牵引变压器 结构ppt课件.ppt

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1、牵引变压器,变压器的外部结构和各部分作用,变压器的型号和参数介绍,变压器的工作原理,变压器的接线组别介绍,阻抗匹配平衡变压器介绍,三相不等容变压器介绍,变压器常见故障分析和处理,高压套管,低压套 管,分接开关,瓦斯继电器,防爆管,油枕,油位表,散热器,铁心,油箱,线圈,呼吸器,10-铭牌 11-接地螺栓 12-油样阀门 13-放油阀门 14-阀门 18-净油器 20-变压器油,信号温度计,铁 心 和 线 圈,铁心为三柱心式，由优质冷轧硅钢片叠成，是变压器的主磁路，完成高、低压线圈电压的改变。铁心必须单点接地，其接地引出线，通过磁套管从变压器上部引出在油箱外接地。高、低压线圈采用机械度较高的铜导

2、线绕制于铁心上，高压线圈外加撑条，压紧线圈，增强在短路时稳定性通过改变高、低压线圈的匝数达到变换电压的目的：即：,U1,U2,=,N1,N2,一次电压与二次电压之比为匝数N1与N2之比,油箱和底座,为便于安装时进行变压器心部检查，油箱用两节钟罩式，上节油箱与下节油箱的箱体沿凸缘之间夹密封条，再以联系螺栓联成一体。下节油箱底部装有放油阀，箱底固装底座以便座落在变压器的基础上。,高、低压绝缘套管,高、低压线圈引出线由套管固定保持对地绝缘并引到上节油箱外通过套管顶部接线端子与外线相连,高、低压绝缘套管,1：当载流导体需要穿过与其电位不同的金属箱壳或墙壁时，需用套管2：套管结构具有强垂直分量的极不均匀

3、电场3：套管内部结构影响外绝缘性能和内绝缘性能,高压套管整体外形,单油隙套管：35kV及以下导杆表面油道里的场强较高：常在导杆上包515mm的电缆纸或套绝缘纸桶=纸的介电常数较高，因而场强降低。设计套管时：需校验电晕起始电压和滑闪起始电压：电晕起始电压应高于工作电压；滑闪起始电压应高于工频试验电压和干闪电压套管在油中的瓷套高度为空气中瓷套高度的一半。套管内的绝缘的击穿电压希望大于其干试电压,多油隙套管：35kV以上多个绝缘桶以提高击穿电压油隙分隔得越细耐压越高有时在绝缘桶上包金属极板,110kV及以上主要依靠电容芯子来改善电场分布电容芯子由多层绝缘纸构成，在层间按设计要求得位置上夹有铝箔，组成

4、了一串同轴圆柱形电容器。电场分布比充油套管均匀得多；相邻铝箔间测绝缘层很薄，因而介电强度很高分胶纸套管和油纸套管,电容式套管,胶纸套管：用0.06mm涂环氧树脂的单面上胶纸卷烘制而成。油中部分可不用瓷套；长度可缩短；机械强度高、尺寸小、用油量少；耐局部放电性能好；介损大、极板边缘及层间气隙不易消除，局部放电起始电压低油纸套管：结构相似，以电缆纸浸以矿物油为绝缘，经干燥、真空浸油处理，介损小、局放起始电压高。新发展：真空加压浸环氧树脂的浸胶套管，尺寸小、强度高。接地屏：最外层电容极板，用小套管引出，运行时接地，试验时用来测量泄漏电流、局放信号等。,储油柜（油枕）、吸湿器与油位计,为有效防止变压器

5、内部绝缘油受潮和氧化，装设使绝缘油不与空气直接接触的隔膜密封式储油柜。通过悬挂式吸湿器与大气相通，吸湿器下端有空气进口，器内装满吸潮物质硅胶，以除去空气中的尘埃和水分。储油柜外装设指示油位变化的管式油位计，运行时变压器油箱内会随温度变化而热胀冷缩，即油面上升或下降。,安全气道（防爆管）,密封式安全气道是油箱内部过压力保护部件，与储油柜配合使用，增强密封效果，发生内部故障致产生较高压力时，变压器油冲破气道膜到指定范围并释放。新装变压器是装设压力释放阀做保护。,呼吸器,油枕内空气随变压器油的体积膨胀或缩小，排出或吸入的空气都经过呼吸器。呼吸器内装有干燥剂（硅胶）来吸收空气中的水分，过滤空气，从而保

6、持油的清洁。,其他部件、附件,散热器采用可拆卸的双面扁管式，安装于油箱壁上，再配合风扇电机，对运行中绝缘油在油箱内上、下油层温差下循环冷却散热，延缓绝缘油及部件老化。,温度计,为测量油箱内上层油温以监视运行，变压器装有信号温度计，其内部有温度控制器，指针偏转，指当油温升高至预定值时，器内电触点闭合，启动电风扇，也可给出油温过高的运行异常信号。,BWPK802型变压器温度指示计是适用于各种变压器温度测量和控制，该仪表具有反应灵敏、指示清晰、安装方便、可靠性好、带有最高温度记录，可在户外使用等特点，仪表外壳采用不锈钢材料，外表美观且使用寿命长,BWY-804型变压器温度控制器(以下简称804型温控

7、器)是根据JB/T6302-92变压器用压力式温度控制器标准，在BWY-802、803型温度控制器的基础上研制开发的新一代产品。适用于中、大型变压器作油温测量控制。804型温控器具有以下新特点：1、适用范围广：针对变电所无人值班的智能化控制要求，本机能输出以下控制信号：(1)Pt100铂电阻；(2)直流4-20mA电流；(3)RS232、RS485通讯接口。2、带有4组开关，开关可全量程设定，分别用于变压器冷却系统的控制，超温报警，超温跳闸等。3、提供两种安装尺寸：为了满足不同用户的使用需求，本机推出两种安装尺寸，供用户选择。主要技术数据(一)804型温控器主要技术指标 1、正常工作条件：-3

8、0+55 2、温度测量范围：0-100 0-120 0-150 3、指标精确度：1.5级 4、控制性能：(1)设定范围：全量程可调(2)设定精确度：3(3)开关差：62(4)额定功率：AC220V/3A(5)标准设定点：0-100：K1=55 K2=65 K3=80 K4=90 0-120：K1=55 K2=65 K3=80 K4=100 0-150：K1=55 K2=65 K3=80 K4=130 5、输出性能：(1)Pt100铂电阻；(二)直流4-20mA电流。6、防护等级：IP55,XMT-288F(C)系列数显温度控制仪是专门为电力变压器设计的配套产品，它与BWY(WTYK)-802A

9、、803A型温度控制器配接，可实现电力变压器油温的遥测、遥控。本产品有XMT-288F、XMT-288FC等型号。其中XMT-288FC可以输出05VDC、15VDC或420mADC标准信号，XMT-288FC-还配有RS-485、RS-232接口直接与计算机联网。主要技术数据 1、输入信号：Pt100 2、测量范围：0100 0120 0150-2080 3、精度：1.0级 4、显示方式：0.8”7段数码管 5、分辩率：0.1 6、设定值范围：整个量程范围内可调 7、引线方式：三线制 8、接点输出：上下限报警各有一组常开(常闭)接点 9、触点容量：220VAC 3A(阻性)10、标准信号输出

10、：XMT-288FC有如下信号输出：直流：05V或15V，直流420mA 通信接口：RS485、RS232(XMT-288FC-)直流420mA输出时，允许负载电阻为250350。,分接开关,为经济方便地调节二次侧供电电压，变压器各相高压侧线圈中部引出6个分接头，与装设的中部单相分接开关相连接，供变压器停电后通过改变变比而不励磁调压。它装上油箱的顶部。,分接开关外形,气体继电器（瓦斯继电器）,在储油柜与上油箱的连管中间装有气体继电器，作为保护变压器内部短路故障的一种灵敏装置。当变压器内部有轻微故障，仅有少量气体上升，气体继电器WSJ内上触点在气体上升，油流冲动下闭合，接通信号回路，给出轻瓦斯信

11、号，其下触点则在内部严重故障，大量气体上升时闭合，通过断路器跳闸保护变压器，即重瓦斯动作。,热虹吸过滤器,热虹吸过滤器，也称净油器，它由短管连接变压器油箱的上部和下部，内充满吸附剂（如硅胶等），变压器在运行中上层油温与下层油温间有一个温差，使油在过滤器中循环，使油中水分，杂质吸到吸附剂内，使油净化。现在，我段只有旧型号牵引变变压器（SF720000/110GY）装于变压器油箱外部。,一般不标 O：自耦,D：单相,S：三相,（可不标）J：油浸自冷,F：油浸风冷,S：油浸水冷,G：干式空气自冷,C：干式浇注绝缘,P：强迫循环,S：三绕组（双绕组可不标）,F：双分裂绕组,L：铝线（铜线不标）,Z：有

12、载调压（无励磁调压不标）,牵引变压器的型号,TH：湿热（防护代号）,TA：干热,高压绕组额定电压（KV）,额定容量（KVA）,设计序号（1、2、3）,产品型号的含义（铭牌）,S F 2-QY 20000/110,S F 3 Q Y 25000/110 GY,三相,油浸风冷,设计序号,牵引,额定容量,额定电压,三相,油浸风冷,设计序号,牵引,额定容量,额定电压,高原,1、额定容量 指变压器在厂家铭牌规定的额定电压、额定电流、额定功率下连续运行时，能输送的容量即 视在功率 单相 Pe=UeIecos(KVA)式中Ue-相电压 Ie-相电流 三相 Pe=3UeIecos(KVA)式中Ue-相电压 I

13、e-相电流 2、额定电压 指变压器长时间运行时所能承受的工作电压kv。三相电压的额定电压指的是线电压。单相变压器 Ue=Pe/(Iecos)(V)式中Ue-相电压 Ie-相电流 三相变压器 Ue=Pe/3(Iecos)(V)式中Ue-相电压 Ie-相电流 3、额定电流 指变压器在额定容量下允许长期通过的电流值A。4、线圈组别 5、阻抗电压 阻抗电压也称短路阻抗或短路电压，即把变压器二次线圈短路，一次线圈通以 额定电 流时所加的电压，以对额定电压比值的百分数来表示。6、短路损耗 二次侧短路、一次侧通以额定电流时，变压器所消耗的功率，称为短路损耗（铜耗）7、空载电流 二次侧空载、一次侧加以额定电压

14、时，一次线圈中流过的电流称之为空载电流。8、空载损耗 二次侧空载、一次侧加以额定电压时，变压器所消耗的功率，称之为空载损耗（铁损）9、冷却方式 冷却介质及循环方式,变压器的基本参数,单相 变压器工作原理,线圈变压器在一个闭合的铁心上分别绕有两个匝数不等的线圈,A,1,1,1,2,2,2,磁通 感生电动势 1原边电流 2副边电流,X,铁心是磁通的通路线圈是电流的通路,通常把变压器接电源的一侧称为一次或原边相应的线圈称为一次或原边线圈把变压器接负荷的一侧称二次或副边,相应线圈称为二次或副边当变压器二次侧开路如在一次侧施加频率为f的交流电压1，流过电流为1，则在铁心中产生交变磁通使这两个线圈发生电磁

15、联系,由上两式可求出：1 W1 2 W2,一、二次线圈由同一磁通铰链 1=4.44fW1m 2=4.44fW2m,即：=4.44fWm 式中：感应电动势 f频率（Hz）W线圈匝数 m主磁通最大值,根据电磁感应原理：交变磁通穿过两个线圈感应出电势，其大小与磁通所铰链的线圈匝数以及主磁通最大值成正比,由于一次线圈漏抗和电阻都较小，故可忽略由它们引起的电压降 11 而二次侧开路 2=0 11 1 W1 2 W2 其中：1、2 一、二次线圈的端电压 K 变压器的变比,由以上分析可以看出：线圈匝数多的一侧电压高反之,线圈匝数少的一侧电压低变压器空载时,一、二次侧端电压与一、二次线圈匝数成正比这样,变压器

16、就起到了变换电压的作用,三相变压器工作原理,三相变压器的铁心有三个心柱，每个心柱上都套装着一、二次线圈其一、二次线圈分别接成星形或三角形，构成三相电路并分别与电源和负荷连接三相变压器工作原理与单相一样,单相中的电压和电流相当于三相变压器的相电压和相电流,Y/11接线,三相变压器一、二次线圈的接法就是接线组别或称连接组别，三相线圈的联结图同侧三相间联结成星形，即将三相线圈未端（x,y,z）结在一起，再将首端（A，B，C）引出，用符号“Y”表示，当把中性点引出其连接组标号用“YN”表示。将360角分为12等份,每隔30就为一种接线组别,则有12种，按时钟方式,一般以变压器一次侧线电压向量作长针,固

17、定在12点钟以二次侧线电压的向量作短针（时针）,其所指点即为该组别标号。,O,X,Y,Z,A,B,C,a,b,c,x,y,z,6,A,B,C,B,A,C,a,b,c,ab,bc,ca,a(y),b(z),c(x),B,C,A,ab,30,bc,CA,ca,BC,AB,9,12,3,AB,ab,O,X,Y,Z,A,B,C,a,b,c,x,y,z,Y0/11接线,这种接线方法实际上和Y0/11接法一样所不同的只是从星形接法的一次线圈中性点，再引出一条线来接地一般用于110kv及以上电力系统中，这种系统中性点一般直接接地,阻抗匹配平衡变压器引入简介,阻抗匹配平衡变压器原理简介,阻抗匹配平衡变压器特点

18、,阻抗匹配平衡变压器,由于牵引负荷为单相、剧烈变化的负荷，牵引变压器的选择除了应满足容量、并列运行、能耗和过负荷能力要求外，还应特别遵循：有利于改善负序、有利于提高容量利用率和有利于降低变压器电压损失的原则。,基于这些原理，国内外开展了各种接线形式变压器的研究和制造，取得了成功的经验，本节对电气化铁道最常用的YN,d11接线变压器（广泛用于直供和BT方式）和Scott接线变压器（广泛用于AT方式）不作介绍，而重点将介绍阻抗匹配平衡变压器。,所谓平衡变压器必须满足：,1、无论二相侧（负荷侧）负荷状况如何，三相侧（系统侧）均无零序电流（即三相侧电流为“平衡系”）；,2、当二相侧两臂等负荷时，三相侧

19、负序电流亦为零（即三相侧电流为“对称系”）。,最典型的平衡变压器要数国内外都广泛采用的Scott变压器。,从结构上看，本节介绍的阻抗匹配平衡变压器就是在普通YN,d11接线变压器的自由相上增加两个绕组，并使其副边内各绕组阻抗满足Zab=KzZac匹配原则（其中Kz为常数）而使原边平衡的变压器。,阻抗匹配平衡变压器接线图,高压线圈,低压线圈,阻抗匹配平衡变压器的特点,（1）副边I I时，原边三相电流为平衡系，即IN=0；副边I=I时，原边三相电流转化为对称系。对牵引负荷来说，任何时刻都满足I=I的概率是很小的，尽管如此，阻抗匹配平衡变压器原边三相电流的不对称度较YN,d11牵引变压器仍有明显改善

20、。,（4）阻抗匹配平衡变压器副边仍有接线绕组，三次谐波电流可以流通，确保主磁通和电势波行有良好的正弦度。,（2）原边三相制的视在功率完全转化为副边二相制的视在功率。,（3）阻抗匹配平衡变压器的原边仍为YN接法，引出中性点，与现有110kv系统匹配。,（5）容量利用系数与线材利用系数（1/0.95825）均显著高于YN,d11接线变压器（0.7559/0.7559）,三相不等容量YN，d11接线,新型三相YN,d11接线变压器高压侧为Y形接线,接到110kv电力系统低压侧为形接线,固定c相接地,其他两相a,b分别接到27.5kv牵引母线 并分别馈入牵引变电所两侧牵引网在图中ac,bc两相绕组叫变

21、压器的边相绕组,ab叫做变压器的中相绕组,Iac,Ibc为两供电臂牵引负荷电流,由于变压器三相阻抗相等,电流分配如下：,A,B,C,O,A,C,B,-,a,b,c,利用上两式可计算出牵引负荷电流在YN，d11接线变压器三相绕组中的电流分配为：,从式中可看出：当A、C相绕组容量为100%结构容量时,B相绕组容量只需378%,即可满足运行要求有较大容量裕度，新型YN,d11接线牵引变压器,就是在原YN,d11接线牵引变压器基础上,将变压器中相（B相）富裕容量抽出,平均分配到两个边相（A、C）上,制造成三相不等容量牵引变压器,以到达提高牵引变压器容量利用率,降低变电所主变压器容量的目地。,变压器常见

22、故障分析及处理,音响异常,油温急剧升高,轻瓦斯保护动作,油位异常,变压器着火,运行中的变压器出现下列情况必须停运,过电压、过电流引起的异音,安装在变压器上的附件撞击外壳振动引起的异音,外部放电引起的异音,变压器内部接触不良或短路放电引起的异音,变压器内部固定用的个别零件松动而引起的异音,变压器音响异常的辨别及处理,此声音仍是“嗡嗡声”，应无杂音，但突然增大且沉重，或随负荷急剧变化，呈现“咯、咯、咯”突出的间隙声。由于铁磁谐振，发出“嗡嗡”声和尖细的“哼哼”声，并且忽粗忽细。出现上述异音时，值班人员应迅速观察该变压器的电流表和电压表。若指针与声音同时摆动，一般可认为正常。为了确认判断正确与否，还

23、可进一步通过电力调度了解供电臂内机车运行情况以及查问所内动力负荷使用情况。大功率的电机（如滤油泵、电焊机、电力机车）起动；电力机车过分相绝缘器换相；馈电线短路等均会出现上述异音。,这是由变压器内部铁心振动引起其他附件振动，或在两部件接触处相互撞击造成。如穿控制的软管与外壳或散热撞击；起吊环的穿杆、温度计、通风电机及其扇叶、气体继电器中间颤动等。此时如变压器各部运行正常，各种表记指示亦符合规定，值班人员仍应认真寻找声源，在最响的一侧用手或木棒按住可能发出声响的部件，再听声音有何变化。如按住后不再发生异音，可稍改变该部件安装位置或进行局部加固，以便尽量消除这种干扰性杂音音响。,在雨、雾、雪天气下，

24、因套管电晕放电或辉光放电；套管与引线连接不良，测试介损用的引出小套管损坏或与地间的连线接触不良等造成放电，这些放电均为“嘶嘶”、“嗤嗤”声。在进行夜间熄灯巡视时，可发现蓝色小火花，外部引线连接不良处还可能有过热发红的现象。对此现象值班人员应及时向电力调度提出停电申请，将该主变压器解列进行清扫及紧固等处理。在未处理前应密切监视放电的发展。,这时产生“噼啪”声或“嗤嗤”声，伴之有变压器局部沸腾的“咕噜咕噜”声。通常还会随之出现轻瓦斯动作的信号或油色加深等外部现象。发生上述现象时，值班人员应将耳紧贴变压器外壳上仔细分辩声音，并结合轻瓦斯动作后应采取的措施进行必要的检查。有条件的可立即进行红外线测温，

25、以及用超声波探测局部放电等，以确定是否存在局部过热的部位。经检查和综合分析确认有异常时，应停止运行并进行吊心检查。,这时产生“噼啪”声或“嗤嗤”声，伴之有变压器局部沸腾的“咕噜咕噜”声。通常还会随之出现轻瓦斯动作的信号或油色加深等外部现象。发生上述现象时，值班人员应将耳紧贴变压器外壳上仔细分辩声音，并结合轻瓦斯动作后应采取的措施进行必要的检查。有条件的可立即进行红外线测温，以及用超声波探测局部放电等，以确定是否存在局部过热的部位。经检查和综合分析确认有异常时，应停止运行并进行吊心检查。,油温不断急剧的升高,当变压器油温超过规定值时，值班员要检查原因，采取措施降低油温，为此要进行下列工作：（1）

26、检查变压器负荷和温度，并与正常情况下油温核对。（2）核对油温温度计运行是否正常，指示是否正确。（3）检查冷却装置及通风情况，如散热器阀门是否全部开启，通风电机是否全部开动，叶片安装位置及转动方向是否正确等。经上述检查未发现异常时，应增加巡视次数，密切监视变压器的负荷温度。一旦发现油温比相同条件下高出10C以上，且仍继续上升或油温已达75C及以上超过20min时，一般可认为变压器有内部故障。若油温持续升高，变压器油色转暗，这预示着油有燃着的危险，应及时将其退出运行等待检查。,轻瓦斯保护动作常在滤油、加油后，空气进入变压器内部；温度下降或漏油使油面缓慢降低；外部穿越性短路引起油流冲动；变压器内部有

27、轻微故障或局部发热；直流回路绝缘老化，各种触点连接不良，接线错误等情下出现。当轻瓦斯保护动作给出信号后，值班人员除准确记录每次动作时间及动作次数外，还应根据动作时的情况进行分析判断。首先应确认本所当时是否发生穿越性短路以及24h前该变压器是否增加油、滤油或更换热虹吸过滤器。如属上述情况可在气体继电器放气嘴上将气排尽，使动作信号复归，然后对变压器做外观检查并加强监视。如不属于上述情况则应依次作如下处理。（1）对变压器进行外观检查。检查其油位、油色、油温；电流、电压表指示；音响是否正常；有无严重漏油等。（2）检查二次回路有无明显故障。（3）检查气体继电器内是否有气体。如有气体时值班人员应根据气体的

28、多少、无色变压器可运行；变色停止运行。,轻瓦斯保护动作,变压器油枕内油位的正常变化（排除渗、漏油）决定于变压器油温变化，影响油温变化的因素为负荷、环境温度、冷却装置运行情况。一般情况下，在气温变化显著的冬、夏之初，随着油温显著的变化，随之出现油枕（即储油柜）油位过高或过低后，均应及时通知检修人员加油或放油。若由于渗、漏油严重使油位过低，则在加油同时采取堵漏、防渗措施。若因突然降温，油位已低至看不见，在未处理前，值班人员应适当关闭部分散热器，以免油温降得太快而暴露线圈。如果油温变化正常，而油标管内油位不变或变化异常，应考虑是否油标管、吸湿气、防爆管气孔堵塞造成的假油面，此时不应加油或放油，而应安

29、排检查和处理。,油位异常,运行的变压器在发生内部短路故障时，若保护装置或断路器失常，不能迅速断开电源，这时由于绝缘油过热达到燃点会引起变压器着火。此时常伴随着大量喷油，更严重者有可能引外壳的爆破。这种事故显然是极其严重的，也是绝对不该发生的。但是一旦发生这种情况，值班人员应首先切断电源，若变压器顶盖上部着火，应立即打开事故放油阀，将油放至低于着火处。救火时应采用四氯化碳灭火机或砂子，严禁用水灭火，并应注意油流方向，防止火灾扩展到其他设备上。,变压器着火,（1）变压器音响很大且大均匀或有爆裂声；（2）油枕或防爆管喷油；（3）冷却及油温测量系统正常，但油温较平常相同条件下运行时高出10C以上，或不断上升时；（4）套管严重破损和放电；（5）由于漏油使油位不断下降或低于下限；（6）油色不正常（隔膜式油枕者除外），或油内有碳质等杂物；（7）变压器着火；（8）重瓦斯保护动作；（9）因变压器内部故障引起纵差动保护动作。其中发出（2）、（4）、（7）、（8）、（9）项中的某一项，且主变压器两侧断路器未跳闸时，值班人员可立即手动使该变压器系统高、低压侧断路器跳闸，然后再报告电力调度。出现其它某一项时，应经电力调度批准后，根据其下达的命令将该变压器推出运行。,当运行中的变压器出现下列情况之一者，均应立即停止运行,