1、基于电气设备的重过载数据分析及解决方案摘要：介绍了电气设备重过载的类型，并就配电变压器的重过载运行的危害进行了说明。通过举例分析了配电变压器的重过载，提出有效的解决方案及建议。可供相关技术人员参考借鉴。 关键词：电气设备；配电变压器；重过载；负荷预测 中图分类号：F407.6 电 文献标识码：A 文章编号： 1 引言 当受电器因机械故障、因瞬间电流变化或超铭牌使用设备等的原因使电源、变压器等承受接近或超过其正常的负载时，称为重载、过载。电气设备发生重载、过载故障(不包括短路事故)是允许有一定持续时间的，若超过这个时间，将因热效应等导致绝缘受损，设备损耗增加等情况，进而引发短路，烧损设备，或产生
2、其他严重后果。因此怎么用去分析重载过载情况，从而解决电气设备的重过载问题成为现时供电所的必须解决的问题之一。 2 电气设备重过载的类型 （1）变压器的重过载。指的是配电变压器在使用中，因正常周期使用，设备故障或用户设备启动等情况下，引起配电变压器超过其铭牌 80%或超过 100%使用的情况。 （2）中低压线路网的重过载。电流通过导线会发热，导线在不超过65C 时，能够通过而不使导线过热的电流量，称导线的安全载流量，接近安全载流量的 80%或超过 100%时，称配电线路的重载、过载。 （3）其他设备的重过载。如盘柜、电容器等。 以上几项主要的配电网设备都根据配电变压器的容量而进行配置，因而在配电
3、变压器不重载运行的情况下，其配套设备也不在重过载运行，因此我们在这里着重分析重过载配变的运行数据及解决方案。 3 配电变压器的重过载 3.1 变压器的过载及耐受过载电流的时间 (1)据有关文献介绍，按 GB1094 标准生产的油浸式变压器，其允许的过载负荷倍数及持续时间如表 1 所示。 表 1 油浸式变压器允许过负荷倍数及持续时间 (2)油浸式自然循环冷却变压器允许的过负荷运行及持续时间。当过负荷与额定负荷之比为 1-3 时，允许的过负荷时间分别是 24 h(环境温度为 0)、lOh(环境温度为 10C)、5 h(环境温度为 20C)、3 h(环境温度为 30C)和 1 h30min(环境温度
4、 40C) (3)不明标准(其他)的变压器允许过载倍数及持续时间如表 2 所示。 表 2 不明标准(其他)变压器允许过载倍数及持续时间 (4)各类干式变压器的允许过载倍数及持续时间与油浸式变压器差不多。由以上可知，当变压器事故负荷与其额定负荷之比为 1-3 时，其允许过负荷的时间为 2 h，油浸式自然循环冷却，在环境温度为 3040时(我国平均最高气温)，也是在 1-3 倍，持续 2 h 左右，即在允许过负荷的时间内，保护电器可以不动作。 4 配电变压器的重过载运行的危害 4.1 长期重过载的影响和危害 （1) 绕组、线夹、引线、绝缘及油的温度将会升高，且有可能达到不可接受的程度，如配电设备火
5、灾； （2) 配电变压器绝缘将会受到损害，增加内部故障的风险，减少设备的使用寿命； （3) 套管、分接开关、电缆终端接线装置和电流互感器等也将受到较高的热应力，从而使其结构和使用安全裕度受到影响。 （4) 使得配套设备如电力电缆、中低压导线等也进入重过载运行。从而增加配网网的运行风险。 4.2 短期过负荷的影响和危害 短期增加负载将会使运行条件中的故障风险增加。短期过负载会使导体热点温度上升，可能使绝缘强度呈暂时性的降低。但是，接受这种短时过载条件可能比失去供电更好些。这类过负载预计是很少发生的，然而，一旦出现时，应在短时间内迅速降低负载或切除变压器，以免发生故障。这种负载允许时间小于整个变压
6、器的热时间常数，并且它也与过负载前的运行温度有关。一般来说，它小于半小时。 5 配电变压器的重过载分析及解决方案 5.1 数据分析来源 （1）计量自动化系统的负载曲线。 （2）现场实测的各路支线负载情况。根据计量自动化系统规定相应的时段进行测量。 5.2 预防性的分析解决方案 在配网运行中，采取配电变压器的负荷预测对设备的负载情况进行预防性监控，根据预测的结果进行分析处理。在这里采用的是配电变压器与气温的负荷特性进行预测，得出的结果再根据现场实测的数据进行对 0.4KV 线路的负荷情况进行预测。司前所某台区的分析见表 3： 表 3 2010 年新建旧乡府台区各项负荷数值如下 因气温与负荷的数学
7、模型较为复杂，此分析采取分段方法，粗略计算单位温度下的负荷升降变化。以下先分析各项负荷与气温的曲线关系，见图 1 图 2 图 3。 图 1 负荷最大值与平均气温的温升曲线 负荷最大值的明显变化集中在 27-29C 区间范围变化，其他温度变化较为平稳，由此看出在 29C 以上温度对该台区影响更为严重。 月平均负荷平均值与平均气温的曲线： 图 2 月平均负荷平均值与平均气温的曲线 （一）曲线与最大负荷类似。 每月日最大平均负荷与平均温度曲线： 图 3 每月日最大平均负荷与平均温度曲线 由以上图表可以看出，该台区在 27C-29C 间的温升降差速度最为明显，计算分析后得出下表 4： 表 427C-2
8、9C 间的温升降差速度的计算 按照 2011 年气温上升预测（气象局预测数据） ，上升 0.7-0.9C，取值 0.9C，计算得 2011 年最高有功负荷为 378W，最高负荷达 78%，出现在7 月中下旬（极端温度时间区域） 。 （二）各路支线负荷情况预测。 （1）台区用户成分构成 新建旧乡府用电比例如下： 住宅及商业用电占用电的 4%，普通工业占 96%，见图 4。同样温升对占普通工业为主的台区有类似影响，负荷增加原因为对设备降温投入及生活用电的降温需求。 图 4 住宅及商业和普通工业的用电占比 （2）出线负荷比例 以本月的随机日负荷曲线为依据见图 5，进行参考点取点： 图 5 月随机日负
9、荷曲线图 以上看出去 11 时、15 时测量各路支线的高峰电流作采取相似时间段进行实测。当日数据采集表见表 5. 表 5 日数据采集表 根据用电及实测得出甲乙出线负荷比例见表 6。 表 6 甲乙出线负荷比例 （3）计算预测 2011 年线路低压线路主线负载情况 负荷按照预测 78%的平均出现比例，计算出每路支线 2011 年出现的负荷见表 7。因实地测量的时间差，可能造成最后预计的电压有所差别，但差别影响较少。 表 72011 年甲乙出线负荷的计算结果 出线名称 实地测量（或从系统中导出）的电压、负荷数据 预测2011 年最大负荷时的数据 结论 该回低压线路首端电流 I（A） 该回低压线路首端
10、电流 Im（A） 支线主线型号 额定电流 从以上的几项预防性分析数据中，根据数据情况结合现场，可以制定更换配变、更换导线等相关措施应付未来的设备重过载情况。 5.3 现时存在的重过载情况分析及处理 5.3.1 现存变压器重过载的几个类型 （1）小工业私增容； （2）大型机械的启动电流； （3）居民用电的增加。 5.3.2 解决方案 （1）针对小工业私增容情况，我所采取的方法如下：安装限流装置。首先，营销线从电量数据中分析出每月电量增加比率异常的工业二级用户，对其进行用电检查。如发现出现私增容情况，则要求安装限流装置。如加装限流装置都不能降低配电变压器的负载，则采取综合台区错峰用电的办法，按时段
11、进行用电。我所计划下半年对此类型较多的台区进行安装限流装置。 （2）针对大型机械的启动电流方案。启动电流是指电气设备（感性负载）在刚启动时的冲击电流，是电机或感性负载通电的瞬间到运行平稳的短暂的时间内的电流的变化量，这个电流一般是额定电流的 4-7 倍，国家规定，为了线路的运行安全及其它电气设备的正常运行，大功率的发动机必须加装启动设备，以降低启动电流。冲击电流是指输入电压按规定时间间隔接通或断开时,输入电流达到稳定状态前所通过的最大瞬间电流。常见的交流电机的启动方法有直接启动，串电阻启动，自藕变压器启动，星三角减压启动及变频器启动的方法来减小对电网的影响。供电所根据实际情况，通知用户进行就地
12、的整改。 （3）针对居民用电增加无法满足用电需求的，建议采取新增电源点进行解决。 6 建议 （1）投入更多资金进行增加电源点，减少配变重过载情况。 （2）多利用信息化系统进行数据的掌握通知，如利用计量自动化系统进行负荷的实时报警通知相关人员等手段，可以对配网的其他设备进行更多的运行情况掌握。 （3）加强重过载设备的巡视。 7 结束语 解决配变的重过载情况，可以解决配套的盘柜、开关、导线等的负载情况，但以上的分析解决方案，只针对整套设备的配置方案，在实际中，还要通过设备的巡视，对每个单独的设备进行掌握。以上分析根据“一点数据，多点延伸”的原则进行，如有特殊情况应单独进行分析。 参考文献： 1 孙振，路洋.电力系统负荷预测方式综述J. 黑龙江电力.2005. 2 DL/T 572-1995.电力变压器运行规程S.1995. 3 杨永宁.关于变压器过载能力的探讨J.黑龙江科技信息.2007.
