器经济运行策略的研究在电力系统经济运行中意义重大。

2 电力变压器的经济运行

电力变压器的经济运行是在确保电力变压器安全运行和供电质量的基础上，充分利用现有设备，通过择优选择变压器经济运行方式，负载调整的优化，变压器运行位置的优化组合，改善变压器运行条件等技术措施，最大限度地降低变压器的电能损耗。

由于供用电系统的用电负载功率经常发生变化，而发电和用电又要保持相对的平衡，所以发电的功率要随着负载的变化而变化。当负载曲线出现较大尖峰负载功率时，发电设备的容量可能满足不了负载的需要，而造成电力系统频率下降，对用户造成很大影响，甚至产生巨大损失。为此，通过调整用户的用电负载和时间，把尖峰负载压下去，以充分发挥发电设备的潜力，使电力系统的发电输出与用电负载相适应。

电力变压器负载的经济分配，就是通过各台变压器负载分配的调整，使变压器的有功功率损耗、无功功率消耗和综合功率损耗达到最小，从而实现变压器及变压器间负载的经济分配，亦即电网间负载的经济分配。

电网间负载的经济调度主要包括两个方面：一是时间上对负载进行调整，包括提高负载率和削峰填谷，使电网中负载曲线接近平衡；二是在空间上对负载进行调整，使电网中变压器间实现经济分配，从而降低电网损耗。

2.1 双绕组电力变压器提高负荷率的经济运行原理

从图(1)有功功率负载特性曲线ΔP=f(S)出发，做定性分析，由于ΔP=f(S)是一个二次递增函数，任意两个自变量的S1、S3平均值为：

S2=(S1-S3)/2

函数ΔP2=f(S2)的值小于该两个自变量的函数ΔP1=f(S1)和ΔP3=f(S3)的平均值，即：

ΔP2<(ΔP1+ΔP3)/2

由此可知，在保持电力变压器某一段时间内的供电量不变时，通过调整年、月、日负载曲线，使方均根值更趋于平均值，就可以减少电力变压器的功率损耗。此分析同样适用于对电力变压器无功消耗的负载特性，即调载可以减少电力变压器的无功消耗。

2.2 三绕组电力变压器提高负荷率的节电原理

三绕组电力变压器提高负荷率节电的基本原理与双绕组电力变压器相同，这是因为三绕组电力变压器负载功率损耗也是与其负载的二次方成正比。通过调整三绕组电力变压器的二次侧和三次侧年、月、日的负载曲线，使其二次侧、三次侧和一次侧的负荷率都有所提高，从而降低了三绕组电力变压器的有功功率损耗和无功功率消耗，实现其经济运行。

3 基于“五区图”的电力变压器电压和无功优化调整

“五区图”法，通过对每种运行状态（不动作、升变压器档位、降变压器档位、投电容、切电容）进行操作优劣距离比较，同时兼顾闭锁约束条件的限制以及采取电容操作优先等原则，选择最优的一个作为操作执行命令。“五区图”控制原理是一种直接以装置动作为控制对象的，面向操作动作的控制思想。

3.1 “五区图”的控制原理与分析

根据具体操作动作性质的不同，任何一种VQC装置的最基本操作动作分为：不动作、升变压器档位、降变压器档位、投电容、切电容。根据所给的控制目标，同时兼顾闭锁约束条件，判断选择5种操作动作中最优的一个作为实际执行命令，这就形成了直接以装置动作为控制对象，面向操作动作的控制思想，即“五区图”控制原理。

将VQC的五种操作动作在U－Q平面上当前工作点处矢量化，可以得到VQC的操作动作矢量图及其边界示意图，如图(2)所示。图中tanθ=UC/QC。

0为不动作矢量f0(Q，U)=(Q，U)；

1为升档矢量f1(Q，U)=(Q，U+dU)；

2为降档矢量f2(Q，U)=(Q，U-dU)；

3为投C矢量f3(Q，U)=(Q-QC，U+dUC)；

4为切C矢量f4(Q，U)=(Q+QC，U-dUC)。

设目标工作点为MP(QP，UP)，当前工作点为M(Q，U)。这样，电压无功综合控制问题可以看成是：通过选择最优操作动作矢量fi(i=0，1，2，3，4)的动作，使当前工作点M(Q，U)不断的向最优控制目标工作点MP(QP，UP)逼近。当执行完第i项操作后，工作点移动到Mi(Qi，Ui)，定义Mi(Qi，Ui)到目标工作点MP(QP，UP)的距离的平方和为操作优劣距离：

Ri=|Mi，MP|２＝（Ｕi-ＵＰ）2+(Qi-QP)2

以Ri最小为最优控制目标，形成以操作优劣距离最短为判据来确定最优操作动作的控制策略，控制动作选择既明确又合理。

3.2 “五区图”控制原理的优点

面向对象操作的“五区图”控制原理，与传统的“九区图”控制相比，以VQC装置实际操作动作为控制对象，具有明显的优越之处。首先，面向操作动作而不是面向“U-Q”的划分方式，使得“五区图”的动作区间划分更合理，基于操作优劣距离比较的判据使得动作选择根合理；其次，其软件实现简易，控制规则简单可靠，可移植性强，便于联网实现全网优化。

电压无功控制问题的未来发展有两个不可忽略的重要趋势，一是调节能力更强的无级调节机构的出现；二是基于全网无功优化的网络化无功综合控制。“五区图”原理与未来的无级调压机构或无级电容精确的微调能力相配合，可以实现电压去公综合控制有离散的开环系统向连续化的闭环系统演进。在未来基于全网无功优化的方向上，引入面向操作的“五区图”控制思想，可以更方便的实现优化的全网控制逻辑。理想工作点和启动区上、下限制可由全网武功优化软件给出，在软件中可更方便的实现全局优化。

4 结论

本文从调整电力变压器的分接头和其低压母线的无功补偿量可以实现电力变压器经济运行的理论基础出发，引入“五区图”控制原理，根据优劣距离的大小得出电力变压器分接头的动作命令或其低压母线无功补偿量的控制命令，实现电力变压器的经济运行的结论。与此同时我们也可以看到，“五区图”控制原理与未来的无级调压机构或无级电容精确的微调能力之间的配合调控，以及将“五区图”控制引入基于全网无功优化的控制方向上，都可以展开深入研究。

参考文献：

[1]曹志平.大型电力变压器经济运行的研究.太原理工大学.2005.

[2]胡景生.变压器能效与电技术.机械工业出版社.2007.

电力变压器的运行与维护 篇4

变压器是利用电磁感应原理工作的, 它主要由铁心和套在铁心上的两个独立绕组组成, 单相变压器的工作原理如图1所示。这两个绕组间只有磁的耦合而没有电的联系, 且具有不同的匝数, 其中与交流电源相接的绕组称为原绕组或一次绕组, 也称为原边或初级, 其匝数N1;与用电设备 (负载) 相接的绕组称为副绕组或二次绕组, 也称为副边或次级, 其匝数为N2。

当一次绕组外加电压为u1的交流电源, 二次绕组接负载时, 一次绕组将流过交变电流i1, 并在铁心中产生交变磁通准, 该磁通同时交链一、二次绕组, 并在两绕组中分别产生感应电动势e1、e2, 它们的大小为公式1。

式中N1、N2为变压器一、二次绕组的匝数。若把负载接于二次绕组, 在电动势e2的作用下, 就能向负载输出电能, 即电流将流过负载, 实现电能的传递。若不计变压器一、二次绕组的电阻和漏磁通, 不计铁心损耗, 即认为是理想变压器, u1≈e1, u2≈e2, 则一、二次绕组的电压和电动势有效值与匝数的关系为公式2。式中, k为匝数比, 亦即电压比, k=N1/N2, k跃1时为降压变压器, k约1时为升压变压器。根据能量守恒定律可得U1I1=U2I2

由公式3可知, 一、二次绕组的电压与绕组的匝数成正比, 一、二次绕组的电流与绕组的匝数成反比, 因此只要改变绕组的匝数比, 就能达到改变输出电压和输出电流大小的目的。

2 电力变压器的容量选择

配电变压器的容量选择非常重要, 如容量过小, 将会造成过负荷, 会烧坏变压器;如容量选择过大, 变压器将得不到充分利用, 不但增加了设备投资, 而且会使功率因数降低, 线路损耗和变压器本身的损耗都会变大, 效率降低。一般电力变压器的容量可按下式选择:

式中, S为变压器容量;P为用电设备的总容量;K为同一时间投入运行的设备实际容量与设备总容量的比值, 一般为O.7左右;浊为用电设备的效率, 一般为O.85~O.9;cos渍为用电设备的功率因数, 一般为0.8~0.9。一般选择变压器容量时, 还应考虑到电动机直接启动的电流是额定电流的4~7倍。通常直接启动的电动机中, 最大一台的容量不宜超过变压器容量的30%左右。

3 电力变压器的运行标准

(1) 变压器的运行电压一般不应高于该运行分接头额定电压105%, 特殊情况下允许在不超过1l O%的额定电压下运行;

(2) 变压器的上层油温一般不应超过85℃, 最高不应超过95℃;

(3) 变压器的负荷应根据其容量合理分配, 输出电流过大将导致发热严重, 容易使绝缘老化, 降低使用寿命, 甚至造成事故;长期欠载将使功率因数低, 设备得不到充分利用;

(4) 对三相不平衡负荷, 应监视最大相电流;

(5) 变压器中性线电流允许值为额定电流的25%~40%。

4 变压器的维护

(1) 值班人员应根据控制盘上的仪表监视变压器的运行情况, 并按规定时间抄录表计;

(2) 变压器在过负荷运行时, 应严密监视负荷情况, 及时抄录表计, 变压器的油温可在巡视时同时进行记录;

(3) 定时对变压器进行外部巡视检查, 并注意运行时声音是否正常;

(4) 所有备用中的变压器, 均应随时可以投入运行, 长期停用的备用变压器应定期充电, 并投入冷却装置;

(5) 变压器运行时, 瓦斯继电器应投入信号和跳闸, 备用变压器的瓦斯继电器应投入信号, 以便监视油面;

(6) 油位计上指示的油位异常升高, 或油路系统有异常现象时要查明其原因;膜及油污, 同时要注意分接头位置是否正确, 变换分接头后应测量线圈的直流电阻, 检查锁紧位置并对该分接头情况, 做好记录。

摘要：电力系统中使用的变压器称作电力变压器, 它是电力系统中的重要设备。从发电、输电、配电到用户, 通常需经过多次升压和降压, 其安全运行与厂矿企业安全生产及人们的正常生活息息相关。本文对电力变压器的工作原理做了阐述, 并对其运行与维护方面的知识做了比较详细的讲述, 对电力变压器的安全运行与维护具有指导作用。

关键词：变压器,运行,维护

参考文献

[1]杨宗豹主编.电机及拖动基础[M].冶金工业出版社, 2003.

电力变压器有源降噪方法的研究 篇5

1.1 研究背景及意义

随着社会经济的发展，环境问题越来越受到关注。噪声作为环境污染的第三大公害，一直让人们困扰。在日常生活中，人们经常会受到各种噪声的干扰。研究表明，噪声在55～60dB 范围，会让人感觉烦恼；在60～65dB 范围，会使烦恼度大大增加；在65dB 以上时，人体健康有可能受到危害。对于厂矿企业的工作人员，应保证噪声不超过85dB。噪声影响人们的身心健康、损伤听力以及相关的系统、降低工作效率,严重的甚至造成安全事故。为了消除或减少这些危害和污染，必须采取先进有效的噪声控制措施对日益严重的噪声进行控制，由于完全消除噪声是不可能的，而且也是不经济的，所以最佳的控制措施是通过噪声控制技术消除或减少产生噪声的根源。

从策略上讲，噪声控制可以从以下三个方面入手：噪声源、噪声传播途径和噪声接受者。传统的噪声控制技术主要是以研究噪声的声学控制方法为主，主要技术途径包括隔声处理、吸声处理、使用消声器、振动的隔离、阻尼减振等。这些噪声控制方法的机理是通过噪声声波与声学材料或声学结构的相互作用消耗声能，达到降低噪声的目的，属于无源或被动式的控制方法，可称为“无源”噪声控制(passive noise control)。这一方法对控制中、高频噪声较为有效，而对控制低频噪声效果不好。这是由于无源材料的声衰减性能随频率降低而变差，要取得与中、高频同样的降噪效果，就要增加材料的厚度或容重，从而使实际治理趋于庞大化，有时甚至难以实现。为此，需要采用有源噪声控制(active noise control)技术，它对低频噪声的控制效果很好，理论上消声量可达到很高，相对无源噪声控制技术而言，还具有系统小、重量轻、控制易等优点。随着现代控制技术和DSP 技术的迅猛发展，有源噪声控制技术不再仅限于实验室的研究，而是越来越容易实现，已经成为当前乃至今后长期研究的重要课题之一。

本文主要研究的是电力变压器的噪声控制。随着电力事业的发展，城市用电量逐年增加，在各大城市建设的大容量变电站也越来越多，这将不可避免的带来变压器噪声问题，它不仅污染了人们的居住环境和工作环境，而且给人们的生活和身心健康带来了巨大的损害，因而变压器噪声带来的危害也越来越被人们所关注。根据我国城市环境和电力变压器噪声标准，一般中小型电力变压器的噪声基本符合环境噪声的标准,但是大型电力变压器的噪声将会超出环境噪声的标准。在电力变压器噪声问题日益突显的今天，寻求有效降低变压器噪声的措施越来越重要。从电力变压器噪声频谱分析，除有中、高频成分外，主要是以低频为主，其中主要分布在100～500Hz，因此电力变压器低频噪声的控制是极具研究价值的。

目前国内对电力变压器噪声的控制主要是从变压器产生噪声的机理出发，对变压器本体噪声和冷却设备噪声进行控制。一般的方法是对变压器铁心材料进行改进，对冷却设备进行优化，对油箱振动进行抑制，采用减振、吸声、隔声等措施。上述办法对中、高频噪声较为有效，但对低频噪声作用就不明显了。目前，有源噪声控制技术的主要应用有：管道噪声有源控制及有源消声器，有源抗噪声耳罩和送话器，变压器、电站噪声有源控制，车厢内部噪声有源控制和飞行器舱室噪声有源控制等等。因此，在三维空间中，针对电力变压器低频噪声的有源噪声控制技术就显的越来越重要了。

1.2 电力变压器的降噪方法

电力变压器的噪声主要由两部分组成：变压器本体噪声和辅助冷却装置噪声。本体噪声包括铁心、绕组、油箱(包括磁屏蔽等)等产生的噪声；冷却装置噪声包括风扇和油泵噪声。

1.2.1 变压器本体噪声的降低

由于电力变压器的本体噪声主要是由铁心产生的，所以降低电力变压器的本体噪声，就要通过减弱铁心噪声实现。具体的措施是从改进材料和设计入手，即为：(1)选用平整度完好，波浪性小的硅钢片材料；

(2)硅钢片的表面绝缘涂层厚度在50～100 微米范围内为最好；(3)选取磁致伸缩小的高导优质硅钢片作为铁心；(4)铁心采用斜接缝、阶梯接缝或多级接缝；(5)铁心加紧力在0.08～0.12MPa 最为合适；

(6)从铁心的几何尺寸、结构形式和搭接面积方面根据要求合理设计(7)合理设计绕组的安匝数和分布位置,将漏磁面积减到最小。通过对铁心的适当控制，可降低变压器本体噪声5～10dB。

1.2.2 冷却设备噪声的降低

在设计时，只要我们合理的控制冷却系统的噪声，就可以有效地降低电力变 压器的噪声，具体措施如下：(1)为了除去风扇和油泵的噪声，在设计时应尽量采用自冷式代替风冷式或强迫油循环风冷式；

(2)加强油箱与散热片之间的结构，将它们焊接在一起来减小振动；

(3)根据负荷大小运用双速风扇, 在负荷较大时开启高速风扇，在负荷较小 时开启低速风扇。

1.2.3 传播途径的降低

噪声的产生不可避免，从噪声的传播途径出发，使噪声在传播过程中衰减，从而达到降低噪声的目的，可以通过以下措施实现：(1)在铁心垫脚处和磁屏蔽与箱壁之间加缓冲装置；

(2)在油箱钢板内放置岩棉、玻璃纤维等吸音材料作为隔音层；(3)使用隔声板将油箱做成全封闭式；(4)在油箱中安装隔音围屏；

(5)合理布放加强筋的位置，减小油箱振幅；(6)安装减振装置在油箱底部。

(7)在居民住宅区中可将变压器置于住宅楼半地下室夹层内，夹层与底层住宅间采用隔振措施。控制油箱的振动，并采取隔声、吸声等措施可降低噪声10～20dB。

1.2.4 变压器噪声的有源控制

变压器的噪声主要以低频噪声为主，通常在100～500Hz，同时具有明显的纯音成分，因此可有效地采用有源降噪系统进行控制。在变压器1米以内放置若干个噪声发声器，使它们发出的噪声与变压器发出的噪声互相抵消，利用两个声波相消性干涉或声辐射控制的原理，把变压器的噪声信号转变为电信号，然后放大激励噪声发声器，使得发出的噪声与变压器噪声振幅相等，相位相反，二者作用结果，相互抵消，从而达到降低噪声的目的。这种有源噪声控制系统具有很大的控制矩阵，可配

置许多调节器和传感器，它可将声控装置安装在油箱的任何部位。此声控系统有3个硬件，它们分别是调节器、传感器和电子控制装置。控制器通过专门设计的声音和振动调节器产生数字信号。利用振动调节器可有效停止变压器油箱的噪声传播。声音调节器在100Hz～400Hz范围内具有轻微的谐振，它们位于油箱壁表面，可有效抑制噪声[8]。有源噪声控制系统对变压器噪声的基频降噪量可达15～20dB。

目前许多文献已提出多种有源降噪的方法，有源噪声控制技术在低频降噪方是较易实现的，理论上消声量可达到很高，而且体积小，便于设计和控制。基于以上优点，本论文主要研究针对电力变压器低频噪声的自适应有源降噪方法。

1.3 国内外有源噪声控制技术的发展与成果

有源噪声控制（Active Noise Control，简称为ANC）技术，是指使用人为地、有目的地产生的次级声信号去控制原有噪声的概念和方法。它是利用两列声波相消性干涉或者声辐射控制的原理，通过次级声源产生与初级声源的声波幅值相等、相位相反的声波辐射，二者作用结果，相互抵消，从而达到降低噪声的目的。

有源噪声控制的概念是由德国物理学家Paul Leug(1898-1979)提出的。他在1933 年和1936 年分别向德国和美国的专利局提出了专利申请，此专利名称是“消除声音振荡的过程”。在这项专利中，Leug 利用了人们熟知的声学现象：两列频率相同、相位差固定的声波，叠加后会产生相加性或相消性干涉，从而使声能得到增强或减弱。因此Leug 设想，可以利用声波的相消性干涉来消除噪声。现在，人们一般都认为，Leug 的这项专利是有源噪声控制发展史上的起点[12]。所以，有源噪声控制技术的发展过程可分三个阶段：

第一阶段：继1933 年Paul Leug 提出“电子消声器”专利之后，Harry Olson 在上世纪五十年代初发表两份报告，并做出了一个“电子吸声器”实验装置。随 后不断有人进行这方面的尝试，如变压器噪声控制等。这标志着有源降噪的概念 已引起人们的重视并试图应用于实际。

第二阶段：从上世纪六十年代未至八十年代中期。这期间人们主要致力于管 道有源消声，这主要是由于在管道一阶截止频率下能产生近似的一维平面波，使 得理论分析和电路实现都比较简单。管道有源消声主要解决“声反馈”和消声频 段扩展问题，电子线路一般仅实现延迟、反相、功率放大等功能。这一时期的成 功导致出现管道有源消声器商品投入市场，并引起噪声控制人员对有源噪声控制 的极大兴趣。

第三阶段：由于高速数字信号处理芯片的出现以及信号处理技术，如自适应 滤波的进步，这一阶段有源消声的发展以自适应，三维空间有源消声为标志，这 一发展最终将导致实用的自适应有源降噪系统出现，并有可能使有源降噪成为一 种有效的噪声控制手段。关于三维封闭空间或有界空间有源消声，目前人们感兴 趣的主要有螺旋桨飞机舱室，汽车驾驶室，各类船舶舱室以及强噪声环境下工作 车间等的有源噪声控制。封闭空间有源消声从理论到技术实现上较管道有源消声 都要复杂得多。围绕这个问题，近几年来人们的研究兴趣主要集中在两个方面：(1)针对不同的噪声源和消声环境，对一定的消声空间(局部或全空间)，消

声频段，从理论上探讨消声的可能性及可行性；确定消声准则；设计优化消声所 必需的传感器阵和次级声源阵；探讨消声机理等。

(2)根据系统设计要求及噪声统计特性，设计并实现符合要求的控制器(包括控制器的结构和算法)。当前有源噪声控制技术一般应用到如下的场合：(1)管道声场；(2)自由声场（如旷野中的变电站噪声、大型电力变压器噪声、交通道路噪声、鼓风机

和抽风机等机械设备向空中辐射的噪声等）；(3)封闭空间声场（如办公室、工作间、汽车车厢、船舶、飞机舱室中的噪声）。因为有源噪声控制技术在低频范围、硬件可行性及成本等方面有着无源噪声控制技术无可比拟的优越性，所以它已经成为噪声控制界的一个研究热点。随着有源降噪技术的日趋成熟，一些工程设计也取得了良好的效果，如管道有源消声器和有源降噪耳罩等。世界各国的公司也纷纷推出自己的产品，如美国DIGSOMX 公司推出的管道有源消声系统，在40～150Hz范围内消声量为12～20dB；BOSS 公司设计的有源抗噪声耳罩在30～1000Hz 范围内获得约25dB 的降噪量。

有源噪声控制研究在20 世纪80 年代中期至90 年代中期达到高潮，其中以英国南安普敦大学声与振动研究所(ISVR)的P.A.Nelson、S.J.Elliott 等人的研究最为出色。他们的研究以抵消螺旋桨飞机舱室噪声为主要应用背景。除此之外，还研究了封闭空间声场中存在结构——声腔耦合的情况下有源控制规律、声波通过弹性结构透射进入声腔的有源控制、双层结构有源隔声、分布声源控制结构声辐射等等。他们在有源噪声控制应用方面最典型范例是：在一架BAe748 双发动机48 座螺旋桨飞机，其巡航速度发动机转速为14200r/min，因而其桨叶通过频率基频为88Hz。为了抵消此飞机的舱室噪声，他们用16 只扬声器做次级声源、32 只传声器作误差传感器，这种次级声源和误差传感器布放有效地将88Hz 的基频噪声降低了13dB。

从国内情况看，从事有源噪声控制技术比较早的单位有南京大学、上海交通大学和中科院声学所。另外，海军工程学院振动与噪声控制室、西北工业大学声学所也在这方面做了大量工作。上海交通大学的孙旭提出了基于FLMS 算法的次级通道模型误差下的性能分析。张玉磷等人在传统的LMS 算法基础上利用小波变换原理提出了小波变换自适应算法(WLMS)对噪声进行控制，这种算法通过仿真实验验证了，它在收敛速度和稳态失调量方面都优于传统的LMS 算法。利用多层神经网络原理，针对三维空间传播的宽频带空调噪声，张菊香等人运用多层感知神经网络的有源降噪控制系统，可以取得良好的降噪效果。从上世纪八十年代就开始研究有源噪声控制技术的陈克安、马远良等人在详细总结归纳了自适应有源噪声控制的基本原理、算法和结构的基础上，提出并推导了滤波-X 型最小均方算法、滤波-X 型最小二乘算法、间歇自适应LMS 算法、间歇自适应RLS 算法和滤波-U 算法。

1.4 自适应有源噪声控制发展的状况

在20 世纪80 年代以前，有源噪声控制系统中的控制电路均采用模拟电路。随着研究的深入以及研究领域的扩大，人们在应用这种电路时碰到了越来越多的 困难，主要原因在于：

(l)待抵消的噪声（初级噪声）特性几乎总是时变的；

(2)控制系统（控制器、初级传感器和误差传感器）传递函数、消声空间中的一些非可控参数经常随时间发生变化（以上两点要求控制器传递函数具有时变特性，而模拟电路难以胜任）；

(3)对于复杂的初级声源，以及谋求扩大消声空间时均要求采用多通道系统（指系统中包含多个次级声源和误差传感器），这种控制器的传递函数十分复杂，用模拟电路无法实现。

因此，需要一种具有自动跟踪初级噪声统计特性，控制器特性可随时间而变化的自适应有源噪声控制（Adaptive Active Noise Control，简称为AANC)系统。20 世纪80 年代初，C.F.Ross 和A.Roure 等人提出了具有“自适应”功能的有源控制系统[16~18]，但这种“自适应”与我们目前指称的自适应在基本原理和系统实现上均有

根本差异。真正意义的自适应有源控制是在自适应滤波理论得到充分发展以后提出来的。我们现在所说的自适应有源噪声控制系统一般指的是B.Widrow 等人提出的自适应抵消器(adaptive noise canceller)应用于有源噪声控制时构成的系统。自适应有源噪声控制系统的核心是自适应滤波器和相应的自适应算法。自适应滤波器可以按某种事先设定的准则，由自适应算法调节其本身的系统特性以达到所需要的输出。1981 年，J.C.Burgress 首次将自适应滤波理论应用于有源噪声控制，并对系统的构成及算法作了计算机仿真研究，提出了著名的滤波-X LMS算法。

自适应有源噪声控制主要内容包括：(1)控制方式(前馈控制和反馈控制)的选择；(2)次级声反馈的影响及其解决方法；

(3)次级通道(主要指次级源到误差传感器之间的声传递通道)传递函数对系统性能的影响；

(4)次级通道传递函数的自适应建模；

(5)单通道自适应有源控制算法瞬态和稳态性能分析；(6)多通道自适应算法性能分析及快速实现；(7)不同目标函数下自适应算法的改进；(8)自适应滤波器的硬件实现。

自适应滤波器的结构按单位采样响应时间可以分为：有限脉冲响应(Finiteduration Impulse Response，简称FIR)滤波器和无限脉冲响应(Infiniteduration Impulse Response，简称IIR)滤波器。由于横向滤波器(FIR)的瞬态和稳态误差性能已经得到了充分证实，而且其滤波器的结构仅包含零点，因而是无条件稳定的，并能提供线性相位特性。

自适应有源噪声控制系统的关键在于其控制算法，最为常用的是LMS、FLMS、RLS、滤波-U、多误差LMS 等算法。而FLMS 算法的运算量相对较低、易于系统实现，因而在自适应有源降噪的控制系统实现中得到了广泛应用。但也存在一些不足：采用常数步长，因而收敛较慢，当初级噪声为有色噪声时，算法的收敛性较差；由于收敛较慢，宽带消声效果差，难以跟踪时变噪声。为此提出了很多经典的改进型算法，例如：归一化FLMS 算法、泄露FLMS 算法、FRLS 算法等等。另外，为了消除次级声反馈的影响，改善FLMS 算法的稳定性的收敛性能，许多学者提出了基于不同结构及自适应算法的自适应滤波器，如许多研究者提出了消除次级声反馈的IIR 自适应滤波器。拓宽消声频带改善收敛性能的递推最小二乘法以及格型滤波算法等等。

1.5 本文所作的工作

针对电力变压器的低频噪声问题，本论文首先介绍了的自适应有源噪声控制技术的原理与结构，并对单通道滤波-X LMS 算法和多通道滤波-X LMS 算法进行了研究，其次详细分析比较了三种经典的有源前馈控制算法——归一化FLMS 算法、泄露FLMS 算法和FRLS 算法，并在传统的FLMS 算法基础上提出了改进的FLMS算法。最后在对自适应滤波器结构和算法研究的基础上，基于改进的FLMS 算法运用MATLAB 软件编程和SIMULINK 工具建模，分别对输入初级噪声为单频正弦信号和窄带信号情况下进行仿真分析实验。通过系统的仿真实验，验证了改进的FLMS 算法理论分析、系统结构和算法的可行性与正确性。论文共分五章：

第一章概述了本课题的研究背景和意义以及当前电力变压器的传统降噪方法，评述了针对电力变压器低频噪声的有源噪声控制技术的发展和成果，并对自适应有

源噪声控制发展的状况进行了简要介绍。

第二章主要介绍了有源噪声控制中的自适应滤波原理、结构与算法，在重点研究了自适应有源前馈控制系统模型的基础上对单通道滤波-X LMS 算法的性能进行了详细分析，并对多通道滤波-X LMS 算法做了简要介绍。8

第三章分析比较了三种经典的有源前馈控制算法——归一化FLMS 算法、泄露FLMS 算法和FRLS 算法，并在传统的FLMS 算法基础上提出了改进的FLMS 算法。

第四章主要通过一系列的仿真实验定性定量的分析噪声的频率、滤波器的长度和收敛因子的大小对各种算法的收敛特性和稳态误差特性以及降噪量的影响；运用MATLAB 软件计算机仿真，将对输入信号分别为正弦信号和窄带信号两种情况下进行仿真实验。并针对各种不同的算法将在两种不同输入情况下对不同参数进行计算机仿真实验，从理论上分析验证FLMS 类算法和FLRS 类算法主要参数对算法性能的影响。最后基于改进的FLMS 算法利用SIMULINK 工具建立一个自适应有源噪声控制系统模型，分别对单频噪声和窄带噪声信号激励下自适应有源噪声控制系统的降噪效果进行研究，验证改进的FLMS 算法的可行性与正确性。

第五章概括性的总结了本文所作的主要工作，得出了主要结论，并展望了有源噪声控制技术有待进一步研究和解决的主要问题。

论文大纲

第一章 绪 论.1.1 研究背景及意义

1.2 电力变压器的降噪方法

1.3 国内外有源噪声控制技术的发展与成果 1.4 自适应有源噪声控制发展的状况 1.5 本文所作的工作

第二章 有源噪声控制中的自适应滤波原理与算法.2.1 有源噪声控制原理

有源噪声控制又称反声（antisound）、有源噪声抵消（active noise concellation）、有源降噪（active noise reduction）、有源吸收（active sound absorption）等。以主动产生一个声场来抵消另一个现有声场的技术。1947年奥尔森（H.F.Olosn）就提出有源噪声控制技术，但进展不大，直到80年代以来，由于信号处理技术和电子技术的高度发展才有了明显的进展。现代有源噪声技术是声学、信号处理技术、控制工程学和电子学的交叉综合运用。其基本过程为：用传声器提取现有噪声的信息，经“实时”分析后筹建一反声信号，再用扬声器（次级声源）“实时”播放反声信号。反声信号与现有噪声产生相消干涉，从而使该区域内的噪声得以降低。现有噪声的能量可能被次级声源吸收，也可能仅仅被转移到其它区域。有效噪声控制的效果与“实时”很有关系。对低频噪声做到“实时”较容易，故有源技术对控制低频噪声特别有效。现代有源噪声控制的内容有两个方面：一是噪声源抑制（或全空间消声），二是局部声吸收；二者原理相同，只是次级声源的布置不同。有源噪声控制有局限性，主要是有效频带很窄。但使用自适应技术和高速计算机则可部分克服这些缺点而提高效益。有源噪声控制的应用目前还不广泛，但有潜在前景，可望用于各中风机、汽轮机、内燃机、压缩机的进排气管道噪声、变压器等室外空间噪声源和机舱、燃烧室等封闭噪声场的抑制，还可做成抗噪声送、受话器。

有源噪声控制（ANC）技术依靠现存的初级噪声和由电子控制器产生的反相位次

级噪声间的相互干涉来实现（Nelson and Elliott，1992年；Hansen and Snyder，1997年；Kuo and Morgan，1996年）。简单的自适应有源噪声控制系统通过处理参考信号产生控制信号来驱动次级声源，用误差信号来反映系统控制性能。自适应滤波器需要推算从声场参考传感器和误差传感器（初级反馈）到补偿声源和误差传感器（次级反馈）间的传递函数。由于有源噪声控制系统适用于低频噪声的控制，所以，有源控制方法只能作为传统无源控制的补充。2.2 自适应滤波原理与算法.2.3 自适应有源前馈控制系统模型.2.4 滤波-X LMS 算法.2.5 次级通路自适应建模.2.6 多通道滤波-X LMS 算法.第三章 有源前馈控制算法及传统FLMS 算法的改进.3.1 FLMS 类算法

3.2 RLS 类有源控制算法.3.3 基于传统的FLMS 算法的改进算法 第四章 有源噪声控制系统的仿真实验 4.1 实验条件 4.2 实验方法.4.3 正弦信号激励下有源噪声控制系统的仿真实验.4.4 窄带信号激励下有源噪声控制系统的仿真实验.4.5 基于改进的FLMS 算法的SIMULINK 仿真实验 4.6 本章小结.第五章 结论与展望 参考文献

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电力变压器的经济运行 篇6

关键词：变压器保护 电力行业 电力运行 电力保护 变压器应用

在社会主义市场经济飞速发展的今天，电力行业为社会、经济的发展提供了越来越大的的推动力，因此电力行业成为广大人民群眾关注的热点产业，伴随着电力事业的发展，随之出现了一系列的问题出现，变压器因作为电力安全运行的保护器而受到越来越多的重视。本文就是针对当今变压器在电力行业内部中的现状进行介绍，并在此基础上提出当今行业内变压器保护电力方面遇到的各种难题以及解决的对策和策略，旨在指出现状、发现问题、解决问题，为变压器更好的服务于电力行业提供一点参考依据。

1 变压器保护在电力运行中坚持的设计原则

作为电力事业正常运行的安全可靠的重要组成部分，电力运行中的变压器保护系统的主要作用就是保证电力运行的安全性和可靠性，并为电力事业减少内院的损耗提供大量的能源节省，最大程度上提高电力运行系统的安全和可靠性，为广大的用户提供安全连续的用电。

当今行业内部采用的变压器保护大多数是以数字式的为主，变压器数字保护系统主要组成部分分为三个方面：变压器对于电压的保护，变压器对于电流的保护，以及变压器对于非电量的保护。66千伏电压以及66千伏电压以下的变电站或者发电站多采用变压器数字保护系统。变压器数字保护系统的核心是以CPU管理模块为主，运用微机处理技术，从而使得变压器数字保护系统能够高效安全的运作。

比如，嵌入式微机处理器技术的运用大大的提高了电力变压器的数据处理和逻辑运算的能力，从而使得该系统能够具有超强的信息储备能力，也使变压器数字保护系统能够更大力的运用到电力事业当中，更好的为电力实业服务。

2 变压器保护对于电力运行的重要性

电力事业不断发展，变压器在电力传输方面发挥的作用也是与日俱增，如何合理高效的使用变压器已经成为当今电力行业内部一个重要的问题。

在电力传输过程中，一个好的变压器能够通过调节输出电压，从而使得输出电流发生变化，在传输同样距离的电力时，能够更好的减少电力的损耗，降低传送过程中的浪费，节约成本。反之，一个配置不恰当的变压器，在电力运行中就不能很好的起到保护作用，在电力的传输过程必定会增加额外的损耗，同时也会使得电力传送的成本大大的提高。因此，变压器在电力运行中起着至关重要的作用。

所以，电力行业的安全运行也就成为社会的关注焦点，因此变压器在电力运行中的保护作用也就日益显得重要起来。变压器的主要工作原理就是升高电压，使得在传输过程中线路上的电流减小，从而减小了电力传送过程中的电力损耗，节约能源从而节约成本，使得远距离传送电力更为经济和方便。

3 变压器保护系统在电力运行中的特点

根据目前的市场调查得知，当前业内采用的变压器保护系统多是通过图形化界面技术的编辑来实现的，这种逻辑具有可编程的系统结构，，因此能够满足电力事业部门对于电力保护的变压器的要求。

该变压器保护系统具有以下优点：

第一，该保护措施具有完善的保护功能。电力运行系统中的各种变压器都可以起到顺利保护的作用；该保护系统能够适当的缩短产品的开发周期，能够加快产品的进一步拓展；该系统在升级时，通过修改部分软件的功能就能顺利的进行，而不用改变任何功能组成，由此可以使变压器保护系统的各种功能简单、灵活、可靠完美的有机的结合在一起，使得产品品质得到提高更加具有可信赖性；该系统具有很高的可靠性。该变压器安全保护系统具有比较高的抗干扰性，可靠性能也有所提高。

第二，该系统设计方面具有机电一体化的特点。具有遥测、遥控、遥信等等不同的功能，该系统在操作层面更加的人性化和透明化。变压器保护系统在电力运行操作的人机界面操作性更强，更加的清晰易懂，操作管理人员可以远程进行人机对话操作，更加便于管理控制人员的控制和巡检。现在的变压器保护系统也不再是以前传统的封闭式管理方式，而是更加的透明化。

4 系统硬件在变压器保护系统中的应用

变压器保护系统在电力运行之中发挥重要的的作用，该变压器保护系统的硬件主要有汉化显示器、信号指示灯、键盘等等各方面组成，为保证给系统在环境好于不好中都能有很高的可靠性，就必须要求电脑的机箱具有更高的放水、防震、防尘等等功效，最大程度的保障在各种恶劣换将中都能正常的运行。

4.1 交流组件在电力运行变压器保护系统中的重要作用

交流组件主要可以分为两部分，电压输出部分和电流输出部分，输出电压在通过变压器以后就会自动调节改变其电压的大小使其符合传输的要求。同理，当输出电压经过变压器得到改变以后，电路中的电流大小也会发生相应的改变，从而在传输过程中减少损耗，减少长距离输电等的成本。

例如：在输出电压为输入变压器以前电压为200伏

特，但其已经过变压器回路中的电压将会变成6伏特左右，使其线性服务范围在0.4～120伏特之间。此外，电流变换器和并联电阻又构成了影响电流变化的各种因素。

4.2 微机保护技术应用到了变压器保护系统中

同时，数字技术以及微机保护技术的应用也不断地应用到了变压器保护系统中，比如，微机系统中CPU组件的构成，在电力运行变压器保护系统中主要由中央处理器CPU、随机存储器、只读内存以及闪存等设备组成该系统。该微机保护系统当中具有高性能的微处理器和容量很大的随机存储器，可以保证系统的高效运转和存储的安全。

除此之外只读内存和闪存的应用，使得该系统中保护CPU的功能大大的提高，从而具有了很强的数据处理和记录能力，对于出现的各种复杂的故障不仅能够进行处理，而且可以自动的记录各种大量的故障数据。微机保护集测量、控制、监视、保护、通信等多种功能于一体的电力自动化高新技术产品，是构成智能化开关柜的理想电器单元。

微机保护是用微型计算机构成的继电保护，是电力系统继电保护的发展方向，它具有高可靠性，高选择性，高灵敏度，微机保护装置硬件包括微处理器（单片机）为核心，配以输入、输出通道，人机接口和通讯接口等。这样采用微机保护可以使得记录事件的书目不少于40次，由此确保系统的信息不回因为突然断电等意外情况而丢失。

4.3 护系统中的数据采集组件

可靠性极高的14位精度的AVD转换器和多路开关的滤波回路组成了变压器的数据采集系统。根据可靠的数据可以得知：AVD转换器采用是由采样保持同步和同步电路两部分组成的最新内芯，因此具有准换速度快、采样误差小、功率消耗小和高稳定性的特点。除此之外，变压器保护的测量子系统采用了测量精度达到24位的采样芯片，并且不用任何軟件的辅助就能顺利的解决频率误差等各种误差曾大的问题。

变压器保护系统中的开关以及输入和输出部分，在该电力运行变压器保护系统中有16个开关预设在CPU模件之中，在其中有外部输出开关10个，这些外部开关主要为系统提供专用的稳定在24v的电源电压，除此之外还有一个专供GPS使用的开关，剩余的5个开关主要用在监视器监视保护变压器保护系统的内部状态。

变压器保护系统中的时钟回路设置，在电力运行的变压器保护系统中安装上具有时钟回路设施的硬件，能够更加高效充分的利用精度高的时钟芯片，就能更好的接收GPS的脉冲信号，保证电力运行变压器保护系统工作的及时性和准确性。

4.4 电力运行系统中变压器保护的跳闸组件模块

该模块又可以分为逻辑继电器和跳闸继电器两种。变压器保护系统当中的跳闸组件。该模件又主要由逻辑继电器盒跳闸继电器两部分组成。逻辑继电器是一种广泛应用于自动系统中的程控电子器。

逻辑继电器由CPU模件直接驱动，是一种作用于调合闸的出口的中间继电器，一般情况下逻辑继电器的负电源应该处于经常性的封闭状态，在这种情况下就能有效地防止早电力运行过程中由于开关的损坏造成的变压器的损坏，从而减少不必要的损失和采取一些不必要的保护动作。

跳闸继电器：跳闸继电器是各类操作回路继电器构成的集合体，跳闸继电器包括了跳闸位置继电器（TWJ）、合闸继电器（TIWJ）、手动跳闸继电器（STJ）、跳闸保持继电器（TBJ）、合闸保持继电器（HBJ）等等。其中合闸继电器的保持电流一般分为两类：分别是0.5A和1～4A。跳闸保持继电器当中的保持电流组成部分的应用，避免了调合闸参数变化之后需要更换相应继电器等不必要的麻烦。

5 结语

通过以上的关于电力运行中变压器保护的左右的论述，可以看出在当今飞速发展的电力行业当中，变压器安全保护系统在电力安全、电力传输、电力能耗等方面的巨大功能。

参考文献：

[1]李洁.220KV变压器保护的应用[J].中国乡镇企业会计.2010.（6）.

[2]王薇.现代化变压器保护在电力运行中的应用[J].中国经济.2009.（11）.

[3]刘玉.电站变压器运行中科学化防护[J].内蒙古科技与经济.2009.（10）.

电力变压器经济运行分析 篇7

1 变压器技术参数与损耗的关系

1.1 空载电流及空载损失

空载损耗是衡量一台变压器质量的重要参数之一。在变压器中, 空载电流决定着变压器的空载损耗, 空载电流越大, 空载损耗也越大, 因为空载损耗是空载电流与电源电压的乘积。空载损耗越大, 说明变压器的效率越低, 也说明变压器的质量越差, 严重的时候, 还可能引起变压器的过热损坏。

在一定的输入功率时, 空载损耗越大, 输出功率越小。也可以说, 在要求输出功率一定时, 空载损耗越大, 变压器所消耗的功率越大。空载电流和空载损耗数据一般在变压器出厂说明书上都有明确纪录, 空载电流和在空载损耗成正比, 同容量变压器空载电流越大空载损耗也越大。变压器的主要组成部分是铁芯和绕组;空载电流的作用是建立工作磁场, 又称励磁电流。当变压器二次侧开路, 在一次侧加电压U1e时, 一次侧要产生电流Io——空载电流。通常Zm>Z1, 则Z1可以忽略。由于励磁电流在变压器铁芯产生的交变磁通要引起涡流损失和磁滞损失。铁芯中的感应电流引起的热损失称为涡流损失, 其大小与铁芯的电阻成反比。由于铁芯中的磁畴在交变磁场的作用下做周期性的旋转引起的铁芯发热称为磁滞损失, 其损失大小由磁滞回线决定。

Io=U1e/ (Z1+Zm)

Z1为变压器一次阻抗;

Zm为变压器激磁阻抗。

1.2 短路电压 (短路阻抗) 及损失

从运行性能考虑, 要求变压器的阻抗电压小一些, 即变压器总的漏阻抗电压小一些, 使二次侧电压波动受负载变化影响小些;但从限制变压器短路电流的角度, 阻抗电压应大一些。

2 变压器的负载与损耗的关系

2.1 变压器的有功功率与损耗

变压器空载损耗和变压器负载损耗是影响电力变压器的有功功率损耗主要两部分, 在一定的负载下, 可用下式表示变压器的有功功率损耗:

P=Pn+Pl

P为总的有功功率损耗;Pn为空载有功功率损耗;Pl为在一定负载下的负载有功功率损耗。

Pn=Pt+KQt=Pt+K (I0%S e/100) Pl=Pf+KQf=Pf+K (Ud%Se/100)

Pt为变压器额定空载有功损耗即变压器铁耗;I0%为变压器空载电流Pf为变压器额定负载有功损耗即变压器铜损;Ud%为变压器阻抗电压;Qt为变压器变压器额定励磁功率;Se变压器额定容量;K为无功经济当量, 按变压器在电网中的位置取值, 一般可取k=0.1kW/kva。有功负荷变化影响的铜耗决定变压器的损耗。

2.2 变压器带负载运行时, 负载变化其铁损耗和铜损耗如何变化

带负载运行时, 负载增加时铜损耗增加, 铜损耗等于一次绕组电阻乘一次电流的平方加二次绕组电阻乘二次电流的平方 (注:如果是三相, 则为每相铜损耗之和) 空载损耗, 变压器空载损耗主要是铁损耗 (和空载时一次绕组的铜损耗) 铁损耗基本与负载无关。无功功率的额定负载消耗和空载消耗;有功功率的短路损失和空载损失现象是每台变压器都存在有的。变压器的无功消耗和有功损耗一样, 也由铁损和铜损组成;由于变压器的无功消耗, 尤其是空载无功消耗很大, 因此变压器本身的功率因数很低。空载电流是指当向变压器的一个绕组 (一般是一次侧绕组) 施加额定频率的额定电压时, 其它绕组开路, 流经该绕组线路端子的电流, 称为空载电流I。其较小的有功分量Ioa用以补偿铁心的损耗, 其较大的无功量Ior用于励磁以平衡铁心的磁压降。

2.3 变压器的无功功率与损耗

对于变压器来说电感L是一定的, 频率也是不变的 (基本不变) 所以感抗也是相对恒定的, 故消耗的无功功率也是不变的.对于空载变压器来说有功的损耗为绕组铜损, 故很少.空载的变压器从输入侧看, 流入的功率中主要是无功功率, 有功功率很少, 功率因数是视在功率的与有功功率的比值, 所以变压器空载运行功率因数就很低。由于变压器的变压过程是借助于电磁感应完成的;因此, 变压器是一个感性的无功负载。在变压器传输功率时其无功损耗远大于有功损失;因此, 在分析变压器经济运行时, 无功消耗和有功损失都要最小。

3 变压器的容量与损耗的关系

容量相近的变压器都能满足供电要求, 容量较大的变压器和容量较小的变压器功率损失和负载系数公式为:

ΔPD=Po+D2Pk

ΔPX=Po+X2Pk

X=D (SDe/SXe)

根据上式可得出临界经济容量的计算公式:

SL=[ (PDO-PXO) / (PXK/SXe2-PDK/SDe2) ]1/2

临界经济容量的意义是:当按实际负载需用变压器的容量S>SL时, 则选用容量大的变压器;反之, S

4 科学管理和变压器经济运行

4.1 变压器制造和经济运行

变压器经济运行不但取决于经济运行的方式, 变压器的制造水平也是重点。变压器按经常负载大致可以分为下面四种情况:一是经常处于多半载运行的变压器;二是经常处于满载或接近满载运行的变压器;三是经常处于少半载运行的变压器;四是经常处于轻载或空载运行的变压器。

4.2 技术管理和经济运行

(1) 减少变压器的降压次数, 就减少了变压器的损耗。 (2) 应尽量提高变压器功率因数, 降低变压器的无功功率。 (3) 应作好变压器散热工作, 降低变压器的温度。

4.3 变压器选择方案和经济运行

(1) 在综合了解用户负荷前提下, 尽量根据变压器工作在50%~70%利用率情况下选择变压器容量。 (2) 变压器长期固定运行情况下可以考虑损耗较小的新型变压器。 (3) 根据现场供电情况, 变压器安装应选择在供电负荷重心区域。同时作好保证三相变压器负荷平衡, 减少负序电压损耗。

5 结语

电网的经济运行主要包括变压器和电力线路, 而变压器是应用广泛的电气设备它的自身要产生有功功率损耗和无功功率损耗。而这种电能损耗占电力系统总损耗比例也很大, 因此在电力系统中变压器及供电系统的经济运行, 对降低电力系统、线损, 有重要意义。变压器的经济运行关键是设计者对负荷计算的准确性及后期的规划, 加上灵活的运行方式和调度;再通过加强供电的科学管理来实现变压器的经济运行;对不合理的运行方式, 必须用新增设变压器实现经济运行。

摘要：变压器在整个国计民生中是一种应用极广的耗能设备。变压器是电力生产过程中的主要电器设备。变压器能否经济运行, 关系到供电企业的效益。本文就电力变压器经济运行了进行探讨。

电力变压器运行维护的方法探究 篇8

1 电力变压器运行维护的必要性

电力变压器是电力企业发供电的核心设备之一, 是电网传输电力的枢纽, 变压器的持续、稳定、可靠运行对电力系统安全起到非常重要的作用[1]。通过电力变压器, 才能实现电压的升高或降低, 才能为用户提供安全优质的电力资源, 而电力变压器的运行中不可避免地会出现各种故障, 如绝缘质损坏、接触不良、无功损耗等, 这些故障必须要及时有效的排除, 才能保证电力变压器的正常运行。因此, 电力变压器运行维护十分重要, 不但关系到电力企业的供电质量, 还关系到用户的用电质量, 为了能够科学的维护运行中的电力变压器, 选择适当的方法尤为重要, 能够起到事半功倍的效果。

2 电力变压器运行维护的内容

电力变压器运行维护的目的就是预防和快速解决事故故障, 快速恢复电力变压器的正常运行, 保证电力供应的优质。因此, 电力变压器运行维护的内容也是围绕这一目的进行, 即1) 防止电力变压器过载运行;2) 防止电力变压器绝缘部分老化或损坏;3) 保证电力变压器导线接触良好;4) 防止电力变压器遭受雷击:5) 对电力变压器实行短路保护;6) 防止电力变压器超温工作;7) 必要时对电力变压器进行无功补偿;8) 防止静电干扰。

这些电力变压器运行维护的内容都是为了保证其安全可靠的运行, 为了给用户提供优质、安全、高效的电压, 必须围绕这些维护内容选择适当的维护方法, 才能实现上述目的。

3 电力变压器运行维护的方法

电力变压器运行维护的方法可分为日常维护法、预防维护法和故障维修法等, 这些方法针对不同的维护内容, 能够有效的提高电力变压器的运行性能, 延长其使用寿命, 从而为电力企业减少不必要的开支、节能降耗提供保障。

3.1 日常维护方法

日常维护方法是指每天必须进行的对电力变压器及其附属设备的巡视检查, 检查内容主要有:

1) 音响、油的颜色、油位、温度是否正常;

2) 气体继电器是否充满油, 变压器外壳是否清洁无渗漏, 防爆管是否完整无裂纹;

3) 套管是否清洁无裂纹、无打火放电现象, 引线接头是否良好, 有无热现象 (晚上进行熄灯检查一次) ;

4) 冷却系统是否正常, 有载调压装置的运行是否正常, 分接开关的位置是否符合电压的要求;

5) 变压器的主附设备的外壳接地是否良好[2]。

6) 当遇到突发情况, 如恶劣天气变化、系统发生故障时, 要认真做好预防措施检查, 判断预防措施是否有效或者到位, 是否存在安全隐患, 是否存在影响因素如障碍物等, 相关仪表指针或读数是否归位等等。这些问题在突发情况时, 要特殊检查, 以防影响电力变压器的正常工作。

3.2预防维护方法

预防维护方法主要是对电力变压器可能发生的故障采取有效的预防措施, 避免电力变压器发生故障而影响正常运行, 这些措施能够有效的排除故障因素, 将事故解决在无形之中。预防维护方法主要有:1) 检查电力变压器的安装与设计标准是否相适应;2) 应确定该变压器适于户外运行;3) 保护变压器不受雷击及外部损坏危险;4) 确保负荷在变压器的设计允许范围之内;5) 在变压器的运行过程中, 一定要按变压器解、并列的“三要素”进行, 防止出现操作过电压[3];6) 根据电力变压器的实际无功损耗, 配备相应的无功补偿装置等等。这些预防维护方法能够有效的预防电力变压器在运行中可能发生的故障, 保证电力变压器输出的电压高效优质, 为用户提供可靠稳定的电压资源。

3故障维修方法

故障维修法是最为常用而且是最为有效的维护方法, 能够立竿见影, 有针对性的解决或改变电力变压器存在的弊病, 彻底改变电力变压器的缺点, 对提高电力变压器的性能有着直接的作用。

3.1 防电磁干扰

电力变压器运行中, 由于内部线圈缠绕复杂, 极易产生电磁干扰问题, 这种线路之间产生的电磁干扰是造成变压器事故的所有因素中属于最重要的[4]。因此, 在发生故障前就要做好绝缘保护, 避免发生此类故障。一旦发生故障后, 首先根据故障现象判断是否是线路之间的干扰产生的故障, 然后根据故障定位系统准确找到故障点进行修复。防电磁干扰的最好方法就是绝缘或有效接地。

3.2 防短路技术

短路对电力变压器的伤害非常大, 为了防止电力变压器由于短路而受损, 必须针对此类问题加强防短路措施, 才能有效保护电力变压器。电网经常由于继电保护误动作或拒动作等造成短路, 短路电流的强大冲击可能使变压器受损, 所以应从各方面努力提高变压器的耐受短路能力。运行维护过程中, 一方面应尽量减少短路故障, 从而减少变压器所受冲击的次数;另一方面应及时测试变压器绕组的形变, 防患于未然[5]。提高电力变压器抗短路能力的有效方法有:1) 规范设计, 重视线圈制造的轴向压紧工艺;2) 对变压器进行短路试验;3) 使用可靠的继电保护;4) 积极开展变压器绕组的变形测试诊断;5) 加强现场施工和运行维护中的检查, 使用可靠的短路保护系统。

3.3 防电击方法

电力变压器若受到较大的瞬间高雷电电压, 一些部件或绝缘部分就会被击穿, 导致电力变压器产生故障。因此, 必须在防雷上做好预防措施。一是安装防雷设备;二是将电力变压器可靠接地, 将高电压导入地下, 保证电力变压器不受高压雷电的影响。

3.4 瓦斯保护装置动作维护方法

瓦斯保护信号动作时, 应立即对变压器进行检查, 查明动作的原因, 是否因积聚空气、油位降低、二次回路故障或是变压器内部故障造成的。瓦斯保护动作跳闸时, 在原因消除故障前不得将变压器投入运行。为查明原因应考虑以下因素, 作出综合判断:1) 是否呼吸不畅或排气未尽;2) 保护及直流等二次回路是否正常;3) 变压器外观有无明显反映故障性质的异常现象;4) 气体继电器中积聚气体量, 是否可燃;5) 气体继电器中的气体和油中溶解气体的色谱分析结果;6) 必要的电气试验结果;7) 变压器其它继电保护装置动作情况[6]。

3.5. 电力变压器着火维护方法

变压器着火应迅速作出处理:1) 断开变压器各侧断路器, 切断各侧电源, 并迅速投入备用变压器, 恢复供电;2) 停止冷却装置运行;3) 若油在变压器顶盖上燃烧时, 应打开下部事故放油门放油至适当位置。若变压器内部着火时, 则不能放油, 以防变压器发生爆炸;4) 迅速用灭火装置灭火。

此外, 电力变压器在运行中还有容易产生油温过高、继电器故障、自动跳闸故障、铁芯故障、套管故障、相间故障、净油器故障、超负荷故障等, 这些故障都容易造成变压器停止工作的事故发生, 因此, 针对这些问题的维护同样重要。

4 结论

电力变压器是电力系统的重要设备, 能够为现代化的经济发展提供优质的高低压变换, 为了充分发挥电力变压器的性能, 必须对电力变压器运行进行科学的维护, 选择适当的维护方法, 才能有针对性地保护电力变压器。因此, 对于电力变压器运行维护方法, 要根据实际情况将日常维护、预防维护和故障维护方法相结合, 全力保障电力变压器的安全、有效、可靠、经济运行。

参考文献

[1]唐述勇.浅谈电力变压器的运行维护和事故处理[J].科技传播, 2011 (9) .

[2]王万龙.电力变压器运行维护方法[J].电工文摘, 2010 (1) .

[3]刘春娟.电力变压器运行维护与故障分析[J].科技风, 2010 (23) .

[4]刘富荣.变压器运行中出现的故障与维护措施探讨[J].装备制造, 2009 (8) .

[5]李建文, 武梅.提高电力变压器抗短路技术[J].科技信息, 2011 (23) .

刍议电力运行中变压器保护的应用 篇9

关键词：电力系统,变压器,保护,安全

作为电力系统中最重要的设备之一, 变压器能否安全运行直接影响着电力系统运行的可靠性、安全性和稳定性。随着国家电网改造工程的进行, 许多大型高压电网相继上马, 变压器作为电力运行的保护装置, 其结构和性能也在不断发展和完善中。然而在实际运行过程中, 对变压器的保护还存在一些疏漏, 这在一定程度上制约了电网运行的安全性和稳定性, 同时也间接增加了变压器的维修费用。因此, 在电力运行过程中, 如何更好地保护变压器, 保障电力系统平稳、安全运行, 已成为一项非常重要的研究课题。

1 变压器的常见故障

顾名思义, 变压器就是调节改变电压的一种装置。在电力系统中, 它是核心设备之一, 也是保障传输电力电压安全稳定的关键。如果变压器在运行过程中出现故障, 就可能对整个电力系统的运行造成影响。根据对过往变压器故障的分析和总结, 变压器故障可以分为以下几种: (1) 在电力运行时, 变压器发生漏油, 周边温度出现异常, 并伴有噪声。经验表明, 这种故障产生的主要原因是变压器内部元件在运行过程中过负荷工作或质量不过关, 需要维修人员在第一时间全面排查故障位置, 找出发生故障的元件部位。 (2) 在电力运行中, 变压器突然发生异常响动, 甚至有爆裂声, 周边温度急剧攀升, 并伴有漏油, 油位急剧下降。这表明变压器已受到严重的破坏, 应在第一时间及时进行停电处理, 安排技术人员对故障进行全面排查。 (3) 在一定程度上, 变压器还存在遭受雷击的危险。为了预防雷击, 应从中性点位和接头位置两方面入手, 对变压器进行科学、合理的设计。 (4) 在电力运行过程中, 变压器还会出现类似风吹或锤击的不正常噪声。一般而言, 这些噪声是因为变压器内部个别元件连接不紧或螺丝松动引起的。

2 变压器保护在电力运行中的应用

2.1 微机保护技术的应用

随着计算机技术的成熟、进步, 以及在各领域不断渗透和应用, 计算机技术在变压器保护方面也发挥了十分重要的作用。所谓“微机保护技术”是指充分利用计算机的特点, 运用计算机技术构成继电保护装置, 对变压器进行实时保护。运用微机保护技术保护变压器, 具有安全可靠、灵敏度高的优点, 同时也可以保证电力系统各部件内储存的数据信息不会因意外断电而部分或全部丢失。基于微机保护技术的变压器保护系统是由闪卡、只读内存卡、CPU组件和随机储存器等多个性能良好的微机处理组件构成, 能够全方位、全天候对电力运行中的变压器进行有效保护。此外, 通过对只读内存卡和闪卡的灵活运用, 能够显著提升保护系统的性能, 给系统增添了强大的数据处理和记录功能, 能够更好地处理变压器运行过程的各种故障。微机保护技术的功能比较齐备, 兼具通讯、保护、监控等多种功能于一身, 在电力运行过程中能够实现对变压器的有效保护。

2.2 数据采集组件的应用

数据采集组件是由具有相当高可靠度的14位精度AVD转换器和拥有多路开关的滤波回路共同构成, 其中, 14位精度的AVD转换器是由同步电路构成的最新内芯。因此, 运用数据采集组件保护变压器具有准确度高、稳定性强、功率消耗少和转换速度快等特点。同时, 在数据采集组件的子系统测量中, 不需要借助外在辅助工具, 通过高测量精度的内置芯片就能调节电力运行中的各种误差。除此之外, 在数据采集组件内部, 还具有独特的输入和输出功能, 数据采集组件的CPU系统共有16个预设开关、10个外部输出开关和一个供GPS使用的专属开关。通过这10个外部输出开关, 可以实现向系统供给24 k V稳定电压电源的目的, 另外的5个开关则主要负责对数据采集组件运行状态的监督和控制等。最后, 在数据采集组件中设置了一个精巧的时钟回路, 使时钟芯片更加精确和细致, 从而保障变压器的保护装置充分接受GPS的脉冲信号。

2.3 跳闸组件模块的应用

在变压器的保护装置中, 根据跳闸组件模块性质的不同, 可以分为跳闸继电器和逻辑继电器两类。其中, 逻辑继电器是一种在自动化系统中普遍使用的远程监控电子器;而具体到变压器保护系统中, 跳闸继电器集成了多种回路继电器的综合功能, 其工作内容包含了合闸保持继电器、手动跳闸继电器、跳闸位置继电器和跳闸保护继电器等组件的多种功用。对于以上继电器, 根据电流大小, 可以分为0.5 A和1 A两种。在变压器保护装置中应用跳闸组件模块, 在闸参数调整后不需要进一步更换掉相应继电器组件。在电压器保护系统中应用逻辑继电器, 由于逻辑继电器是在CPU驱动下工作的, 所以可以通过CPU驱动有效将其应用到调合闸出口的中间继电器上。通常而言, 在没有紧急情况或者突发状况下, 逻辑继电器的负电源一般处在封闭模式下, 这样可以有效避免因开关损害引起的变压器损坏, 从而更进一步避免不必要性的损失, 实现降低整个系统维修费用的目的。

2.4 变压器数字保护系统的应用

在变压器数字保护系统中, 通常以电子操作平台的形式, 将有关变压器的数据信息显示给工作人员。在电子操作平台上, 根据功能的不同, 可以分为键盘、指示灯和液晶显示器等功能区域, 极大地减少了工作人员的工作量。变压器数字保护系统功能的实现在很大程度上倚重于其机箱功能的设计, 变压器数字保护系统的机箱应与外界环境完全隔绝, 使其拥有高强度的抗震性能和一定的防尘、防水性能, 从而在相对困难的外部条件下仍可以实现大部分保护功能。在变压器数字保护系统中, 内置采用了最新的科技成果——微处理器和容量超大的ROM, 大幅度提升了CPU组件处理数据信息的能力, 使其能够在各种复杂的环境或严重的故障下对数据信息进行实时的记录和处理。

3 结束语

综上所述, 变压器是电网系统的核心组成部件, 在电力运行中, 加强对变压器的保护对维持整个电网系统的安全、平稳运行具有十分重要的意义。然而现阶段, 对变压器的保护措施还不到位, 变压器乃至整个电网系统的安全问题仍面临着许多潜在的威胁。这就需要综合运用多种技术, 选择合理的方法提高变压器的安全性能, 为整个电网系统的安全运行提高保障。

参考文献

[1]李文会.浅谈变压器保护在电力运行中的应用研究[J].中国电业 (技术版) , 2013 (12) .

大型电力变压器的检修与运行维护 篇10

1 大型电力变压器的发展现状

随着我国用电量的猛增, 对于电力系统中起重要作用的电力变压器长期在高压负荷下运转, 随时都有可能面临各种问题, 其中最常见的, 如超负荷运转导致的电流短路以及绝缘层的老化。同时, 根据行业人士的经验, 大型电力变压器故障率最高的时间段在变压器运行前的十年内, 因此面对大型电力变压器进行及时、有效的检查与维护可以减少变压器发生事故所带来的经济损失, 提高大型变压器的使用寿命。我国电力变压器的检修模式经历了主要三个阶段, 每个阶段都有详细的操作规范。随着国家对电力变压器检修工作的重视程度不断加大, 变压器的检修技术也在不断的提高, 由最先的事故检修阶段, 再到定期检修阶段, 最后的状态检修阶段, 可以看出, 检修的工作模式也在不断进步[1]。根据国家有关规定, “新投入使用运行的大型电力变压器在5年内必须进行大修一次, 以后每隔十年大修一次”。据有关变电器设计人员的说法, 变电器在设计阶段, 对其的设定寿命是30~40年。当然, 设计人员所说的设计寿命其实就是“理想状态”下的变压器正常运行时长。但是, 根据实际情况来看并非如此。根据美国专家在1975年的调查, 变压器在故障时的寿命只有9.4年。1985年的调查情况要相对好一些, 但是也只有区区的14.9年。所以, 对变电器的有效维护显得十分重要。随着近些年来我国电网的不断进步, 传统的检修模式主要有两种:停电检修与定期检修。显然, 传统检修模式已经不适应时代的发展要求, 已经逐步被新型检修手段所代替。电力对于经济的发展起到非常重要的载体作用, 在中国众多的停电事故表明, 一旦电力运行故障, 造成的损失是非常巨大的。但是, 大型电力变压器必须长时间进行超负荷运转, 才能保障电力的正常供应, 所以, 作为一种新型的电力检修模式, 状态检修在电力系统中被广泛运用[2]。随着2009年国家电网对状态检修模式的全面推行, 在未来电力系统当中, 状态检修会成为电网检修的主要潮流。

2 大型电力变压器的检修与运行维护技术分析

2.1 简述大型电力变压器的检修与运行维护技术

状态检修, 简单来说, 就是对大型电力变压器进行实时的状态监测。相对于传统的事故检修与定期检修相比, 状态检修具有非常大的优势, 主要表现在两个方面。第一, 状态检修能够及时的发现故障并能够制定关于故障的解决方案。第二, 状态检修能够实时地进行检测与观察, 从而减少相应的停电次数, 使得大型电力变压器能够有效运行, 保障相关地区的重要供电[3]。

2.1.1 大型变压器的状态评估分析

对大型电力变压器进行状态评估可以包含很多项目, 同时, 状态检修的基础工作就是对状态做出评估。状态评估主要对大型电力变压器的局部放电量进行监测, 对大型电力变压器的溶解性气体进行色谱分析, 同时对变压器中的含水量以及电阻进行实时监测等等。将得到的数据进行处理分析, 结合相对应的基本参数进行对比工作, 专业人员就能够对变压器的状态进行判断与分析。

2.1.2 对大型电力变压器的实时监测

实时监测也可以成为在线监测, 和状态评估一样都是状态检修的前提与基础。通常来讲, 大型电力变压器的实时监测是对常规手段的基本补充, 是一项不影响变压器正常运行状的监测手段。我们可以举一个简单的例子, 大型电力变压器主要使用DGA对局部放电量进行实时监控。在局部放电量的相关位置我们可以安装感应器, 感应器把获取到的信号录入计算机系统, 然后进行放大处理, 经过专业人员对信号进行特征上的提取, 绘制成放电图谱, 在结合专业知识, 就可以对信号进行分析了。

2.1.3 对大型变压器的故障进行诊断

作为状态检修的核心部分, 故障诊断可以根据先前得到的实时监测数据进行分析与论证, 然后进行判断。据有关数据显示, 大型变压器的故障主要有35%来自OLTC, 30%来自变压器的主油箱, 套管的故障率在15%, 冷却系统的故障率占到了5%。同时, 对于大型电力变压器的传统判断方法还是以气体为主, 利用多种化学元素进行判断, 主要包括对CH4、CO、CO2、C2H2、C2H4等气体的表现特征进行专业上的数据分析。随着计算机水平的不断提高, 对故障的诊断也越来越先进, 故障诊断正在逐步走向智能化, 诊断的数据分析也变得更加准确与科学[4]。

2.2 大型电力变压器的运行、维护技术分析

大型电力变压器由于所承担的变电任务, 需要不停止的运转, 造成了变压器内的各个零部件也在不断的老化与耗损。其原因是多种多样的, 包括高电压、电流短路以及绝缘层的老化等等。因此十分有必要对变压器的核心部件进行维护, 使变压器的运行状态更加良好, 增大变压器的使用寿命。

2.2.1 处理变压器的油气渗漏方案

作为大型电力变压器的主要系统构成部分, 油气所导致的渗漏会使变压器内部元件受到损耗, 甚至会引起绝缘性能的下降、元件受潮。油气渗漏不同于其他的故障, 其具有很强的隐蔽性特征, 极不容易被检测人员发现, 这就要求在日常的维护中, 要及时的对变压器进行擦拭或者清扫工作。

2.2.2 对呼吸器的维护工作

随着科技的进步, 现在的大型变压器的呼吸器都是采取密封作业, 呼吸器就起到其中的纽带作用, 所以对大型变压器的维护工作也是非常重要的。而且, 呼吸器一旦发生故障, 变压器内部的压力就会失常, 从而引起事故。对于呼吸器来讲, 在维护工作中及时更换它的吸湿剂, 并做好油杯清理工作。

对于大型电力变压器的维护不止上文所提到的, 还有以下几个项目:定期检查消防措施、对储油柜进行清污、清扫套管等等。同时, 要避免人为因素的干扰, 使大型电力变压器的正常运行受到影响。

结束语

作为一项综合性强的维护技术, 变压器的检修与维护对于国家电网的建设起到非常重要的作用。目前, 随着经济的发展, 科技的进步, 我国电网的发展正在朝着智能化的方向不断前进, 这就对大型变压器的维护工作提出了新的要求。但是, 挑战就意味着机遇, 电力系统的升级, 使得大型电力变压器的发展有了广阔的前景。

摘要：大型电力变压器对于国家电网的有效运行起到了至关重要的作用, 因此, 国家不断加大对大型变压器的科研投资以及后期维护工作。本文力求结合时代背景, 对大型电力变压器的检修与运行维护进行探究并分析, 希望给予相关人士以有益的参考。

关键词：电力变压器,检修,运行,维护

参考文献

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