第二篇变压器7485.pdf

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1、第二篇 变压器 第一章 电力变压器 变压器是一种静止电器,它利用电磁感应原理,把一种电压、电流的交流电能,变换为同频率的另一种电压、电流的交流电能。变压器的种类有许多,这里主要讲述在电力系统中作为输、配电用的电力变压器。并结合我厂变压器的配置和使用情况,主要介绍变压器的基本工作原理、基本结构、试验、投运、停运及事故处理等一些情况。第一节 基本工作原理 变压器基本工作原理可用下图说明:变压器是应用电磁感应原理来进行能量转换的,其结构部分主要是两个(或两个以上)互相绝缘,且匝数不等的绕组,套装在一个由良好导磁材料制成的闭合铁芯上;两个绕组之间通过磁场而耦合,但在电的方面没有直接联系(自耦变除外),

2、能量的转换以磁场作媒介。在两个绕组中,一个绕组接入交流电源,另一个绕组接负载。接入交流电源的绕组称为原绕组,也称原边或一次侧;接负载的绕组,称为副绕组,也称副边或二次侧绕组。当原绕组接入交流电源时,原绕组中将流过交流电流,并在闭合铁芯中产生交变磁通,其频率与电源频率相同。闭合铁芯中的磁通同时交链原、副绕组,根据电磁感应定律,原、副绕组中分别感应出相同频率的电动势。副绕组内感应出电动势,便向负载供电,实现了电能的传递。原、副绕组中感应电动势的大小正比于各自的匝数,同时也近似等于各自侧的电压,只要原、副绕组匝数不等,便可使原、副边具有不同的电动势和电压,变压器就是利用原、副绕组匝数不等实现变压的。

3、变压器在传递电能的过程中,原、副边的电功率基本相等。当两侧电压不等时,两侧电流势必不等,高压侧电流小,低压侧的电流大,故变压器在改变电压的同时,也改变了电流。概括地说,变压器利用电磁感应原理,借助具有不同匝数的原、副绕组之间的磁耦合作用,从而改变原、副边的电流、电压的大小,而不改变频率,以实现交流电能传递的目的。第二节 变压器的型号及其技术数据 每台变压器都在醒目位置上设有一个铭牌,上面标明了变压器的型号和额定值。所谓额定值,是指制造厂按照国家标准,对变压器正常使用时有关参数所做的限额规定。在额定值下运行,可保证变压器长期可靠地工作,并具有优良的性能。一、型号 变压器型号由字母和数字两部分组成

4、,字母代表变压器的基本结构特点,数字分别代表额定容量和高压侧的额定电压,例如:S L-1000 /10 其中:S代表三相;L代表铝线;1000代表额定容量为 1000(KVA);10代表高压绕组额定电压等级为 10(KV)二、变压器的分类 为了适应不同的使用目的和工作条件,电力变压器可以分为以下几类:1、相数来区分,变压器可以分为三相变压器和单相变压器 在电力系统中,一般应用三相变压器。当容量过大且受运输条件限制时,在三相电力系统中也可应用三台单相变压器连接成三相变压器组。2、按绕组数目来区分,变压器可以分为双绕组和三绕组变压器 所谓双绕组变压器即在一相铁芯上套有两个绕组,一个为一次绕组,另一

5、个为二次绕组,升压变压器的一次绕组是低压绕组,二次绕组是高压绕组,而降压变压器则相反。容量较大(5600KVA以上)的变压器,有时可能有三个绕组,用以连接三种不同电压,此种变压器称作三绕组变压器.3、按冷却介质来区分,变压器可以分为油浸式变压器、干式变压器(空气冷却式)以及水冷式变压器。干式变压器多用在低电压,小容量或用在防火防爆的场所,而电压较高,容量较大的变压器多用油式,称为油浸式变压器,电力变压器大多采用油浸式变压器。干式变的概念是相对于油浸变来讲的,它的绕组,铁芯及其固定部件都暴露于空气中的,直接靠空气的对流来散热,在其底部安装有四台冷却风扇来加强通风冷却,绝缘等级较高,能耐高温,过载

6、能力强,不需专用的变压器室,和母线段一同安装在配电室,固定在地面。一般为安全起见,在其外面罩上一金属外壳,以防人员误动带电部分或异物落在变压器本体引起短路或接地事故。由于其绕组及铁芯暴露在空气中,在未作安全措施的情况下,绝对不允许打开其柜门,以免人员触电。在运行中,冷却风扇可人为启动,也可随温度的升高自动启动。油浸变最大的特点是其变压器器身浸放在与空气隔绝的油箱中,油箱中充满了变压器油,主要起冷却和绝缘作用,由于油系统的存在,增加了变压器热油冷却的油冷却辅助器件,如散热片,风扇,潜油泵,油枕(储油柜),有的还有冷却水,能够反映变压器内部各种故障的保护,如瓦斯保护,压力释放保护,尽管其运行维护量

7、大,需要专用的变压器室,但其造价低。4、按用途区分,变压器可分为升压变压器和降压变压器。5、按磁路系统可区分为芯式变压器和组式变压器。6、按其它用途区分还有特种变压器。如:试验变压器、电焊变压器、整流变压器、隔离变压器、电炉变压器等。我公司目前配置并投入使用的变压器有双绕组、三绕组变压器,形式有油浸式和干式两种。三、变压器的额定数据 为了保证变压器运行安全、经济、合理,制造厂规定了额定数据。额定数据大都标在铭牌上。要正确使用变压器,必须弄清楚额定值的含义。主要额定值有:1、额定容量 Sn 在额定使用条件下,变压器施加的是额定电压、额定频率,输出的是额定电流,温升也不超过极限值时变压器的容量叫额

8、定容量,用 Sn 表示。对三相变压器而言,额定容量为三相额定容量之和。额定容量的单位为 KVA。变压器的额定容量指的是视在功率。2、额定电压 U1N,U2n 在三相变压器中,如没有特殊说明,额定电压都是指线电压。根据变压器绝缘强度,铁芯饱和的限制和允许温升所规定的一次电压值叫做一次额定电压。用 U1N表示,单位为 KV;变压器在空载(调压开关接在额定分接头上)时二次电压叫做二次额定电压。用 U2n表示,单位为 KV。为了适应电网电压变化的需要,高压侧一般都安装有调压用的分接头。3、额定电流 I1N、I2n 在额定使用条件下,变压器一次输入的电流叫做一次额定电流,用 I1N表示,单位为 A;变压

9、器二次输出的电流叫二次额定电流,用 I2n表示,单位为 A。在三相变压器中,如果没有特殊说明,都是线电流。4、阻抗电压百分值 Uk:阻抗电压又称短路电压。对双绕组变压器来说,当一个绕组短接时,在另一个绕组中为产生额定电流所需要施加的电压称为阻抗电压或短路电压,用 Uk 表示。阻抗电压常以额定电压的百分数表示。阻抗电压的大小,在变压器运行中有着重要意义,它是计算短路电流的依据。5、空载损耗 Po 当用额定电压施加于变压器的一个绕组上,而其余绕组均为开路时,变压器所吸取的功率叫空载损耗,用 Po 表示,单位为 KW。6、短路损耗 Pk 对双绕组变压器来说,当一额定电流通过变压器的一个绕组,而另一个

10、绕组短接时,变压器所吸取的功率叫短路损耗,用 Pk 表示,单位为 KW。7、空载电流百分值 Io 当用额定电流施加于变压器的一个绕组上,而其余绕组均为开路时变压器所吸取电流的三相算术平均值叫变压器的空载电流百分值。空载电流常用额定电流的百分数表示。8、连接组别 代表变压器高、低压侧各相绕组的连接和相量关系的连接方式称变压器的连接组别。如Y,yno、Y,d11;标号中 Y、y 表示星形连接,d 表示三角形连接,n 表示有无中性点引线。各符号中由左至右代表一、二次侧绕组连接方式,数字代表二次侧与一次侧电压的相角位移。四、我公司变压器符号和技术数据 1、主变 S F P 10-380000 /220

11、 三相 高压侧额定电压为220KV 风冷 额定容量为 380000KVA 强迫油循环 设计序号为 10 主变压器铭牌及技术规范 序号 项 目 供方提供值 1.变压器型号 SFP10-360000/220KV 额定值:360000MVA a.额定频率(Hz):50 b.额定电压(kV):220 高压绕组(kV)242 低压绕组(kV)20 c.分接电压及调压方式:2%,中性点 d.冷却方式:ODAF e.额定容量(MVA):360 f.相数:3 g.联接组标号:YN,d11 2.绝缘水平 a.雷电冲击全波(kV 峰值):高压端子 低压端子 高压中性点端子 b.雷电冲击截波电压(kV 峰值):高压

12、端子 低压端子 c.工频耐受电压(kV 有效值):高压端子 低压端子 高压中性点端子 3.温升限值(K):顶层油 高压绕组 低压绕组 4.阻抗电压(%)及偏差(%):a.主分接:b.最大分接:c.最小分接:5.绕组电阻(,75):a.高压绕组:主分接 序号 项 目 供方提供值 最大分接 最小分接 c.低压绕组:主分接 最大分接 最小分接 6.额定频率、电压时空载损耗(kW):倍额定频率,额定电压时空载损耗(kW):7.负载损耗(kW,75):主分接(370MVA 时)其中杂散损耗 最大分接(_MVA 时)其中杂散损耗 最小分接(_MVA 时)其中杂散损耗 8.效率(%)(在额定电压、频率、主分

13、接,换算到75 功率因数=1 时):9.空载电流(%):%额定电压时:%额定电压时:10.铁心柱磁通密度(T)(额定电压、额定频率时):11.噪声水平 dB(A):自然冷却 100%强迫风冷 12.可承受的 2 秒对称短路电流(kA)高压绕组 低压绕组 短路后绕组平均温度计算值:13.变压器负载能力:14.耐地震能力:水平加速度 g 垂直加速度 g 安全系数 长期作用荷载时 短期作用荷载时 15.局部放电水平(PC):序号 项 目 供方提供值 高压绕组 16.绕组连同套管的 tg:高压套管(%)17.无线电干扰水平(V):18.绕组最高油流速度(m/s):19.重量和尺寸:a.尺寸:(m)长宽

14、高 b.运输尺寸:(m)长宽高 重心高度:c.安装重量:(T)器身:上节油箱重:油量:总重:d.运输重量:T e.变压器运输时允许最大倾斜度:20.附件参数 a.冷却器:每组冷却器冷却容量:(kW)冷却器型式:冷却器数量:冷却器重量:(t)冷却器风扇数量:总的风扇功率:(kW)总的油泵功率:(kW)b.套管:制造厂及型号:高压套管 低压套管 高压套管 tg(%):额定电流:(A)高压套管 低压套管 中性点套管 绝缘水平(BIL/AC)(kV):高压套管 2、高厂变 S F F 10-50000 /20 三相 高压侧额定电压为 20KV 风冷 额定容量为 50000KVA 分裂 设计序号为 9

15、高压厂用变压器铭牌及技术规范 序号 项 目 供方满足情况 1.变压器型号 SFF10-50000/20 额定值 KVA 50000 a.额定频率(Hz):50 b.额定电压(kV):高压绕组 20 低压绕组 c.分接电压及调压方式:2%无励磁调压 d.散热方式:ONAF e.额定容量(MVA):50/相数:3 g.联接组标号:D,yn1,yn1 2.绝缘水平 a.雷电冲击全波(kV 峰值):高压端子 低压端子 低压中性点端子 b.雷电冲击截波电压(kV 峰值):高压端子 低压端子 低压中性点端子 c.工频耐受电压(kV 有效值):高压端子 低压端子 低压中性点端子 3.温升限值(K):顶层油

16、序号 项 目 供方满足情况 绕组 油箱、铁心和金属结构件 4.阻抗电压(%)及偏差(%):a.主分接:5.绕组电阻(,75):a.高压绕组:主分接 c.低压绕组:主分接 6.额定频率额定电压时空载损耗(kW):额定频率倍额定电压时空载损耗(kW):7.负载损耗(kW,75):主分接 其中杂散损耗 8.效率(%)(在额定电压、额定频率、主分接的效率,换算到 75 功率因数=1 时):9.空载电流(%):a.100%额定电压时:b.110%额定电压时:10.铁心柱磁通密度(T)(额定电压、额定频率时):11.噪声水平 dB(A):自然散热 100%强迫风冷 12.可承受的 4 秒对称短路电流(kA

17、)高压绕组 低压绕组 短路后绕组平均温度计算值:13.变压器负载能力:14.耐地震能力:水平加速度 g 垂直加速度 g 安全系数 15 重量和尺寸:a.尺寸:(m)长宽高 b.运输尺寸:(m)长宽高 重心高度:序号 项 目 供方满足情况 c.安装重量:(T)器身连下节油箱:上节油箱重:油量:总重:d.运输重量:T e.变压器运输时允许的最大倾斜度:16.附件参数 a.散热器:散热器型式:散热器数量:散热器重量:(t)散热器风扇数量:总的风扇功率:(kW)b.套管:制造厂及型号:高压套管 低压套管 中性点套管 额定电流:(A)高压套管 低压套管 中性点套管 绝缘水平(BIL/AC)(kV):高压

18、套管 低压套管 中性点套管 套管的有效爬距:mm 高压 低压 c.套管电流互感器 装设在高压侧:台数 准确级 电流比 序号 项 目 供方满足情况 二次容量 Fs d.压力释放装置 制造厂:规范及台数:释放压力 Mpa 17 硅钢片厂家及型号 18 变压器壳体钢板产地、参数 19 绕组材料产地、参数 20 主绝缘材产地、参数 21 瓦斯继电器厂家、参数 22 全部风扇退出运行后,变压器满载运行所允许的时间:23.一组风扇退出运行,变压器允许长期运行的负载:二组风扇退出运行,变压器允许长期运行的负载:三组风扇退出运行,变压器允许长期运行的负载:3、#1 启动/备用变 S F F Z 10-5000

19、0 /220 三相 高压侧额定电压为 220KV 风冷 额定容量为 50000KVA 分裂 有载调压 设计序号为 10 高压备用变压器铭牌及技术规范高压备用变压器铭牌及技术规范 序号 项 目 供方满足情况 1 变压器型号 SFFZ10-50000/220 额定值:a.额定频率(Hz):50Hz b.额定电压(kV):高压绕组 2308%KV 低压绕组 冷却方式:ONAF 序号 项 目 供方满足情况 e.额定容量(MVA):50/f.相数:3 g.联接组标号:YN,yn0,yn0,2 绝缘水平 a.雷电冲击全波(kV 峰值):高压端子 高压中性点端子 低压端子 低压中性点端子 b.雷电冲击截波电

20、压(kV 峰值):高压端子 高压中性点端子 低压端子 低压中性点端子 c.工频耐受电压(kV 有效值):高压端子 高压中性点端子 低压端子 低压中性点端子 3 温升限值(K):顶层油 高压绕组 低压绕组 油箱、铁心和金属结构件 4 阻抗电压(%)及偏差(%):a.主分接:5 绕组电阻(,75):a.高压绕组:主分接 c.低压绕组:主分接 6 额定频率额定电压时空载损耗(kW):额定频率倍额定电压时空载损耗(kW):7 负载损耗(kW,75):序号 项 目 供方满足情况 8 效率(%)(在额定电压、额定频率、主分接的效率,换算到 75 功率因数=1 时):9 空载电流(%):a.100%额定电压

21、时:b.110%额定电压时:10 铁心柱磁通密度(T)(额定电压、额定频率时):11 噪声水平 dB(A):自然冷却 100%强迫风冷 12 可承受的 4 秒对称短路电流(kA)高压绕组 低压绕组 短路后绕组平均温度计算值:13 变压器负载能力:14 耐地震能力:水平加速度 g 垂直加速度 g 安全系数 15 局部放电水平(PC):高压绕组 16 绕组连同套管的 tg:高压套管 tg(%)高压中性点端子 tg(%)17 高压绕组每相对地电容:18 无线电干扰水平(V):19 重量和尺寸:a.尺寸:(m)长宽高 b.运输尺寸:(m)长宽高 重心高度:c.安装重量:(T)器身:上节油箱重:油量:总

22、重:d.运输重量:T 序号 项 目 供方满足情况 e.变压器运输时允许的最大倾斜度:低压厂用变压器铭牌及技术规范 产品名称:低压干式变压器 序号 名 称 厂家提供值 1 变压器型号 额定容量(kVA)2 额定电压(kV)3 电压变比(%4 联接组标号 5 短路阻抗(以额定容量为基准)(Ud%)6 冷却方式 7 频率(Hz)8 绝缘等级 9 最高温升 10 温度极限 11 额定短时工频耐受电压(有效值)(kV)12 额定雷电冲击耐受电压(峰值)(kV)13 局部放电量(PC )14 噪音(dB)15 总损耗(kW)16 负载损耗(75)(kW)17 空载损耗(kW)18 空载电流()19 在 A

23、N/AF 冷却方式(环境温度 20)的条件下额定容量(%)20 进出线形式 21 外壳 22 互感器 23 外形尺寸(长宽高)(mm)24 重量(kg)第三节 基本结构 电力变压器最主要的部件是铁芯和绕组,是变压器进行电磁能量转换的有效部分,称为变压器的器身。对于油浸式变压器,器身浸放在油箱里,油箱是变压器的外壳,箱内灌满了变压器油,变压器油起绝缘和散热作用。油箱外装有散热器,油箱上部还装有储油柜(油枕),安全气道(防爆管或压力释放阀),绝缘瓷套管等。绝缘瓷套管是将变压器内部的高、低压引线引到油箱的外部,不但作为引线对地的绝缘,而且担负着固定引线的作用。另外,有些变压器根据需要还装有冷却系统,

24、是用来保证变压器在额定条件下运行时温升不超过允许值,以保证其设计使用寿命。变压器结构示意图如图 2-2 所示。变压器器身构造示意图如图 2-3 所示。下面分别阐述各部件 一、铁芯 铁芯是变压器中耦合磁通的主磁路,为提高变压器磁路的导磁率,铁芯材料应采用磁导率高、磁滞和涡流损耗小的铁磁性材料。目前通常采用厚,相互绝缘的单片硅钢片,其表面涂有绝缘漆,叠装而成。铁芯分为铁心柱和铁轭两部分,铁心柱上套有绕组,铁轭将铁心柱连接起来,使之成为闭合磁路。图 2-2 变压器结构示意图 1-高压套管;2-分接开关;3-低压套管;4-气体继电器;5-安全气道(防爆管);6-油枕(储油柜);7-油位计;8-呼吸器(

25、吸湿器);9-散热器;10-铭牌;11-接地螺栓;12-油样活门;13-放油阀门;14-阀门;15-绕组(线圈);16-信号温度计;17-铁芯;18-净油器;19-油箱;20-变压器油。图 2-3 变压器器身构造示意图 1-铁轭;2-上夹件;3-上夹件绝缘;4-压钉;5-绝缘纸圈;6-压板;7-方铁;8-下铁轭绝缘;9-平衡绝缘;10-下夹件加强筋;11-下夹件上肢板;12-下夹件下肢板;13-下夹件腹板;14-铁轭螺杆;15-铁芯柱;16-绝缘纸筒;17-油隙撑条;18-相间隔板;19-高压绕组;20-角环;21-静电环;22-低压绕组。变压器铁芯的基本结构有两种,一种叫芯式铁芯,一种叫壳式

26、铁芯。由于芯式变压器结构比壳式简单,且绕组与铁芯间的绝缘易处理,故电力变压器铁芯一般都制造成芯式。三相芯式变压器有三相三柱式和三相五柱式两种。三相三柱式是将 A、B、C 三相的三个绕 组分别放在三个铁芯柱上,三个铁芯柱与上、下两磁轭共同构成磁回路。三相五柱式与三相三柱式比较,它在铁芯柱两头多了两个分支铁芯,称为旁轭,旁轭上没有绕组。随着电力变压器单台容量的不断增大,其体积也相应增大,与运输的高度限制发生矛盾,解决的办法之一是采用三相五柱式铁芯。它能将变压器的上、下铁轭高度几乎各减去一半,即整个变压器降低了一个铁轭的高度,而降低后铁轭中的磁通密度仍保持原值。图 2-4 变压器铁芯的交叠装配 图

27、2-5 内铁型三相三柱式变压器铁芯 (a)单相变压器;(b)三相变压器。1-下夹件;2-铁芯柱;3-铁芯绑扎;4-拉螺杆;5-铁轭螺杆;6-上夹件。在大容量变压器中,为节省材料和充分利用空间,铁芯柱的截面一般做成一个外接圆的多级阶梯形。随着变压器容量的不断增大,铁芯柱的直径也随着增大,阶梯的级数也随着增加。为了使铁心中发出的热量被绝缘油在循环时带走,以达到良好的冷却效果,除铁心的截面做成阶梯形外,铁心上还设有散热沟(油道),散热沟的方向与硅钢片平行,也可垂直。变压器铁芯与油箱绝缘,铁心地线经附加绝缘套管引至油箱外接地。这是由于铁芯处于强磁场环境中工作,在电磁感应及电容效果下,铁芯上势必会产生电

28、位,若此电位随时间而增高,则对铁芯绝缘构成威胁,会击穿铁芯间的绝缘,故必须接地,但又不能将铁芯与油箱外壳直接相连接地,否则通过油箱外壳形成了电流通路,产生环流。也不能采取多点接地,只能是一点接地,以防环流产生。二、绕组 绕组是变压器的电路部分,由铜或铝的绝缘导线绕成,电力变压器的高低压绕组在铁芯柱上按同心圆筒的方式套装,在一般情况下,为便于绝缘处理,总是将低压绕组放在里面靠近铁芯处,把高压绕组放在外面,高、低压绕组间以及低压绕组与铁心柱之间留有绝缘间隙和散热通道。为了使绕组有效地散热,绕组间设有散热油道。在双绕组中有纵向和横向油道,压力油在油箱中按指定的导向有规律地定向流动,保证所有的绕组都有

29、低温冷却油流过,把热量带走,使绕组得到有效冷却,所以冷却效果比较理想。三、油箱 油箱是油浸式变压器的外壳,是用钢板焊成,变压器器身就放在油箱内。按变压器容量的大小,油箱结构有吊器身式和吊箱壳式两种。由于大容量变压器体积大重量大,都毫无例外地做成吊箱壳式,这种箱壳犹如一只钟罩,故又称钟罩式油箱。当器身需要进行检修时,吊去外面钟罩形状的箱壳,即上节油箱,器身便全部暴露在外,可进行检修。显然吊箱壳比吊器身容易得多,不需要重型的起重设备。吊箱壳式变压器由上节油箱(钟罩箱壳)、下节油箱、器身组成。箱壳上装有储油柜(又称油枕)。油浸式变压器的油箱内充满了变压器油,变压器油既起冷却作用,又起绝缘作用。油中所

30、含杂质或水份将降低油的绝缘性能,故要求盛在油箱内的变压器油最好不与外界空气接触,为此需将油箱盖紧,但当油温变化时,油的体积会膨胀或收缩,因而引起油面升高或降低,对于小型变压器,一般采用预留空间的办法,即箱壳内的油不充到箱盖,但对大、中型变压器,如仍采用小型变压预留空间的办法,则因其油箱截面积较大,油面将与空气大面积接触,使油质容易变坏,尤其是大、中型电力变压器的高压侧,电压较高,当油的绝缘强度下降时,会立即威胁变压器的安全运行,储油柜可解决这个问题。储油柜又称油枕,或油膨胀器,通过气体继电器的连通管与箱壳连通,其上部装有一个呼吸器,正常时,储油柜中一半是油,一半是空气,箱壳内总是充满变压器油,

31、当油受热膨胀后,储油柜的油面上升,上半部的空气通过呼吸器排到外面大气中去;当冷却时,油面下降,外部空气通过呼吸器的管子又进入储油柜,油面随温度的变化而自由升降。油与空气的接触面始终是储油柜的截面,减少了油与空气的接触面,呼吸器的下端装有能够吸收水份与杂质的硅胶。此外,储油柜上装有全密封式带磁性的油位指示器。变压器装设了储油柜后,还有利于装设气体继电器(亦称瓦斯继电器),当变压器内部发生严重故障时,有大量气体突然产生,气体继电器接通断路器的跳闸回路,将变压器切除。四、辅助部件 1、气体继电器(瓦斯继电器)气体继电器是带储油柜(油枕)的油浸式变压器的一种保护装置。该继电器安装在变压器油箱与储油柜之

32、间的连接管路中,在变压器内部发生故障时,它将发出报警信号或切断变压器的运行。变压器正常工作时,瓦斯继电器内充满了变压器油,如果变压器内部出现了故障,则因高温将油分解产生的气体聚集在容器的上部,迫使油面下降,此时,气体继电器内的浮子会因浮力而转动,当该浮子转动到某一限定位置时,其内的磁铁使干簧管接点闭合,接通信号回路报警;若变压器因漏油而油面降低时,同样发出信号。如果变压器发生严重故障,将会出现油的涌浪,则在连接管内产生油流,冲动气体继电器内档板,当档板运动到某一限定位置时,其另一干黄管接点闭合,接通跳闸回路,切断与变压器连接的所有电源,从而起到保护变压器的作用。气体继电器外部由壳体、上盖、跳闸

33、试验按钮、放气阀、接线盒等组成。在新投运的变压器上,其内可能有未排尽的气体,确认后可经放气阀将空气排掉。2、吸湿器(亦称呼吸器)吸湿器系供清除和干燥由于变压器油温变化而进入变压器储油柜的空气中的杂物和潮气的,以保持变压器油的绝缘强度。吸湿器主体为玻璃管,内盛用氯化钴浸渍过的硅胶(变色硅胶)作为干燥剂,罩中还装有变压器油,作为杂物过滤剂。当变压器由于负荷或环境温度的变化而使其变压器油的体积发生胀缩时,储油柜内的气体将通过吸湿器产生呼吸,用以清除空气中的杂物和潮气,保持变压器内变压器油的绝缘强度。在使用过程中,应经常监视吸湿器中的硅胶是否变色,用作过滤剂的变压器油是否过脏或者因蒸发而使油面低于油面

34、线,如当硅胶已变色或油面高度低于油面线或油质过脏时,将硅胶进行干燥或更换,或添注或更换变压器油。3、净油器 变压器的净油器是一个充有吸附剂(硅胶)的容器,用于油浸式自冷或油浸风冷式变压器。净油器的工作原理:在运行中,变压器油箱内上层与下层油的温度不同而引起的变压器油的重度(密度)差,使油对流循环,其中一部分变压器油流经净油器的吸附剂时,油中所带的水分,游离碳等杂质被吸收,借此使变压器油得到连续再生净化。4、防爆管(压力释放器)防爆管、压力释放器是供油浸式变压器内部故障时释放压力用以保护变压器的一种保护装置。防爆管(安全气道)是一根钢质圆管,顶端出口装有一块玻璃或酚醛薄膜片,下部与油箱联通,当变

35、压器内部发生故障时,油箱内压力升高,油和气体冲破玻璃或酚醛薄膜片向外喷出,保护了油箱以免破裂。压力释放器是由弹簧控制的,当油箱内压力达到压力释放器的开启压力时,阀盖上升力超过弹簧压力而动作,阀盖打开,把油箱内的压力释放,阀盖打开同时,带动传动装置,拨动信号开关发出信号,指示杆同时被顶起,当油箱内压力降低或恢复到正常值后,阀盖依靠弹簧自动复位,这样既防止了变压器由于内部故障引起的油箱压力过大而造成事故扩大,又避免了变压器内部压力解除之后仍继续喷油和雨水空气侵入变压器内部现象发生。5、温度控制器 温度控制器主要是用来显示温度值和控制冷却风扇的自动启停及构成保护的一个必要条件。如我厂厂高变上,温控器

36、能清晰方便地读取变压器油的温度,并能在温度达到设定值上限 55时自动启动风扇、下限 45时自动停止风扇。又如我厂的主变,当上层油温达 85时,输出超温报警和启动保护装置发出跳闸信号。6、储油柜(油枕)储油柜一般由储油柜、油位计、耐油橡胶隔膜袋、呼吸器管、吸湿器组成。其中储油柜主要用以储存因温度变化产生体积改变的变压器油,柜端装有油位计,用于反应油面上升或下降的刻度。储油柜内装有一个隔膜袋,袋内经过呼吸管及吸湿器与大气相通,袋外和变压器油相接触,当变压器油箱中油膨胀或收缩时,储油柜油面即上升和下降,使隔膜袋向外排气或自行补充气体以平衡袋内、外侧压力,起到呼吸作用。7、套管 套管由瓷质的绝缘套筒和

37、导电杆组成,穿过油箱盖后,其导电杆下端与绕组引线相连接,上端与线路连接。套管以变压器油浸渍的电缆纸和金属均压极板组成的多层圆柱形电容器(简称电容芯子)作为主绝缘,瓷套作为外绝缘及油的容器。8、冷却系统 干式变一般为风冷式或自冷式。油浸式电力变压器冷却方式,按其容量的大小大致有油浸自冷式、油浸风冷式、强迫油循环风冷却等方式。在强迫油循环风冷却器结构系统中,变压器上部热油在潜油泵的作用下,通过蝶形阀、连接管被吸入冷却器,热油经过冷却器后,油温降低,然后依靠潜油泵把冷油通过管道,打入变压器底部,就这样不断地往复循环,使变压器油得到冷却。为了加强冷却变压器器身的效果,在变压器内部加装了油流导向。所谓“

38、导向”是指经过变压器外部冷却后的油送回变压器内后,使绝大部分冷油在变压器内部按给定的路线流通。为此,在变压器器身底部下夹件的两侧各装一根与外部冷却管道相通的管道,冷油由此流入,再由管子分几路穿过绕组下部的支持平面,往上流经铁芯内的冷却油道及绕组的内部,加强冷油与这些发热部件之间的接触,有效地带走损耗所产生的热量,从而大大提高内部的冷却效果。9、调压装置 为调节变压器的输出电压,可改变变压器高压绕组匝数,进行一定范围内调压。一般在高压绕组某个部位(如中性点,中部或端部)引出若干个抽头,并把这些抽头连接在可切换的分接开关上。在停电状态下方可切换的分接开关称为无励磁调压开关或无载调压开关;在不断开负

39、载的情况下即可切换的分接开关称有载调压开关。无载调压时,应根据电网电压把调压分接头调节到相应的档位上,或是用无载调压分接开关扳动手柄,使手柄对准所需要的分接位置。需要注意的是,无载调压必须将变压器的各侧电源切断,并做好安全措施后,方可进行调压。有载调压分接开关也称带负荷调压分接开关,其基本原理是在变压器的高压绕组中引出若干分接头,通过有载调压分接开关,在保证不切断负荷电流的情况下,由一个分接头切换到另一个分接头,以达到变换高压绕组的有效匝数,即改变变压器变比的目的。在切换过程中,需要过渡电阻,用以连接两个分接头,以防切换过程中造成失电的危险。10、干式变压器温度巡回显示控制仪 电力变压器的安全

40、可靠运行及使用寿命,在很大程度上取决于变压器绕组绝缘的安全可靠。而绕组温度超过绝缘耐受温度将使绝缘破坏,是导致变压器不能正常工作的主要原因之一。我公司干式变压器温度巡回显示控制仪,采用单片机技术,通过预埋在干式变压器三相绕组中的三只铂热电阻来测量绕组温度,并通过温度控制仪来判断和显示变压器绕组的温升,同时具有超温报警等功能,以保证变压器运行在安全的温度范围内。当温度达到 90时冷却风扇自动启动,也可手动启动。第四节 变压器的试验 电力变压器检修后,能否正常投入运行,需要通过检修和运行人员所做的试验来验证。一般需做:绕组直流电阻测试、交直流耐压试验、绝缘油试验、绕组泄漏电流试验;运行人员需做的试

41、验:绕组绝缘电阻测试、吸收比测定、变压器高、低压侧开关联动试验、变压器保护传动试验、冷却装置试验等。以上试验检验了变压器各方面的参数、指标,这些数据是判定变压器能否正常运行的重要依据。例如对新安装或大修后的的变压器做的冲击合闸试验,是为了检验变压器的绝缘能否承受额定电压和运行中的操作过电压,同时,该试验也考验了变压器的机械强度和保护是否误动。本节将重点介绍与运行有关的试验。一、相关试验概念 1、预防性试验:为了发现运行中设备的隐患,预防事故发生或设备损坏,对设备进行的检查、试验或监测,也包括取油样或气样进行的试验。2、绝缘电阻:在绝缘结构的两电极之间施加直流电压值与流经该对电极的泄流电流值之比

42、。常用兆欧表直接测得绝缘电阻值。3、吸收比:在同一次试验中,1 分钟的绝缘电阻与 15 秒时的绝缘电阻值之比。4、耐压试验:是绝缘预防性试验的一个重要项目,即对绝缘体施加一个比工作电压高的多的电压进行试验。在试验过程中可能引起设备绝缘的损坏又称破坏性试验。在耐压试验时所加电压为工频交流电压,称为工频交流耐压试验,当所加电压为直流电压时,称为直流耐压试验。5、冲击合闸试验:即全电压试验,对变压器施加全电压,以便来考察变压器的绝缘和机械强度,同时考察变压器继电保护能否躲过励磁涌流的影响。二、运行人员所做试验 1、绕组绝缘电阻和吸收比测定 1)绕组绝缘电阻测定 a)断开变压器各侧开关,并拉至检修位;

43、b)断开变压器中性点接地刀闸,或由检修打开厂用变低压侧中性点接地线;c)6Kv 等级以上的绕组用 2500v 摇表测量,其阻值为每千伏不低于 1M,最低不低于 6M;d)380V 等级的绕组用 500V 摇表测定,其阻值不低于。e)测量完被测绕组绝缘应充分放电。2)吸收比的测定 通过测试变压器 60 秒和 15 秒的绝缘电阻的比值(吸收比)应不低于。2、变压器高、低压侧开关联动试验 此试验用来测试变压器高、低压侧开关内部控制回路接线正确与否。1)将变压器高、低压侧开关送至试验电源位。2)就地/远方操作高压侧开关跳闸,此时低压侧开关应联动跳闸。3、变压器保护传动试验 此试验用来检测保护动作的正确

44、性及保护和开关有无拒动现象。1)将变压器高低压侧开关送试验电源。2)将变压器保护柜送工作电源。3)检修人员短接相关保护出口,如:差动、速断、接地保护此时变压器高低压侧开关应跳闸,同时发出相应的光字。4、气体继电器试验 1)将变压器高低压侧开关送试验电源。2)将变压器保护柜送工作电源。3)检修短接气体继电器轻重瓦斯保护接点,当短接轻瓦斯时应只发信号;当短接重瓦斯时变压器高、低压侧开关应跳闸。5、冲击合闸试验 新投产或大修后的变压器应进行冲击合闸试验,按下列条件进行 1)将变压器全套保护投入跳闸;2)对于中性点接地系统的变压器,进行冲击合闸时,其中性点接地刀闸必须合上;3)变压器第一次投入时,应全

45、电压冲击合闸,冲击合闸时,应使用变压器电源侧开关;4)变压器第一次受电持续时间不应少于 10 分钟,检查应无异常;5)变压器应进行5 次冲击合闸均无异常(每次间隔5分钟),励磁涌流不应引起保护装置动作;6)变压器并列前应符合变压器并列条件;7)变压器带电后应检查其各部运行良好;8)主变、高厂变检修后,一般不做反冲击试验(高压侧全电压冲击试验),应随发电机做零起升压试验。6、冷却装置试验 1、冷却器电源联动试验;2、冷却装置全停联动发电机主开关跳闸试验;3、单组冷却器启停试验;4、辅助冷却器联动试验;5、备用冷却器联动试验。变压器冷却装置试验方法见第一篇(QFSN-330-2 型同步发电机)第五

46、节 变压器的许可运行方式 一、额定运行方式 1、在规定的冷却条件下变压器按照制造厂铭牌及技术规范规定参数下运行,此方式称为额定运行方式。变压器可以在额定方式下长期连续运行。2、运行中的变压器的电压变动范围在额定电压的5%范围内变动,此时额定容量不变。加在所有分接头上的电压不得大于其相应额定电压的 105%。电压下降至额定值的 95%以下时,容量应相应降低,以额定电流不超过额定值的 105%为限。3、油浸自冷和油浸风冷变压器上层油温一般不宜超过 85 ,最高不得超过 95 ,温升最高不能超过 55。4、强迫油循环风冷变压器的上层油温一般不应超过 75,最高不得超过 85 ,温升最高不能超过 45

47、。5、干式变压器线圈、铁芯表面和构件表面的温升不得超过 80。F 级绝缘干式变压器绕组的最大温升 100,环境温度在 35时,温度不宜超过 130。容量 800KVA 及以上的变压器装设冷却风扇,当温度达到 120时自动启动,也可手动启动。6、强迫油循环风冷变压器投入运行前应先投入冷却装置。不允许在未投冷却装置的情况下将变压器投入运行。7、强力通风冷却的变压器其上层油温高于 55 时开启冷却风扇,低于 45 可停用风扇。有风扇自启动装置者,其选择开关应投 自动 位置。若风扇自投装置不能用时,变压器在投运前应先开启风扇。二、绝缘规定 1、变压器检修后,启动前均应测量其绝缘电阻值并应做好记录。2、

48、油浸变压器的绝缘电阻值,按公式 1 换算到同一温度下,与上次测量结果相比,不应低于 40%。否则应通知检修检查处理,必要时应测量变压器的介质损耗和绝缘电阻吸收比,并抽取油样化验,以判断绝缘是否良好。在 10 30 条件下,吸收比(R60/R15)不应小于,并将其结果、测量时的上层油温和环境温度记录在专用记录本内,以便分析比较。不同温度下,变压器的绝缘电阻值可按下式进行换算:R20=Rt10A(t20)(1)式中:A 表示温度系数其值为:;t 表示测量时的实际温度();Rt 表示温度为t时测量到的实际电阻值(M);R20 表示换算到 20时的绝缘电阻值(M);3、变压器高压侧电压在 6KV 及以

49、上者应用 2500V 摇表进行绝缘测定,其绝缘电阻值不低于1M/KV。不符合此规定时应认为该变压器绝缘电阻值不合格,不能将该变压器投入运行。4、变压器高压侧电压在及以下者应用 500V 或 1000V 摇表进行绝缘测定,其绝缘电阻值不低于(20)。不符合此规定时应认为该变压器绝缘电阻值不合格,不能将该变压器投入运行。5、干式变压器的绝缘,按不低于 1 M/KV(运行电压)来判定其是否良好,干式变压器必须确认绝缘无老化后,方可投入运行。干式变压器的线圈受潮后需进行处理时,必须与厂家取得联系。三、变压器过负荷规定 1、变压器允许在正常过负荷和事故过负荷的情况下运行。正常过负荷可以经常运行,其允许过

50、负荷时间按规定执行;变压器事故过负荷只允许事故情况下运行。过负荷期间应密切监视变压器的运行状态。2、在下列情况下,变压器不得正常过负荷运行:a)存在缺陷的变压器,如漏油、有局部过热现象、绝缘有薄弱点等;b)一直满负荷运行的变压器;c)冷却器不能全部投入运行的变压器。3、油浸自冷变压器事故过负荷允许运行时间按表一规定执行。表一 小时:分 过 负 荷 倍 数 环 境 温 度 0 10 20 30 40 24:00 24:00 24:00 19:00 7:00 24:00 24:00 13:00 5:50 2:45 23:00 10:00 5:00 3:00 1:03 8:30 5:10 3:10

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