电力变压器.doc

二、电力变压器 电力变压器是静止的电气设备，起升高或降低电压的作用。工业企业用的变压器均起降低电压的作用，通常是把610 kV的高压电降低为04 kV的低压电，供给电气设备使用，这种变压器称为配电变压器。变压器是变配电站的核心设备。按照冷却方式，电力变压器分为油浸自冷式、风冷式、水冷式和干式变压器；按照调压方式，变压器分为无载调压和有载调压变压器；按照绕组数量，变压器分为单绕组、双绕组和绕组变压器；按照相数，变压器分为单相变压器和三相变压器。1变压器的结构油浸电力变压器由器身、油箱、冷却装置、保护装置和出线装置组成，如图523所示。器身包括铁芯、绕组(线圈)、绝缘、引线和分接开关；油箱包括油箱本体和油箱附件 (放油阀、接地螺钉、小车、铭牌等)；冷却装置包括散热器和冷却器；保护装置包括储油柜、油标、安全气道、吸湿器、测温元件和气体继电器；出线装置包括高、低压套管。变压器的绕组是变压器的核心电路部分，用绝缘铜导线或绝缘铝导线绕制而成。绕组与绕组之间、绕组与铁芯之间都有良好的绝缘，并留有不同形式的槽道，以便于散热和循环冷却。变压器的铁芯是由铁芯柱和铁轭组成的闭合磁路，用厚度03505 mm的硅钢片叠压或卷绕而成。变压器绕组套装在铁芯(柱)上。油浸电力变压器的铁芯和绕组都浸没在绝缘油里。变压器里的油兼具散热、绝缘、防止内部元件和材料老化以及内部发生故障时熄灭电弧的作用。容量稍大的变压器，油箱外焊有散热管，油经过油箱的散热管循环流动，把绕组和铁芯发出的热量散发到空气中去。大型变压器还可采用加装风扇、强迫油循环以及水内冷等冷却方式。油浸电力变压器上设计有下列多种安全部件。 (1)储油柜和油标储油柜又叫油枕，储油柜容积为油箱容积的110。储油柜位于油箱上部，其下部有油管与油箱连通。储油柜的作用是给油的热胀冷缩留有缓冲余地，保持油箱始终充满油；同时，由于有了储油柜，减小了油与空气的接触面积，可减缓油的氧化。储油柜上有油标，供观察之用。储油柜经吸湿器或注油器与外界相通。储油柜上还有集污盒、取油样放油阀等附件。 (2)呼吸器呼吸器又称吸湿器，装设在储油柜的下方或侧面。呼吸器主要由玻璃筒、干燥剂(硅胶)、底罩、连接管等组成。其连接管上方伸进储油柜，且其上端高出储油柜内油面。呼吸器是变压器储油柜内部空间与变压器外部空间连接的通道。外部空气进入变压器内部时，空气先经底罩内的变压器油过滤，再经干燥剂吸潮。其作用是使油箱内、外压力保持一致，并减缓油箱内变压器油的氧化和受潮，延长其使用期限。干燥剂在干燥情况下呈浅蓝色，吸潮达到饱和状态时呈淡红色。饱和的硅胶在1,40 oC高温下烘焙8 h后可恢复使用。 (3)气体继电器变压器的气体继电器安装在变压器油箱与储油柜之间连接油管的中部。气体继电器的作用原理如图524所示。气体继电器的作用是：当变压器内部发生故障时给出信号或切断电源；当变压器内部发生轻微故降时或其他原因产生少量气体，气泡上升，在气体继电器内上方空间集聚，或者漏油至一定程度时，气体继电器内油面降低，上油杯和永久磁铁一起下降；当永久磁铁接近干簧接点至一定程度时，干簧接点闭合，接通信号回路，使信号继电器动作或接通报警电路，发出轻故障信号(轻度瓦斯动作信号)；当变压器内部发生严重故障时，变压器内部产生大量气体，油流冲动气体继电器的挡板，下油杯和永久磁铁一起迅速下降，干簧接点迅速闭合，接通变压器中断路器的跳闸回路，断路器掉闸，同时，重故障信号回路接通，信号继电器动作并报警，发出重故障信号(重度瓦斯动作信号)。单台容量400 kVA以上的变压器，一般均要求安装气体继电器。、件砸电裔o (4)防爆管大型变压器或安全要求高的变压器装有防爆管。防爆管装在变压器大盖上面，下端与变压器油箱相连，上端弯曲向外。防爆管主要由钢管和安全阀片(低强度的玻璃膜片或酚醛树脂膜片)组成。当变压器内部发生放电等严重故障，内部压力剧增时，安全阀片被冲破，泄去变压器内部压力，防止变压器变形或爆炸。 (5)绝缘套管油浸式变压器一般采用瓷质绝缘套管，干式变压器采用树脂浇铸的套管。高、低压绝缘套管的作用是使高、低压绕组引线与油箱保持良好绝缘，并对引线予以固定。 (6)分接开关分接开关是用于改变变压器一次绕组抽头，借以改变变压比，调整二次侧电压的专用开关。分接开关分为有载调压和无载调压两种。用户变压器配备的一般都是无载调压分接开关。该分接开关有三挡位置，相应的变压比分别为10504 kV，1004 kV，9504 kV，分别适用于电压偏高、电压适中、电压偏低的情况。当分接开关在挡位置时，如二次侧电压偏高，应往上调到I挡位置；如二次侧电压偏低，则应往上调到挡位置。无载调压分接开关的操作必须在停电后进行。改变挡位前、后均须用万用电表和电桥测量绕组的直流电阻。线间直流电阻偏差不得超过平均值的2。 (7)测温元件安装在变压器油箱上部或铭牌附近的温度计或测温元件，用于监测变压器内部的温度。除上述保护装置和安全配件外，变压器还有接地螺钉、油箱放油阀、小车等附件。2变压器的技术参数变压器的技术参数指额定容量、额定电压、阻抗电压等参数。铭牌中应标有变压器的型号、额定技术参数以及其它提供给用户的必备资料。(1)变压器的额定容量5额定容量是变压器在正常工作条件下能发挥出来的最大容量，即变压器的视在功率，单位为kVA。(2)变压器的额定电压额定电压包括一次额定电压u。和二次额定电压U2，均指线电压。由于允许高压电源电压在±5的范围内浮动，一次额定电压往往只表示电压等级，二次额定电压指空载电压。(3)变压器的额定电流h变压器的额定电流指线电流、三相电力变压器的额定电流按下式计算： (4)阻抗电压阻抗电压是表示变压器内阻抗大小的参数。将变压器二次侧短路，在一次侧缓慢施加电压并逐渐升高至一次侧电流等于额定电流，此时一次侧的电压称为短路电压。该短路电压与额定电压之比即变压器的阻抗电压。阻抗电压用百分数表示，即式中UK阻抗电压，V； UlK短路电压，V。10 kV变压器的阻抗电压在46之间，35 kV变压器的阻抗电压多在657之间；大容量变压器的阻抗电压偏大。 (5)空载电流毛空载电流是在低压侧加上额定电压进行空载试验时测得的电流。变压器空载电流由磁化电流(产生磁通)和铁损电流(由铁芯损耗引起)组成，空载电流大小决定于变压器的电磁结构。对于50 Hz的电压变压器来说，空载电流基本上等于磁化电流。(6)空载损耗空载损耗基本上是铁芯中的功率损耗，简称铁损，大致与电压的平方成正比，其大小决定于圪r。短路损耗是做变压器短路试验时测得的功率损耗，基本上是绕组中的功率损耗，简称铜损，大致与电流的平方成正比。其大小决定于砰r。+罡r2。3变压器的安装变压器安装分为室内安装和室外安装。安装变压器前，应检查变压器外观有无缺陷，零、附件是否齐全、完好，各部密封是否完好；有无渗、漏油痕迹，油面是否在允许范围之内等。变压器安装位置的选择应考虑到运行、安装和维修的方便。4变压器安全运行 (1)变压器运行参数新投入的变压器在带负荷前，应空载运行24 h，运行中变压器的运行参数应当符合规定。如，高压侧电压偏差不超过额定值的±5，低压最大不平衡电流不得超过额定电流的25，温度和温升不得超过规定值，声音不得太大或不均匀。另外，套管应保持清洁，外壳和低压中性点接地应保持完好，接线端子不应过热等。变压器允许过负载运行，但允许过载的时间必须与过载前上层油温和过载量相适应。油浸电力变压器的允许过载时间可参考表5一12确定。油浸电力变压器采用的绝缘纸、木材、棉纱是A级绝缘材料，而A级绝缘材料大多最高工作温度为105 oC，因此变压器发热元件温度不得超过105，绕组温度温升不得超过65，铁芯表面温升不得超过70 qC，油箱上层油温最高不得超过95，但为了减缓变压器油变质，上层油温最高不得超过85。如果发现运行中变压器的温度过高，应及时处理。如环境温度未发生变化，负荷电流和电源电压也没有变化，下列原因可造成变压器温度过高：变压器绕组匝间短路或层问短路。变压器分接开关接触不良。变压器铁芯片间绝缘损坏或压紧螺杆绝缘损坏使铁芯短路。变压器负荷电流过大且延续时间过长、三相负荷严重不平衡、电源电压偏高、电源缺项、散热故障或环境温度过高等。2)变压器并联运行为了提高运行的经济性和供电的可靠性，在很多情况下，需要用两台容量较小的变压器并联起来代替一台容量较大的变压器。两台变压器并联运行是两台变压器一次侧和二次侧的同名端都连在一起的运行方式。变压器并联运行的基本要求是并联回路内不产生有害的环流，而且负荷可以分配。因此，变压器并联运行应当满足以下条件：两变压器的额定变压比应当相等，满足U。=U。：的条件。否则，二次并联回路中将产生差值电动势。由于并联回路内的阻抗很小，该差值电动势将在二次并联回路中产生很大的环流。环流将增加变压器的发热，降低变压器的电力，环流过大也可能烧毁变压器。为此，并联变压器变压比的偏差不得超过05。两变压器的连接组必须同相。否则，即使各变压器二次电压数值相等，即以。=U,a，侣由于二者的相位不同也会在二次并联回路中存在差值电动势并产生危险的环流。两变压器的阻抗电压最好相等，阻抗电压相差不宜超过10，因为并联变压器自身的负载率与阻抗电压成反比，所以，如果两台变压器的阻抗电压相等，则各自的负载率相等；如果两台变压器的阻抗电压不相等，则阻抗电压高的负载率低，阻抗电压低的负载率高。在后一情况下，阻抗电压低的变压器满负载时，阻抗电压高的变压器将不能满负载运行；而阻抗电压高的变压器满负载时，阻抗电压低的变压器将过负载运行。因此，并联变压器的阻抗电压不相等，将造成并联变压器组负荷分配不合理，使并联变压器组出力降低。两变压器的容量之比一般不应超过3：1。由于制造上的原因，如容量相差太大，阻抗电压的条件将得不到满足。并联变压器容量不同时，容量较大的变压器的阻抗电压应当低一些。5变压器保护高压10 kV变压器一般装有防雷保护、过电流保护(包括短路保护和过负载保护)。(1)防雷保护变压器的防雷保护主要是指对沿线路传来的高压冲击波的防护，这种保护是借助于变压器进线上安装避雷器来实现的。变压器防雷保护用的避雷器多采用阀型避雷器。避雷器接线如图525所示。对于高压侧和低压侧都可能产生高压冲击波的变压器，应在变压器的低压侧另装一组低压避雷器。这组避雷器对于防止电压反变换波也是有用的。雷击在高压线路上，极大的接地电流在高、低压共用的接地装置上产生较高的电压。这一电压加在低压绕组的中性点上，产生流过低压绕组的电流，并在高压绕组上再产生一个感应电动势。这种经接地连接、电磁感应再返回到高压侧的电压波就称为电压反变换波。避雷器与变压器之间的电气距离越小越好，一路进线者，距离不得超过15 m；两路进线者不得超过23 m。阀型避雷器应垂直安装，电气连接必须良好、可靠，瓷套应无损坏，应保持清洁，密封应良好。避雷器的引线截面积铜线不得小于16 mm2，铝线不得小于25 mm2，避雷器的接地线截面积铜线不得小于16 mm2，钢线不得小于25 mm2。每年310月，避雷器应投入使用，投入运行前应测量绝缘电阻、泄露电流和非线性系数。对于无并联电阻的避雷器还应测量工频放电电压。阀型避雷器虽是安全保护装置，但其本身存在着爆炸危险。当避雷器密封不良而受潮进水时，当电网发生单相接地故障而发生铁磁谐振产生持续的过电压时，以及当阀型避雷器质量低劣、电阻阀片流通容量不够、非线性特性不好或匹配不当或某种原因不能切断工频续流时，均可能导致避雷器爆炸。运行中阀型避雷器的瓷套不应有裂纹、破损、闪络痕迹或严重污染；避雷器上的接线和接地线应连接良好，不应有烧伤痕迹或断股；避雷瓷套管上、下端的密封应良好，油漆不应脱离；避雷器内部和外部连接处不应有异常声响。凡有人值班时，每班巡视检查一次；无人值班时，每周巡视一次；遇雷雨天气等特殊情况，应增加巡视检查次数。 (2)继电保护继电保护的作用是在正常条件下，经电压互感器、电流互感器等元件接人电路监视设备和线路的运行状态。在变压器油面下降、温度偏高、负荷过大、气体继电信号动作以及不接地系统发生单相接地等不正常情况下，继电保护动作，发出信号，提醒值班人员动作以及尽快处理。当系统中发生短路等故障时，继电保护可靠动作，切除故障部位，确保非故障部位安全运行；切除故障后，再借助继电保护装置启动自动重合闸中心接通电源或投入备用电源。继电保护装置必须满足选择性、快速性、灵敏性和可靠性的要求。