500kV变电站设备原理课件.ppt
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1、500kV变电站设备原理,杨家凯2015.01.07, 500kV主变压器与一般220kV的主变压器有什么区别?(1)容量更大。一般都在750MVA以上(还有800、1000、1200MVA) (2)体积更大,运输不方便,改为分体式。(3)为了节约成本,都采用了自耦变压器。(4)由于所供负荷面积大,一般都不用有载调压。(5)采用了末端调压(中压与低压侧电压变化相反)。(6)采用ODAF、ONAF、ONAN、ONAF多种形式组合,不再象过去的必须要开油泵和风扇才能运行。, 500kV变压器类,(7)三次侧主要是用于改善电压波形,无功补偿,供站用电,所以不能带太大的有功负荷 。(8)三次侧短电流很
2、大,所以高-低,中-低的短路阻抗较大,一般按1/3选择。(9)为了防止油流速度过快产生静电危及绝缘,需要限制流速度(油泵通过PLC控制只启动2组)及在油中加添加剂。(10)由于高-低,中-低短路抗大,无法接入容量更大的无功, 500kV和平变电站1号主变是何型号?型号中各字母代表什么意义?500kV和平变电站1号主变型号是ODFPS-250MVA/525kV,(525/3)/(23022.5%/3)/35 kV。其中,O-自耦变压器;D-单相;F-风冷;P-强油导向;S-三绕组;250MVA-主变额定容量;525kV-主变额定电压。和平变1号主变是由3台ODFPS-250MVA/525kV,(
3、525/3)/(23022.5%/3)/35单相自耦变压器组成,按Yn、a0、d11连接组别连接。, 1号主变压器是何接线?画出向量图。1号主变压器接线方式是Yn、a0、d11 ,向量图为下图 其中,UA为高压侧A相电压,UAm为中压侧A相电压,Ua为低压侧A相电压。,自耦变压器的结构有何特点?自耦变压器的结构特点: 节省材料; 降低损耗; 便于制造和使用; 有独立的第三绕组; 中性点必须接地; 引起系统短路电流更大; 两侧过电压会互相影响; 变比在2左右,自耦变的优点显著。,与双卷变压器比较,为什么在绕组容量相同的情况下自耦变压器额定容量较大?双圈变压器S绕(绕组容量)=S额定,而在自耦变压
4、器中S绕=(1-1k)S额定,可看出当绕组容量相等时,自耦变压器的额定容量比普通双卷变要大许多。自耦变压器由高压侧向中、低压侧送电时,最大允许通过容量是多少?自耦变压器由高压侧向中、低压侧送电时,最大允许通过容量不得超过高压绕组的额定容量,否则绕组会过载。,自耦变压器由中压侧向高、低压侧送电时,最大允许通过容量是多少?若自耦变压器是由中压侧向高、低压侧同时送电时,此时变压器中压侧绕组就变成了一次侧,所能流过的最大电流不能超过中压侧额定电流的(1-1k)倍。中压侧向低压侧传输的容量达到中压侧的电磁容量时,中压侧就不可再向高压侧传输容量。当传输的容量低于中压侧的电磁容量时还可向高压侧传输容量。,切
5、断空载变压器时什么会产生过电压? 由于变压器绕组存在着分布电容C和变压器漏抗L的存在,在切断空载变压器时,LC就会形成一个高频谐振,产生谐振过电压。 切断空载变压器产生的过电压高低与哪些因素有关? 切断空载变压器产生的过电压高低,与变压器漏抗L的平方根成正比,与空载电流成正比,与变压器绕组的分布电容C的平方根成反比。,怎样防止切断空载变压器产生的过电压? 防止切断空载变压器产生过电压的方法有:采用熄弧能力弱(分闸速度较慢)的断路器,如采用FS6气体断路器或压缩空气断路器,不要采用真空断路器;在变压器的电源侧安装避雷器;采用装有并联电阻的断路器。,为什么自耦变低压绕组接成三角形?因为自耦变压器采
6、用星型连接组别,在此连接方式下为了消除三次谐波磁通的影响,使二次相电压不发生畸变和不会产生大量的谐波,所以将自耦变压器低压绕组接成三角形,为三次谐波提供通路,达到抑制三次谐波电势,改善电压波形的目的。此外,第三绕组还可以带一定的负荷(如站用电或附近重要的部分小负荷)和接无功补偿装置等。,为什么自耦变压器二次电压随负荷变化小?自耦变压器二次绕组是一次绕组的一部分。一、二次绕阻间不仅有磁的联系,同时也有电的联系,且磁联系非常紧密,一、二次绕阻间短路阻抗很小,短路阻抗Zk仅为普通变压器的(1-1/k)倍。因此,随负荷电流产生的压降也小。所以,自耦变压器电压随负荷波动小。,单相自耦变压器的铁芯是何形式
7、?铁芯是否需要接地?为什么?单相自耦变压器的铁芯是由许多硅钢片叠加而形成。为了限制涡流只能在每一片内,必须在片与片之间涂上绝缘漆。铁芯必须一点接地,因为在硅钢片上会产生一个悬浮电压,会对外壳放电,故必须接地。单相自耦变压器的铁芯不能多点接地,以免形成环流,损坏片间绝缘,使铁芯过热烧坏。,自耦变压器运行中应注意哪些问题? 一、二次绕组有电的联系,若中性点不接地,在高压绕组发生单相接地时,低压绕组线端及中性点会出现过电压。非接地相的高压绕组线端也会出现过电压。同样,低压绕组发生接地时,非接地相的高、低压绕组线端及中性点也会出现过电压。所以中性点必须接地运行。 一、二次绕组有电的联系,高压侧的大气过
8、电压或操作过电压会传递到低压侧,因此,高低压侧都必须装设避雷器。 自耦变压器的二次绕组是一次绕组的一部分,不仅磁路耦合紧密,且还有电气的相通,所以短路阻抗较小,只有同容量双圈变的1-1/K倍。在短路时短路电流很大,必要时须采取限流措施。 公共绕组易出现过负荷,应装设公共绕组过负荷保护,作用于发信号和跳闸。,怎样判断变压器运行中的油位是否正常?为什么会出现假油位?变压器的正常油面变化,决定于变压器的温度变化,温度高时油位高,温度低时油位低。影响变压器温度变化的因素有负荷的变化,环境温度和冷却器的运行状态。当变压器的油位指示损坏、呼吸管堵塞时会出现假油位。处理油位指示器时应将变压器停电,处理呼吸管
9、堵塞时应将瓦斯保护改投信号。, ODFPS-250MVA/525kV型主变压器调压方式有何特点?ODFPS-250MVA/525kV型主变压器采用了无载调压方式。利用了公共绕组调压方式,它具有以下特点调压时对三侧电压都有影响;升档时中压侧电压降低,高压侧额定电压降低,但低侧电压却升高。降档时与情况相反。因此,调档位时要兼顾三侧的电压情况。, ODFPS-250MVA/525kV型主变压器一次绕组标记的含意如何?线端、未端表示法.()第一位:1表示高压侧,2表示中压侧,3表示低压侧第二位:1表示线端,2表示未端第三位:H表示高,M表示中,L表示低第四位:V表示(电)压如1.1(HV)表示高压侧线
10、端。中性线表示法()第一位:1表示高压侧,2表示中压侧,3表示低压侧第二位:N表示中性点 如2(N)表示中压侧中性点。,主变压器冷却器型意义如何?主变压器冷却器的定义如下1:表示变压器的冷却介质。O表示绝缘油(变压器油)2:表示变压器油的循环方式。A表示自然循环;F表示强油循环;D表示强油导向循环。3:表示冷却介质。A表示空气冷却;W表示水冷却4:表示冷却方式。N表示自然冷却;F表示风扇冷却。如,ONAN,油浸自冷;ONAF,油浸风冷;OFAF,强油风冷;OFWF,强油水冷;ODAF,强油导向风冷;ODWF,强油导向水冷。以上六种冷却方式,从结构ONAN到ODWF,冷却效果不断提高,但结构更加
11、复杂,造价更高,体积不断增大。其中,ONAN,主要于用一般6-35kV的配电变压器;ONAF,主要用于110kV配电变压器;OFAF、ODAF主要于用220kV及以上电压等的大容量电力变压器。OFWF、ODWF应用较少。,主变压器的铁芯、绕组、上层油温高低有何关系。一般地,主变压器铁芯温度要比绕组温度高10左右、绕组温度要比上层油温高10左右,这个温差随变压器的冷却方式的不同而会有所差异。其中,油浸自冷的主变压器差别最大,从ONAF(油浸风冷)、OFAF(强油风冷)、到ODAF(强油导向风冷)、【OFWF(强油水冷)、ODWF(强油导向水冷)较为少用】变压器的冷却性能不断提高。ODAF(强油导
12、向风冷的变压器铁芯、绕组、上层油温相差更小,一般铁芯温度比绕组温度高2-3,绕组温度比上层油温高2-3度属于正常现象。,主变压器呼吸器结构如何,各部件有何作用?主变压器的呼吸器结构如图。它由连接管道,螺钉、法兰盘、玻璃管,硅胶、螺杆、底座、底罩、变压器油组成。各部件作用如下连接管道-完成呼吸器与变压器油箱顶盖的连接。螺钉-用于连接管道法兰与呼吸器法兰的连接。法兰盘-用于呼吸器与连接管道的安装。玻璃管-放置硅胶,观察硅胶吸湿情况。硅胶-吸收进入变压器油枕隔膜袋空气的水份。螺杆-用于呼吸器底座与呼吸器本体的连接。底座-用于安装底座。底罩-放置变压器油。变压器油-防止空气频繁出入变压器油枕隔膜袋,使
13、硅胶容易失效。,运行中主变压器呼吸器硅胶易失效变色,主要原因有哪些?运行中主变压器呼吸器硅胶易失效变色,主要原因有: 经常下雨,且气温变化较大。 呼吸器内底罩的油太少,起不到油封的作用。 呼吸器玻璃管上下的密封胶圈老化或玻璃管开裂。 呼吸器与连接管道处漏水。全密封隔膜式储油柜有何优点?大容量电力变压器,绝缘裕度日趋降低。采用密封储油柜的优点是当环境温度和变压器负荷发生变化而使油箱内油体积发生胀缩,可在连到油箱上储油柜内进行,而隔膜式储油柜利用隔膜将油面和大气隔离,使油和空气不直接接触,防止油的氧化和吸收水分,提高了变压器油的绝缘性能,增加变压器油的使用寿命。,隔膜储油柜式变压器发生假油面的原因
14、及处理方法是什么?隔膜储油柜是由两个半圆储油柜组成,储油柜中间装一个半圆式隔膜,隔膜周边固定在柜沿处,上下用密封垫压紧,隔膜浮在油面上,随着油面的变动而浮动,使油面与大气分开,在变压器安装或大修补油后,如果隔膜下面的气体没有排放或排放不干净就会造成假油面。处理方法是在变压器退出运行,确认高低压两侧都从电网中切断以后,将隔膜上放气嘴打开,从加油阀口继续注油直到放气嘴冒油为止,将放气嘴拧紧再从油门放油,使储油柜油面降至正常位置为止,在变压器刚投入运行时,油中气体较多需经常从集气盒导气管放气,以便消除假油面现象。,磁针式油位表有何优点?磁针式油位表是我国延用的连通式油位表的更新换代产品。在变压器容量
15、日益增大,绝缘裕度日趋降低的情况下,加强绝缘油的保护是一个非常重要的问题,采用全密封式储油柜匹配磁针式油位表,把空气与绝缘油隔开,防止了油的氧化,从而提高了绝缘油的使用寿命。磁针式油位表不仅可现场指示,而且能够远距离输出信号,做到高低油位报警,便于实施集中控制,从而确保安全运行。,磁力指针式油表指示不正确的原因可能有哪些?油表浮子或转轴卡住;指针松动或卡住;油枕隔膜漏油;油枕隔膜下积存大量气体;磁铁的磁力降低或位置调整不当;浮筒漏油。,胶囊式式储油柜(需要呼吸器),内油式储油柜(不需要呼吸器),气体继电器取气盒使用及注意事项,压力释放阀,压力释放阀,和平高抗YSF9-55/130DSKJTHB
16、开启压力55kPa喷油口径:130mmD定向喷油,SK表示双电气信号,J表示机械信号,TH表示温热,B表示带闭锁装置,运行中主变压器呼吸器硅胶从上往下变色怎样处理?运行中主变压器呼吸器硅胶从上往下变色不正常,原因是玻璃管上部密封圈老化或呼吸器与连接管道处漏水。处理方法是更换玻璃管上部老化密封圈或呼吸器与连接管道处的密封圈,同时更换新的硅胶。 更换变压器呼吸器内的吸潮剂时应注意什么?应将重瓦斯保护改接信号。取下呼吸器时应将连管堵住,防止回吸空气。换上干燥的吸潮剂后,应使油封内的油位在油面线的上限。,三台单相变压器运行不对称有哪些原因? 三相负荷不对称; 其中的一相变压器损坏; 变压器缺相运行。突
17、然短路对变压器的危害有哪些?为什么突然短路对自耦变压器的危害更大?当变压器的一次侧加额定电压,二次侧出口突然发生短路时,短路电流很大,其最大可达一次电流额定幅值的2030倍(小容量变压器倍数较小,大容量变压器倍数较大)。一般短路电流大小,与一次侧的额定电流成正比,与漏抗的标么值成反比,且最大值与短路电流的位角有关。突然短路对变压器的危害为 使线圈受到强大的电磁力作用而损坏; 使线圈严重过热,甚至可能烧毁;由于自藕变压器一、二次绕组有电和磁的联系,且联系紧密,与同容量的双绕组变压器相比其漏抗的标么值更小,短路电流更大,对变压器危害更加严重。,变压器套管裂纹有什么危害性?套管出现裂纹会使绝缘强度降
18、低,能造成绝缘的进一步损坏,直至全部击穿。裂缝中的水结冰时也可能将套管胀裂。可见套管裂纹对变压器的安全运行威胁是很大的。 主变压器高、中、低三绕组是如何排列的?是属全绝缘还是分级绝缘?500kV和平变电站是一个降压站,高压绕组在最外层,依次是公共绕组和低压绕组。由于高压绕组远离铁芯,更有利于绝缘,也有利于引出分接头开关。自耦变压器的中性点是接地运行的,绕组未端没有必要采用全绝缘,采用分级绝缘即可。,主变压器的油枕是否密封?为什么?若为密封,采用何种材料将油与空气隔离?为什么用此才材料?因为电压等级高,对变压器油要求也高,若变压器油长时间与空气接触会加速油的老化,所以主变压器的油枕要密封。采用胶
19、囊式密封,因为橡胶能通过其形状改变来适应油的热胀冷缩引起的油位变化,保证了油与空气的可靠隔离,从而减缓了变压器油的老化速度。,主变压器压力释放阀结构如图。下面为一圆形底座,底座与变压器主体固定,底座中间为空腔与变压器主体中心相通,底座上面联接圆形护罩,护罩侧面留有出口与外面相通,底座的正上方垂直装有标志杆, 标志杆与下面水平放置的膜盘固定,膜盘恰好扣在底座中心空腔的上面,在标志杆上套有弹簧,弹簧上面为调整螺母,标志杆与调整螺母的联接处带有椎形料面,料面侧面装有微机开关,调整螺母顶端为端盖,杆志杆顶端从端盖顶端圆孔伸出,其中底座与护罩周围螺栓固定,在螺栓中间隔装有高杆导向螺栓,释放阀中间膜盘连同
20、弹簧及标志杆在导向螺栓中间可上下移动,当内部油压增加时,膜盘上移,变压器油则从侧面溢出,保护了变压器不受损坏。,主变500kV 1号主变220kV-500kV套管的结构如何?500kV 1号主变220kV-500kV套管的结构原理如下(a)为剖面图,(b)为导电杆结构图,(c)为尾部结构图。图中:1-接线端子 2-均压罩3-压圈 4-螺杆及弹簧5-贮油器 6-密封垫圈 7-上瓷套 8-绝缘油 9-电容芯子 l0-接地套管11-取油样塞子 12-中间法兰1 3-下瓷套 14-均压球,自耦变压器验收时,应特别注意哪四个接地? 自耦变压器验收时,应特别注意以下四个接地。一是中性点接地。若未接地,在一
21、侧发生单相接地时,本侧及自耦的另一侧就会出现过电压。二是铁芯接地。若未接地,就会使铁芯产生悬浮电位,使铁芯绝缘损坏。三是外壳接地。若未接地,外壳就会有感应电压,从而危及运行人员安全和损坏二次设备绝缘。四是套管未屏接地。110kV以上的套管,都使用电容式套管,若未屏未接地,会造成电容芯子损坏,从而造成套管损坏。,变压器绝缘水平中,AC、LI、SI分别代表什么意思?变压器绝缘水平中,AC代表工频(50Hz)交流1min耐压,单位为kV,为电压的效值;LI代表全波耐压(1.2/50s),单位为kV,为峰值电压;SI代表操作冲击耐压,单位为kV,为峰值电压。,电力变压器的外特性电压变化小于5%,自耦变
22、压器绕组电流方向,计算举例,变压器的油位线标有-20、+20、+40摄氏度的线对应的储油横截面积为25%、45%、65%,冷却方式符号代号及意义变压器常用的冷却方式有以卜几种:油浸白冷(ONAN ) 油浸风冷(ONAF ) 强迫油循环风冷(OFAF ) 强迫油循环水冷(OFWF ) 强迫导向油循环风冷(ODAF ) 强迫导向油循环水冷(ODWF )。,变压器铁芯、夹件接地电流的测量每月一次最大不得大于500mA每月测量的结果不断上升时,应立即汇报上级大于1A时,需要及时申请停电处理,变压器在运行时,出现油面过高或有油从油枕中溢出时,应如何处理?首先,应检查变压器负荷和温度是否正常,若负荷和温度
23、均正常,可以判断是因呼吸器或油位计故障造成的假油面。此时应汇报调度,将重瓦斯保护改接信号,然后疏通呼吸器或停电更换油位计。,变压器内部故障时会发出哪些异常声响?当变压器内部发生以下故障时,会发出下列异常声响: 当变压器内部接触不良、放电打火,会产生“吱吱”声或“劈啪”的放电声;变压器内部个别零件松动时,将会产生“叮挡”声响;发生铁磁谐振时,将使变压器内部产生“嗡嗡”声和尖锐的“哼哼”声。,变压器出现哪些情况时应立即停电处理?当变压器出现下列情况之一时,应立即停电并进行处理:内部音响很大,很不均匀,有爆裂声。在正常负荷和冷却条件下,变压器温度不正常且不断上升。油枕或压力释放阀喷油。漏油致使油面下
24、降,低于油位指示计的指示限度。油色变化过甚,油内出现碳质等。 套管严重破损和有放电现象。其他现场规程规定者。,变压器主要相关反措(1)自耦变压器中性点必须变压器中性点应有两根与主接地网不同地点连接的接地引下线,且每根接地引下线均应符合热稳定要求。(2)瓦斯保护必须装防雨罩。(3)瓦斯保护的从动继电器动作功率必须不得小于5W。(4)潜油泵转速不大于3000r/min。(5)冷控失电不投跳闸,仅投信号。(6)强油循环的冷却系统必须有两个相互独立的电源,并装有自动切换装置。要定期进行切换试验。信号装置应齐全可靠。(7)变压器内部故障跳闸后,应切除油泵,避免故障产生的游离碳、金属微粒等异物进入变压器的
25、非故障部件。(8)压力释放阀的动作接点应接入信号回路。(9)浮筒式的瓦斯继电器必须更换为开口杯式,水银接点的瓦斯继电器必须更换成干簧管的瓦斯继电器。, 500kV油浸式高压并联电抗器,结构 油浸电抗器主要由铁芯、绕组及其绝缘、油箱、套管、冷却装置和保护装置等组成。 油浸电抗器的结构与变压器类似。但铁芯有间隙,高压电抗器多为500kV及以上电压等级,多采用单相的结构,一般没有二次绕组,中性点侧的抽头可根据情况对电抗值进行适当调节。 单相电抗器铁芯结构为单芯柱两旁柱结构。电抗器芯柱由铁芯饼和气隙垫块组成。,电抗器的作用 并联电抗器用来吸收电网中的容性无功,防止系统无功过多时,造成系统电压过高或空载
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