关于IEC905《干式电力变压器负载导则》中几个问题的商榷.pdf

1 9 9 6年 第 1 0 期 1 9 哭 予 l E C9 05 ( ( 干 式 宅 力 变 压 器 负 载 导 则 中 几 个 问 题 的 商 榷 王秀春( 保 定 变 压 器 厂 ， 保 定。 7 1 。 5 6 ) 一 r 一年 f 卫、 。 ／ 摘 要 ： 经舟析比较提 出了巩行 l E c 9 O 5 《 干武电力变压罂负载导则》 中曲几个 妥 之处． 井提 出了具 I 负栽 ． ， 、 妞 苏 叙 词 ： 干 式 变 压 嚣负 栽 √ 捐 耗 。 计 算 温 度、膏匪 ■ ， — — — — — 一 一r —f 一 1 v 一 、前言 由于 干 式 变 压 器 具 有 运 行 安 全 可 靠 、 维 护 简 单等 优 点 ， 近 年 来 我 国 干 式 变 压 器 制 造 业 发 展很快 ， 城市 供 电网络 中深 人到 负荷 中心 的 干 式 变压器 数量 急剧 增加 为 保证 干 式 变压 器 的 可 靠 运 行 ．目前 我 国 有 关 部 门 制 定 了 《 干 式 电 力 变 压 器 负 载 导 则 》 国 家 标 准 ， 以 对 干 式 电 力 变 压 器 的 负 载 值 和 超 过 铭 牌 额 定 值 的 负 载进行规 范和指 导 等 同或等效采 用国 际先进 标准是 我国标准制、 修订的基本原则 。制定《 干式 电力 变压器负载导则》 国家 标 准的 技术 工作 之 一 应 是 对 现 行 国 际 电 工 委 员 会 ( 以 下 简 称 I E C) 的 同 类 标 准 做 出 分 析 与 评 价 。 本 文 作 者 在分析 了 I E C 9 0 5 ( 1 9 8 7 ) 《 干式 电力变 压器 负载 导 则》 ⋯及 其 第 一 号 修 改 单 ( 1 9 9 】年 4月 ) 两 份 文 献 后 ， 认 为 现 行 【 E C 9 0 5 ( ( 干式 电 力 变 压 器负载导则》 标 准 中仍有一 些 不妥 之 处值 得 商 榷 在 此 列 出 ， 旨在 引 起 讨论 ， 澄 清 疑 问 ， 取 得 共 识 二、 I E C 9 0 5 ( 1 9 8 7 ) 和第一号修 改单 ( 1 9 9 1 ) 中 与 本 文 有 关 的 基本 内容 I E C 9 0 5 ( ( 干式 电力 变 压器 负 载 导则》 由两 部分组 成 ： 第 一 部 分为计 算 负载 方法； 第 二 部 分为假定各种参数为常数 时 ， 给 出不 同温度等级 的绝缘 系统负载 曲线 。本文所 讨论的问题 仅限 于第一部分 。为节省 篇 幅， 下 面仅 对第 一 部 分 的主要计算公式和方法作 扼要 介绍 负载为 时的稳态热点温升 △ 可由两 种 方 法 求 出 ： a ． 可 由 在各 种 负 载 下 进 行 的 温 升 试 验 确 定 b 、 利用公式 ： △ 0 h Z& O K： ( 】 ) 式 中 △ —— 额 定 负 载 下 的 绕 组 平 均 温 升 一 绕 组热 点 温 升 与 平 均 温 升 的 比值 日 —— 绕组平 均温升随负载变 化指 数 对于负载 K ， 在其 持 续 了 c 小 时后 的 最 热 点温升 △O 用下述公式 计算： △ 口 _ △ 口 。 +( △ 一△ ) ( 】 一e ) ( 2) 即 ： △ D =△ h +( △ 口 。 一△ 口 h e H ( 3 J 对于每一个持续期 t终 了时 的温 升 可令 、用 同一 公 式 来 求得 。式 ( 2 ) 和 式 ( 3 ) 中 ， r 为 绕组 的热 时间 常数 ； 其 它参 数 的 意 义 可 参 见 图 1 由每天 的 持续期 内的 负载 K 引起 的 日 寿命损耗分量 L 用下式计算 ： L= I e 音(r ⋯ J d ( 4 ) J 其中r = Z 维普资讯 2 0 1 9 9 6年 第 1 0期 癌 索 铒 《 蕞 ． kj K I 一 _—— ： ! I I ＼ ! ． ． ／ ———_ ： 6 、 ＼ 一 一 一 一 ：j ＼ ： i I 『 f J ． f ■ 一 ： ： ；； l I ， L T J f 图 1 编 制计 算 机程 序用 的 负载 图 —— 日平均环境温 度 8 - 一日环境 温度 的变化 最大 幅 值 ( 假 定是按 正弦 变化) ， ℃ 卜一负 载 持 续 时 间 —— 年 初 至某 日的 天 数 年 寿命 损 耗 ￡ 为 日寿 命 损 耗 在 3 6 5天 内 的 总 和 即 3 6 5 、 一 = ∑e 苛 蓄 ∑ ． h 厂l l 然 后 比较 与 年 正 常 寿 命 损 耗 L L 一2 4 3 6 5 e 奇 h( 6 ) 即 ：L ． =2 43 6 51 =8 7 6 0，h 式 中 0 —— 使 绝 缘 寿命 损耗 率 加 倍 的 温 度 增 加 值 —— 绝 缘 系统 具 有正 常 寿 命损 耗 值 时 的温 度 0 —— 年 平 均环 境 温 度， ℃ A— — 日平 均 环 境 温 度 的 年 变 化 最 大 幅 值 ( 假 定 是 按 正 弦变 化 ) ， ℃ 以 上 是 I E C 9 0 5 《 干 式 电 力 变 压 器 负 载 导 则》 中关 于负载情 况 的基本计算公式 。 三、 对 I E C 9 5 0有关 热点温 度和 寿命损耗 计算的几点 讨论 1 ． 关于 E l 寿命损 耗分 量 L 和 年 寿 命 损 耗 L 的计算 I E C 9 0 5中 日寿 命 损 耗 分 量 ￡ 和 年 寿 命 损 耗 L 的 计 算 公 式 如 式 ( 4 ) 和 式 ( 5 ) 所 示 。 作者认为 ， 式 ( 4 ) 单 独用 来计 算 口寿命损耗 分量是正确 的。但 如按 I E C 9 0 5所示把 式 ( 4 】 和式 { 5 ) 联 立 ， 即 把 式 ( 4 ) 中 的 值 代 人 式 ( 5 ) 计算 年 寿 命 损 耗 则 是 错 误 的 因 为 式 ( 4 ) 和 式 ( 5 ) 中 的 不 是 同 一个 意义 。正 确 的 计算 年 寿 命 损 耗 [ 的 公 式 推 导如 下 ： 由于年寿命损耗是 绝缘热点温度 下的寿命 损耗 对 时间的累积效应， 用积分表示 为： L =I e 等 ～ d t ( 7 j Jl 将 一 。 + s in + in 罢￡ 代 替 式 ( 7 ) 中 ( 暂 先 按 1 EC 9 0 5给 出 的 环 境 温 度 正 弦 模 式 1 经 整 理 得 ： } 罟 n I _ e 等 一 吾 "： 1 d r J ’ 即： ： 芝 。 Jn 2 嗉 ㈩ 式{ 9 ) 中 T =2 - — l 根 据 上 述 推 导 ， 应 用 公 式 ( 8 ) 、 公 式 ( 9 ) 和 公 式 ( 5 ) 来 计算 年寿命消耗 。 2 ． 美 于环 境温度 的正弦变化模 式 I E C 9 0 5及其第 一号修 改单 把 环境温 度 的 日周 期性变 化和年周期 性变化都用初相 角为零 的正弦变化 模式处 理， 如 图 1 、 式 ( 4 ) 和 式 ( 5 ) 所 示。这样 的环境温 度模 式使 每天的最高气温和 最低 气温分别 出现在 6时和 1 8时， 使 每年 的 日 平均 最高气温 和最低气 温分 别出现在三月末和 9 r I l 粕 B e f ： 中 其 ) 5 维普资讯 礁 3 1 9 9 6年第 1 0期 2 1 九月 末 ．这 显 然 缺 少 灵 活 性 ， 对 世 界 犬 部 分 地 区， 包括 我国在 内都将偏 离 真 实情 况。 周环境 温 度 的 日变 化 幅值 和 年 变 化 幅 值 较 大 ， 一 个 偏 离真实情况的环境 温度将使 变压器 的热 点温度 和 寿 命 损 耗 的 计 算 结 果 出 现 较 大 偏 差 。 特 别 是 负 载在 一 天 和 一 年 内并 非 恒 定 ， 而 是 做 周 期 性 变 化 ， 这 种 偏 差 就 更 加 明 显 ， 从 而 导 致 对 变 压 器 运行 做 出错 误 的 判 断 和 指 导 。 I E C 3 5 4 《 汕 提 式 电 力 变 压 器 负 载 导 则 》 f 】 9 9 I 1 给 出 了一 种 较 好 的 环 境 温 度 的 正 弦 变 化 模式 ， 如 图 2和 图 3所 示 。 ／ ＼ ＼ — ／ 戈i 1月 l口 1 2 3 1口0 4 n 围 2温 度 的年 变化 围 3温 度 的 日变化 曲线 曲 线 其 数 学 模 型 可 如 下 描 述 ： ’ — 。。 A cv 素 u D X ) ’ +／ ／ c o s 音 ( —T X ) ( 1 0 ) 式 中D 一一 年 中最 热 的 一 天 7 — — 一 天 中最 热 的 时 间 ， h 厂年 仞至某 帕 天数 ， 如 2月 1日， ， 一 3 2 —— 一 天 l } I 的某—小 时 ， 如 1 3 时 1 5 分 ， = 】 3 2 5 h 上 述 环 境 温 度 的 正 弦 变 化 模 式 优 点 在 于 可根 据 各 地 具 体 的气 象 情 况 确 定 当地 一年 【 t I 的 最热 日予f DX) 和一玉中的蛙热H qf ~ ( T X) ． 从而使 计算的环境温度 与 当地的气温 变化秆 I 符 台= 为 兑明 两 种 环 境 温 度 正 弦 模 式 的 差 别 ， 作 者针 对同一台 于式 变压器分别用阳种温 度模式 对 日周 期 性 负 载 和 年 周 期 性 负 载 在 计 算 机 上 做 了模 拟 计 算 ， 结 果 列 于 表 1和 表 2： 计 算 所 用 0 ⋯A、 B是 牛 【] 同 的 。 DX 和 值 及 上 述 三 值 均 用河北保 定地 区气象 资料计 算得到 计 算 时 ， 日负载 条 件 K为 ： 第 一 种 第 二 种 0： 0 0 ～ 4： 0 0 K = 0 7 0 ： 0 0 ～ 】 2 ： 0 0 K 一 0 7 4 ： 0 0～ 8 ： 0 0 K一 1 _ 3 5】 2 ： 0 0～ I 6 ： 0 0 K = 1 _ 3 5 8： 0 0 ～ 24 ： 0 0 K = 0 ． 7 】 6： 0 0 ～ 24 ： 00 K = 0 ． 7 表 1 不 同温 度模 式 的 日周 期性 负 载计 算比 较 车文 采 用的温 度 I E C 9 0 5 采用 正强 模 式 温度 正弦 模式 第 一 种 日鹾 热 点 温 度 f ℃ 1 】 5 5 4 3 1 础 2 3 日阎期 胜负载 日寿 命 搠托辜 】l 5 l 21 为 前 二种 日蛀 热点溢 腰 ( ℃) l 6 7 7 7 l 4 3 5 5 日胤 期 位载 口寿 命损耗 辜 2 0 9 4 0 8 2 5 计算 时， 年负载条件K为 第 一 种 0 ： 0 0～ 6 ： 0 0 K=0 8 6： 0 0 ～ 1 0： 00 K — K， l 0 ： 0 0～ 2 4 ： 0 0 K =0 _ 吕 每 个 季度 的 K 值 分 别 为 第 一 季 度K， 一 I 4 第 = 季 度K =1】 第 三 季 度K2 =1 ． 2 第 四季度 =1 ． 3 第 二 种 0 ： 0 0～ I 2 ： 0 0 K=0 ． 8 1 2： 0 0 ～ I 6 ： 0 0 K = K 】 6 ： 0 0～ 2 4 ： 0 0 K =0 8 每个季度 的 K， 值 分 为 第 一 季 度K - u1 ． ] 第 二 季 度K 】 ． 2． 第 三 季 度 =】 1 4 第 四 季 度K 、 =I ． 3 表 2 不同 温度 摸 式的年周 期 性负 载计 算 比较 本文 采用 的温 度 I E c ∞5幕用 正 弦模式 衙腰 正 弦 模式 第 一种 年最 热点 厦 ( ℃) 】 加 3 4 1 8 7 8 5 年 忙 { 期 债 载 年 卉 命 损 耗 事 0 8 9 6 2 9 第 二 种 坪 蛀 热 点 温 度 f ℃ ] 1 8 7 S 5 1 7 2 7 6 瑚l 性 施载 年 寿命 掏耗 率 3 ∞0 】 0 5 8 维普资讯 ．2 2 1 9 9 6年 第1 0期 由表 1 和 表 2的计算 结 果 可 看 出 ， 两种 环境温 度正 弦模 式不论是 日周期 性负载还是年 周期 性负载 ， 在计算 出的 热 点温度 和 寿命损 耗 上都 有 较 大 差 别 。 若 以本 文 采 用 的 环 境 温 度正 弦模式 的计算为基 准 ， 则 I E C 9 0 5中所采 用 的 环境温 度正弦模式 对计算负载情况 所产生的误 差是不 能接受 的， 因为依此 计 算 将 对变 压器 的 运 行 做 出错 误 的 判 断 和 指 导 因 此 ， 在 制 定 本 标 准 时， 建 议增 加 “ 计算 热 点 温度 和 寿命 损耗 时 、 温 度 起 点的 选取 应接 当地 的 气 侯 变 化 情 况而 定 一句话 ， 用 以说 明温度 变化情况 根 据 上 述 l 和 2项 的 修 改 理 由 ， 晟 终 的 日 寿命损耗 的计算公式 为： r r 、 ， J =I e 苛1 亏1丁 l d r( 1 1 ) J T I 其中 丁 =∑ 一 I 最终计算年 寿命 消耗 的公 式为： 3 6 5 ． ^ L = ∑e - s 景u ∑ ， h ( 1 2 ) J— I 1 r = i e } 一号 ㈣ r e J d t ( 1 3 ) J n 其 中T= — i 3 ． 关 于计算机 程序 框 图设计 的修改 I E C 9 0 5及 其 第 一 号 修 改 单 的 计 算 帆 程 序框图设计只适用 于一年 负载周 期 中每 天的 口 周期性负 载都 相同 的情 况 ， 而对 于 日周 期 性 负 载 在 一 年 中有 所 变 化 的 负 载 情 况 ( 如 表 2 中 的 两种 年 周 期 性 负 载 ) 将 不 适 用 。 实 际 上 、 一 年 中 每天的 日周期性 负载 都一样是不存 在的。为使 计 算 机 程 序 具 有 实 用 性 ， I E C 9 0 5的 程 序 框 图 设计应做某 种修改 修 改的原则应 是使 每天 日 周期 性 负 载计 算 时 要 考 虑 到 环 境 温 度 的 年 周期 性 变 化 为 此 应 使 循 环 变 量 =1～3 6 5处 于 最 外 层 的 循环 计算 层 ， 同 时 最 热 点 温 度 是 否 超 出 最热点允 许值 的判 别式 由 6 0 h 十0 +A<0 改 为 十 + A c o s 案 u — O X ) < O 四 、 结束语 本 文 对 现 行 I E C 9 0 5 ~ 干 式 电 力 变 压 器 负 载 导 则 》 进 行 了 分 析 比较 ， 提 出 了 一 些 自 己 的 见 解 和 建议 。本 文 意 在 抛 砖 引 玉 ， 引 起 关 注 与 讨论 ， 以对我 国国家标准 的制 订 起到 积 极 的促 进作 用 。 参考文献 1 Lo a d i ng g ui d e f or d r y—t y pe p owe r t r a n s l bl t i l e r ． I EC p u b l i c a t i o n 9 0 5( F i r s t e d i t i o n一1 9 8 7 ) 2 I E C 9 0 5 ． ( 1 9 8 7 )《 干 式 电力 变压 器 负 载 导 则 》 标 准 第 一 号 修 改 单 ( 1 9 9 1年 4月 ) 3 Loa di ng gu i de for o i l — — i mme r s e d p owe r t ／ - a n s — ~ r me m ． I EC pu bl i c a t i on 3 5 4， 1 9 91 ． 9 ( 收稿 日期 ： 1 9 9 5 —1 2 -2 1 ) ⋯⋯⋯⋯⋯一～竹 3 印度配电变压器故障分析 i 以下两个表列出了印度一个邦近年来发 ； 生的配 电变压器 故 障分 析 数据 ， 可供 国 内 同 ；行参考 。 ： ’ 表 I 表 2 故障 匿 故 障卑 ( ％ 缺 少 雏 护 】 5～ 保护 不适 当 2 8～3 8 制 造 缺 陷 2 9～4 2 外 部 破 坏 8～l 0 老化 和局部 映 陷 】 5 从 j 9 7 9年 到 1 9 9 5年， 年 故 障 率 分 别 为 9 ． 0 3 ％ ～2 3 ． 2 8 ％．1 9 9 0～ 1 9 9 j年度 故 障 率 最 高， 为 2 3 ． 2 8 ％、1 9 7 9～l 9 8 0年度 故 障率 晟 低 ， 为 9 ． 0 3 ％，1 9 9 4～ I 9 9 5年 度 故 障 率 为 l 8 s 。 维普资讯