變壓器的基本原理課件

變壓器運(yùn)行江蘇省電力公司生產(chǎn)技能培訓(xùn)中心2010年8月變壓器運(yùn)行江蘇省電力公司生產(chǎn)技能培訓(xùn)中心2第一部分變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)第二部分變壓器的異常運(yùn)行狀態(tài)第三部分變壓器的保護(hù)配置第四部分變壓器保護(hù)的基本原理第五部分變壓器故障案例分析2第一部分變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)3第一部分變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)3第一部分變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)4一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)一、油浸式變壓器類型和結(jié)構(gòu)1、三相和單相型式：110（66）kV～330kV電壓等級(jí)變壓器一般采用三相共體式，500kV電壓等級(jí)變壓器受運(yùn)輸條件的限制多采用單相式。三相共體變壓器比單相變壓器在節(jié)省材料和降低損耗方面有一定優(yōu)勢(shì)，但制造難度增加用。對(duì)于三相變壓器與單相變壓器要注意零序磁通的通路問(wèn)題。2、芯式和殼式結(jié)構(gòu)變壓器一般采用芯式結(jié)構(gòu)，500（330）kV變壓器或電抗器也可采用殼式結(jié)構(gòu)?？紤]到部分500kV殼式變壓器在運(yùn)行10年后出現(xiàn)油流放電故障的實(shí)際情況，在進(jìn)一步總結(jié)制造和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的同時(shí)，目前階段如選用殼式變壓器，宜采用非強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻方式。4一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)一、油浸式變壓器類型和結(jié)構(gòu)5一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)3、多繞組和自耦型式

自耦變壓器在節(jié)省材料和降低損耗方面比多繞組變壓器有優(yōu)勢(shì)，但固定的中性點(diǎn)接地方式，會(huì)帶來(lái)電網(wǎng)單相短路接地電流的增大，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)的統(tǒng)一規(guī)劃，確定變壓器采用多繞組或自耦型式。4、變壓器的全星形接線和穩(wěn)定繞組一般不宜采用無(wú)三角形繞組的全星形接線。當(dāng)電網(wǎng)運(yùn)行需要全星形接線變壓器時(shí)，應(yīng)設(shè)立單獨(dú)的三角形接線的穩(wěn)定繞組。穩(wěn)定繞組的額定電壓一般應(yīng)稍低于相鄰繞組的額定電壓，額定容量一般不超過(guò)一次額定容量的50%，其絕緣水平還應(yīng)考慮其它繞組的傳遞過(guò)電壓。平衡繞組一般選用15千伏、25％變壓器額定容量。5一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)3、多繞組和自耦型式6一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)自耦變壓器的第三繞組如是三角接線即為平衡繞組，如是Y接線，則不是平衡繞組，需要再增加一個(gè)三角接線的繞組（穩(wěn)定繞組）即為平衡繞組，主要是降低系統(tǒng)的零序阻抗。全星接線的變壓器對(duì)于零序電流來(lái)說(shuō)，變壓器表現(xiàn)為低阻抗（屬短路阻抗性質(zhì)），當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障時(shí)，角接繞組內(nèi)的環(huán)流提供補(bǔ)償安匝，角接第三繞組或穩(wěn)定繞組的承受短路能力應(yīng)能滿足最大的感應(yīng)零序電流。6一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)自耦變壓器的第三繞組如是三角接線7一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)5、無(wú)勵(lì)磁和有載調(diào)壓變壓器無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器比有載調(diào)壓變壓器簡(jiǎn)單可靠，可根據(jù)電網(wǎng)情況，確定合理的調(diào)壓方式。為保證的電壓質(zhì)量，110（66）kV變壓器通常采用有載調(diào)壓變壓器。在滿足電網(wǎng)電壓變化范圍的情況下，500（330）kV變壓器優(yōu)先選用無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器。7一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)5、無(wú)勵(lì)磁和有載調(diào)壓變壓器8一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)二、油浸式變壓器的冷卻方式對(duì)于油浸式變壓器，用四個(gè)字母順序代號(hào)標(biāo)示其冷卻方式。第一字母表示與繞組接觸的內(nèi)部冷卻介質(zhì)：O—礦物油或燃點(diǎn)不大于300℃的合成絕緣液體；K—燃點(diǎn)大于300℃的絕緣液體；L—燃點(diǎn)不可測(cè)出的絕緣液體。第二字母表示內(nèi)部冷卻介質(zhì)的循環(huán)方式：N—油流是自然的熱對(duì)流循環(huán)；F—冷卻設(shè)備中的油流是強(qiáng)迫循環(huán)，流經(jīng)繞組內(nèi)部的油流是熱對(duì)流循環(huán)；D—冷卻設(shè)備中的油流是強(qiáng)迫循環(huán)，（至少）在主要繞組內(nèi)部的油流是強(qiáng)迫導(dǎo)向循環(huán)。第三字母表示外部冷卻介質(zhì)：A—空氣；W—水。第四字母表示外部冷卻介質(zhì)的循環(huán)方式：N—自然對(duì)流；F—強(qiáng)迫循環(huán)（風(fēng)扇、泵等）。8一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)二、油浸式變壓器的冷卻方式9一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)2.常見的冷卻方式有自然冷卻（ONAN）、自然油循環(huán)風(fēng)冷（ONAF）和強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷或水冷（OFAF、OFWF、ODAF、ODWF）等冷卻方式。為了適應(yīng)不同負(fù)荷、不同運(yùn)行環(huán)境等情況，一臺(tái)變壓器可同時(shí)具有多種冷卻方式。自然冷卻（ONAN）100％容量；自然冷卻（ONAN）67％及以上容量，自然油循環(huán)風(fēng)冷（ONAF）100％容量；如大部分國(guó)產(chǎn)風(fēng)冷變壓器。自然冷卻（ONAN）60％容量，自然油循環(huán)風(fēng)冷（ONAF）80％容量，強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷（OFAF、ODAF）100％容量；如日本三菱變壓器。無(wú)自然冷卻能力,強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷或水冷（OFAF、ODAF）100％容量。9一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)2.常見的冷卻方式有自然冷卻（O10一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)考慮到變壓器運(yùn)行維護(hù)的簡(jiǎn)化，110（66）kV～220kV變壓器一般采用自然或自然油循環(huán)風(fēng)冷冷卻方式，220kV～500（330）kV采用以上一種、兩種或三種冷卻方式。對(duì)于具有多種冷卻方式的變壓器，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷和油溫，制定安全和合理的冷卻系統(tǒng)的控制策略，并在控制回路中予以實(shí)現(xiàn)。10一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)考慮到變壓器運(yùn)行維護(hù)的簡(jiǎn)化，111一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)三、油浸式變壓器的額定溫升在額定使用條件和額定負(fù)荷????下的溫升稱為額定溫升。我國(guó)規(guī)定變壓器的額定使用條件為：最高氣溫+40℃，最高月平均氣溫+30℃，最高年平均氣溫+20℃，最低氣溫-25℃（對(duì)戶外）或-5℃（對(duì)戶內(nèi)）。變壓器各部分溫升不得超過(guò)表中數(shù)值。自然油循環(huán)自冷、風(fēng)冷迫油循環(huán)風(fēng)冷 導(dǎo)向強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷繞組對(duì)環(huán)境的平均溫升（℃） 65 65 70 繞組對(duì)油的平均溫升（℃） 21 30 30 油對(duì)環(huán)境的平均溫升（℃） 44 35 40 頂層油對(duì)環(huán)境的溫升（℃） 55 45 4511一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)三、油浸式變壓器的額定溫升12一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)四、變壓器的絕緣老化1.絕緣老化現(xiàn)象（1）絕緣老化變壓器在長(zhǎng)期運(yùn)行中，由于受到大氣條件和其他物理化學(xué)作用的影響，其絕緣材料的機(jī)械強(qiáng)度和電氣強(qiáng)度逐漸衰退的現(xiàn)象，稱為絕緣老化。（2）絕緣老化的判據(jù)絕緣老化程度不能只按電氣強(qiáng)度來(lái)判斷，必須考慮機(jī)械強(qiáng)度的降低程度，而且主要由機(jī)械強(qiáng)度的降低程度來(lái)確定。（3）影響絕緣老化的因素變壓器的絕緣老化，主要是由于溫度、濕度、氧氣和油中的某些分解物所引起的化學(xué)反應(yīng)的影響，其中高溫是促成老化的直接原因。12一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)四、變壓器的絕緣老化13一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)2.變壓器的熱老化定律：繞組熱點(diǎn)溫度每增加6℃（??每增加1），老化加倍，即預(yù)期壽命縮短一半，此即熱老化定律（或稱絕緣老化的6℃規(guī)則）。據(jù)上式可計(jì)算各溫度下的老化率，如表所示。各溫度下的老化率??h(℃) 80 86 92 98 104 110 116 122 128 134 140 ?? -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 ν＝2n 0.125 0.25 0.5 1 2 4 8 16 32 64 128 ??? 8 4 2 1 1/2 1/4 1/8 1/16 1/32 1/64 1/128 13一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)2.變壓器的熱老化定律14一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)五、變壓器的過(guò)負(fù)荷運(yùn)行1．變壓器的負(fù)荷能力變壓器的負(fù)荷能力是指，變壓器在短時(shí)間內(nèi)所能輸送的容量，在一定條件下，它可能超過(guò)額定容量。負(fù)荷能力的大小和持續(xù)時(shí)間受下述條件限制：（1）變壓器的電流不得超過(guò)規(guī)定的限值（2）溫度(熱點(diǎn)溫度及與絕緣材料接觸的金屬部件的溫度)不得超過(guò)規(guī)定的限值；（3）在整個(gè)運(yùn)行期間，變壓器的絕緣老化不得超過(guò)正常值。14一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)五、變壓器的過(guò)負(fù)荷運(yùn)行15一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)2．負(fù)荷狀態(tài)分類（1）正常周期性負(fù)荷。指遵循等值老化原則的負(fù)荷。（2）長(zhǎng)期急救周期性負(fù)荷。這是由于系統(tǒng)中部分變壓器長(zhǎng)時(shí)間（數(shù)周或數(shù)月）退出運(yùn)行而引起，將導(dǎo)致運(yùn)行變壓器的老化加速，但不直接危及絕緣的安全。（3）短期急救負(fù)荷。這是由于系統(tǒng)中發(fā)生了事故，導(dǎo)致變壓器短時(shí)間內(nèi)嚴(yán)重過(guò)載。運(yùn)行變壓器繞組熱點(diǎn)溫度可能達(dá)到危險(xiǎn)的程度，并可能導(dǎo)致絕緣強(qiáng)度暫時(shí)下降。這種負(fù)荷的持續(xù)時(shí)間一般應(yīng)小于0.5h。對(duì)于過(guò)負(fù)荷能力的計(jì)算可參照變壓器運(yùn)行規(guī)程及有關(guān)廠家說(shuō)明，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)規(guī)程中應(yīng)當(dāng)進(jìn)行明確。15一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)2．負(fù)荷狀態(tài)分類16一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)六、自耦變壓器的特點(diǎn)和運(yùn)行方式：1．特點(diǎn)高、中壓側(cè)共用一部分繞組。即高、中壓繞組之間，不僅有電磁聯(lián)系，更有電路上的直接聯(lián)系。故此，自耦變壓器的損耗低，傳輸效率高。2．缺點(diǎn)（1）高壓側(cè)的電壓易于傳遞到中壓電路，所以中壓電路的絕緣必須按較高電壓設(shè)計(jì)；（2）高、中壓繞組之間的漏磁場(chǎng)較小，電抗較小，短路電流及其效應(yīng)比普通雙繞組變壓器大；16一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)六、自耦變壓器的特點(diǎn)和運(yùn)行方式17一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)（3）高、中壓側(cè)的三相連接方式必須相同，即均為Y或D型（常用Y型）；（4）運(yùn)行方式多樣化，繼電保護(hù)整定較困難；（5）在有分接頭調(diào)壓的情況下，很難取得繞組間的電磁平衡，有時(shí)造成軸向作用力的增加。3．容量和標(biāo)準(zhǔn)容量（1）電壓、電流關(guān)系17一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)（3）高、中壓側(cè)的三相連接方式18一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)：（2）容量傳輸關(guān)系??2??2稱自耦變壓器的通過(guò)容量；??2????2??稱自耦變壓器的額定通過(guò)容量。傳輸功率由兩部分組成：一部分??2??2??12（即??2??1）為經(jīng)串聯(lián)繞組由電路直接傳輸?shù)墓β?；另一部??2??21?1??12（即??2??）為經(jīng)公共繞組由電磁感應(yīng)作用傳輸?shù)墓β省Ｓ呻姶鸥袘?yīng)作用傳輸?shù)淖畲蠊β?，即公共繞組的容量，稱自耦變壓器的標(biāo)準(zhǔn)容量。18一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)：（2）容量傳輸關(guān)系19一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)4.自耦變壓器的效益系數(shù)：用完全相同的材料制成的普通變壓器和自耦變壓器的通過(guò)容量之比，即自耦變壓器標(biāo)準(zhǔn)容量與通過(guò)容量之比，稱為自耦變壓器的效益系數(shù)，用????表示，即????值小于1。????值越小，說(shuō)明自耦變壓器與用完全相同的材料制成的普通變壓器相比，通過(guò)容量顯得越大，其經(jīng)濟(jì)效益越顯著。????隨??12的減?。ㄗ钚〉扔?）而減小，因此，當(dāng)????1與????2相差不大，即??12較小時(shí)，????較小，采用自耦變壓器經(jīng)濟(jì)效益較顯著。目前，國(guó)內(nèi)外實(shí)際應(yīng)用的自耦變壓器，其??12≤3，即????≤23≈0.67。19一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)4.自耦變壓器的效益系數(shù)：用20一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)5．自耦變壓器的第三繞組第三繞組接成三角形，其作用是：（1）消除三次諧波電壓分量；（2）減小自耦變壓器的零序阻抗；（3）用來(lái)連接發(fā)電機(jī)或調(diào)相機(jī)；（4）用來(lái)對(duì)附近地區(qū)或廠（所）用電系統(tǒng)供電。第三繞組的容量：（1）如果僅用來(lái)補(bǔ)償三次諧波電流，其容量一般為標(biāo)準(zhǔn)容量的1/3；（2）如果還用來(lái)連接發(fā)電機(jī)或調(diào)相機(jī)，其容量等于標(biāo)準(zhǔn)容量。自耦變壓器有了第三繞組，在材料消耗、尺寸、質(zhì)量、價(jià)格等方面都有增加，但與同等的普通三繞組變壓器相比，價(jià)格只有后者的65％～70％。20一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)5．自耦變壓器的第三繞組21一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)6．自耦變壓器的過(guò)電壓?jiǎn)栴}由于自耦變壓器的高、中壓繞組有電氣連接，存在過(guò)電壓從一個(gè)電壓級(jí)電網(wǎng)向另一個(gè)電壓級(jí)電網(wǎng)傳遞的可能性，因此，必須采取相應(yīng)的技術(shù)措施。（1）各側(cè)裝設(shè)避雷器，防止雷電過(guò)電壓。（2）中性點(diǎn)接地。自耦變壓器的中性點(diǎn)必須直接接地或經(jīng)過(guò)小電抗接地，以避免當(dāng)高壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生單相接地時(shí)，在中壓繞組的其它兩相出現(xiàn)過(guò)電壓。所以，自耦變壓器只能用在高、中壓側(cè)均為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中。21一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)6．自耦變壓器的過(guò)電壓?jiǎn)栴}22一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)22一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)23一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)7．自耦變壓器的過(guò)負(fù)荷自耦變壓器有三種運(yùn)行方式，即1）聯(lián)合運(yùn)行方式：在高—中、高—低及中—低壓側(cè)之間均有功率交換；2）純自耦運(yùn)行方式：只在高—中壓側(cè)之間有功率交換；3）純變壓運(yùn)行方式：只在高—低或中—低壓側(cè)之間有功率交換。在選擇自耦變壓器時(shí)，必須掌握其各個(gè)繞組的負(fù)荷，尤其要知道繞組上的最大負(fù)荷；在運(yùn)行時(shí)，也必須知道繞組間的負(fù)荷分布，以便確定該種運(yùn)行方式是否容許，同時(shí)也可計(jì)算在各種運(yùn)行方式下繞組上的功率損耗。23一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)7．自耦變壓器的過(guò)負(fù)荷24一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)對(duì)于純自耦和純變壓運(yùn)行方式比較簡(jiǎn)單，最典型的聯(lián)合運(yùn)行方式有兩種：（1）方式一：高壓側(cè)同時(shí)向中、低壓側(cè)（或中、低壓側(cè)同時(shí)向高壓側(cè)）送電，在此運(yùn)行方式下，最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組容量的限制。（2）方式二：中壓側(cè)同時(shí)向高、低壓側(cè)（或高、低壓側(cè)同時(shí)向中壓側(cè)）送電，在此運(yùn)行方式下，最大傳輸功率受到公共繞組容量的限制。因此，對(duì)于自耦變壓器還需監(jiān)視公共繞組的負(fù)荷電流。24一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)對(duì)于純自耦和純變壓運(yùn)行方式比較25一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)七、變壓器的并列運(yùn)行1.并列運(yùn)行條件，所謂并列運(yùn)行，就是指將各臺(tái)變壓器需并列側(cè)的繞組分別接到公共的母線上。變壓器并列運(yùn)行必須滿足以下條件：1）各側(cè)繞組的額定電壓分別相等，即變比相等；2）各對(duì)繞組的額定短路電壓分別相等；3）接線組別相同。第一、二個(gè)條件不可能絕對(duì)滿足，一般規(guī)定變比相差不得超過(guò)±0.5％，短路電壓相差不得超過(guò)±10％。25一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)七、變壓器的并列運(yùn)行26一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)2．不滿足變壓器并列運(yùn)行條件時(shí)的運(yùn)行（1）變比不同的變壓器并列運(yùn)行設(shè)Ⅰ、Ⅱ號(hào)變壓器的變比分別為??Ⅰ、??Ⅱ，二次側(cè)電勢(shì)分別為??2Ⅰ、??2Ⅱ。如果??Ⅰ≠??Ⅱ，則??2Ⅰ≠??2Ⅱ，當(dāng)一次側(cè)接上電源后，二次繞組回路中存在電勢(shì)差。所以，在二次側(cè)未接上負(fù)荷之前（即空載時(shí)），即存在平衡電流????2（設(shè)??2Ⅰ>??2Ⅱ，則其方向與??2Ⅰ方向相同），一次繞組相應(yīng)地出現(xiàn)平衡電流????1。當(dāng)二次側(cè)接上負(fù)荷后，設(shè)Ⅰ號(hào)變壓器的負(fù)荷電流為????，Ⅱ號(hào)變壓器的負(fù)荷電流為????，則兩臺(tái)變壓器二次繞組中的總電流分別為??2Ⅰ＝????＋????2，??2Ⅱ＝?????????2由于平衡電流疊加在負(fù)荷電流上，使得一臺(tái)變壓器(二次側(cè)電壓較高的)負(fù)荷加重，另一臺(tái)變壓器(二次側(cè)電壓較低的)負(fù)荷減輕。如果增大的負(fù)荷超過(guò)前者的額定容量，則必須校驗(yàn)其是否在容許范圍內(nèi)。26一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)2．不滿足變壓器并列運(yùn)行條件時(shí)27一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)（2）短路電壓不同的變壓器并列運(yùn)行設(shè)有??臺(tái)短路電壓不同（即短路阻抗不同）的變壓器并列運(yùn)行，經(jīng)推導(dǎo)得，第??臺(tái)變壓器的負(fù)荷為??Σ——??臺(tái)變壓器總負(fù)荷；??????、???????——第??(??＝1，2，…，??)臺(tái)變壓器的額定容量及短路電壓標(biāo)么值?？梢姡?dāng)數(shù)臺(tái)變壓器并列運(yùn)行時(shí)，如果短路電壓不同，其負(fù)荷不按額定容量成比例分配。負(fù)荷分配與短路電壓成反比，短路電壓小的變壓器可能過(guò)負(fù)荷。27一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)（2）短路電壓不同的變壓器并列28一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)如果對(duì)二次側(cè)電壓較高的變壓器選用較大的短路電壓，對(duì)二次側(cè)電壓較低的變壓器選用較小的短路電壓，則短路電壓不同和變比不同所產(chǎn)生的效果可互相補(bǔ)償，從而可減少過(guò)負(fù)荷。28一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)如果對(duì)二次側(cè)電壓較高的變壓器選29一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)29一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)30一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)八、變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是尋求降低變壓器運(yùn)行中的有功功率損耗、提高其運(yùn)行效率，以及降低變壓器的無(wú)功功率損耗、提高變壓器電源側(cè)的功率因數(shù)。同時(shí)，變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行也是降低電力系統(tǒng)網(wǎng)損的重要措施。1.雙繞組變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)??——負(fù)載系數(shù)，??＝??????。變壓器的有功功率損耗及其因消耗無(wú)功功率而使電網(wǎng)增加的有功功率損耗之和，稱為變壓器的綜合功率損耗，用Δ????表示。即30一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)八、變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行31一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)（2）綜合功率經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)。令??Δ????％????=0，可得Δ????％最低(效率最高)時(shí)所對(duì)應(yīng)的??值，稱為綜合功率經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)，用??????表示。有即??JZ2Δ??????=Δ??0??（負(fù)載綜合功率損耗與空載綜合功率損耗相等），綜合功率經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)Δ????（％）最低，效率最高。31一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)（2）綜合功率經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)。32一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)（3）最低綜合功率損耗率。

2．短路電壓相近的??臺(tái)并列運(yùn)行變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)短路電壓相近的具體條件是：變壓器間短路電壓的差值Δ????%≤5％。這時(shí)，可認(rèn)為負(fù)載按容量成比例分配，即負(fù)載系數(shù)??相同。設(shè)第??臺(tái)變壓器有則第??臺(tái)變壓器的綜合功率損耗Δ????為32一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)（3）最低綜合功率損耗率。33一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)類似地，得綜合功率損耗率、綜合功率經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)、最低綜合功率損耗率為33一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)類似地，得綜合功率損耗率、綜合34一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)雙繞組變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)由于綜合功率經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)??????只是曲線Δ????％=??(??)上的一點(diǎn)，因此國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13462-92提出了變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的概念，并給出了按綜合功率確定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的方法。其確定原則是：變壓器在額定負(fù)載下的運(yùn)行應(yīng)屬于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)。因此，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的上限值定為????1??=1；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的下限為????2??，其對(duì)應(yīng)的損耗率與額定負(fù)載損耗率Δ短路電壓相近、容量相同的雙繞組變壓器并列運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式（有興趣的可以參照相關(guān)資料）34一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)雙繞組變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)35二、變壓器的異常運(yùn)行狀態(tài)一、變壓器的常見異常本體油類，滲漏油，油枕，壓力釋放閥，油位計(jì)，硅膠，套管及本體油色油位異常等。油溫升高，接線錯(cuò)誤，溫度計(jì)失靈，主變過(guò)載等。氣類，輕瓦斯發(fā)信，氣體的性質(zhì)判斷故障情況，聲音：正常時(shí)應(yīng)為持續(xù)均勻的“嗡嗡”聲，不正常聲音如下。35二、變壓器的異常運(yùn)行狀態(tài)一、變壓器的常見異常主變常見的異常本體油類，滲漏油，油枕，壓力釋放閥，油位計(jì)，硅膠，套管及本體油色油位異常等。油溫升高，接線錯(cuò)誤，溫度計(jì)失靈，主變過(guò)載等。氣類，輕瓦斯發(fā)信，氣體的性質(zhì)判斷故障情況，聲音：正常時(shí)應(yīng)為持續(xù)均勻的“嗡嗡”聲，不正常聲音如下。主變常見的異常本體聲音判斷主變異常均勻較沉重的“嗡嗡”聲，可能是變壓器負(fù)荷增加，鐵芯振動(dòng)增在引起。結(jié)合負(fù)荷變化判斷。短時(shí)“哇哇”聲，時(shí)間短，很快恢復(fù)，可能是變壓器受短路電流沖擊，主要負(fù)序電流引起。如系統(tǒng)故障，負(fù)荷突變，大動(dòng)力設(shè)備啟動(dòng)等。持續(xù)尖細(xì)的“哼哼”聲，聲音可能忽強(qiáng)忽弱，則可能是系統(tǒng)中鐵磁諧振造成，聲音判斷主變異常均勻較沉重的“嗡嗡”聲，可能是變壓器負(fù)荷增加“吱吱”尖銳聲或“叭叭”聲，可能內(nèi)部有拉弧放電，如主變分接頭接觸不良，絕緣對(duì)地放電等。金屬碰撞的“叮當(dāng)”聲或鋼片振動(dòng)的“營(yíng)營(yíng)”聲，表明變壓器內(nèi)部機(jī)械異常，有可能發(fā)展為嚴(yán)重的內(nèi)部故障。發(fā)出不均勻且響聲很大的放電爆炸聲或拉弧聲，表明內(nèi)部嚴(yán)重故障，處理不及時(shí)可能導(dǎo)致變壓器的損壞。“吱吱”尖銳聲或“叭叭”聲，可能內(nèi)部有拉弧放電，如主變分接頭油色譜分析結(jié)果甲烷（CH4）；乙烷（C2H6）；乙烯（C2H4）；乙炔（C2H2）；故障類型主要?dú)怏w組成油過(guò)熱CH4，C2H4油和紙過(guò)熱CH4，C2H4，CO，CO2油紙絕緣中局部放電H2，CH4，C2H2，CO油中火花放電C2H2，H2油中電弧H2，C2H2油和紙中電弧H2，C2H2，CO，CO2進(jìn)水受潮或油中氣泡H2油色譜分析結(jié)果甲烷（CH4）；乙烷（C2H6）；乙烯（C2H判斷變壓器的故障性質(zhì)表氣體顏色可燃性故障性質(zhì)無(wú)色不可燃變壓器內(nèi)有空氣黃色不易燃木質(zhì)故障淡灰色可燃紙及紙板絕緣材料故障灰色、黑色易燃油故障判斷變壓器的故障性質(zhì)表氣體顏色可燃性故障性質(zhì)無(wú)色不可燃冷卻系統(tǒng)的主要故障形式：風(fēng)冷交流電源故障；風(fēng)扇電機(jī)熱耦動(dòng)作；電機(jī)燒壞，軸承，風(fēng)扇刮頁(yè)等油泵故障冷卻器碟閥等油管路故障變壓器冷卻器故障冷卻系統(tǒng)的主要故障形式：變壓器冷卻器故障變壓器油流故障油流故障的現(xiàn)象，一般會(huì)有“冷卻器故障”或“備用冷卻器”投入等信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)檢查油流指示器處于停止位置。油流故障的可能原因：油流管道堵塞，油泵故障或未運(yùn)轉(zhuǎn)，油閘門未開，油流指示器故障。另外對(duì)于風(fēng)冷要檢查各散熱器是否有溫度，若溫度較低，則要檢查碟閥是否開啟。變壓器油流故障油流故障的現(xiàn)象，一般會(huì)有“冷卻器故障”或“備用變壓器油流故障處理處理：到現(xiàn)場(chǎng)檢查油路閥門位置是否在正常位置，檢查冷卻器回路是否正常，油泵是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常，檢查油流指示器是否完好，無(wú)異常，加強(qiáng)對(duì)變壓器的監(jiān)視。尤其是當(dāng)變壓器備用冷卻器投入運(yùn)行時(shí)，此時(shí)要注意輔助冷卻器的運(yùn)行情況，根據(jù)負(fù)荷調(diào)整冷卻器的工作方式，工作、輔助、備用、停止四種方式。變壓器油流故障處理處理：到現(xiàn)場(chǎng)檢查油路閥門位置是否在正常位置變壓器的基本原理課件有載調(diào)壓分接開關(guān)動(dòng)作示意圖1－14中，動(dòng)觸點(diǎn)D及A、K1、K2、K3、K4、B觸點(diǎn)和電阻R1、R2組成切換開關(guān)，完成快速切換電阻、限流滅弧的功能；XK1和XK2觸點(diǎn)以及對(duì)應(yīng)繞組各調(diào)壓分接位置1、2、3、4、5觸點(diǎn)，完成選擇分接位置的功能。此外，還有極性變換開關(guān)，變換調(diào)壓繞組的極性，在圖1－14中未標(biāo)出。圖（a），繞組運(yùn)行在分接3的位置，負(fù)荷電流流經(jīng)觸點(diǎn)A；圖（b），繞組分接位置欲從3變換為2，選擇開關(guān)觸點(diǎn)XK2運(yùn)動(dòng)至2，此時(shí)未發(fā)生XK2帶電流變換位置的現(xiàn)象；圖（c），切換開關(guān)開始向右運(yùn)動(dòng)，即離開觸點(diǎn)A，經(jīng)K1、K2向K3運(yùn)動(dòng)，此時(shí)負(fù)荷電流流經(jīng)R1，被限流并使電弧減小；圖（d）切換開關(guān)短接K2、K3，電阻R1和R2流過(guò)負(fù)荷電流和分接位置2和3間的環(huán)流Ixh,此時(shí)R1和R2仍是限流并使電弧減小的可能，選擇開關(guān)XK1和XK2觸點(diǎn)均有電流流過(guò)；圖（e），切換開關(guān)繼續(xù)向右移動(dòng)，離開K2后，負(fù)荷電流全部轉(zhuǎn)移至R2和XK2側(cè)；圖（f），切換開關(guān)最終移至B，完成了分接位置由3向2變換的全部過(guò)程。由以上過(guò)程看出，選擇開關(guān)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終無(wú)任何電流（包括負(fù)荷電流）；切換開關(guān)快速運(yùn)動(dòng)和限流電阻R1和R2的存在，有利于熄滅電弧，減少觸點(diǎn)的壽命損失。切換開關(guān)在切換過(guò)程中產(chǎn)生電弧，油質(zhì)容易劣化，因此被安裝在單獨(dú)的絕緣筒內(nèi)，與變壓器本體油箱完全隔開。切換開關(guān)絕緣筒的輕微滲漏，會(huì)引起變壓器本體油色譜分析的異常，易造成誤判斷，應(yīng)予避免。有載調(diào)壓分接開關(guān)動(dòng)作示意圖1－14中，動(dòng)觸點(diǎn)D及A、K1、變壓器有調(diào)調(diào)壓裝置故障有載調(diào)壓裝置的組成：切換開關(guān)快速機(jī)構(gòu)，選擇器，電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)等構(gòu)成。有載調(diào)壓裝置故障的常見形式：有載調(diào)壓切換開關(guān)拒動(dòng)，電動(dòng)機(jī)構(gòu)失靈，造成電動(dòng)機(jī)構(gòu)上調(diào)或下調(diào)失控，分接開關(guān)油室泄漏，滑檔。處理方法：下列情形之一，應(yīng)立即停止調(diào)壓操作并斷開動(dòng)力電源。變壓器有調(diào)調(diào)壓裝置故障有載調(diào)壓裝置的組成：切換開關(guān)快速機(jī)構(gòu)，有載調(diào)壓開關(guān)異常處理檔位級(jí)進(jìn)一次，中低壓側(cè)電壓電流不變化，指示盤未進(jìn)入綠色區(qū)或檔位顯示不正確連續(xù)滑檔。自動(dòng)空氣開關(guān)跳閘，強(qiáng)送一次不成功。調(diào)壓過(guò)程中主變壓器輕瓦斯動(dòng)作。裝置的切換開關(guān)或選擇開關(guān)部位有異常響聲。注意：如果遙控急停以后Q1開關(guān)跳開，需到現(xiàn)場(chǎng)試送一次。有載調(diào)壓開關(guān)異常處理檔位級(jí)進(jìn)一次，中低壓側(cè)電壓電流不變化，指有載調(diào)壓開關(guān)異常處理切換開關(guān)拒動(dòng)，應(yīng)檢查動(dòng)力電源是否正常，控制電源，控制回路是否正常，機(jī)構(gòu)裝置有無(wú)故障，處理好后，才能開始調(diào)壓。否則，在切換中拒動(dòng)，將造成調(diào)壓選擇器與切換開關(guān)不對(duì)應(yīng)，從而造成動(dòng)觸頭未經(jīng)過(guò)渡電阻而離開動(dòng)觸頭，產(chǎn)生電弧，嚴(yán)重時(shí)燒毀觸頭，引起主變跳閘，出現(xiàn)這種情況應(yīng)立即將主變停電，匯報(bào)上級(jí)處理。有載調(diào)壓開關(guān)異常處理切換開關(guān)拒動(dòng)，應(yīng)檢查動(dòng)力電源是否正常，控有載調(diào)壓開關(guān)異常處理電動(dòng)機(jī)構(gòu)失靈，造成連續(xù)滑檔，可能造成電動(dòng)機(jī)構(gòu)從一個(gè)分接頭到上調(diào)或下調(diào)極限位置，此時(shí)若兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行，兩臺(tái)變壓器變比相差大，致使變壓器負(fù)荷分配不均，環(huán)流增大，變壓器發(fā)熱，應(yīng)立即按急停，用手搖機(jī)構(gòu)將分接頭調(diào)壓至合適位置，進(jìn)一步檢查原因，匯報(bào)上級(jí)，安排檢修處理。有載調(diào)壓開關(guān)異常處理電動(dòng)機(jī)構(gòu)失靈，造成連續(xù)滑檔有載調(diào)壓開關(guān)異常處理分接開關(guān)油泄漏，將使分接開關(guān)絕緣降低，同時(shí)分接開關(guān)的油進(jìn)入變壓器本體油箱，會(huì)影響變壓器本體的油質(zhì)和絕緣強(qiáng)度。出現(xiàn)這種情況，應(yīng)匯報(bào)上級(jí)處理，并且不得進(jìn)行有載調(diào)壓操作，斷開有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)電源。有載調(diào)壓開關(guān)異常處理分接開關(guān)油泄漏，將使分接開關(guān)絕緣降低，同51一、差動(dòng)保護(hù)二、五、變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)：一般取B相電流。Ⅰ段用于發(fā)告警信號(hào)；Ⅱ段用于啟動(dòng)風(fēng)扇冷卻器；Ⅲ段用于閉鎖有載調(diào)壓。六、變壓器的非電量保護(hù)1、瓦斯保護(hù)是變壓器油箱內(nèi)繞組短路故障及異常的主要保護(hù)。輕瓦斯：動(dòng)作于信號(hào)。重瓦斯：動(dòng)作于切除變壓器。與差動(dòng)保護(hù)比較：匝間短路?？煽啃源胧幻芊?，加裝防雨罩。2、壓力保護(hù)：與瓦斯保護(hù)基本相同。動(dòng)作于切除變壓器。3、油溫及油位保護(hù)：動(dòng)作于告警信號(hào)。4、冷卻器全停保護(hù)：動(dòng)作后立即告警，經(jīng)長(zhǎng)延時(shí)切除變壓器。三、常用主變保護(hù)配置51一、差動(dòng)保護(hù)三、常用主變保護(hù)配置一、變壓器縱差保護(hù)差動(dòng)保護(hù)要解決的幾個(gè)問(wèn)題相位補(bǔ)償同時(shí)濾除了零序分量。不平衡電流補(bǔ)償CT飽和勵(lì)磁涌流閉鎖過(guò)勵(lì)磁保護(hù)差動(dòng)速動(dòng)保護(hù)一、變壓器縱差保護(hù)差動(dòng)保護(hù)要解決的幾個(gè)問(wèn)題2、比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)

比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)概念的引入：如果差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流是固定值，按躲過(guò)區(qū)外故障最大不平衡電流來(lái)整定值就高，如果發(fā)生匝間短路，離中性點(diǎn)較近的單相接地短路，就不能靈敏動(dòng)作。作圖分析：比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流是隨外部短路電流按比率增大，既能保證外部短路不誤動(dòng)，又能保證內(nèi)部故障有較高的靈敏度。

2、比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)

比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)概念的引入：（1）和差式比率制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)原理如果以流入變壓器的電流方向?yàn)檎较?，即流入為正，流出為?fù)。那么差動(dòng)電流為：

Id=|Ih+Il|為了使區(qū)外故障時(shí)獲得最大制動(dòng)作用，區(qū)內(nèi)故障時(shí)制動(dòng)作用最小，則制動(dòng)電流為：

Ir=|Ih–Il|/2分析：區(qū)外故障時(shí)：Ih＝–IlId=0（最小等于TA飽和產(chǎn)生的不平衡電流）；Ir=Il（最大）區(qū)內(nèi)故障時(shí)：Ih＝IlIr=0（最?。籌d=2Il（最大）保護(hù)動(dòng)作，靈敏度較高。此時(shí)雖然Ir最小值，但不為零，即區(qū)內(nèi)故障時(shí)仍帶有一定的制動(dòng)量。（1）和差式比率制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)原理如果以流入變壓器的電流方向比率制動(dòng)特性由于電流補(bǔ)償存在一定誤差，在正常運(yùn)行時(shí)Id仍有少量的不平衡電流Iunb。所以差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作必須使Id大于一個(gè)起動(dòng)電流Id.st，差動(dòng)保護(hù)的第一判據(jù)是：

Id＞Id.st按比率制動(dòng)的比率系數(shù)概念，差動(dòng)繼電器在區(qū)外故障時(shí)，動(dòng)作電流隨短路電流按比率增大，所以差動(dòng)保護(hù)的第二判據(jù)是：

|△Id|/|△Ir|＝Kr＞D比率制動(dòng)特性：

比率制動(dòng)特性由于電流補(bǔ)償存在一定誤差，在正常比率制動(dòng)特性：（2）影響比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性的因素影響比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性的因素有三個(gè)，即：差動(dòng)門檻；拐點(diǎn)電流；比率制動(dòng)系數(shù)。作圖分析：差動(dòng)門檻值提高：

拐點(diǎn)電流減少：

比率制動(dòng)系數(shù)增加：分析以上三種情況可得：差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作區(qū)減少，靈敏度降低；躲區(qū)外故障不平衡電流的能力增加，誤動(dòng)可能性降低。反之靈敏度增加；誤動(dòng)可能性增加。

（2）影響比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性的因素影響比率制動(dòng)式差

3、勵(lì)磁涌流閉鎖元件

（1）勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的原因和特點(diǎn)：磁鏈?zhǔn)睾愣桑壕€圈中的磁鏈不能突變。電壓與磁通的相位關(guān)系：電壓超前磁通900；或磁通滯后電壓900。分析：設(shè)u=Umsinωt,φ＝φmsin(ωt-900)空載合閘瞬間u=0，φ～＝－φm，保持磁鏈?zhǔn)睾?，感?yīng)直流分量：φ－＝＋φm此時(shí)變壓器鐵心中的總磁通：φ＝φ～＋φ－可見：經(jīng)過(guò)半周（0.01S），出現(xiàn)磁通的最大值為2φm。作波形圖分析：

3、勵(lì)磁涌流閉鎖元件

（1）勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的原因和特作波形勵(lì)磁電流與磁通的關(guān)系磁化曲線分析：勵(lì)磁電流與磁通的關(guān)系，分析勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的原因。由于磁路的深度飽和，產(chǎn)生2φm所需要的勵(lì)磁電流很大很大。這就是勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的原因。勵(lì)磁涌流的特點(diǎn)：大量的二次、三次諧波；波形不對(duì)稱；間斷角。

勵(lì)磁涌流的衰減：勵(lì)磁電流與磁通的關(guān)系磁化曲線分析：勵(lì)磁電流與磁通的關(guān)勵(lì)磁涌流勵(lì)磁涌流的判別

（2）二次諧波制動(dòng)：利用差流中的二次諧波含量來(lái)識(shí)別勵(lì)磁涌流。PST-1202：I2＞XB2×Id1RCS-978：I2＞K2xb×IdI3＞K3xb×Id二次諧波制動(dòng)系數(shù)一般取0.15；三次諧波制動(dòng)系數(shù)一般取0.2。滿足以上條件，判斷為勵(lì)磁涌流引起的差流，閉鎖差動(dòng)保護(hù)。（3）波形對(duì)稱原理：利用波形對(duì)稱原理來(lái)識(shí)別勵(lì)磁涌流。作圖分析波形對(duì)稱與不對(duì)稱情況下，it與i(t+T/2)的關(guān)系。比較|it－i(t+T/2)|和|it＋i(t+T/2)|的大小。it，i(t+T/2)>0;it>0，i(t+T/2)<0|it－i(t+T/2)|??；|it－i(t+T/2)|大|it＋i(t+T/2)|大；|it＋i(t+T/2)|??；動(dòng)作判據(jù)為：≤K；或：|it＋i(t+T/2)|≤K|it－i(t+T/2)|勵(lì)磁涌流的判別（2）二次諧波制動(dòng)：比較|it－i(t+T/4、過(guò)勵(lì)磁閉鎖元件過(guò)勵(lì)磁原因：電壓升高或頻率下降，勵(lì)磁電流增加。分析：U=4.44?NΦmΦm=U/4.44?N即：變壓器鐵心的飽和程度決定于U/?。對(duì)于超高壓大型變壓器，為防止過(guò)勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，設(shè)置過(guò)勵(lì)磁閉鎖元件。由于變壓器過(guò)勵(lì)磁時(shí)，勵(lì)磁對(duì)流中5次諧波分量很大，所以采用5次諧波電流制動(dòng)。過(guò)勵(lì)磁判據(jù)：I5>K5Id滿足判據(jù)判過(guò)勵(lì)磁引起的差流，閉鎖差動(dòng)保護(hù)。通常當(dāng)過(guò)勵(lì)磁倍數(shù)>1.4時(shí)，不再閉鎖差動(dòng)保護(hù)。5、差動(dòng)速斷元件為什么要用差動(dòng)速斷保護(hù)？在區(qū)內(nèi)嚴(yán)重故障TA飽和時(shí)，TA二次電流的波形將發(fā)生嚴(yán)重畸變，其中含有大量的諧波分量，從而使勵(lì)磁涌流判別元件，誤判勵(lì)磁涌流，致使差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)或延緩動(dòng)作，嚴(yán)重?fù)p壞變壓器。所以采用差動(dòng)速斷元件，不管差流的波形及諧波分量的大小，只要差流的有效值超過(guò)定值，保護(hù)迅速動(dòng)作，快速跳開變壓器各側(cè)開關(guān)，切除變壓器。差動(dòng)速斷判據(jù)：Id>Isd(差動(dòng)速斷定值)Isd一般?。?～8）IN。4、過(guò)勵(lì)磁閉鎖元件過(guò)勵(lì)磁原因：電壓升高或頻率下5、差動(dòng)速斷元二、復(fù)合電壓閉鎖方向過(guò)流保護(hù)1、復(fù)合電壓閉鎖元件復(fù)合電壓閉鎖元件是利用正序低電壓和負(fù)序過(guò)電壓反映系統(tǒng)故障。復(fù)合電壓閉鎖元件起動(dòng)判椐是：線電壓Uab<本側(cè)母線線電壓的低電壓定定值；負(fù)序電壓U2>負(fù)序電壓定值。低電壓和負(fù)序電壓超過(guò)定值都可以起動(dòng)過(guò)流保護(hù)，是或的邏輯關(guān)系。，二、復(fù)合電壓閉鎖方向過(guò)流保護(hù)1、復(fù)合電壓閉鎖元件，動(dòng)作特性PST-1202動(dòng)作特性：（方向指向變壓器時(shí)）

RCS-978動(dòng)作特性：（方向指向變壓器時(shí)）

動(dòng)作特性PST-1202動(dòng)作特性：RCS-978動(dòng)作特問(wèn)題五為什么要采用其他側(cè)的復(fù)壓元件來(lái)開放高壓側(cè)的復(fù)壓閉鎖過(guò)流保護(hù)？思考：如果故障發(fā)生在低壓側(cè)TA與斷路器之間，會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題？低后備動(dòng)作跳開低壓側(cè)斷路器，故障還在，需要高后備切除，但此時(shí)高壓側(cè)電壓下降不到低電壓定值，復(fù)壓過(guò)流保護(hù)被閉鎖，不會(huì)動(dòng)作。所以可采用低壓側(cè)復(fù)壓來(lái)開放過(guò)流保護(hù)。問(wèn)題五為什么要采用其他側(cè)的復(fù)壓元件來(lái)開放高壓側(cè)的復(fù)壓閉鎖過(guò)流三、變壓器零序方向過(guò)流保護(hù)控制字的含義：PST-1202、RCS-978動(dòng)作特性：（方向指向變壓器）電壓為110kV及以上的變壓器，在大電流接地系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置反應(yīng)接地故障的零序電流保護(hù)。三圈變壓器其零序電流應(yīng)帶方向，組成零序方向保護(hù)。零序電流可取自中性點(diǎn)TA二次，或由本側(cè)TA二次三相電流自產(chǎn)。零序電壓取自本側(cè)TV三次（開口三角），或由本側(cè)TV二次三相電壓自產(chǎn)。微機(jī)保護(hù)裝置都用自產(chǎn)3I0

和3U0。三、變壓器零序方向過(guò)流保護(hù)控制字的含義：電壓為110kV及以四、變壓器中性點(diǎn)間隙保護(hù)1、間隙保護(hù)的作用：是保護(hù)中性點(diǎn)不接地變壓器中性點(diǎn)絕緣安全的。在變壓器中性點(diǎn)對(duì)地之間安裝一個(gè)擊穿間隙，在變壓器不接地運(yùn)行時(shí)，若某個(gè)原因變壓器中性點(diǎn)對(duì)地電位升高到不允許程度時(shí)，間隙擊穿，保護(hù)變壓器中性點(diǎn)絕緣不被擊穿。2、保護(hù)間隙保護(hù)接線：四、變壓器中性點(diǎn)間隙保護(hù)1、間隙保護(hù)的作用：是保護(hù)中性66二、500kV變壓器保護(hù)

1、變壓器保護(hù)配置雙重化的電量保護(hù)和一套非電量保護(hù)，電量保護(hù)分為主保護(hù)和后備保護(hù)。主保護(hù)縱聯(lián)（分相）差動(dòng)保護(hù)分側(cè)（零序）差動(dòng)保護(hù)高后備帶偏移特性的阻抗保護(hù)、過(guò)激磁保護(hù)，過(guò)負(fù)荷保護(hù)中后備帶偏移特性的阻抗保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)低后備過(guò)流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、電壓偏移保護(hù)公共繞組后備零序過(guò)流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)非電量保護(hù)瓦斯保護(hù)，壓力保護(hù)，溫度保護(hù)，油位保護(hù)、冷卻全停保護(hù)。二、500kV保護(hù)基本原理66二、500kV變壓器保護(hù)主保護(hù)高后備非電量保護(hù)二67

2、主保護(hù)（電氣量）（1）縱差保護(hù)：主變低壓側(cè)保護(hù)繞組取自獨(dú)立流變。分相差動(dòng)保護(hù)：主變低壓側(cè)保護(hù)繞組取自套管流變。縱差（分相差動(dòng)）保護(hù)：保護(hù)主變?nèi)齻?cè)，但是勵(lì)磁涌流始終是縱差（分相差動(dòng)）保護(hù)無(wú)法完全解決的問(wèn)題，其根本原因是什么？用電量保護(hù)來(lái)保護(hù)只有磁聯(lián)系的元件，必然存在缺陷。（2）分側(cè)（零序）差動(dòng)保護(hù)：保護(hù)自耦變的高、中壓側(cè)。由于自耦變有直接電的聯(lián)系，所以對(duì)于分側(cè)差動(dòng)保護(hù)而言，不存在勵(lì)磁涌流造成誤動(dòng)的問(wèn)題。但是也存在問(wèn)題：對(duì)于主變繞組的匝間短路，分側(cè)（零序）差動(dòng)就無(wú)能為力了。二、500kV保護(hù)基本原理672、主保護(hù)（電氣量）用電量保護(hù)來(lái)保護(hù)只有磁聯(lián)系的元件，68如上圖，繞組匝間短路電流不反映在分側(cè)（零序）差動(dòng)保護(hù)的差流中匝間短路-分側(cè)差動(dòng)等效圖匝間短路-縱差等效圖如下圖，繞組匝間短路電流可以反映在縱差（分相差動(dòng)）保護(hù)的差流中。二、500kV保護(hù)基本原理68如上圖，繞組匝間短路電流不反映在分側(cè)（零序）差動(dòng)保護(hù)的差69（3）勵(lì)磁涌流對(duì)于縱差（分相差動(dòng)）保護(hù)而言，勵(lì)磁涌流是視為差流，如不采取措施，會(huì)導(dǎo)致主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。勵(lì)磁涌流主要分為：合閘涌流、合應(yīng)涌流、恢復(fù)涌流。合閘涌流：本質(zhì)是合閘的時(shí)候，變壓器磁通不能突變。由于合閘角、主變剩磁等原因，會(huì)導(dǎo)致主變磁通飽和，產(chǎn)生很大勵(lì)磁電流。二、500kV保護(hù)基本原理69（3）勵(lì)磁涌流二、500kV保護(hù)基本原理70合應(yīng)涌流：當(dāng)兩臺(tái)主變并列運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)主變空載合閘，導(dǎo)致另一臺(tái)運(yùn)行主變無(wú)故障跳閘。其本質(zhì)就是：空載合閘勵(lì)磁涌流中的直流分量在系統(tǒng)電阻上產(chǎn)生直流電壓，由于，該電壓對(duì)于運(yùn)行主變產(chǎn)生的磁通隨著時(shí)間越積越多，最終導(dǎo)致運(yùn)行主變磁通飽和，產(chǎn)生很大的勵(lì)磁電流。

恢復(fù)涌流：故障切除后電壓恢復(fù)的過(guò)程中，其直流分量產(chǎn)生的磁通越積越多，最終導(dǎo)致主變磁通飽和，產(chǎn)生很大的勵(lì)磁電流。二、500kV保護(hù)基本原理70合應(yīng)涌流：當(dāng)兩臺(tái)主變并列運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)主變空載合71（4）縱差保護(hù)中零序電流消除由于縱差保護(hù)，低壓側(cè)使用的是獨(dú)立CT。必然存在Y側(cè)和△側(cè)的轉(zhuǎn)角變換問(wèn)題。如果Y側(cè)發(fā)生區(qū)外單相故障時(shí)，會(huì)發(fā)生什么情況？若在Y側(cè)進(jìn)行角度變換（Ia-Ib、Ib-Ic、Ic-Ia）的話，則Y側(cè)的零序電流自動(dòng)消除，所以無(wú)需考慮Y側(cè)區(qū)外故障零序電流產(chǎn)生差流問(wèn)題。若在△側(cè)進(jìn)行角度變化的話，則當(dāng)Y側(cè)發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，Y側(cè)有零序電流，而△側(cè)沒有零序，必然產(chǎn)生差流，所以必須對(duì)差流進(jìn)行零序電流補(bǔ)償。二、500kV保護(hù)基本原理71（4）縱差保護(hù)中零序電流消除若在Y側(cè)進(jìn)行角度變換（I72

2、后備阻抗保護(hù)（1）變壓器阻抗保護(hù)是偏移特性，正方向指向主變，反方向指向系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō)，主變中壓側(cè)阻抗第一時(shí)限跳母聯(lián)分段、第二時(shí)限跳主變，為何？由于阻抗保護(hù)的反方向是保護(hù)系統(tǒng)，所以當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障，先跳開母聯(lián)分段，可以有效的隔離故障。如果無(wú)法隔離故障，再跳開主變。這樣可以避免無(wú)謂的切除主變，但是現(xiàn)在該回路并不接入。（2）當(dāng)主變不帶中性點(diǎn)小電抗時(shí)，阻抗保護(hù)定值中的K（零序補(bǔ)償系數(shù)）設(shè)為0，為何？變壓器的結(jié)構(gòu)決定了相相之間沒有互感。Z0=ZL+2ZM、Z1=Z2=ZL-ZM，因此Z0=Z1=Z2，而K=（Z0-Z1）/3Z1,所以K=0。二、500kV保護(hù)基本原理722、后備阻抗保護(hù)由于阻抗保護(hù)的反方向是保護(hù)系統(tǒng)，所以當(dāng)73

3、公共繞組零序保護(hù)（1）500kV自耦變，公共繞組后備保護(hù)配置零序保護(hù)，但是為何零序保護(hù)不帶方向？中壓側(cè)發(fā)生單相故障，零序網(wǎng)絡(luò)等效圖如下所示，則公共繞組零序電流i=i2-i1*k，其中K是中壓側(cè)和高壓側(cè)的匝數(shù)變，必然小于1，而i2>i1，所以i必然大于0，也就是說(shuō)公共繞組零序電流方向固定（流向中性點(diǎn)）。二、500kV保護(hù)基本原理733、公共繞組零序保護(hù)中壓側(cè)發(fā)生單相故障，零序網(wǎng)絡(luò)等效74高壓側(cè)發(fā)生單相故障，零序網(wǎng)絡(luò)等效圖如下所示，則公共繞組零序電流i=i1-i2*k，其中K是高壓側(cè)和中壓側(cè)的匝數(shù)變（大于1），雖然i1>i2，但是由于K>1，所以無(wú)法判斷i的正負(fù)，就是說(shuō)公共繞組零序電流方向不固定，極端情況甚至為0。所以自耦變公共繞組零序電流沒有方向元件，是因?yàn)楫?dāng)高壓側(cè)發(fā)生單相故障時(shí)，其方向不定，取決于中壓側(cè)的系統(tǒng)零序阻抗。二、500kV保護(hù)基本原理74高壓側(cè)發(fā)生單相故障，零序網(wǎng)絡(luò)等效圖如下所示，則公共繞組75

4、低壓側(cè)過(guò)流保護(hù)（1）當(dāng)?shù)蛪簜?cè)過(guò)流保護(hù)采用低壓側(cè)套管流變時(shí)，需要考慮消除零序環(huán)流問(wèn)題。問(wèn)題來(lái)源：主變高、中壓側(cè)發(fā)生單相故障，則會(huì)在主變低壓側(cè)繞組產(chǎn)生零序環(huán)流（由于500kV主變低壓側(cè)繞組采用△型接線）。如果低壓側(cè)過(guò)流保護(hù)采用套管流變，即可感受到零序環(huán)流，在一定條件可能會(huì)誤動(dòng)作。解決措施：有些保護(hù)裝置在計(jì)算低壓側(cè)電流時(shí)，可以自動(dòng)的消除零序電流，例如PST1200U（標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)版）的低壓側(cè)電流采用：ia-ib、ib-ic、ic-ia。

有些保護(hù)裝置軟件沒有消除零序電流環(huán)節(jié)，所以只能將流變的二次回路接成△型，起到外回路消除零序電流的作用。二、500kV保護(hù)基本原理754、低壓側(cè)過(guò)流保護(hù)問(wèn)題來(lái)源：解決措施：二、500k76

5、瓦斯保護(hù)瓦斯保護(hù)主要是反映變壓器內(nèi)部故障的保護(hù)，分為輕瓦斯保護(hù)：動(dòng)作于信號(hào)；重瓦斯保護(hù)：動(dòng)作于跳閘。國(guó)內(nèi)外的瓦斯繼電器結(jié)構(gòu)并不相同，故而動(dòng)作的條件也有區(qū)別。二、500kV保護(hù)基本原理765、瓦斯保護(hù)二、500kV保護(hù)基本原理77（1）國(guó)外瓦斯繼電器基本構(gòu)造：

輕瓦斯的動(dòng)作條件：變壓器內(nèi)部輕微故障產(chǎn)生氣體迫使油面下降，從而輕瓦斯浮球下降，導(dǎo)致干簧接點(diǎn)動(dòng)作。重瓦斯的動(dòng)作條件：變壓器內(nèi)部輕微故障產(chǎn)生大量氣體迫使油面一直下降，直到重瓦斯浮球也下降，導(dǎo)致干簧接點(diǎn)動(dòng)作，或者變壓器內(nèi)部嚴(yán)重故障，產(chǎn)生油流沖擊擋板，使得浮球下降，從而導(dǎo)致干簧接點(diǎn)動(dòng)作。二、500kV保護(hù)基本原理77（1）國(guó)外瓦斯繼電器基本構(gòu)造：輕瓦斯的動(dòng)作條件：變78（2）國(guó)內(nèi)瓦斯繼電器基本構(gòu)造：

輕瓦斯的動(dòng)作條件：變壓器內(nèi)部輕微故障產(chǎn)生氣體迫使油面下降，從而輕瓦斯開口杯下降，導(dǎo)致干簧接點(diǎn)動(dòng)作。重瓦斯的動(dòng)作條件：變壓器內(nèi)部嚴(yán)重故障，產(chǎn)生油流沖擊擋板，克服彈簧的制定力，從而導(dǎo)致干簧接點(diǎn)動(dòng)作。二、500kV保護(hù)基本原理78（2）國(guó)內(nèi)瓦斯繼電器基本構(gòu)造：輕瓦斯的動(dòng)作條件：變79（3）總結(jié)對(duì)于輕瓦斯而言，制動(dòng)力是浮球或者開口杯的浮力。對(duì)于重瓦斯而言，國(guó)外產(chǎn)品的制動(dòng)力是浮球的浮力，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的制動(dòng)力是彈簧的彈力。當(dāng)變壓器輕微匝間故障時(shí)，國(guó)外重瓦斯繼電器可能會(huì)動(dòng)作，而國(guó)產(chǎn)重瓦斯繼電器不會(huì)動(dòng)作。二、500kV保護(hù)基本原理79（3）總結(jié)對(duì)于輕瓦斯而言，制動(dòng)力是浮球或者開口杯的80休息十五分鐘！80休息十五分鐘！81謝謝！81謝謝！變壓器運(yùn)行江蘇省電力公司生產(chǎn)技能培訓(xùn)中心2010年8月變壓器運(yùn)行江蘇省電力公司生產(chǎn)技能培訓(xùn)中心83第一部分變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)第二部分變壓器的異常運(yùn)行狀態(tài)第三部分變壓器的保護(hù)配置第四部分變壓器保護(hù)的基本原理第五部分變壓器故障案例分析2第一部分變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)84第一部分變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)3第一部分變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)85一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)一、油浸式變壓器類型和結(jié)構(gòu)1、三相和單相型式：110（66）kV～330kV電壓等級(jí)變壓器一般采用三相共體式，500kV電壓等級(jí)變壓器受運(yùn)輸條件的限制多采用單相式。三相共體變壓器比單相變壓器在節(jié)省材料和降低損耗方面有一定優(yōu)勢(shì)，但制造難度增加用。對(duì)于三相變壓器與單相變壓器要注意零序磁通的通路問(wèn)題。2、芯式和殼式結(jié)構(gòu)變壓器一般采用芯式結(jié)構(gòu)，500（330）kV變壓器或電抗器也可采用殼式結(jié)構(gòu)?？紤]到部分500kV殼式變壓器在運(yùn)行10年后出現(xiàn)油流放電故障的實(shí)際情況，在進(jìn)一步總結(jié)制造和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的同時(shí)，目前階段如選用殼式變壓器，宜采用非強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻方式。4一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)一、油浸式變壓器類型和結(jié)構(gòu)86一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)3、多繞組和自耦型式

自耦變壓器在節(jié)省材料和降低損耗方面比多繞組變壓器有優(yōu)勢(shì)，但固定的中性點(diǎn)接地方式，會(huì)帶來(lái)電網(wǎng)單相短路接地電流的增大，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)的統(tǒng)一規(guī)劃，確定變壓器采用多繞組或自耦型式。4、變壓器的全星形接線和穩(wěn)定繞組一般不宜采用無(wú)三角形繞組的全星形接線。當(dāng)電網(wǎng)運(yùn)行需要全星形接線變壓器時(shí)，應(yīng)設(shè)立單獨(dú)的三角形接線的穩(wěn)定繞組。穩(wěn)定繞組的額定電壓一般應(yīng)稍低于相鄰繞組的額定電壓，額定容量一般不超過(guò)一次額定容量的50%，其絕緣水平還應(yīng)考慮其它繞組的傳遞過(guò)電壓。平衡繞組一般選用15千伏、25％變壓器額定容量。5一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)3、多繞組和自耦型式87一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)自耦變壓器的第三繞組如是三角接線即為平衡繞組，如是Y接線，則不是平衡繞組，需要再增加一個(gè)三角接線的繞組（穩(wěn)定繞組）即為平衡繞組，主要是降低系統(tǒng)的零序阻抗。全星接線的變壓器對(duì)于零序電流來(lái)說(shuō)，變壓器表現(xiàn)為低阻抗（屬短路阻抗性質(zhì)），當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障時(shí)，角接繞組內(nèi)的環(huán)流提供補(bǔ)償安匝，角接第三繞組或穩(wěn)定繞組的承受短路能力應(yīng)能滿足最大的感應(yīng)零序電流。6一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)自耦變壓器的第三繞組如是三角接線88一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)5、無(wú)勵(lì)磁和有載調(diào)壓變壓器無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器比有載調(diào)壓變壓器簡(jiǎn)單可靠，可根據(jù)電網(wǎng)情況，確定合理的調(diào)壓方式。為保證的電壓質(zhì)量，110（66）kV變壓器通常采用有載調(diào)壓變壓器。在滿足電網(wǎng)電壓變化范圍的情況下，500（330）kV變壓器優(yōu)先選用無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器。7一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)5、無(wú)勵(lì)磁和有載調(diào)壓變壓器89一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)二、油浸式變壓器的冷卻方式對(duì)于油浸式變壓器，用四個(gè)字母順序代號(hào)標(biāo)示其冷卻方式。第一字母表示與繞組接觸的內(nèi)部冷卻介質(zhì)：O—礦物油或燃點(diǎn)不大于300℃的合成絕緣液體；K—燃點(diǎn)大于300℃的絕緣液體；L—燃點(diǎn)不可測(cè)出的絕緣液體。第二字母表示內(nèi)部冷卻介質(zhì)的循環(huán)方式：N—油流是自然的熱對(duì)流循環(huán)；F—冷卻設(shè)備中的油流是強(qiáng)迫循環(huán)，流經(jīng)繞組內(nèi)部的油流是熱對(duì)流循環(huán)；D—冷卻設(shè)備中的油流是強(qiáng)迫循環(huán)，（至少）在主要繞組內(nèi)部的油流是強(qiáng)迫導(dǎo)向循環(huán)。第三字母表示外部冷卻介質(zhì)：A—空氣；W—水。第四字母表示外部冷卻介質(zhì)的循環(huán)方式：N—自然對(duì)流；F—強(qiáng)迫循環(huán)（風(fēng)扇、泵等）。8一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)二、油浸式變壓器的冷卻方式90一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)2.常見的冷卻方式有自然冷卻（ONAN）、自然油循環(huán)風(fēng)冷（ONAF）和強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷或水冷（OFAF、OFWF、ODAF、ODWF）等冷卻方式。為了適應(yīng)不同負(fù)荷、不同運(yùn)行環(huán)境等情況，一臺(tái)變壓器可同時(shí)具有多種冷卻方式。自然冷卻（ONAN）100％容量；自然冷卻（ONAN）67％及以上容量，自然油循環(huán)風(fēng)冷（ONAF）100％容量；如大部分國(guó)產(chǎn)風(fēng)冷變壓器。自然冷卻（ONAN）60％容量，自然油循環(huán)風(fēng)冷（ONAF）80％容量，強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷（OFAF、ODAF）100％容量；如日本三菱變壓器。無(wú)自然冷卻能力,強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷或水冷（OFAF、ODAF）100％容量。9一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)2.常見的冷卻方式有自然冷卻（O91一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)考慮到變壓器運(yùn)行維護(hù)的簡(jiǎn)化，110（66）kV～220kV變壓器一般采用自然或自然油循環(huán)風(fēng)冷冷卻方式，220kV～500（330）kV采用以上一種、兩種或三種冷卻方式。對(duì)于具有多種冷卻方式的變壓器，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷和油溫，制定安全和合理的冷卻系統(tǒng)的控制策略，并在控制回路中予以實(shí)現(xiàn)。10一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)考慮到變壓器運(yùn)行維護(hù)的簡(jiǎn)化，192一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)三、油浸式變壓器的額定溫升在額定使用條件和額定負(fù)荷????下的溫升稱為額定溫升。我國(guó)規(guī)定變壓器的額定使用條件為：最高氣溫+40℃，最高月平均氣溫+30℃，最高年平均氣溫+20℃，最低氣溫-25℃（對(duì)戶外）或-5℃（對(duì)戶內(nèi)）。變壓器各部分溫升不得超過(guò)表中數(shù)值。自然油循環(huán)自冷、風(fēng)冷迫油循環(huán)風(fēng)冷 導(dǎo)向強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷繞組對(duì)環(huán)境的平均溫升（℃） 65 65 70 繞組對(duì)油的平均溫升（℃） 21 30 30 油對(duì)環(huán)境的平均溫升（℃） 44 35 40 頂層油對(duì)環(huán)境的溫升（℃） 55 45 4511一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)三、油浸式變壓器的額定溫升93一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)四、變壓器的絕緣老化1.絕緣老化現(xiàn)象（1）絕緣老化變壓器在長(zhǎng)期運(yùn)行中，由于受到大氣條件和其他物理化學(xué)作用的影響，其絕緣材料的機(jī)械強(qiáng)度和電氣強(qiáng)度逐漸衰退的現(xiàn)象，稱為絕緣老化。（2）絕緣老化的判據(jù)絕緣老化程度不能只按電氣強(qiáng)度來(lái)判斷，必須考慮機(jī)械強(qiáng)度的降低程度，而且主要由機(jī)械強(qiáng)度的降低程度來(lái)確定。（3）影響絕緣老化的因素變壓器的絕緣老化，主要是由于溫度、濕度、氧氣和油中的某些分解物所引起的化學(xué)反應(yīng)的影響，其中高溫是促成老化的直接原因。12一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)四、變壓器的絕緣老化94一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)2.變壓器的熱老化定律：繞組熱點(diǎn)溫度每增加6℃（??每增加1），老化加倍，即預(yù)期壽命縮短一半，此即熱老化定律（或稱絕緣老化的6℃規(guī)則）。據(jù)上式可計(jì)算各溫度下的老化率，如表所示。各溫度下的老化率??h(℃) 80 86 92 98 104 110 116 122 128 134 140 ?? -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 ν＝2n 0.125 0.25 0.5 1 2 4 8 16 32 64 128 ??? 8 4 2 1 1/2 1/4 1/8 1/16 1/32 1/64 1/128 13一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)2.變壓器的熱老化定律95一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)五、變壓器的過(guò)負(fù)荷運(yùn)行1．變壓器的負(fù)荷能力變壓器的負(fù)荷能力是指，變壓器在短時(shí)間內(nèi)所能輸送的容量，在一定條件下，它可能超過(guò)額定容量。負(fù)荷能力的大小和持續(xù)時(shí)間受下述條件限制：（1）變壓器的電流不得超過(guò)規(guī)定的限值（2）溫度(熱點(diǎn)溫度及與絕緣材料接觸的金屬部件的溫度)不得超過(guò)規(guī)定的限值；（3）在整個(gè)運(yùn)行期間，變壓器的絕緣老化不得超過(guò)正常值。14一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)五、變壓器的過(guò)負(fù)荷運(yùn)行96一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)2．負(fù)荷狀態(tài)分類（1）正常周期性負(fù)荷。指遵循等值老化原則的負(fù)荷。（2）長(zhǎng)期急救周期性負(fù)荷。這是由于系統(tǒng)中部分變壓器長(zhǎng)時(shí)間（數(shù)周或數(shù)月）退出運(yùn)行而引起，將導(dǎo)致運(yùn)行變壓器的老化加速，但不直接危及絕緣的安全。（3）短期急救負(fù)荷。這是由于系統(tǒng)中發(fā)生了事故，導(dǎo)致變壓器短時(shí)間內(nèi)嚴(yán)重過(guò)載。運(yùn)行變壓器繞組熱點(diǎn)溫度可能達(dá)到危險(xiǎn)的程度，并可能導(dǎo)致絕緣強(qiáng)度暫時(shí)下降。這種負(fù)荷的持續(xù)時(shí)間一般應(yīng)小于0.5h。對(duì)于過(guò)負(fù)荷能力的計(jì)算可參照變壓器運(yùn)行規(guī)程及有關(guān)廠家說(shuō)明，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)規(guī)程中應(yīng)當(dāng)進(jìn)行明確。15一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)2．負(fù)荷狀態(tài)分類97一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)六、自耦變壓器的特點(diǎn)和運(yùn)行方式：1．特點(diǎn)高、中壓側(cè)共用一部分繞組。即高、中壓繞組之間，不僅有電磁聯(lián)系，更有電路上的直接聯(lián)系。故此，自耦變壓器的損耗低，傳輸效率高。2．缺點(diǎn)（1）高壓側(cè)的電壓易于傳遞到中壓電路，所以中壓電路的絕緣必須按較高電壓設(shè)計(jì)；（2）高、中壓繞組之間的漏磁場(chǎng)較小，電抗較小，短路電流及其效應(yīng)比普通雙繞組變壓器大；16一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)六、自耦變壓器的特點(diǎn)和運(yùn)行方式98一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)（3）高、中壓側(cè)的三相連接方式必須相同，即均為Y或D型（常用Y型）；（4）運(yùn)行方式多樣化，繼電保護(hù)整定較困難；（5）在有分接頭調(diào)壓的情況下，很難取得繞組間的電磁平衡，有時(shí)造成軸向作用力的增加。3．容量和標(biāo)準(zhǔn)容量（1）電壓、電流關(guān)系17一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)（3）高、中壓側(cè)的三相連接方式99一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)：（2）容量傳輸關(guān)系??2??2稱自耦變壓器的通過(guò)容量；??2????2??稱自耦變壓器的額定通過(guò)容量。傳輸功率由兩部分組成：一部分??2??2??12（即??2??1）為經(jīng)串聯(lián)繞組由電路直接傳輸?shù)墓β?；另一部??2??21?1??12（即??2??）為經(jīng)公共繞組由電磁感應(yīng)作用傳輸?shù)墓β?。由電磁感?yīng)作用傳輸?shù)淖畲蠊β?，即公共繞組的容量，稱自耦變壓器的標(biāo)準(zhǔn)容量。18一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)：（2）容量傳輸關(guān)系100一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)4.自耦變壓器的效益系數(shù)：用完全相同的材料制成的普通變壓器和自耦變壓器的通過(guò)容量之比，即自耦變壓器標(biāo)準(zhǔn)容量與通過(guò)容量之比，稱為自耦變壓器的效益系數(shù)，用????表示，即????值小于1。????值越小，說(shuō)明自耦變壓器與用完全相同的材料制成的普通變壓器相比，通過(guò)容量顯得越大，其經(jīng)濟(jì)效益越顯著。????隨??12的減?。ㄗ钚〉扔?）而減小，因此，當(dāng)????1與????2相差不大，即??12較小時(shí)，????較小，采用自耦變壓器經(jīng)濟(jì)效益較顯著。目前，國(guó)內(nèi)外實(shí)際應(yīng)用的自耦變壓器，其??12≤3，即????≤23≈0.67。19一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)4.自耦變壓器的效益系數(shù)：用101一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)5．自耦變壓器的第三繞組第三繞組接成三角形，其作用是：（1）消除三次諧波電壓分量；（2）減小自耦變壓器的零序阻抗；（3）用來(lái)連接發(fā)電機(jī)或調(diào)相機(jī)；（4）用來(lái)對(duì)附近地區(qū)或廠（所）用電系統(tǒng)供電。第三繞組的容量：（1）如果僅用來(lái)補(bǔ)償三次諧波電流，其容量一般為標(biāo)準(zhǔn)容量的1/3；（2）如果還用來(lái)連接發(fā)電機(jī)或調(diào)相機(jī)，其容量等于標(biāo)準(zhǔn)容量。自耦變壓器有了第三繞組，在材料消耗、尺寸、質(zhì)量、價(jià)格等方面都有增加，但與同等的普通三繞組變壓器相比，價(jià)格只有后者的65％～70％。20一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)5．自耦變壓器的第三繞組102一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)6．自耦變壓器的過(guò)電壓?jiǎn)栴}由于自耦變壓器的高、中壓繞組有電氣連接，存在過(guò)電壓從一個(gè)電壓級(jí)電網(wǎng)向另一個(gè)電壓級(jí)電網(wǎng)傳遞的可能性，因此，必須采取相應(yīng)的技術(shù)措施。（1）各側(cè)裝設(shè)避雷器，防止雷電過(guò)電壓。（2）中性點(diǎn)接地。自耦變壓器的中性點(diǎn)必須直接接地或經(jīng)過(guò)小電抗接地，以避免當(dāng)高壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生單相接地時(shí)，在中壓繞組的其它兩相出現(xiàn)過(guò)電壓。所以，自耦變壓器只能用在高、中壓側(cè)均為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中。21一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)6．自耦變壓器的過(guò)電壓?jiǎn)栴}103一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)22一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)104一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)7．自耦變壓器的過(guò)負(fù)荷自耦變壓器有三種運(yùn)行方式，即1）聯(lián)合運(yùn)行方式：在高—中、高—低及中—低壓側(cè)之間均有功率交換；2）純自耦運(yùn)行方式：只在高—中壓側(cè)之間有功率交換；3）純變壓運(yùn)行方式：只在高—低或中—低壓側(cè)之間有功率交換。在選擇自耦變壓器時(shí)，必須掌握其各個(gè)繞組的負(fù)荷，尤其要知道繞組上的最大負(fù)荷；在運(yùn)行時(shí)，也必須知道繞組間的負(fù)荷分布，以便確定該種運(yùn)行方式是否容許，同時(shí)也可計(jì)算在各種運(yùn)行方式下繞組上的功率損耗。23一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)7．自耦變壓器的過(guò)負(fù)荷105一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)對(duì)于純自耦和純變壓運(yùn)行方式比較簡(jiǎn)單，最典型的聯(lián)合運(yùn)行方式有兩種：（1）方式一：高壓側(cè)同時(shí)向中、低壓側(cè)（或中、低壓側(cè)同時(shí)向高壓側(cè)）送電，在此運(yùn)行方式下，最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組容量的限制。（2）方式二：中壓側(cè)同時(shí)向高、低壓側(cè)（或高、低壓側(cè)同時(shí)向中壓側(cè)）送電，在此運(yùn)行方式下，最大傳輸功率受到公共繞組容量的限制。因此，對(duì)于自耦變壓器還需監(jiān)視公共繞組的負(fù)荷電流。24一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)對(duì)于純自耦和純變壓運(yùn)行方式比較106一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)七、變壓器的并列運(yùn)行1.并列運(yùn)行條件，所謂并列運(yùn)行，就是指將各臺(tái)變壓器需并列側(cè)的繞組分別接到公共的母線上。變壓器并列運(yùn)行必須滿足以下條件：1）各側(cè)繞組的額定電壓分別相等，即變比相等；2）各對(duì)繞組的額定短路電壓分別相等；3）接線組別相同。第一、二個(gè)條件不可能絕對(duì)滿足，一般規(guī)定變比相差不得超過(guò)±0.5％，短路電壓相差不得超過(guò)±10％。25一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)七、變壓器的并列運(yùn)行107一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)2．不滿足變壓器并列運(yùn)行條件時(shí)的運(yùn)行（1）變比不同的變壓器并列運(yùn)行設(shè)Ⅰ、Ⅱ號(hào)變壓器的變比分別為??Ⅰ、??Ⅱ，二次側(cè)電勢(shì)分別為??2Ⅰ、??2Ⅱ。如果??Ⅰ≠??Ⅱ，則??2Ⅰ≠??2Ⅱ，當(dāng)一次側(cè)接上電源后，二次繞組回路中存在電勢(shì)差。所以，在二次側(cè)未接上負(fù)荷之前（即空載時(shí)），即存在平衡電流????2（設(shè)??2Ⅰ>??2Ⅱ，則其方向與??2Ⅰ方向相同），一次繞組相應(yīng)地出現(xiàn)平衡電流????1。當(dāng)二次側(cè)接上負(fù)荷后，設(shè)Ⅰ號(hào)變壓器的負(fù)荷電流為????，Ⅱ號(hào)變壓器的負(fù)荷電流為????，則兩臺(tái)變壓器二次繞組中的總電流分別為??2Ⅰ＝????＋????2，??2Ⅱ＝?????????2由于平衡電流疊加在負(fù)荷電流上，使得一臺(tái)變壓器(二次側(cè)電壓較高的)負(fù)荷加重，另一臺(tái)變壓器(二次側(cè)電壓較低的)負(fù)荷減輕。如果增大的負(fù)荷超過(guò)前者的額定容量，則必須校驗(yàn)其是否在容許范圍內(nèi)。26一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)2．不滿足變壓器并列運(yùn)行條件時(shí)108一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)（2）短路電壓不同的變壓器并列運(yùn)行設(shè)有??臺(tái)短路電壓不同（即短路阻抗不同）的變壓器并列運(yùn)行，經(jīng)推導(dǎo)得，第??臺(tái)變壓器的負(fù)荷為??Σ——??臺(tái)變壓器總負(fù)荷；??????、???????——第??(??＝1，2，…，??)臺(tái)變壓器的額定容量及短路電壓標(biāo)么值?？梢?，當(dāng)數(shù)臺(tái)變壓器并列運(yùn)行時(shí)，如果短路電壓不同，其負(fù)荷不按額定容量成比例分配。負(fù)荷分配與短路電壓成反比，短路電壓小的變壓器可能過(guò)負(fù)荷。27一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)（2）短路電壓不同的變壓器并列109一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)如果對(duì)二次側(cè)電壓較高的變壓器選用較大的短路電壓，對(duì)二次側(cè)電壓較低的變壓器選用較小的短路電壓，則短路電壓不同和變比不同所產(chǎn)生的效果可互相補(bǔ)償，從而可減少過(guò)負(fù)荷。28一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)如果對(duì)二次側(cè)電壓較高的變壓器選110一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)29一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)111一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)八、變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是尋求降低變壓器運(yùn)行中的有功功率損耗、提高其運(yùn)行效率，以及降低變壓器的無(wú)功功率損耗、提高變壓器電源側(cè)的功率因數(shù)。同時(shí)，變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行也是降低電力系統(tǒng)網(wǎng)損的重要措施。1.雙繞組變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)??——負(fù)載系數(shù)，??＝??????。變壓器的有功功率損耗及其因消耗無(wú)功功率而使電網(wǎng)增加的有功功率損耗之和，稱為變壓器的綜合功率損耗，用Δ????表示。即30一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)八、變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行112一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)（2）綜合功率經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)。令??Δ????％????=0，可得Δ????％最低(效率最高)時(shí)所對(duì)應(yīng)的??值，稱為綜合功率經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)，用??????表示。有即??JZ2Δ??????=Δ??0??（負(fù)載綜合功率損耗與空載綜合功率損耗相等），綜合功率經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)Δ????（％）最低，效率最高。31一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)（2）綜合功率經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)。113一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)（3）最低綜合功率損耗率。

2．短路電壓相近的??臺(tái)并列運(yùn)行變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)短路電壓相近的具體條件是：變壓器間短路電壓的差值Δ????%≤5％。這時(shí)，可認(rèn)為負(fù)載按容量成比例分配，即負(fù)載系數(shù)??相同。設(shè)第??臺(tái)變壓器有則第??臺(tái)變壓器的綜合功率損耗Δ????為32一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)（3）最低綜合功率損耗率。114一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)類似地，得綜合功率損耗率、綜合功率經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)、最低綜合功率損耗率為33一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)類似地，得綜合功率損耗率、綜合115一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)雙繞組變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)由于綜合功率經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)??????只是曲線Δ????％=??(??)上的一點(diǎn)，因此國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13462-92提出了變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的概念，并給出了按綜合功率確定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的方法。其確定原則是：變壓器在額定負(fù)載下的運(yùn)行應(yīng)屬于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)。因此，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的上限值定為????1??=1；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的下限為????2??，其對(duì)應(yīng)的損耗率與額定負(fù)載損耗率Δ短路電壓相近、容量相同的雙繞組變壓器并列運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式（有興趣的可以參照相關(guān)資料）34一、變壓器的基本原理與結(jié)構(gòu)雙繞組變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)116二、變壓器的異常運(yùn)行狀態(tài)一、變壓器的常見異常本體油類，滲漏油，油枕，壓力釋放閥，油位計(jì)，硅膠，套管及本體油色油位異常等。油溫升高，接線錯(cuò)誤，溫度計(jì)失靈，主變過(guò)載等。氣類，輕瓦斯發(fā)信，氣體的性質(zhì)判斷故障情況，聲音：正常時(shí)應(yīng)為持續(xù)均勻的“嗡嗡”聲，不正常聲音如下。35二、變壓器的異常運(yùn)行狀態(tài)一、變壓器的常見異常主變常見的異常本體油類，滲漏油，油枕，壓力釋放閥，油位計(jì)，硅膠，套管及本體油色油位異常等。油溫升高，接線錯(cuò)誤，溫度計(jì)失靈，主變過(guò)載等。氣類，輕瓦斯發(fā)信，氣體的性質(zhì)判斷故障情況，聲音：正常時(shí)應(yīng)為持續(xù)均勻的“嗡嗡”聲，不正常聲音如下。主變常見的異常本體聲音判斷主變異常均勻較沉重的“嗡嗡”聲，可能是變壓器負(fù)荷增加，鐵芯振動(dòng)增在引起。結(jié)合負(fù)荷變化判斷。短時(shí)“哇哇”聲，時(shí)間短，很快恢復(fù)，可能是變壓器受短路電流沖擊，主要負(fù)序電流引起。如系統(tǒng)故障，負(fù)荷突變，大動(dòng)力設(shè)備啟動(dòng)等。持續(xù)尖細(xì)的“哼哼”聲，聲音可能忽強(qiáng)忽弱，則可能是系統(tǒng)中鐵磁諧振造成，聲音判斷主變異常均勻較沉重的“嗡嗡”聲，可能是變壓器負(fù)荷增加“吱吱”尖銳聲或“叭叭”聲，可能內(nèi)部有拉弧放電，如主變分接頭接觸不良，絕緣對(duì)地放電等。金屬碰撞的“叮當(dāng)”聲或鋼片振動(dòng)的“營(yíng)營(yíng)”聲，表明變壓器內(nèi)部機(jī)械異常，有可能發(fā)展為嚴(yán)重的內(nèi)部故障。發(fā)出不均勻且響聲很大的放電爆炸聲或拉弧聲，表明內(nèi)部嚴(yán)重故障，處理不及時(shí)可能導(dǎo)致變壓器的損壞?！爸ㄖā奔怃J聲或“叭叭”聲，可能內(nèi)部有拉弧放電，如主變分接頭油色譜分析結(jié)果甲烷（CH4）；乙烷（C2H6）；乙烯（C2H4）；乙炔（C2H2）；故障類型主要?dú)怏w組成油過(guò)熱CH4，C2H4油和紙過(guò)熱CH4，C2H4，CO，CO2油紙絕緣中局部放電H2，CH4，C2H2，CO油中火花放電C2H2，H2油中電弧H2，C2H2油和紙中電弧H2，C2H2，CO