電力變壓器.doc

1、二、電力變壓器 電力變壓器是靜止的電氣設(shè)備，起升高或降低電壓的作用。工業(yè)企業(yè)用的變壓器均起降低電壓的作用，通常是把610 kv的高壓電降低為04 kv的低壓電，供給電氣設(shè)備使用，這種變壓器稱為配電變壓器。變壓器是變配電站的核心設(shè)備。按照冷卻方式，電力變壓器分為油浸自冷式、風(fēng)冷式、水冷式和干式變壓器；按照調(diào)壓方式，變壓器分為無載調(diào)壓和有載調(diào)壓變壓器；按照繞組數(shù)量，變壓器分為單繞組、雙繞組和繞組變壓器；按照相數(shù)，變壓器分為單相變壓器和三相變壓器。1變壓器的結(jié)構(gòu)油浸電力變壓器由器身、油箱、冷卻裝置、保護(hù)裝置和出線裝置組成，如圖523所示。器身包括鐵芯、繞組(線圈)、絕緣、引線和分接開關(guān)；油箱包括油箱

2、本體和油箱附件 (放油閥、接地螺釘、小車、銘牌等)；冷卻裝置包括散熱器和冷卻器；保護(hù)裝置包括儲(chǔ)油柜、油標(biāo)、安全氣道、吸濕器、測溫元件和氣體繼電器；出線裝置包括高、低壓套管。變壓器的繞組是變壓器的核心電路部分，用絕緣銅導(dǎo)線或絕緣鋁導(dǎo)線繞制而成。繞組與繞組之間、繞組與鐵芯之間都有良好的絕緣，并留有不同形式的槽道，以便于散熱和循環(huán)冷卻。變壓器的鐵芯是由鐵芯柱和鐵軛組成的閉合磁路，用厚度03505 mm的硅鋼片疊壓或卷繞而成。變壓器繞組套裝在鐵芯(柱)上。油浸電力變壓器的鐵芯和繞組都浸沒在絕緣油里。變壓器里的油兼具散熱、絕緣、防止內(nèi)部元件和材料老化以及內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)熄滅電弧的作用。容量稍大的變壓器，油

3、箱外焊有散熱管，油經(jīng)過油箱的散熱管循環(huán)流動(dòng)，把繞組和鐵芯發(fā)出的熱量散發(fā)到空氣中去。大型變壓器還可采用加裝風(fēng)扇、強(qiáng)迫油循環(huán)以及水內(nèi)冷等冷卻方式。油浸電力變壓器上設(shè)計(jì)有下列多種安全部件。 (1)儲(chǔ)油柜和油標(biāo)儲(chǔ)油柜又叫油枕，儲(chǔ)油柜容積為油箱容積的110。儲(chǔ)油柜位于油箱上部，其下部有油管與油箱連通。儲(chǔ)油柜的作用是給油的熱脹冷縮留有緩沖余地，保持油箱始終充滿油；同時(shí)，由于有了儲(chǔ)油柜，減小了油與空氣的接觸面積，可減緩油的氧化。儲(chǔ)油柜上有油標(biāo)，供觀察之用。儲(chǔ)油柜經(jīng)吸濕器或注油器與外界相通。儲(chǔ)油柜上還有集污盒、取油樣放油閥等附件。 (2)呼吸器呼吸器又稱吸濕器，裝設(shè)在儲(chǔ)油柜的下方或側(cè)面。呼吸器主要由玻璃筒、干

4、燥劑(硅膠)、底罩、連接管等組成。其連接管上方伸進(jìn)儲(chǔ)油柜，且其上端高出儲(chǔ)油柜內(nèi)油面。呼吸器是變壓器儲(chǔ)油柜內(nèi)部空間與變壓器外部空間連接的通道。外部空氣進(jìn)入變壓器內(nèi)部時(shí)，空氣先經(jīng)底罩內(nèi)的變壓器油過濾，再經(jīng)干燥劑吸潮。其作用是使油箱內(nèi)、外壓力保持一致，并減緩油箱內(nèi)變壓器油的氧化和受潮，延長其使用期限。干燥劑在干燥情況下呈淺藍(lán)色，吸潮達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)呈淡紅色。飽和的硅膠在1,40 oc高溫下烘焙8 h后可恢復(fù)使用。 (3)氣體繼電器變壓器的氣體繼電器安裝在變壓器油箱與儲(chǔ)油柜之間連接油管的中部。氣體繼電器的作用原理如圖524所示。氣體繼電器的作用是：當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)給出信號或切斷電源；當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)

5、生輕微故降時(shí)或其他原因產(chǎn)生少量氣體，氣泡上升，在氣體繼電器內(nèi)上方空間集聚，或者漏油至一定程度時(shí)，氣體繼電器內(nèi)油面降低，上油杯和永久磁鐵一起下降；當(dāng)永久磁鐵接近干簧接點(diǎn)至一定程度時(shí)，干簧接點(diǎn)閉合，接通信號回路，使信號繼電器動(dòng)作或接通報(bào)警電路，發(fā)出輕故障信號(輕度瓦斯動(dòng)作信號)；當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，變壓器內(nèi)部產(chǎn)生大量氣體，油流沖動(dòng)氣體繼電器的擋板，下油杯和永久磁鐵一起迅速下降，干簧接點(diǎn)迅速閉合，接通變壓器中斷路器的跳閘回路，斷路器掉閘，同時(shí)，重故障信號回路接通，信號繼電器動(dòng)作并報(bào)警，發(fā)出重故障信號(重度瓦斯動(dòng)作信號)。單臺容量400 kva以上的變壓器，一般均要求安裝氣體繼電器。、件砸電裔

6、o (4)防爆管大型變壓器或安全要求高的變壓器裝有防爆管。防爆管裝在變壓器大蓋上面，下端與變壓器油箱相連，上端彎曲向外。防爆管主要由鋼管和安全閥片(低強(qiáng)度的玻璃膜片或酚醛樹脂膜片)組成。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生放電等嚴(yán)重故障，內(nèi)部壓力劇增時(shí)，安全閥片被沖破，泄去變壓器內(nèi)部壓力，防止變壓器變形或爆炸。 (5)絕緣套管油浸式變壓器一般采用瓷質(zhì)絕緣套管，干式變壓器采用樹脂澆鑄的套管。高、低壓絕緣套管的作用是使高、低壓繞組引線與油箱保持良好絕緣，并對引線予以固定。 (6)分接開關(guān)分接開關(guān)是用于改變變壓器一次繞組抽頭，借以改變變壓比，調(diào)整二次側(cè)電壓的專用開關(guān)。分接開關(guān)分為有載調(diào)壓和無載調(diào)壓兩種。用戶變壓器配備的

7、一般都是無載調(diào)壓分接開關(guān)。該分接開關(guān)有三擋位置，相應(yīng)的變壓比分別為10504 kv，1004 kv，9504 kv，分別適用于電壓偏高、電壓適中、電壓偏低的情況。當(dāng)分接開關(guān)在擋位置時(shí)，如二次側(cè)電壓偏高，應(yīng)往上調(diào)到i擋位置；如二次側(cè)電壓偏低，則應(yīng)往上調(diào)到擋位置。無載調(diào)壓分接開關(guān)的操作必須在停電后進(jìn)行。改變擋位前、后均須用萬用電表和電橋測量繞組的直流電阻。線間直流電阻偏差不得超過平均值的2。 (7)測溫元件安裝在變壓器油箱上部或銘牌附近的溫度計(jì)或測溫元件，用于監(jiān)測變壓器內(nèi)部的溫度。除上述保護(hù)裝置和安全配件外，變壓器還有接地螺釘、油箱放油閥、小車等附件。2變壓器的技術(shù)參數(shù)變壓器的技術(shù)參數(shù)指額定容量、

8、額定電壓、阻抗電壓等參數(shù)。銘牌中應(yīng)標(biāo)有變壓器的型號、額定技術(shù)參數(shù)以及其它提供給用戶的必備資料。(1)變壓器的額定容量5額定容量是變壓器在正常工作條件下能發(fā)揮出來的最大容量，即變壓器的視在功率，單位為kva。(2)變壓器的額定電壓額定電壓包括一次額定電壓u。和二次額定電壓u2，均指線電壓。由于允許高壓電源電壓在5的范圍內(nèi)浮動(dòng)，一次額定電壓往往只表示電壓等級，二次額定電壓指空載電壓。(3)變壓器的額定電流h變壓器的額定電流指線電流、三相電力變壓器的額定電流按下式計(jì)算： (4)阻抗電壓阻抗電壓是表示變壓器內(nèi)阻抗大小的參數(shù)。將變壓器二次側(cè)短路，在一次側(cè)緩慢施加電壓并逐漸升高至一次側(cè)電流等于額定電流，此

9、時(shí)一次側(cè)的電壓稱為短路電壓。該短路電壓與額定電壓之比即變壓器的阻抗電壓。阻抗電壓用百分?jǐn)?shù)表示，即式中uk阻抗電壓，v； ulk短路電壓，v。10 kv變壓器的阻抗電壓在46之間，35 kv變壓器的阻抗電壓多在657之間；大容量變壓器的阻抗電壓偏大。 (5)空載電流毛空載電流是在低壓側(cè)加上額定電壓進(jìn)行空載試驗(yàn)時(shí)測得的電流。變壓器空載電流由磁化電流(產(chǎn)生磁通)和鐵損電流(由鐵芯損耗引起)組成，空載電流大小決定于變壓器的電磁結(jié)構(gòu)。對于50 hz的電壓變壓器來說，空載電流基本上等于磁化電流。(6)空載損耗空載損耗基本上是鐵芯中的功率損耗，簡稱鐵損，大致與電壓的平方成正比，其大小決定于圪r。短路損耗是做

10、變壓器短路試驗(yàn)時(shí)測得的功率損耗，基本上是繞組中的功率損耗，簡稱銅損，大致與電流的平方成正比。其大小決定于砰r。+罡r2。3變壓器的安裝變壓器安裝分為室內(nèi)安裝和室外安裝。安裝變壓器前，應(yīng)檢查變壓器外觀有無缺陷，零、附件是否齊全、完好，各部密封是否完好；有無滲、漏油痕跡，油面是否在允許范圍之內(nèi)等。變壓器安裝位置的選擇應(yīng)考慮到運(yùn)行、安裝和維修的方便。4變壓器安全運(yùn)行 (1)變壓器運(yùn)行參數(shù)新投入的變壓器在帶負(fù)荷前，應(yīng)空載運(yùn)行24 h，運(yùn)行中變壓器的運(yùn)行參數(shù)應(yīng)當(dāng)符合規(guī)定。如，高壓側(cè)電壓偏差不超過額定值的5，低壓最大不平衡電流不得超過額定電流的25，溫度和溫升不得超過規(guī)定值，聲音不得太大或不均勻。另外，套

11、管應(yīng)保持清潔，外殼和低壓中性點(diǎn)接地應(yīng)保持完好，接線端子不應(yīng)過熱等。變壓器允許過負(fù)載運(yùn)行，但允許過載的時(shí)間必須與過載前上層油溫和過載量相適應(yīng)。油浸電力變壓器的允許過載時(shí)間可參考表5一12確定。油浸電力變壓器采用的絕緣紙、木材、棉紗是a級絕緣材料，而a級絕緣材料大多最高工作溫度為105 oc，因此變壓器發(fā)熱元件溫度不得超過105，繞組溫度溫升不得超過65，鐵芯表面溫升不得超過70 qc，油箱上層油溫最高不得超過95，但為了減緩變壓器油變質(zhì)，上層油溫最高不得超過85。如果發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中變壓器的溫度過高，應(yīng)及時(shí)處理。如環(huán)境溫度未發(fā)生變化，負(fù)荷電流和電源電壓也沒有變化，下列原因可造成變壓器溫度過高：變壓器繞

12、組匝間短路或?qū)訂柖搪?。變壓器分接開關(guān)接觸不良。變壓器鐵芯片間絕緣損壞或壓緊螺桿絕緣損壞使鐵芯短路。變壓器負(fù)荷電流過大且延續(xù)時(shí)間過長、三相負(fù)荷嚴(yán)重不平衡、電源電壓偏高、電源缺項(xiàng)、散熱故障或環(huán)境溫度過高等。2)變壓器并聯(lián)運(yùn)行為了提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和供電的可靠性，在很多情況下，需要用兩臺容量較小的變壓器并聯(lián)起來代替一臺容量較大的變壓器。兩臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行是兩臺變壓器一次側(cè)和二次側(cè)的同名端都連在一起的運(yùn)行方式。變壓器并聯(lián)運(yùn)行的基本要求是并聯(lián)回路內(nèi)不產(chǎn)生有害的環(huán)流，而且負(fù)荷可以分配。因此，變壓器并聯(lián)運(yùn)行應(yīng)當(dāng)滿足以下條件：兩變壓器的額定變壓比應(yīng)當(dāng)相等，滿足u。=u。：的條件。否則，二次并聯(lián)回路中將產(chǎn)生差值電

13、動(dòng)勢。由于并聯(lián)回路內(nèi)的阻抗很小，該差值電動(dòng)勢將在二次并聯(lián)回路中產(chǎn)生很大的環(huán)流。環(huán)流將增加變壓器的發(fā)熱，降低變壓器的電力，環(huán)流過大也可能燒毀變壓器。為此，并聯(lián)變壓器變壓比的偏差不得超過05。兩變壓器的連接組必須同相。否則，即使各變壓器二次電壓數(shù)值相等，即以。=u,a，侶由于二者的相位不同也會(huì)在二次并聯(lián)回路中存在差值電動(dòng)勢并產(chǎn)生危險(xiǎn)的環(huán)流。兩變壓器的阻抗電壓最好相等，阻抗電壓相差不宜超過10，因?yàn)椴⒙?lián)變壓器自身的負(fù)載率與阻抗電壓成反比，所以，如果兩臺變壓器的阻抗電壓相等，則各自的負(fù)載率相等；如果兩臺變壓器的阻抗電壓不相等，則阻抗電壓高的負(fù)載率低，阻抗電壓低的負(fù)載率高。在后一情況下，阻抗電壓低的變壓

14、器滿負(fù)載時(shí)，阻抗電壓高的變壓器將不能滿負(fù)載運(yùn)行；而阻抗電壓高的變壓器滿負(fù)載時(shí)，阻抗電壓低的變壓器將過負(fù)載運(yùn)行。因此，并聯(lián)變壓器的阻抗電壓不相等，將造成并聯(lián)變壓器組負(fù)荷分配不合理，使并聯(lián)變壓器組出力降低。兩變壓器的容量之比一般不應(yīng)超過3：1。由于制造上的原因，如容量相差太大，阻抗電壓的條件將得不到滿足。并聯(lián)變壓器容量不同時(shí)，容量較大的變壓器的阻抗電壓應(yīng)當(dāng)?shù)鸵恍?變壓器保護(hù)高壓10 kv變壓器一般裝有防雷保護(hù)、過電流保護(hù)(包括短路保護(hù)和過負(fù)載保護(hù))。(1)防雷保護(hù)變壓器的防雷保護(hù)主要是指對沿線路傳來的高壓沖擊波的防護(hù)，這種保護(hù)是借助于變壓器進(jìn)線上安裝避雷器來實(shí)現(xiàn)的。變壓器防雷保護(hù)用的避雷器多采用

15、閥型避雷器。避雷器接線如圖525所示。對于高壓側(cè)和低壓側(cè)都可能產(chǎn)生高壓沖擊波的變壓器，應(yīng)在變壓器的低壓側(cè)另裝一組低壓避雷器。這組避雷器對于防止電壓反變換波也是有用的。雷擊在高壓線路上，極大的接地電流在高、低壓共用的接地裝置上產(chǎn)生較高的電壓。這一電壓加在低壓繞組的中性點(diǎn)上，產(chǎn)生流過低壓繞組的電流，并在高壓繞組上再產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢。這種經(jīng)接地連接、電磁感應(yīng)再返回到高壓側(cè)的電壓波就稱為電壓反變換波。避雷器與變壓器之間的電氣距離越小越好，一路進(jìn)線者，距離不得超過15 m；兩路進(jìn)線者不得超過23 m。閥型避雷器應(yīng)垂直安裝，電氣連接必須良好、可靠，瓷套應(yīng)無損壞，應(yīng)保持清潔，密封應(yīng)良好。避雷器的引線截面積

16、銅線不得小于16 mm2，鋁線不得小于25 mm2，避雷器的接地線截面積銅線不得小于16 mm2，鋼線不得小于25 mm2。每年310月，避雷器應(yīng)投入使用，投入運(yùn)行前應(yīng)測量絕緣電阻、泄露電流和非線性系數(shù)。對于無并聯(lián)電阻的避雷器還應(yīng)測量工頻放電電壓。閥型避雷器雖是安全保護(hù)裝置，但其本身存在著爆炸危險(xiǎn)。當(dāng)避雷器密封不良而受潮進(jìn)水時(shí)，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障而發(fā)生鐵磁諧振產(chǎn)生持續(xù)的過電壓時(shí)，以及當(dāng)閥型避雷器質(zhì)量低劣、電阻閥片流通容量不夠、非線性特性不好或匹配不當(dāng)或某種原因不能切斷工頻續(xù)流時(shí)，均可能導(dǎo)致避雷器爆炸。運(yùn)行中閥型避雷器的瓷套不應(yīng)有裂紋、破損、閃絡(luò)痕跡或嚴(yán)重污染；避雷器上的接線和接地線應(yīng)連接良好，不應(yīng)有燒傷痕跡或斷股；避雷瓷套管上、下端的密封應(yīng)良好，油漆不應(yīng)脫離；避雷器內(nèi)部和外部連接處不應(yīng)有異常聲響。凡有人值班時(shí)，每班巡視檢查一次；無人值班時(shí)，每周巡視一次；