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1、 华润电力湖南有限公司 2016年5月发电部电气专业培训发电部电气专业培训变压器基本原理及结构变压器基本原理及结构二二一六年五月一六年五月 主变压器在电力系统的主要作用主变压器在电力系统的主要作用1、变压器在电力系统中主要作用是变换电压，以利于功、变压器在电力系统中主要作用是变换电压，以利于功率的传输。率的传输。2、升高电压，可以减少线路损耗，提高送电的经济性，、升高电压，可以减少线路损耗，提高送电的经济性，达到远距离送电的目的。达到远距离送电的目的。3、降低电压，把高电压变为用户所需要的各级使用电压，、降低电压，把高电压变为用户所需要的各级使用电压，满足用户需要。满足用户需要。华润电力湖南有
2、限公司 2016年3月现规定现规定？按调度下发的无功及按调度下发的无功及电压曲线，协调电压曲线，协调A A厂共同调节，确保厂共同调节，确保#1#1发发电机、电机、#2#2发电机及鲤桥线三个点的无功基发电机及鲤桥线三个点的无功基本一致，并满足系统电压的要求。本一致，并满足系统电压的要求。部门对线路电压的规定部门对线路电压的规定原规定原规定？主变高压侧电压主变高压侧电压537-540KV537-540KV 华润电力湖南有限公司 2016年5月变压器的基本原理变压器的基本原理 变压器是一种按电磁感应原理工作的电气设备，当一次线变压器是一种按电磁感应原理工作的电气设备，当一次线圈加上电压、流过交流电流
3、时，在铁芯中就产生交变磁通。磁圈加上电压、流过交流电流时，在铁芯中就产生交变磁通。磁通中的大部分交链着二次线圈，称它为主磁通。在主磁通的作通中的大部分交链着二次线圈，称它为主磁通。在主磁通的作用下，两侧的线圈分别产生感应电势，电势的大小与匝数成正用下，两侧的线圈分别产生感应电势，电势的大小与匝数成正比，即比，即U1/U2=N1/N2=KU1/U2=N1/N2=K。K K为变压器变比，变比等于匝数比，匝为变压器变比，变比等于匝数比，匝数多则电压高，匝数少则电压低。变压器电流之比与一、二次数多则电压高，匝数少则电压低。变压器电流之比与一、二次绕组的匝数成反比，即绕组的匝数成反比，即1/2=N2/N
4、1=1/K1/2=N2/N1=1/K，变压器匝数多的，变压器匝数多的一侧电流小，匝数少的一侧电流大。变压器的原、副线圈匝数一侧电流小，匝数少的一侧电流大。变压器的原、副线圈匝数不同，起到了变压作用。不同，起到了变压作用。变压器的基本结构（一）变压器的基本结构（一）华润电力湖南有限公司 2016年5月 变压器的基本结构主要包含器身、油箱、冷却装变压器的基本结构主要包含器身、油箱、冷却装置、保护装置、出线装置和变压器油。置、保护装置、出线装置和变压器油。1 1、器身：又称芯体，是变压器最重要的部件，、器身：又称芯体，是变压器最重要的部件，其中包括铁心、绕组、绝缘、引线、分接开关等其中包括铁心、绕组
5、、绝缘、引线、分接开关等部件。部件。2 2、油箱：油箱一般有平顶桶式和钟罩式两种形、油箱：油箱一般有平顶桶式和钟罩式两种形式。平顶桶式包括箱盖、箱壁、箱底；钟罩式包式。平顶桶式包括箱盖、箱壁、箱底；钟罩式包括钟罩、下节油箱。油箱上还设有放油阀门、活括钟罩、下节油箱。油箱上还设有放油阀门、活门、小车、油样活门、接地螺栓、铭牌等零部件。门、小车、油样活门、接地螺栓、铭牌等零部件。3 3、冷却装置包括散热器或冷却器。、冷却装置包括散热器或冷却器。4 4、保护装置包括储油柜、油表、压力释放阀、保护装置包括储油柜、油表、压力释放阀、呼吸器、测温元件、净油器、瓦斯继电器等。呼吸器、测温元件、净油器、瓦斯继
6、电器等。华润电力湖南有限公司 2016年5月变压器的基本结构（二）变压器的基本结构（二）5 5、出线装置：包括高、中、低压套管等。、出线装置：包括高、中、低压套管等。6 6、辅助设备：油箱、油枕、呼吸器、防爆管（压力辅助设备：油箱、油枕、呼吸器、防爆管（压力释放阀）、散热器、绝缘套管、分接开关、气体继电释放阀）、散热器、绝缘套管、分接开关、气体继电器、温度计、净油器等。器、温度计、净油器等。芯体装配成一个整体后放在油箱中，再装上以上辅助芯体装配成一个整体后放在油箱中，再装上以上辅助装置，充满油就组成一台变压器。运输时应将上述辅装置，充满油就组成一台变压器。运输时应将上述辅助装置拆除单独运输，变
7、压器本体封堵好后需带油或助装置拆除单独运输，变压器本体封堵好后需带油或充氮运输，以免线圈受潮。到达目的地后一般不需要充氮运输，以免线圈受潮。到达目的地后一般不需要吊芯检查（运输中三维冲撞仪记录未超标，并经厂家吊芯检查（运输中三维冲撞仪记录未超标，并经厂家确认不需要吊检）即可组装，经试验合格后方能投入确认不需要吊检）即可组装，经试验合格后方能投入运行。运行。冷却器的作用？冷却方式有几种？冷却器的作用？冷却方式有几种？华润电力湖南有限公司 2016年5月 当变压器上层油温与下部油温产生温差时，通过冷却当变压器上层油温与下部油温产生温差时，通过冷却器形成油温对流，经冷却器冷却后流回油箱，起到降低变器
8、形成油温对流，经冷却器冷却后流回油箱，起到降低变压器温度的作用。压器温度的作用。变压器的冷却方式有：变压器的冷却方式有：1 1、油浸式自然空气冷却方式（油浸式自冷式）、油浸式自然空气冷却方式（油浸式自冷式）2 2、油浸风冷式。、油浸风冷式。3 3、强迫油循环水冷式。、强迫油循环水冷式。4 4、强迫油循环风冷式。、强迫油循环风冷式。220KV220KV及以下变压器一般选用油浸风冷式或油浸式自冷式及以下变压器一般选用油浸风冷式或油浸式自冷式 瓦斯继电器瓦斯继电器华润电力湖南有限公司 2016年5月瓦斯继电器的作用：瓦斯继电器的作用：当变压器内部发生绝缘击穿、线匝短路及铁芯烧毁等故障当变压器内部发生
9、绝缘击穿、线匝短路及铁芯烧毁等故障时，给运行人员发出信号或切断电源以保护变压器。时，给运行人员发出信号或切断电源以保护变压器。可按气体的颜色来判断故障：可按气体的颜色来判断故障：1、灰黑色，易燃。通常是因绝缘油炭化造成的，也可能是接触、灰黑色，易燃。通常是因绝缘油炭化造成的，也可能是接触不良或局部过热导致。不良或局部过热导致。2、灰白色，可燃。有异常臭味，可能是变压器内纸质烧毁所致，、灰白色，可燃。有异常臭味，可能是变压器内纸质烧毁所致，有可能造成绝缘损坏。有可能造成绝缘损坏。3、黄色，不易燃。因木质制件烧毁所致。、黄色，不易燃。因木质制件烧毁所致。4、无色，不可燃。无味，多为空气。、无色，不
10、可燃。无味，多为空气。瓦斯继电器瓦斯继电器华润电力湖南有限公司 2016年5月瓦斯继电器的保护机理：瓦斯继电器的保护机理：结构：油箱与油枕之间。上部是一个密封的浮筒，下部是一结构：油箱与油枕之间。上部是一个密封的浮筒，下部是一块金属档板块金属档板,两者都装有密封的水银接点。浮筒和档板可以围两者都装有密封的水银接点。浮筒和档板可以围绕各自的轴旋转。绕各自的轴旋转。正常运行时，继电器内充满油，浮筒浸在油内，处于上浮位正常运行时，继电器内充满油，浮筒浸在油内，处于上浮位置，水银接点断开；档板则由于本身重量而下垂，其水银接置，水银接点断开；档板则由于本身重量而下垂，其水银接点也是断开的。点也是断开的。
11、轻瓦斯：当变压器内部发生轻微故障时，气体产生的速度较轻瓦斯：当变压器内部发生轻微故障时，气体产生的速度较缓慢，气体上升至储油柜途中首先积存于瓦斯继电器的上部缓慢，气体上升至储油柜途中首先积存于瓦斯继电器的上部空间，使油面下降，浮筒随之下降而使水银接点闭合，接通空间，使油面下降，浮筒随之下降而使水银接点闭合，接通“轻瓦斯轻瓦斯”信号；信号；重瓦斯：当变压器内部发生严重故障时，则产生强烈的瓦斯重瓦斯：当变压器内部发生严重故障时，则产生强烈的瓦斯气体，油箱内压力瞬时突增，产生很大的油流向油枕方向冲气体，油箱内压力瞬时突增，产生很大的油流向油枕方向冲击，因油流冲击档板，档板克服弹簧的阻力，带动磁铁向干
12、击，因油流冲击档板，档板克服弹簧的阻力，带动磁铁向干簧触点方向移动，使水银触点闭合，接通跳闸回路。簧触点方向移动，使水银触点闭合，接通跳闸回路。油箱的作用及类型油箱的作用及类型华润电力湖南有限公司 2016年5月油箱的作用：油箱的作用：是变压器的外壳，内装铁芯和线圈并充满变压器油，使是变压器的外壳，内装铁芯和线圈并充满变压器油，使铁芯和线圈浸在油内。变压器油起绝缘和散热作用。铁芯和线圈浸在油内。变压器油起绝缘和散热作用。常见油箱有两种类型：常见油箱有两种类型：箱式油箱：一般用于中小型变压器。上部箱盖可以箱式油箱：一般用于中小型变压器。上部箱盖可以打开，充满油后与大型变压器相比较轻。当变压器打开
13、，充满油后与大型变压器相比较轻。当变压器需要安装检修时，将箱盖打开，吊出器身，进行检需要安装检修时，将箱盖打开，吊出器身，进行检修。修。钟罩式油箱：用于大型变压器。器身较重，一般在钟罩式油箱：用于大型变压器。器身较重，一般在200T以上，总重以上，总重300T以上，运输比较困难。当进行以上，运输比较困难。当进行检修时，不必调出笨重的器身，只要调去较轻的箱检修时，不必调出笨重的器身，只要调去较轻的箱壳，即可进行检修工作。壳，即可进行检修工作。变压器油枕的作用及类型变压器油枕的作用及类型华润电力湖南有限公司 2016年5月变压器油枕的作用：变压器油枕的作用：当变压器油的体积随着油的温度膨胀或减小时
14、，油枕起着当变压器油的体积随着油的温度膨胀或减小时，油枕起着调节油量，保证变压器油箱内经常充满油的作用。调节油量，保证变压器油箱内经常充满油的作用。如没有油枕，油箱内的油面波动就会带来一下不利因素：如没有油枕，油箱内的油面波动就会带来一下不利因素：一是油面降低时露出铁芯和线圈部分会影响散热和一是油面降低时露出铁芯和线圈部分会影响散热和绝缘。绝缘。二是随着油面波动空气从箱盖缝里排出和吸进，而由于上层二是随着油面波动空气从箱盖缝里排出和吸进，而由于上层油温很高，使油很快地氧化和受潮。油枕的油面比油箱的油温很高，使油很快地氧化和受潮。油枕的油面比油箱的油面要小，这样，可以减少油和空气的接触面，防止油
15、被油面要小，这样，可以减少油和空气的接触面，防止油被过速地氧化和受潮。过速地氧化和受潮。三是油枕的油在平时几乎不参加油箱内的循环，它的温度要三是油枕的油在平时几乎不参加油箱内的循环，它的温度要比油箱内的上层油温的低的多，油的氧化过程也慢的多，比油箱内的上层油温的低的多，油的氧化过程也慢的多，因此有了油枕，可以防止油的过速氧化。因此有了油枕，可以防止油的过速氧化。变压器油变压器油枕有三种形式：枕有三种形式：波纹式、胶囊式、隔膜式。波纹式、胶囊式、隔膜式。油位计（表）油位计（表）华润电力湖南有限公司 2016年5月油枕的一端一般装有油位计（表）。油位计（表）油枕的一端一般装有油位计（表）。油位计（
16、表）是用来指示油枕中的油面。是用来指示油枕中的油面。对于胶囊式油枕，为了使变压器油面与空气完全隔对于胶囊式油枕，为了使变压器油面与空气完全隔绝，其油位计间接显示油面。该油枕是通过在油枕绝，其油位计间接显示油面。该油枕是通过在油枕下部的小胶囊，使之成为一个单独的油循环系统，下部的小胶囊，使之成为一个单独的油循环系统，当油枕的油面升高时，压迫小胶囊的油柱压力增大，当油枕的油面升高时，压迫小胶囊的油柱压力增大，小胶囊的体积被缩小了一些，于是在油位计反映出小胶囊的体积被缩小了一些，于是在油位计反映出来的油位也高起来一些，且其高度与油枕中的油面来的油位也高起来一些，且其高度与油枕中的油面成正比；相反，油
17、枕中的油面降低时，压迫小胶囊成正比；相反，油枕中的油面降低时，压迫小胶囊的油柱压力也将减少，使小胶囊体积也相对地要增的油柱压力也将减少，使小胶囊体积也相对地要增大一些，反应在油位计中的油面就要降低一些，且大一些，反应在油位计中的油面就要降低一些，且其高度与油枕中的油面成正比。换句话说，它使通其高度与油枕中的油面成正比。换句话说，它使通过油枕油面的高、低变化，导致小胶囊压力大小发过油枕油面的高、低变化，导致小胶囊压力大小发生变化，从而使油面间接地、成正比地反应油枕油生变化，从而使油面间接地、成正比地反应油枕油面高低的变化。面高低的变化。油位计（表）油位计（表）华润电力湖南有限公司 2016年5月
18、对于隔膜式油枕，可安装磁力式油表，油表连对于隔膜式油枕，可安装磁力式油表，油表连杆机构的滚轮在薄膜上不受任何阻力，能自由、杆机构的滚轮在薄膜上不受任何阻力，能自由、灵活地伸长与缩短。磁力表上部有接线盒，内灵活地伸长与缩短。磁力表上部有接线盒，内部有开关，当油枕的油面出现最高或最低位置部有开关，当油枕的油面出现最高或最低位置时，开关自动闭合，发出报警信号。时，开关自动闭合，发出报警信号。呼吸器、硅胶、油封杯的作用呼吸器、硅胶、油封杯的作用华润电力湖南有限公司 2016年5月呼吸器的作用是提供变压器在温度变化时内部气呼吸器的作用是提供变压器在温度变化时内部气体出入的通道，解除正常运行中因温度变化产
19、生体出入的通道，解除正常运行中因温度变化产生对油箱的压力。对油箱的压力。呼吸器内硅胶的作用是在变压器温度下降时对吸呼吸器内硅胶的作用是在变压器温度下降时对吸进的气体去潮气。进的气体去潮气。油封杯的作用是延长硅胶的使用寿命，把硅胶与油封杯的作用是延长硅胶的使用寿命，把硅胶与大气隔离开，只有进入变压器内的空气才通过硅大气隔离开，只有进入变压器内的空气才通过硅胶。胶。更换硅胶应采取的安全措施更换硅胶应采取的安全措施华润电力湖南有限公司 2016年5月DL/T 572-2010 电力变压器运行规程中条规定“变压器在运行中滤油、补油、换潜油泵或更换净油器的吸附剂时，应将其重瓦斯改接信号、此时其他保护装置
20、仍应接跳闸”。更换硅胶应采取的安全措施更换硅胶应采取的安全措施华润电力湖南有限公司 2016年5月国标及行标中没有明确在换硅胶时要将瓦斯保护改“信号”很多厂的运行规程中明确要求：变压器在运行中更换硅胶时，应将重瓦斯保护改投信号，工作完毕24小时后投跳闸现实：1、更换呼吸器硅胶时不会引起瓦斯保持误动；2、更换硅胶的风险在于呼吸道的堵塞（换前及换后）本厂规程规定：“变压器在运行中更换硅胶时，应将重瓦斯保护改投信号。工作完毕2小时检查呼吸器通道正常且瓦斯保护未发信后投跳闸。”变压器压力释放阀的作用变压器压力释放阀的作用华润电力湖南有限公司 2016年5月 变压器压力释放阀的作用相当于早期变压器的防爆
21、变压器压力释放阀的作用相当于早期变压器的防爆筒起安全阀的作用。当变压器发生故障或穿越性的短路筒起安全阀的作用。当变压器发生故障或穿越性的短路未及时切除，电弧或过流产生的热量使变压器油发生分未及时切除，电弧或过流产生的热量使变压器油发生分解，产生大量高压气体，使油箱承受巨大的压力，严重解，产生大量高压气体，使油箱承受巨大的压力，严重是可能使油箱变形甚至破裂，并将可燃性油喷洒满地。是可能使油箱变形甚至破裂，并将可燃性油喷洒满地。压力释放阀在这种情况下动作排除故障产生的高压气体压力释放阀在这种情况下动作排除故障产生的高压气体和油，以减轻和解除油箱所承受的压力，保证油箱的安和油，以减轻和解除油箱所承受
22、的压力，保证油箱的安全。对主变压器（日立公司），其动作压力整定在全。对主变压器（日立公司），其动作压力整定在101101磅平方英寸，并在磅平方英寸，并在2ms2ms内全部开放。主、辅油箱内全部开放。主、辅油箱各有一个压力释放阀。各有一个压力释放阀。思考：思考：电抗器检修投运后，压力释放阀冲破大量漏油电抗器检修投运后，压力释放阀冲破大量漏油的原因是什么的原因是什么？有载调压分接开关有载调压分接开关华润电力湖南有限公司 2016年5月 有载分接开关是能在变压器励磁或带负荷状态下调换线圈有载分接开关是能在变压器励磁或带负荷状态下调换线圈分接头运行位置的切换开关，通常它有一个带过渡阻抗的分接头运行位置
23、的切换开关，通常它有一个带过渡阻抗的切换开关和一个带（或不带）范围开关的分接选择器所组切换开关和一个带（或不带）范围开关的分接选择器所组成。整个开关是通过驱动机构来操作的（有些型式的分接成。整个开关是通过驱动机构来操作的（有些型式的分接开关中，切换开关和分接选择器的功能被结合成为一个选开关中，切换开关和分接选择器的功能被结合成为一个选择开关）。择开关）。有载调压分接开关由下列主要部件组成：有载调压分接开关由下列主要部件组成：分接选择器：它是能承载但不能接通或断开电流的一种装分接选择器：它是能承载但不能接通或断开电流的一种装置，与切换开关配合使用，以选择分接头的位置。置，与切换开关配合使用，以选
24、择分接头的位置。切换开关：它是与分接选择器配合使用，以承载、接通和切换开关：它是与分接选择器配合使用，以承载、接通和断开已选电路中的电流的一种装置。断开已选电路中的电流的一种装置。有载调压分接开关有载调压分接开关华润电力湖南有限公司 2016年5月选择开关：把分接选择器和切换开关的作用结合在一选择开关：把分接选择器和切换开关的作用结合在一起，能承载接通和断开电流的一种装置。起，能承载接通和断开电流的一种装置。范围开关：它具有通电能力，但不能切断电流。它可范围开关：它具有通电能力，但不能切断电流。它可将分接绕组的一端或另一端接到主绕组上。将分接绕组的一端或另一端接到主绕组上。驱动机构：是驱动分接
25、开关的一种装置。驱动机构：是驱动分接开关的一种装置。过渡阻抗：在切换时用以限制在两个分接头间的过渡过渡阻抗：在切换时用以限制在两个分接头间的过渡电流，以限制其循环电流电流，以限制其循环电流。有载调压分接开关有载调压分接开关华润电力湖南有限公司 2016年5月主通断触头：它是不经过过渡阻抗而直接与变压器绕主通断触头：它是不经过过渡阻抗而直接与变压器绕组相连接，直接能接通或断开电流的触头组。组相连接，直接能接通或断开电流的触头组。过渡触头：它是经过串连的过渡阻抗与变压器绕组相过渡触头：它是经过串连的过渡阻抗与变压器绕组相连接的，能接通或断开电流的触头组。连接的，能接通或断开电流的触头组。温度计温度
26、计华润电力湖南有限公司 2016年5月 大型变压器都装有测量上层油温的带电接点的测温装大型变压器都装有测量上层油温的带电接点的测温装置，它装在变压器油箱外，便于运行人员监视变压器置，它装在变压器油箱外，便于运行人员监视变压器油温情况。测温装置有电触点压力式温度计和遥测温油温情况。测温装置有电触点压力式温度计和遥测温度计两种：度计两种：电电触点压力式温度计除了可以测量变压器的实时温度触点压力式温度计除了可以测量变压器的实时温度外，还带有电触点，若温度到达或超过上、下限给定外，还带有电触点，若温度到达或超过上、下限给定值时，其触点闭合，发出报警信号。值时，其触点闭合，发出报警信号。遥测温度计：也称
27、电阻温度计，它是利用电桥原理构遥测温度计：也称电阻温度计，它是利用电桥原理构成的，只要有两个部件组成，一是动圈式温度指示仪成的，只要有两个部件组成，一是动圈式温度指示仪表；二是热电阻检测元件。热电阻是装在变压器的箱表；二是热电阻检测元件。热电阻是装在变压器的箱盖上，温度指示仪表装在控制室，两者之间通过电缆盖上，温度指示仪表装在控制室，两者之间通过电缆或光缆连接起来，所以可以实现遥测测温或光缆连接起来，所以可以实现遥测测温。绕组温度测量原理绕组温度测量原理华润电力湖南有限公司 2016年5月 变压器绕组是一个带电体，直接测量绕组温度在绝缘处理上具有较大难度。虽采用光纤技术也能实现，但成本较高。实
28、际上常用的是一种热模拟测量技术，原理：绕组温度表主要是在一个油温表的基础上,配备一台电流匹配器和一个电热元件，通过变压器电流互感器取出的与负荷成正比的电流，经变流器调整后，通过嵌装在弹性元件内的电热元件，电热元件产生热量，使弹性元件的位移量增大。因此，在变压器带上负荷后,弹性元件的位移量是由变压器顶层油温和变压器的负荷电流两者所共同决定，变压器绕组温度计指示的温度是变压器顶层油温与线圈对油的温升之和。绕组温度异常原因分析绕组温度异常原因分析华润电力湖南有限公司 2016年5月可能的元件故障：1、温度计焊接在变压器油箱顶部，与变压器油系统是隔离的，但导热，温度计座内注满感温油；2、电流匹配器可进行粗调（调整线端K）和微调（调整电位器W，即与电热元件的分流比）。分析：1、温度计内感温油缺少会引起测量不准；2、绕组温度接近油温，可能是电流匹配器有关的电气回路故障；3、测量误差大可能与电位器有关。华润电力湖南有限公司 2016年5月谢谢！