电力变压器运行及维护

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1、1电力变压器基本知识和运行维护电力变压器基本知识和运行维护一、一、电电力力变压变压器的概述、器的概述、结结构构 电力变压器是根据电磁感应原理制造出来的电气设备，先 将电能转换为磁能，再将磁能转换为电能，以实现电压变化的 电磁装置。电力变压器的主要部分是铁心和线圈统称为变压器 的器身。油浸式变压器的器身放在灌满油的油箱内。变压器的结 构名称：钟罩、油箱、绝缘套管（电流互感器）、调压开关、冷却装 置、防爆筒、瓦斯继电器、散热器（油浸自冷）、中性点电流互感 器、间隙保护装置等。1、 、铁铁心心 铁心是最基本最重要的部件，由铁心柱、铁轭和加紧志煌 z 等组成。对于变压器的电磁性能、机械强度、和变压器的

2、噪音起 决定性的作用。铁心的作用是构成电力变压器耦合磁通的磁路， 用 0.35mm 厚的磁性钢片叠装而成。为避免铁心结构件电位悬 浮引起放电，铁心必须接地，同时为避免环流引起涡流损耗，运 行铁心只允许一点接地。 对铁心材料的要求是单位质量的损耗低、磁导率高，变压 器生产企业几乎无一例外地使用晶粒取向磁性钢片作为铁心材 料，也就是通常说的硅钢片或矽钢片，在制作工艺上采用斜接 缝无孔帮扎铁心，这些选材和制作工艺都是为了降低空载损耗 和空载电流，保证变压器过载能力强、损耗低、温升低、噪音小。 目前，日本新日铁和川琦钢铁公司生产的磁性钢片占据世界主 要市场，法国生产的磁性钢片主要供应欧洲市场，我国武钢

3、生 产的磁性钢片主要用于生产中小型电力变压器。钢片生产技术 美国最先进。 2、 、 （ （线线圈）圈）绕组绕组 是进行电能变化用，是变压器的电路部分。它一般用绝缘2纸包的铜线或铝线绕制而成。用 0.45mm、1.35mm 等绝缘纸包 扁铜线绕制成圆形，绕制成圆形是为了绕组在电磁力的作用下 受力均匀以及良好的机械性能。绕组套装在铁心柱上，低压绕 组靠近铁心，高压绕组在外，中压绕组在中间，这么做有利于铁 心绝缘。 绕组结构一般分为两大类：层式和饼式结构。 3、 、电电力力变压变压器分器分类类 1. 变压器按铁心结构可分为心式变压器和壳式变压器。心 式变压器的绕组是圆筒形的，壳式变压器的绕组是扁平矩

4、形的。 目前，绝大多数变压器生产厂家生产的是心式变压器。按用途 可分为升压，降压变压器。 2. 按绕组数目可分为双绕组变压器，三绕组变压器。 3. 按相数可分为单相变压器，三相变压器。 4. 按磁路系统可分为芯式变压器，组式变压器。 5. 按冷却方式可分为干式变压器，油浸式变压器。油浸式 变压器包括油浸自冷变压器、油浸风冷变压器、油浸强迫油循 环变压器。新疆特种变压器厂生产的一种干式变压器在一个正 方形的箱体内，装有有载调压的开关，人为用专用摇把进行操 作。 6. 按用途可分电力变压器、调压变压器、仪表互感器和其 他变压器（整流用变压器和高压试验变压器）。电力变压器按调 压方式可分为：无励磁调

5、压变压器和有载调压变压器，变压器的 调压方式不同，其电压调整范围也不一样，无励磁调压变压器 电压调整范围为：22.5%，81.25%。 4、 、变压变压器的保器的保护护装置（机械式装置（机械式变压变压器自器自带带） ） 1）储油柜 也叫油枕。它的作用有 2：调节调节油量油量，保证变压器油箱内经 常充满变压器油；减少或避免油和空气的接触，降低变压器油受受 潮和劣化速度潮和劣化速度。过去老式变压器油枕放一个耐油尼龙橡胶薄膜 囊，简称油囊，囊外是油，囊内是空气，靠薄膜将油和空气隔离。 目前大型变压器，广泛采用波波纹纹膨膨胀胀式式储储油柜油柜，波纹膨胀器内3有变压器油，波纹膨胀器的体积随变压器油体积的

6、变化而变化。 碧口电厂 4 号主变采用波波纹纹膨膨胀胀式式储储油柜。油柜。 2）吸湿器 也叫呼吸器。通过它使大气与油枕连通，变压器油热胀冷 缩时，气体经它进出，以保持油箱内压力正常。吸湿器内装有硅 胶，用以吸收进入油枕中空气的潮气。波纹膨胀式储油柜已不 需要吸湿器。3）安全气道 也叫防爆筒。作用是当变压器内部发生严重故障压力骤增 时，让油气流冲破向外喷出，以降低油箱内压力，防止油箱爆破。 现在大型变压器采用压力释放器，当油箱压力达到设定值时， 可自动释放压力。 4）瓦斯（气体）继电器 气体继电器安装在油箱和储油柜的连管中间，作为变压器 内部故障的保护设备。 5）净油器 利用油的自然循环或强迫循

7、环，使油通过吸附剂进行过滤、 净化，以改善运行中变压器油的性能，防止油老化。 6）温度计 温度计用以测量变压器油箱内的油温，监视变压器运行温 度。大型变压器安装上层和下层油温两支温度计，还接有温控 仪。 除了变压器本身的保护装置外，运行中的变压器还需要配 置避雷器、间隙保护、以及二次保护等，也就是我们常说的电气 量保护，才能保证变压器的安全运行。变压器的非电量保护有 重瓦斯、轻瓦斯、主变冷却全停、压力释放。剩下的全部是电气 两保护。 5、变压器的主要技术参数 电力变压器的主要技术参数有：额定容量、额定电压、额定4电流、绝缘水平、空载损耗和空载电流、负载损耗和短路阻抗、 总损耗、变压器油温升、变

8、压器绕组温升、绕组连接标号等。 总损耗：变压器总损耗包括负载损耗和空载损耗。变压器的 空载损耗主要是铁心损耗，由磁滞损耗和涡流损耗组成。 5 变压变压器的冷却装置器的冷却装置 变压器用冷却器按冷却介质分为风冷却器和水冷却器。 选择变压器冷却方式的原则是尽可能选用风冷却器，因为尽管水冷却器油压始终大于水压，从理论上说可以保证水不进 入变压器，但毕竟有此安全隐患，目前生产的变压器绝大多数 的风冷却变压器（除投产较早的水电厂）。 6 变压变压器的器的调压调压装置装置 无励磁分接开关：在变压器不施加电压的条件下，变换变压 器的分接头，用来改变变压器的电压比。调压范围：5%，22.5%， 分接位置数 3

9、 和 5。无励磁分接开关按调压方式分为：中性点调 压、中部调压、线端调压，中部调压应用较多。 有载分接开关：在变压器励磁或负载状态下进行操作，来调 换绕组的分接位置。由一个带过渡阻抗的切换开关和一个分接 选择器组成。调压范围：81.25%。 7 变压变压器的油，器的油，有#25、#40 变压器油，在我国北方地区由于 气温较低，一般选择#40 变压器油，其凝点为40。 8.变压变压器的器的铭铭牌型号字母代表的含牌型号字母代表的含义义 变压器的铭牌型号字母有新旧两种，我们国家从 1965 年开 始使用汉语拼音字母的新型编号。SFPSL1-50000/110，S-在第一 位代表三相，F-代表油浸风冷

10、，Z-代表有载调压，J-代表油浸自 冷，L-代表铝线圈或防雷，P-代表强油循环风冷，D-代表单相， 在末位表示移动式，O-代表自藕，在第一位表示降压，在末位标 示升声压，X-表示消弧线圈。例如 4B 是 OSSPS- 90000/220。SFPSL1-50000/110 解释为三相、油浸风冷、强油循 环风冷、三线圈、铝线圈第一次改进、容量为 5 万千伏安、高压5侧电压是 110 千伏。 二、二、变压变压器的工作原理器的工作原理 变压器是利用电磁感应原理工作的，先将电能转换为磁能， 再将磁能转换为电能，以实现电压变化。 改变一次绕组与二次绕组的匝数比，可以改变一次侧与二 次侧的电压比，这是假定一

11、次绕组和二次绕组的阻抗为零，铁 心无损耗，铁心磁导率很大的前提下，是理想变压器的工作原理，一次绕组和二次绕组的匝数比等于电压比。实际工作的变 压器，一次绕组和二次绕组由电阻和漏抗，铁心有损耗，漏磁通 不与一次和二次绕组全部交链，一次绕组和二次绕组的匝数比 约等于电压比。 三相双绕组电力变压器：磁路系统，每相的主磁通都要借另 外两相的磁路闭合，磁路系统是彼此相关的。由于三相的磁路 长度不相等，B 相最短，因此，空载时 B 相控在电流最小，在负 载时，由于空载电流的差别带来的影响很小，可予以忽略不计。 三相三绕组电力变压器：三绕组变压器有高、中、低三个绕 组。一般铁心为心式结构，三个绕组同心地套在

12、一个心柱上。对 升压变压器，高压绕组在外，低压绕组在中间，中压绕组在里； 对降压变压器，高压绕组在外，中压绕组在中间，低压绕组在里。 这主要是考虑到便于绝缘两个互相传递功率多的绕组靠近的原 则。三绕组变压器的容量可以设计的不同，变压器铭牌上的额 定容量是其中最大的一个绕组的容量，三绕组的容量仅代表每 个绕组通过功率的能力，并不是说运行时按此容量传递功率。 三相自耦电力变压器：自藕变压器的特点不仅在于一、二次 绕组之间有磁的联系，还有电的联系，传递功率的方式，不仅可 以像普通变压器通过电磁感应关系，还可以从一次绕组直接传 到二次绕组，因此，自藕变压器由于有穿越功率，在变压器的容 量相同时，自藕变

13、压器的容量较双绕组变压器容量小。 变压器的连接组别：变压器的连接组别反映了绕组的连接6关系以及相位关系，常用的连接标号有： YYN12，YNY12，YY12，Yd11，YNd11。对自藕变压器表示为： YNa0d11，其含义：高压绕组星形接法，自藕连接的低压绕组与 高压绕组相相同，低压绕组三角形接法，并滞后高压绕组 330 三、三、变压变压器的运行分析器的运行分析 1、 、变压变压器空器空载载运行运行 空载是指变压器一次绕组接电源，二次绕组开路的状态，空载是变压器运行的一种极限状态。当一次绕组施加交流电压 后，该绕组就有电流流过，这个电流称之为空载电流，空载电流 包含两个分量：无功分量，起激磁

14、作用；有功分量，供给变压器 空载时的损耗，空载电流用百分数表示，即 I0=I0/Ie100%,其范 围为 210%，空载电流基本上是感性无功性质的，其大小主要 取决铁心的饱和程度，以及铁心尺寸、铁心材料、加工工艺等。 变压器的空载损耗：主要包括空载电流流过一次绕组时在 电阻中产生的损耗（习惯称铜耗因为绕组一般是铜线圈）和铁心 中产生的损耗（习惯称铁耗）。铁耗由涡流损耗和磁滞损耗。相 对说，空载时铜耗和涡流损耗都较小，变压器的损耗主要是铁 耗。 2、 、变压变压器器负载负载运行运行 变压器的二次侧接上负载，二次绕组将有电流流过，变压 器便处于负载状态，也就是变压器的正常运行状态。 四、四、变压变

15、压器的允器的允许许运行方式运行方式 1、温度和温升的有关、温度和温升的有关规规定定 变压器运行时各部分的温度是不相同的，绕组温度最高， 其次是铁芯，绝缘油的温度最低。为了便于监视运行中变压器 各部分温度的情况，规定以上层油温来确定变压器运行中的允 许温度。变压器的允许温度主要决定于绕组的绝缘材料。我国 电力变压器大部分采用 A 级绝缘，即浸渍处理过的有机材料， 如纸、木材、棉纱等。对于 A 级绝缘的变压器在正常运行中，当7周围空气温度最高为 40时，变压器绕组的极限工作温度为 105。由于绕组的平均温度比油温高 10，同时为了防止油质 劣化，所以规定变压器上层油温最高不超过 95，而在正常情

16、况下，为使绝缘油不致过速氧化，上层油温不应超过 85。当变 压器绝缘的工作温度超过允许值后，由于绝缘的老化过程加快， 其使用寿命缩短。使用年限的减少一般可按“八度规则“计算，即 温度每升高 8，使用年限将减少 1/2。强油循环风冷和强油循环水冷变压器，当冷却系统故障切 除全部冷却器时，允许带额定负载运行 20min。如果 20min 后顶 层油温未达到 75，则允许上升到 75，但在这种状态下运行 的最长时间不得超过 1h。 2、 、变压变压器的器的过负过负荷荷 对变压器过负荷能力的要求如下：运行电流/额定电流（倍）1.21.31.451.61.752.00允许持续运行时间（min）240 1206030155五、五、变压变压器合器合闸时闸时的励磁涌流的励磁涌流 变压器的稳态空载电流仅占额定电流的 210%，但当变压 器空载接通电源的瞬间，则可能出现很大的冲击电流。该电流 称为励磁涌流，可能达到变压器额定电流的 5倍。励磁涌流很大的原因有：一是 t=0 时铁心中的磁链不能突变， 产生磁通的自由分量使铁心中磁通最大，最严重的情况下，磁 通可达