大型電力變壓器由于其大容量、高負載的特點，往往被選用為電網(wǎng)負荷中心的變壓器。但是，由于用電量的不斷增大，導致了超負荷運行的情況增多。大型油浸式電力變壓器在超負載運行時，導體發(fā)熱會急劇上升，繞組和絕緣油溫度劇增。這不但會降低變壓器的絕緣強度，容易導致?lián)舸┈F(xiàn)象，還會降低繞組的機械強度，尤其是發(fā)生短路故障時，產(chǎn)生的強大電動力極易造成變壓器損壞。大型電力變壓器超載運行，會使漏磁磁密、短路應力及受高場強作用的絕緣體積都將增加，危險性極高。提升大型變壓器的過載能力，對于提升變壓器的安全性，有著關鍵性的意義。

一、變壓器過載的相關理論分析

1.變壓器負載類型

變壓器負載有周期性負載和短期急救性負載兩種類型。周期性負載，以一個周期內(nèi)的平均老化量來考慮，又分為正常周期負載和長期急救性周期負載。正常負載是指在溫度的變化下產(chǎn)生周期性的額定電流超載的現(xiàn)象；長期急救性周期負載是指變壓器長時間退出運行而引起的變壓器老化；短期急救性負載是指系統(tǒng)中發(fā)生了嚴重事故或者錯誤，從而引起的超額負載的情況。一般來說，短期急救性負載是導致變壓器出現(xiàn)故障的主要因素。

2.過載運行對于變壓器的影響

變壓器在運行過程中，受熱力、電力、機械力和化學力等方面的作用，本身就是一個損耗的過程。超載運行時，變壓器的損害就會大幅度增加，具體包括以下情況：繞組熱點溫度上升，可能在高場強區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)氣泡而導致絕緣強度下降；機械特性變劣，可能會導致短路強度降低；套管內(nèi)部的壓力升高會產(chǎn)生漏油現(xiàn)象，可能會導致故障發(fā)生；儲油柜中的油因膨脹可能會溢出；分接開關的接觸電阻可能增加，嚴重時易導致熱失控現(xiàn)象；密封材料在高溫下可能發(fā)脆；絕緣元件在高溫下容易發(fā)生老化；熱劣化導致變壓器壽命簡短。

3.過載應該考慮的因素

變壓器過載時要考慮到以下幾種因素：相關元件和絕緣部件的溫度可能會升到不可接受的程度；鐵芯漏磁通密度將增加，漏磁通作用下金屬部件溫度激增；鐵心過勵磁能力在主磁通和漏磁通的作用下將會降低；結構和使用安全裕度受到熱應力影響；油膨脹產(chǎn)生的影響。

二、提高過載能力對變壓器的影響分析

1.變壓器設計和制造方面

如需將變壓器的過載能力提升為環(huán)境溫度35℃、起始負荷100%、過載倍數(shù)1.8倍或2.0倍、歷時20分鐘、控制變壓器油溫150℃和繞組熱點溫度150℃，除了要求變壓器主體設計、制造工藝、材料和附件等方面做出控制，還要通過降低繞組的電流密度、控制負載損耗和增加冷卻設備等方式，有效控制繞組熱點溫度和頂層油溫，選擇大電流的套管、開關，選擇大橫截面積的導線。

2.配電裝置選用方面

如果將變壓器的過載能力提高到2.0倍，配電裝置也會相應受到影響：電氣設備額定電流的相關參數(shù)提高，主變間隔、母聯(lián)、分段間隔受到影響，大大降低了設備的選型范圍。提高導體的額定電流，也使變間隔、母聯(lián)、分段間隔受到影響，導線以及配電裝置的管母等導體的載流量要求相應提高，導體的更換還會引起支柱絕緣子型號以及土建的構架及管母支架的更換。

將變壓器的過載能力提升到2.0倍，主變間隔中壓側(cè)斷路器設備額定電流也大大提高，至少應該滿足5000A，斷路器、隔離開關、電流互感器額定電流都受到相關的限制，變壓器的配置設備很多需要變更。

3.繼電保護

大型電力變壓器配置的繼電保護主要有箱內(nèi)部各種故障和油面下降的瓦斯保護；各種短路故障的縱聯(lián)差動保護；過電流保護；單相接地短路后備保護；過負荷保護；過勵磁保護；各種輔助保護。過負荷保護一般采用在主變高壓側(cè)和公共繞組裝設過負荷保護。由于繼電保護常規(guī)是三相對稱，一般保護采用采用監(jiān)視過負荷的電流繼電器只裝設在某一項，各側(cè)過負荷保護共用一只時間繼電器的方式。正常情況下，變壓器超負載運行不會導致母線電壓大幅降低，基本上產(chǎn)生的影響不大。變壓器在過載運行的情況下，特別是過載倍數(shù)較大時，一般會引起冷卻器損耗，并且繞組溫度上升過快，但是對設備相間的阻抗保護不會產(chǎn)生影響。

4.處理措施

對于變壓器超負荷運行，一般采用以下處置措施：

（1）配置熱輻射溫度光纖傳感器。熱輻射溫度光纖傳感器利用光纖內(nèi)的熱輻射來傳感溫度，光纖溫度傳感器的靈敏度非常高，可以探測到光纖上任何位置的溫度。變壓器設計和制造過程中，可以將光纖纖維傳感探頭裝于繞組、鐵心等重點位置。這樣能夠有效地控制溫度，釋放變壓器的過載水平。

（2）采取微機型過負荷聯(lián)切裝置。如果系統(tǒng)發(fā)生事故，可能會產(chǎn)生僅有一個主變工作的情況，造成主變的嚴重過載。為了防止這種情況的發(fā)生，可以采用微機型過負荷聯(lián)切裝置。該裝置能夠準確判斷電流大小和有功功率，一旦所切負荷能夠滿足運行要求，立即停止切下一輪負荷，在最大限度上控制符合損失，有效地防止主變嚴重過載的危險，保證電網(wǎng)的連續(xù)供電。即使在油溫沒有達到規(guī)定開啟風扇或油泵的整定溫度時，也要做到立即有效開啟風扇或油泵，降低繞組溫度來補償損耗。

三、提升變壓器過載能力對電網(wǎng)運行的影響

提升變壓器過載能力，能夠有效地保持電網(wǎng)的連續(xù)供電和穩(wěn)定運行。電網(wǎng)的供電能力明顯增強，電網(wǎng)發(fā)生事故和受到損害的危險性明顯下降，對于電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運行提供了明顯的保障，且有效地延緩了電網(wǎng)擴建的時間，為電網(wǎng)優(yōu)化項目提供了一定的富裕度。

總之，提高大型電力變壓器過載能力，能增強主變的實際供電能力，減小變壓器受到損害的可能性，保護變壓器和電網(wǎng)本身，大大延遲第三臺主變的建設時間，延緩了電網(wǎng)的建設。

為了保證大型電力變壓器能夠在過載情況下更好穩(wěn)定地運行，筆者認為，今后應加大對于大型電力變壓器過載能力提升的研究，重視大型變壓器超負載運行的狀況。

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（作者單位：甘肅省蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院）