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；保護裝置包括儲油柜、油標、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，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扇、強迫油循環(huán)以及水內(nèi)冷等冷卻方式。油浸電力變壓器上設(shè)計有下列多種安全部件。 (1)儲油柜和油標儲油柜又叫油枕，儲油柜容積為油箱容積的110。儲油柜位于油箱上部，其下部有油管與油箱連通。儲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，由于有了儲油柜，減小了油與空氣的接觸面積，可減緩油的氧化。儲油柜上有油標，供觀察之用。儲油柜經(jīng)吸濕器或注油器與外界相通。儲油柜上還有集污盒、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。其連接管上方伸進儲油柜，且其上端高出儲油柜內(nèi)油面。呼吸器是變壓器儲油柜內(nèi)部空間與變壓器外部空間連接的通道。外部空氣進入變壓器內(nèi)部時，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色，吸潮達到飽和狀態(tài)時呈淡紅色。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：當變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時給出信號或切斷電源；當變壓器內(nèi)部發(fā)

5、生輕微故降時或其他原因產(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，氣體繼電器內(nèi)油面降低，上油杯和永久磁鐵一起下降；當永久磁鐵接近干簧接點至一定程度時，干簧接點閉合，接通信號回路，使信號繼電器動作或接通報警電路，發(fā)出輕故障信號(輕度瓦斯動作信號)；當變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障時，變壓器內(nèi)部產(chǎn)生大量氣體，油流沖動氣體繼電器的擋板，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，重故障信號回路接通，信號繼電器動作并報警，發(fā)出重故障信號(重度瓦斯動作信號)。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(低強度的玻璃膜片或酚醛樹脂膜片)組成。當變壓器內(nèi)部發(fā)生放電等嚴重故障，內(nèi)部壓力劇增時，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。當分接開關(guān)在擋位置時，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或測溫元件，用于監(jiān)測變壓器內(nèi)部的溫度。除上述保護裝置和安全配件外，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，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。阻抗電壓用百分數(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)加上額定電壓進行空載試驗時測得的電流。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、變壓器短路試驗時測得的功率損耗，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)考慮到運行、安裝和維修的方便。4變壓器安全運行 (1)變壓器運行參數(shù)新投入的變壓器在帶負荷前，應(yīng)空載運行24 h，運行中變壓器的運行參數(shù)應(yīng)當符合規(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。變壓器允許過負載運行，但允許過載的時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)運行中變壓器的溫度過高，應(yīng)及時處理。如環(huán)境溫度未發(fā)生變化，負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)訂柖搪贰Ｗ儔浩鞣纸娱_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。變壓器負荷電流過大且延續(xù)時間過長、三相負荷嚴重不平衡、電源電壓偏高、電源缺項、散熱故障或環(huán)境溫度過高等。2)變壓器并聯(lián)運行為了提高運行的經(jīng)濟性和供電的可靠性，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行方式。變壓器并聯(lián)運行的基本要求是并聯(lián)回路內(nèi)不產(chǎn)生有害的環(huán)流，而且負荷可以分配。因此，變壓器并聯(lián)運行應(yīng)當滿足以下條件：兩變壓器的額定變壓比應(yīng)當相等，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、動勢。由于并聯(lián)回路內(nèi)的阻抗很小，該差值電動勢將在二次并聯(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在二次并聯(lián)回路中存在差值電動勢并產(chǎn)生危險的環(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，因為并聯(lián)變壓器自身的負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，則阻抗電壓高的負載率低，阻抗電壓低的負載率高。在后一情況下，阻抗電壓低的變壓

14、器滿負載時，阻抗電壓高的變壓器將不能滿負載運行；而阻抗電壓高的變壓器滿負載時，阻抗電壓低的變壓器將過負載運行。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，容量較大的變壓器的阻抗電壓應(yīng)當?shù)鸵恍?變壓器保護高壓10 kv變壓器一般裝有防雷保護、過電流保護(包括短路保護和過負載保護)。(1)防雷保護變壓器的防雷保護主要是指對沿線路傳來的高壓沖擊波的防護，這種保護是借助于變壓器進線上安裝避雷器來實現(xiàn)的。變壓器防雷保護用的避雷器多采用

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)生一個感應(yīng)電動勢。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，一路進線者，距離不得超過15 m；兩路進線者不得超過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裝置，但其本身存在著爆炸危險。當避雷器密封不良而受潮進水時，當電網(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，以及當閥型避雷器質(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或某種原因不能切斷工頻續(xù)流時，均可能導(dǎo)致避雷器爆炸。運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，每班巡視檢查一次；無人值班時，每周巡視一次；