GB/T 17211-1998 干式电力变压器负载导则

GB/T17211-1998

前言

本标准等效采用IEC905:1987干《式电力变压器负载导则》及其第一号修改单(1991年)。

本标准给出了符合GB6450-86干《式电力变压器》的空气自冷干式电力变压器允许负载的计算方

法，并以图标示出在规定条件下的允许负载曲线。

本标准中的图1(即供编制计算机程序用的负载图)采用了GB/T15164-94K油浸式电力变压器负

载导则》(idtIEC354:1991)中的图Di.

本标准计算年寿命损失的公式((6)中第二个求和式里的标记符号吞，)有别于IEC9050IEC905是

以符号L，标记，与公式((5)计算负载K、在待续时间a，内所引起的日寿命损失分量I,。相混淆，故本标准

公式(6)，以标记符号Lc.替换L,，以示区别。

按图1所示的环境温度曲线模式，将IEC905的公式(5)及公式(6)进行了调整。从而对第5章的计

算机程序框图也进行了相应的修正。

本标准由中华人民共和国机械工业部提出。

本标准由全国变压器标准化技术委员会归口。

本标准负责起草单位:沈阳变压器研究所、保定变压器厂、北京变压器厂、顺德特种变压器厂

本标准参加起草单位:沈阳第二变压器厂、上海变压器厂、江西变电设备总厂、宁波环氧变压器厂、

福州变压器厂、三门变压器厂、电力部电力科学研究院、武汉高压研究所。

本标准主要起草人:王秀春、彭桂先、石肃、曾庆赣。

本标准参加起草人:刘大为、魏胜章、朱建荣、叶新明、何镇浩、葛惠源、凌憋、任晓红。

本标准于1998年1月首次发布。

本标准委托沈阳变压器研究所负责解释。

GB/T17211一1998

IEC前言

本标准由国际电工委员会第14(电力变压器)技术委员会((IECTC14)提出。

本标准是基于以下文件制定的:

六个月法一表决，，告

14(中力060{14(中办)63

表决的详细情况见以上的表决报告。

本标准引用了以下IEC出版物:

IEC76-1:1976电力变压器第一部分总则

IEC726:1982干式电力变压器

中华人民共和国国家标准

干式电力变压器负载导则GB/T17211一1998

eqvIEC905:1987

Loadingguidefordry-typepowertransformers

1范围

本标准适用千符合GB6450干《式电力变压器》规定的，巨按本标准第6章的限制而运行的空气自

冷式干式电力变压器。本标准按六种绝缘等级并分别以相应绝缘材料的温度等级给予规定

由于各不相同的绝缘材料和结构，可以组成各种绝缘系统，故本标准以两部分提出一般性的负载建

议

第一部分，不提出负载建议，而是给出计算负载状况的方法计算用的各参数均是以某种特殊结构

和/或以某种绝缘系统的祥机试验结果而给出的，此种计算法，可用计算机程序计算

第二部分除绝缘材料的温度限值(见表1)及外部环境的温度外，不论其绝缘系统或结构如何，均

假定各参数是常数，由此得到各负载曲线

本标准指出了一于式电力变压器在不超过绝缘热老化的允许限厦下如何运行的原则。绝缘热老化的

允许值是以干式电力变压器在额定运行条件及外部环境温度为基准温度下运行的过程中，绝缘发生热

损坏时确定的

2目的’

本标准的日的是给出允许负载的计算方法，并以图标示出规定条件F以额定电流倍数表示的允许

负载。此外，还指导用户为新(或已有)设施选择变压器的额定容量。

本标准取外部环境温度20C为基准温度，同时也分别列出环境温度为10C和30C时的相应规定。

允许外部环境温度与这些温度有所偏离，只要变压器在较高的外部环境温度下运行中所增加的寿命损

失能被在较低的外部环境温度下运行中减少的寿命损失所补偿

实际上，变压器并非经常处在额定电流(满负荷)下连续运行，本标准考虑到环境温度的季度性变

化，推荐出日周期负载图。本标准是将由热效应引起的实际日寿命损失与正常的日寿命损失进行对比。

所谓正常的日寿命损失，乃是指在外部环境温度为20C厂，干式变压器在额定电压及额定电流下运行

时所产生的日寿命损失。

图5(1)-图5(12)中的负载曲线，给出了在下述两种条件下以及绕组绝缘系统温度等级分别为

105C,120C,130C,155'C,180'C及220C时所产生的正常日寿命损失的允许负载系数。

。)不同外部环境温度下的连续负载;

b>不同外部环境温度下的周期性负载。

注:假定变压器有足够的通风能力，由超铭牌额定值负载引起的寿命损失增加，对冷却空气的温度变化无多大l

响

采用说明:

1二为与工EC905的章序号保持一致，本标准第2章直接采用了IEC905第2章的条文你准中所引用的相关标准

均在前言中进行了说明

国家技术监督局1998一01~20批准1998一10一01实施

Gs/'r17211-1998

3符号

本标准使用了以下符号:

。—环境(外部冷却空气)的下标符号;

c一在额定电流及外部环境基准温度条件下的绕组热点的下标符号;

cc-一按本标准许可的绕组最高热点的「标符号;

d-一寿命损失加倍率的F标符号;

e-一任一负载电流下，关于绕组平均温度的稳态值的下标符号;

z-一任一负载电流下，关于绕组平均温度的初始值的下标符号;

I--一一年内天数((1镇j<365)的整数变量;

K,,KKK、一一为额定电流倍数的负载电流;

m-绕组平均温升最高值的下标符号(因此，对连续额定电流:c}Bm.;对短时间超过额定

电流;A8,.=A6+/Z，在此期间内，其寿命损失率比正常寿命损失率要大);

n—口负载周期中的任一期间的下标符号;

q--K的指数，用它表示平均温升随负载电流变化而变化的关系;

r-一额定值的下标符号;

一‘一时间，h;

在任一负载电流K下的持续时间((t,->24-t,),h;

::三在任一负载电流K:下的最大允许持续时间，h;

t,,t,ttN—各负载条件下的持续时间，h;

w-一绕组的下标符号;

wh-绕组热点的下标符号;

A—日平均环境温度的年变化最大幅值(假设是按正弦变化),K;

B-一环境温度的日变化最大幅值(假设是按正弦变化),K;

TX'—一天中环境温度最高的时刻，如14:30，则TX=14.5;

DX']一年中环境温度最高的那一天，如7月15日，则。X二196.0;

I—用安培表示的负载电流(任一值),I二额定电流;

k—表示在某一负载持续期t}(计算是对此进行的)开始前的任一负载持续期的序数下标符号;

I.-一寿命损失，h;

I,—负载K。在持续时间t，内所引起的日寿命损失分量，h;

I-—年寿命损失，h;

LR—寿命损失的相对比值;

N-一一天内不同负载期间的个数;

M'j—一年内具有不同日负载周期的阶段个数;

T一一在某一负载持续期t}(计算是对此进行的)开始前的各负载期间，，的总和;

Z—热点温升与绕组平均温升的比值(参阅对下标符号m的解释);

a—用以决定相对寿命损失率的任意变量(系数);

J温升，K;

:—估计24h周期中开始时热点温度的准确系数;

B-一混fv·C:

采用说明

I}按本标准编制的要求，增加的符号，

GBIT17211-1998

B.d一一日平均环境温度>`C;

o.,—年平均环境温度，℃;

r—在额定电流下的绕组热时间常数，h。

第一篇温度和寿命损失的计算方法

4温度及寿命损失计算的墓础

4.1导言

千式变压器的寿命与其绝缘因热老化引起的损坏有关。经验表明:一台变压器的正常寿命是几十

年，然而，却不能准确地计算出具体的寿命。即使是完全相同的变压器，由于它们的运行因素各异，其寿

命也是不相同的。

实际上，变压器在额定电流下连续运行的状况是不常见的，所以应考虑各种运行条件对绝缘热损坏

率波动的影响。

因而，有必要作出如下规定:

a)正常预期寿命是额定负载电流和绕组绝缘额定热点温度的函数;

b)把绕组热点温度的增加与绝缘损坏率的增加联系起来;

c)对于因负载周期、负载电流及环境温度变化而引起的绕组热点温度变化，应规定计算方法，以计

算绕组热点温度变化对变压器绝缘热老化的影响;

d)将在负载周期内各因素综合作用下的实际寿命损失与正常寿命损失加以对比。然后，对负载周

期内的任何参数都可进行调整，以得到变压器的正常使用寿命。

4.2计算中所用的参数

4.2.1温度限值见表1.

表1温度限值

绕组热点温度，C颇定电流下绕组平均

绝缘系统的温度等级

温升60,的限值

℃

额定值k最高允许值0RK

105(A)9514060

120(E)11015575

130(B)12016580

155(F)145190100

180(H)175220125

220(c)210250150

4.2.2参数B，用于计算寿命损失。在某运行条件下，当允许超过该正常寿命损失的温度水平值时，可

以施加较大的超铭牌额定值负载，以使热点温度明显地高于B,，此时，用B+表示热点温度的绝对限值

若超出此温度限值(即8+)，则绝缘的损坏率将大得不能允许(见表1的氏和Bn)o

4.2-3参数ed的数值乃是指热点温度每增加此值时，变压器绝缘寿命损失将加倍。

4.2-4计算寿命损失水平需要的基本数据乃是最热点处的温度，为此，需确定最热点处在每一负载条

件及环境温度下的温升。目前，至少有两种求热点温升的计算方法:

a)OBwhn可由在负载K，下的温升试验确定;

b)利用公式

△久。卜=Z·△氏r·Ka·································……(1)

此时，必须已知Z,06"和4的值。

只要有可能，最好由试验求得△氏h+。这样，能避免某些与4值及参数Z的真实性有关的误差经验

GB/T17211-1998

表明:根据变压器的型式以及运行时负载电流水平，e和z可取不同的值。

注对某些绕组的结构型式，可只在样机上确定A0.,.e

以试验结果为依据，可作出△0h.=f(K)曲线，该曲线可用于确定对应于每个K,(K二为计算中所必

须的数据)的△0.4..

4.2.5将样机在不同负载条件下进行温升试验，获得的数据:

r-一热时间常数，h;

注:所考虑的绕组，指具有最小时间常数的绕组。

00..—在额定值下的绕组平均温升;

AB.h=f(K)—在规定条件下，最热点温升与负载的函数关系。

4.2.6在绝缘系统模型上进行热老化试验，获得的数据:

0}—绝缘系统具有正常寿命损失的热点温度;

C-最高热点温度，超过此温度，则绝缘损失率将大到不能允许的程度;

ad—绝缘寿命直线的斜率，恒等于寿命损失率加倍的温度增加值。

4,2.7与使用条件有关的数据(见图1):

凡

1凡rI--}‘一11

侧

峭

圳

氏

比

B2.}4h

△夕，h.

中

蟾。口蕊_

拯

族2

4O:h

d8-'-,二‘|

|

|

|

注:任一时刻下，绕组热点温度等于△O;h+O.zl

图1编制计算机程序用的负载图2‘

采用说明:

门此负载图是按GB/T15164-940环境温度规律绘制的

21IEC905中为△O,,}+0a，从图1中可见应为△Bvh十0.

ca/'r17211一1998

eh—日平均环境温度，℃;

9,y—年平均环境温度，C‘;

A—日平均环境温度的年变化最大幅值(假设按正弦变化),K;

B—日环境温度的变化最大幅值(假设按正弦变化)，K;

TX—一天中环境温度最高的时刻(如:14:30，则TX一14.5);

DX—一年中环境温度最高的那一天(如:7月15日，则DX196.0);

K,,KKK,,—各负载条件;

t,Itt，tN一一每一负载条件下的持续时间.h;

N—一天内不同负载期间的个数;

M—一年中具有不同日负载周期的阶段个数。

4.3计算公式

4.3.1对于负载条件K，在其持续时间t终了时，最热点的温升用下述公式计算:

一

oewh二△e}v:十(ABwh，一08,vo(1一e=r)

即，

Dew,一△0.h，十(Aewv一△0,n.)e一令……。二。.…。二，……(3)

式中的△0wh。可通过公式

AB..h.=Z。△氏,"K'…。。二‘。。.。二。.·····……(4)

求得;也可从函数A9.h=f(K)(此函数是由试验得到的)求出。

对于每一个持续期t.终了时的温升，可令t=t，用同一公式求得。

4.3.2负载K。在持续时间t。内所引起的日寿命损失分量L，用下式计算

L，一厂"e}0[ah+e+一“一、-Mdt················一··5‘，“

式中;T=艺t,

年寿命损失几。乃是由负载在持续时间t，到tN所引起的日寿命损耗经365夭的累计总和求出。

撇

L..“Ee导9y+A-965)(一““〕习L.(,····················…·…(“)21

月

式中::(。一}:十”e鸳1-ewA一:7(一‘、ldt

然后，将L,。与正常寿命损失L.-i进行比较。

L..,..，二24X365Xerd0(B^"`}0。，..…，·……(7〕

L=42,,X365X1=8760h

4.4以正常寿命损失为基础，确定变压器在给定负载图下的超铭牌额定值负载。

图1示出了以一组不同负载构成的负载图，其幅值可用一通用的系数来调整。

初始负载图下的寿命损失及相对寿命损失LR，采用按第5章给出的计算方法，编制计算程序进行

计算。

若Lk小于1，可由此计算变压器所能承受的超铭牌额定值负载。

令K',,KK',v等于aKaK,,,***,,aKN，而t,,t,,...".t、维持不变，进行计算。

采用说明:

1习公式(5)按图1的负载图而得。

2〕公式6〔)以L,.〕代替了IEC905中的L.并给粼”以定义。

GB/'r17211-1998

设系数a略大于1(例如“=1.1),

计算出相对寿命损失率仍小于1时，则应用a再加。1代替a，重新计算，直到在新的a下L',异1

时为止。

允许的超铭牌额定值负载乃是由以上计算过程中所采用的一系列a值中倒数第二个“值。

在初始计算中，若相对寿命损失率I,'，大于1，则应用较低的a值(例如a=a-0.01等)，重新计算。

计算重复进行，直到相对寿命损失率L'R等于或略小于1时止，此时的a值即是所求.

注:如果某一运行期间内的寿命损失可超过“正常”水平时.亦可用同样的方法计算。此时用大于1的La

4.5在给定寿命损失的前提下.用简化负载图确定变压器的超铭牌额定值负载(负载值或负载时间)

负载图包括K,和K:两个负载电流(如图2所示)。

假定24h内的环境温度不变。

K)}}

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图2简化负载图(用于日周期性负载及相应的绕组平均温升)

GB/T17211-1998

4.5.1对给定的K,，计算负载K':的持续时间

按第5章的计算方法，经计算程序进行初始的计算，确定负载在K,t:及KZt:条件下的寿命损失。

将超铭牌额定值负载固定在K',，对应于待续时间t、和t,，计算L.、和L'，得到的寿命损失(L,+

L'z)比初始的寿命损失(L,+L2)大。

将t2减小到((t,-,It)意味着t、增大到((t,+At)],计算L'，和L'z,得到的L.'值比((L.,十L',)要低。

如此重复计算，直到L'等于或略小于L。此时所得到的t;便是在超铭牌额定值负载K':下允许持

续时间。

4.5.2对给定K;和t,，求持续时间t:的超铭牌额定值负载K',

在已知K,,t,及t:的条件下，求祀:的计算方法按照4.4的规定程序。系数a求出后，再乘以K:即

为所求的K'-

5基本寿命损失的计算方法

变压器基本寿命损失的计算，可用图3所示的计算机程序计算(见4.4及4.5.1的规定)。

6限制

6.1对正常的周期性负载，其负载电流不超过1.5倍的额定值。

6.2热点温度限制到各自绝缘系统温度等级所规定的0-值(见表1),

6.3由空载损耗引起绕组的温升可忽略不计。当外施电压超过额定电压时，应按GB6450-a6的

2.飞.4有关规定加以限制。

Gs/T17211一1998

输入数据氏，，A.B,DX,TX

负载周期

M负载周期数

负载周期时间，如M=2，第一个负载周期从I月IR

到6月30日，第二个负载周期从7月1H到12月31日

N:每一负载周期的时间段数

t,.tt=N:每一负载周期内的时间段

K，K;K,:每一时间段内的负载标么值

6,,6

0,

a6_a6.,

右

给出:a6*

是W}对于负载周期从1变到M

a夕-n从1变到N