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1、电力变压器(1)2023/5/20 电力变压器(1)概 述 变压器在电力系统中生产，输送，分配和使用电能的重要装置。变压器是利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器。电厂普遍使用普通双绕组电力变压器。在台山电厂电气专业维护的设备中,变压器是一个非常重要的电气设备。授课的目的是让员工了解变压器的工作原理，熟悉变压器的结构特点及台电变压器的种类和掌握变压器运行维护的基础知识。电力变压器(1)铁芯原线圈副线圈变压器的构造示意图 电力变压器(1)变压器的基本构造 变压器的是由一个闭合铁心和套在铁心上的两个绕组组成的。一个线圈跟电源连接，接收交流电能叫原线圈/一次绕组；另一个
2、线圈跟负载连接，送出交流电能叫副线圈/二次绕组。变压器的主要部件有：(1)器身：包括铁心、绕组、绝缘部件及引线。铁心是变压器中主要的磁路部分。通常由含硅量较高，厚度为0.35 或0.5mm.表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成。铁心分为铁心柱和铁轭俩部分，铁心柱套有绕组；铁轭闭合磁路之用。铁心结构的基本形式有心式和壳式两种。绕组是变压器的电路部分，它是用纸包的绝缘扁线或圆线绕成。(2)调压装置：即分接开关，分为无励磁调压和有载调压(3)油箱及冷却装置。(4)保护装置：包括储油柜、安全气道、吸湿器、气体继电器、净油器和测温装置等。(5)绝缘套管。以典型的油侵式电力变压器为例，其他结构部件有：
3、油箱、储油柜、散热器、高压绝缘管套以及继电保护装置等.电力变压器(1)电流加强磁场加强感生电流流出方向变压器的原理示意图 电力变压器(1)变压器原理示意图电力变压器(1)变压器的基本原理 变压器可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能。通常讨论变压器均忽略原、副线圈的电阻和各种电磁能量损失，即理想变压器。根据电磁感应原理，穿过原、副线圈的磁通量、磁通量变化率相同，结果原、副线圈产生的感应电动势和它们各自的匝数成正比，原、副线圈的交变电流的周期、频率相同。演示:把变压器的初级线圈接在 交流电源上，可使用交流电压表测量变压器的初级和次级的电压。换另外一组匝数不同的变压器，再把初级接
4、在电源上，再使用交流电压表测量变压器的初级和次级的电压。电力变压器(1)变压器基本原理 变压器的基本原理是电磁感应原理，现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理（如上图）：当一次侧绕组上加上电压1 时，流过电流1，在铁芯中就产生交变磁通1，这些磁通称为主磁通，在它作用下，两侧绕组分别感应电势1，2，感应电势公式为：E=4.44fNm式中：E-感应电势有效值f-频率N-匝数m-主磁通最大值 由于二次绕组与一次绕组匝数不同，感应电势E1 和E2 大小也不同，当略去内阻抗压降后，电压1 和2 大小也就不同。当变压器二次侧空载时，一次侧仅流过主磁通的电流（0），这个电流称为激磁电流。当二次侧加负载流
5、过负载电流2 时，也在铁芯中产生磁通，力图改变主磁通，但一次电压不变时，主磁通是不变的，一次侧就要流过两部分电流，一部分为激磁电流0，一部分为用来平衡2，所以这部分电流随着2 变化而变化。当电流乘以匝数时，就是磁势。上述的平衡作用实质上是磁势平衡作用，变压器就是通过磁势平衡作用实现了一、二次侧的能量传递。电力变压器(1)变压器基本原理 1,我们得到以下公式U1/U2=N1/N2 原副线圈的电压和匝数成正比。如果副线圈的匝数变大，就是升压变压器。副线圈的匝数变小的是降压变压器。2,理想变压器的输入的功率一定等于它输出的功率。（损耗极小）3,原副线圈的电流和匝数成反比。（仅限于只有一组原副线圈）电
6、力变压器(1)变压器的基本物理公式/参数 电力变压器(1)变压器的基本物理公式/参数(1).额定容量SN：变压器视在功率的惯用数值，以VA，KVA，MVA 表示。(2).额定电压UN：变压器各绕组在空载额定分接下端子间电压的保证值，对于三相变压器额定电压系指线电压，以V 或KV 表示。(3).额定电流IN 变压器的额定容量除以各绕组的额定电压所计算出来的线电流值，以A 表示。（4).额定频率 我国工业用电频率为50HZ。电力变压器(1)变压器的分类 变压器按用途一般分为电力变压器和特种变压器两大类。电力变压器可分为:升压变压器、降压变压器、配电变压器、联络变压器，等。特种变压器可分为:整流变压
7、器、电炉变压器、高压试验变压器、控制变压等。变压器按相数可分为单相和三相变压器。电力变压器(1)台电的主变压器 台山电厂1 号机采用发-变组单元接线方式接到达220KV 母线上，主变将发电机输出的20KV 电压升压至220KV 后接入系统。主变是常州东芝变压器有限公司生产，三相双绕组强油风冷无激磁调压变压器。产品型号：SFP720000/220 型式：户外型、油浸式、三相一体式、强油导向/强风冷（ODAF）额定容量：720MVA 额定电压：HV：242 2 2.5%KVLV：20KV 额定电流：1718/20785A 额定频率：50Hz 联结组标号：D.YN-11电力变压器(1)台电的电除尘整
8、流变 交流380V 电源经断路器接通，由反并联晶闸管交流调压后，送至整流变压器初级，再经升压、整流输出直流负高压。产品型号：GGAj021.5/72CGGGAj021.5/80CG 型式：互外型、油浸式、三相一体式、冷却方式：ONAN/ONAF 交流输入：0380V451A 额定频率：50Hz 联结组标号：YN.yn1-yn1 额定整流电压：72KV（80KV）额定整流电流1.5A 重量2040Kg/2300Kg电力变压器(1)台电的励磁变 台电1 号机的发电机励磁系统为ABB 供货的UNITROL500 静态有刷励磁系统，从德国引进的励磁变压器从发电机出口引接。1 号机励磁变压器由德国WTW
9、 公司2002 年制造 型号：DTR306300 额定功率值:6000KVA 一次电流额定值：（1U-1V-1W）22-2120000A 一次电压额定值：1732V 二次电流额定值：（2U-2V-2W）840A 二次电压额定值：41239V 频率：50HZ 相数：三相 矢量组：Yd5 保护等级：IP21 冷却方式:AN 绝缘系统温度：F155 重量：16820kg电力变压器(1)台电的厂用干式变 低压厂用及公用变压器是为顺特电气供货的SCB9型树脂绝缘干式变，按成对配置、互为备用。如：1A 汽机变是广东顺德特种变压器厂产的SCB9-1600/6.3KV 低损耗,带保护外壳干式变压器.额定容量:
10、1600KVA 额定电压:6.322.5%/0.4KV 接线组别:D,yn11 阻抗电压：Ud=6%附数显式温度计电力变压器(1)变压器的运行维护及事故处理 1、变压器运行中出现的不正常现象(1)变压器运行中如漏油、油位过高或过低，温度异常，音响不正常及冷却系统不正常等，应设法尽快消除。(2)当变压器的负荷超过允许的正常过负荷值时，应按规定降低变压器的负荷。(3)变压器内部音响很大，很不正常，有爆裂声；温度不正常并不断上升；储油柜或安全气道喷油；严重漏油使油面下降，低于油位计的指示限度；油色变化过快，油内出现碳质套管有严重的破损和放电现象等，应立即停电修理。4)当发现变压器的油温较高时，而其油
11、温所应有的油位显著降低时，应立即加油。加油时应遵守规定。如因大量漏油而使油位迅速下降时，应将瓦斯保护改为只动作于信号，而且必须迅速采取堵塞漏油的措施，并立即加油。(5)变压器油位因温度上升而逐渐升高时，若最高温度时的油位可能高出油位指示计，则应放油，使油位降至适当的高度，以免溢油。电力变压器(1)2、变压器运行中的检查(1)检查变压器上层油温是否超过允许范围。由于每台变压器负荷大小、冷却条件及季节不同，运行中的变压器不能以上层油温不超过允许值为依据，还应根据以往运行经验及在上述情况下与上次的油温比较。如油温突然增高，则应检查冷却装置是否正常，油循环是否破坏等，来判断变压器内部是否有故障。(2)
12、检查油质，应为透明、微带黄色，由此可判断油质的好坏。油面应符合周围温度的标准线，如油面过低应检查变压器是否漏油等。油面过高应检查冷却装置的使用情况，是否有内部故障。(3)变压器的声音应正常。正常运行时一般有均匀的嗡嗡电磁声。如声音有所改变，应细心检查，并迅速汇报点检员，是否检修处理。(4)应检查套管是否清洁，有无裂纹和放电痕迹，冷却装置应正常。工作、备用电源及油泵应符合运行要求等等。(5)天气有变化时，应重点进行特殊检查。大风时，检查引线有无剧烈摆动，变压器顶盖、套管引线处应无杂物；大雨天，不应有放电现象；大雾天，各部有无火花放电现象等等。电力变压器(1)3、变压器的事故处理 为了正确的处理事
13、故，应掌握下列情况：系统运行方式，负荷状态，负荷种类；变压器上层油温，温升与电压情况；事故发生时天气情况；变压器周围有无检修及其它工作；运行人员有无操作；系统有无操作；何种保护动作，事故现象情况等。变压器在运行中常见的故障是绕组、套管和电压分接开关的故障，而铁芯、油箱及其它附件的故障较少。下面将常见的几种主要故障分述如下：3.1 绕组故障 主要有匝间短路、绕组接地、相间短路、断线及接头开焊等。产生这些故障的原因有以下几点：在制造或检修时，局部绝缘受到损害，遗留下缺陷。在运行中因散热不良或长期过载，绕组内有杂物落入，使温度过高绝缘老化。制造工艺不良，压制不紧，机械强度不能经受短路冲击，使绕组变形
14、绝缘损坏。绕组受潮，绝缘膨胀堵塞油道，引起局部过热。绝缘油内混入水分而劣化，或与空气接触面积过大，使油的酸价过高绝缘水平下降或油面太低，部分绕组露在空气中未能及时处理。由于上述种种原因，在运行中一经发生绝缘击穿，就会造成绕组的短路或接地故障。匝间短路时的故障现象是变压器过热油温增高，电源侧电流略有增大，各相直流电阻不平衡，有时油中有吱吱声和咕嘟咕嘟的冒泡声。轻微的匝间短路可以引起瓦斯保护动作；严重时差动保护或电源侧的过流保护也会动作。发现匝间短路应及时处理，因为绕组匝间短路常常会引起更为严重的单相接地或相间短路等故障。电力变压器(1)3.2 套管故障 这种故障常见的是炸毁、闪落和漏油，其原因有
15、：(1)密封不良，绝缘受潮劣比；(2)呼吸器配置不当或者吸入水分未及时处理。3.3 分接开关故障 常见的故障是表面熔化与灼伤，相间触头放电或各接头放电。主要原因有：(1)连接螺丝松动；(2)带负荷调整装置不良和调整不当；(3)分接头绝缘板绝缘不良；(4)接头焊锡不满，接触不良，制造工艺不好，弹簧压力不足；(5)油的酸价过高，使分接开关接触面被腐蚀。电力变压器(1)3.4 铁芯故障 铁芯故障大部分原因是铁芯柱的穿心螺杆或铁轮的夹紧螺杆的绝缘损坏而引起的，其后果可能使穿心螺杆与铁芯迭片造成两点连接，出现环流引起局部发热，甚至引起铁芯的局部熔毁。也可能造成铁芯迭片局部短路，产生涡流过热，引起迭片间绝
16、缘层损坏，使变压器空载损失增大，绝缘油劣化。运行中变压器发生故障后，如判明是绕组或铁芯故障应吊芯检查。首先测量各相绕组的直流电阻并进行比较，如差别较大，则为绕组故障。然后进行铁芯外观检查，再用直流电压、电流表法测量片间绝缘电阻。如损坏不大，在损坏处涂漆即可。电力变压器(1)3.5 瓦斯保护故障 瓦斯保护是变压器的主保护，轻瓦斯作用于信号，重瓦斯作用于跳闸。下面分析瓦斯保护动作的原因及处理方法：(1)轻瓦斯保护动作后发出信号。其原因是：变压器内部有轻微故障；变压器内部存在空气；二次回路故障等。运行人员应立即检查，如未发现异常现象，应进行气体取样分析。(2)瓦斯保护动作跳闸时，可能变压器内部发生严
17、重故障，引起油分解出大量气体，也可能二次回路故障等。出现瓦斯保护动作跳闸，应先投入备用变压器，然后进行外部检查。检查油枕防爆门，各焊接缝是否裂开，变压器外壳是否变形；最后检查气体的可燃性。变压器自动跳闸时，应查明保护动作情况，进行外部检查。经检查不是内部故障而是由于外部故障(穿越性故障)或人员误动作等引起的，则可不经内部检查即可投入送电。如差动保护动作，应对该保护范围内的设备进行全部检查。此外，变压器着火也是一种危险事故，因变压器有许多可燃物质，处理不及时可能发生爆炸或使火灾扩大。变压器着火的主要原因是：套管的破损和闪落，油在油枕的压力下流出并在顶盖上燃烧；变压器内部故障使外壳或散热器破裂，使
18、燃烧着的变压器油溢出。发生这类事故时，变压器保护应动作使断路器断开。若因故断路器未断开，应用手动来立即断开断路器，拉开可能通向变压器电源的隔离开关，停止冷却设备，进行灭火。变压器灭火时，最好用泡沫式灭火器，必要时可用砂子灭火。电力变压器(1)从变压器的声音判断故障（1）缺相时的响声 当变压器发生缺相时，若第二相不通，送上第二相仍无声，送上第三相时才有响声；如果第三相不通，响声不发生变化，和二相时一样。发生缺相的原因大致有三方面：电源缺一相电；变压器高压保险丝熔断一相；变压器由于运输不慎，加上高压引线较细，造成振动断线(但未接壳)。（2）调压分接开关不到位或接触不良 当变压器投入运行时，若分接开
19、关不到位，将发出较大的“啾啾”响声，严重时造成高压熔丝熔断；如果分接开关接触不良，就会产生轻微的“吱吱”火花放电声，一旦负荷加大，就有可能烧坏分接开关的触头。遇到这种情况，要及时停电修理。（3）掉入异物和穿心螺杆松动 当变压器夹紧铁心的穿心螺杆松动，铁心上遗留有螺帽零件或变压器中掉入小金属物件时，变压器将发出“叮叮当当”的敲击声或“呼呼”的吹风声以及“吱啦吱啦”的像磁铁吸动小垫片的响声，而变压器的电压、电流和温度却正常。这类情况一般不影响变压器的正常运行，可等到停电时进行处理。（4）变压器高压套管脏污和裂损 当变压器的高压套管脏污，表面釉质脱落或裂损时，会发生表面闪络，听到“嘶嘶”或“哧哧”的
20、响声，晚上可以看到火花。（5）变压器的铁心接地断线 当变压器的铁心接地断线时，变压器将产生“哔剥哔剥”的轻微放电声。（6）内部放电 送电时听到“噼啪噼啦”的清脆击铁声，则是导电引线通过空气对变压器外壳的放电声；如果听到通过液体沉闷的“噼啪”声，则是导体通过变压器油面对外壳的放电声。如属绝缘距离不够，则应停电吊心检查，加强绝缘或增设绝缘隔板。（7）外部线路断线或短路 当线路在导线的连接处或T 接处发生断线，在刮风时时接时断，接触时发生弧光或火花，这时变压器就发出像青蛙的“唧哇唧哇”的叫声；当低压线路发生接地或出现短路事故时，变压器就发出“轰轰”的声音；如果短路点较近，变压器将发出像老虎的吼叫声。
21、（8）变压器过负荷 当变压器过负荷严重时，就发出低沉的如重载飞机的“嗡嗡”声。（9）电压过高 当电源电压过高时，会使变压器过励磁，响声增大且尖锐。（10）绕组发生短路 当变压器绕组发生层间或匝间短路而烧坏时，变压器会发出“咕嘟咕嘟”的开水沸腾声。变压器发生的异常响声因素很多，故障部位也不尽相同，只有不断地积累经验，才能作出准确判断.电力变压器(1)主变压器的试验 试验依据和方法：GB50150-91 电气设备安装工程电气设备交接试验标准 1.测量绕组连同套管的绝缘电阻，吸收比和极化指数。测量铁芯接地线引出套管对外壳的绝缘电阻。使用2500V 的兆欧表，在良好天气时进行。依次进行低压绕组对高压绕
22、组及地，高压绕组对低压绕组及地的绝缘电阻测量。被试品和环境温度高于5 度低于50 度，相对湿度小于80%。记录15S 和每60S 时的读数，连续10 分钟，读取多个数据。绝缘电阻折算到20 度，与出厂值比较，应不低于出厂值的70%,与上次比较无明显变化.吸收比R60/R15 与出厂值比无明显差别，一般应不小于13。极化指数P1=R10min/R1min,一般应不小于15。2.测量绕组连同套管的介质损耗角正切tg 测量套管的介损及电容量 使用西林电桥或其他测量仪器进行。试验电压10KV.实测的tg 值应不大于出厂值的130%，最大值不超过08%,与历年的数值比较无显著变化.3.测量绕组所有分接位
23、置的变比及联结组别 电压比的偏差，对于额定分接位置不超过05%，其他分接位置不超过1%。三相变压器的接线组别应与铭牌的标志相同。4.测量绕组连同套管的直流电阻 应按需3，2，1，按各分接顺序进行测试，试验完后，分接开关置于运行位置。测量应在油温稳定后进行，并应正确测定被测绕组在测试时的温度。各相测得值的相互差值应不大于三相平均值的2%与出厂实测值换算至同一温度下比较，其变化不大于2%5.测量绕组连同套管的直流泄漏电流 高压绕组加压40KV，低压绕组20KV，1 分钟时泄露电流不超过标准,与上次比较无明显变化。6.测量变压器高，低压绕组频谱性曲线 使用TDT 型绕组变形测试系统。电力变压器(1)
24、变压器油 变压器的油箱是变压器的外壳，内装铁心、绕组和变压器油，同时起一定的散热作用。变压器的铁芯、线圈以及各种绝缘材料等，它们均浸在变压器油中，使其与空气和潮气隔绝，变压器油能使变压器线端之间，高压线圈和低压线圈之间，线圈和接地的铁芯及油箱壁之间有良好的绝缘，并使热量传导出去。变压器油在变压器中的作用是绝缘、冷却；在有载开关中用于熄弧。变压器冷却装置的作用是，当变压器上层油温产生温差时，通过散热器形成油循环，使油经散热器冷却后流回油箱，有降低变压器油温的作用。为提高冷却效果，可采用风冷、强油风冷或强油水冷等措施。运行中的变压器油在高温和电弧作用下会氧化、分解而析出固体游离碳.过滤变压器油目的
25、是除去油中的水分和杂质，提高油的耐电强度，保护油中的纸绝缘，也可以在一定程度上提高油的物理、化学性能。变压器油的色谱分析法，是对运行中的变压器取样，分析油中所溶解气体的成分和数量，来判断变压器内部是否存在潜伏性故障以及属于何种故障，并判定这些故障是否会危及变压器的安全运行。当变压器内部发生过热、放电等故障时，势必导致故障附近的绝缘物分解。分解产生的气体会不断地溶解在油中的，不同性质的故障所产生的气体成分也不同，即使同一性质的故障，由于故障的程度不同，产生的气体数量也不相等。因此，对油中溶解气体的色谱分析，可以早期发现潜伏性故障的性质、程度和部位，以便及时处理故障，避免事故的发生。电力变压器(1)1 自耦变压器：它的特点只有一个铁芯，只绕一组线圈，中间抽头，如图。降压变压器 升压变压器自耦变的介绍电力变压器(1)2 互感器电压互感器（降压变压器）电流互感器（升压变压器）互感器的介绍电力变压器(1)演讲完毕，谢谢听讲!再见，seeyouagain3rew 3rew2023/5/20 电力变压器(1)