课件：高压电气设备预防性试验变压器.ppt

2008.05,1,高压电气设备 预防性试验(变压器),2008.05,2,第三章 变压器,一、变压器的分类和主要型式 二、变压器的主要参数及特性 三、变压器的主要结构 四、变压器的故障及诊断 五、变压器的绝缘试验,2008.05,3,变压器的分类和主要型式,一、变压器的分类 变压器按用途一般分为电力变压器和特殊变压器两大类。电力变压器指的是电力系统一次回路中输、配、供电用的变压器，特殊变压器指的是特殊电源、控制系统、电信装置中用的用途特殊、性能特殊、结构特殊的变压器。 1.2 电力变压器的分类 按作用分，有升压变压器、降压变压器、联络变压器和配电变压器等。 按结构分，有双绕组变压器、三绕组变压器(S)、多绕组变压器、自耦变压器(O)。 按相数分，有单相变压器和三相变压器(S)。,2008.05,4,按冷却方式分，有油浸自冷变压器(J)、干式空气自冷变压器(G)、干式浇注绝缘变压器(C)、油浸风冷变压器(F)、油浸水冷变压器(S)、強迫油循环风冷变压器(FP)、 強迫油循环水冷变压器(SP)。 按绕组使用材料分，有铜线变压器、铝线变压器(L)。 按调压方式分，有无载调压变压器、有载调压变压器(Z)。 1.2 特殊用途变压器的分类 按用途分类主要有：整流变压器、电炉变压器、电焊变压器、矿用变压器、船用变压器、中频变压器、互感器、试验变压器和调压变压器等。,变压器的分类和主要型式,2008.05,5,变压器的主要参数及特性,二、变压器的主要参数及特性 1 型号；2 额定容量；3 额定电压、额定电压比；4 额定频率；5 阻抗电压；6 极性和绕组联结组标号；7 空载电流I0、空载损耗P0(铁损) ；8 负载损耗Pd (铜损) ；9 分接范围；10 冷却方式；11 温升；12 过负荷能力。,2008.05,6,2.1 型号 型号是变压器基本情况的符号说明，由字母和数字组合而成，用以代表该台变压器的产品分类、结构特征、用途和各种数据等。图32是电力变压器产品型号的表示方法。 例如： SFP6300/35 表示三相强迫油循环风冷铜线绕组， S9315/10 表示三相油浸自冷式铜绕组，额定容量为315kVA，高压绕组额定电压为10kV电力变压器。设计序号9为低损耗型。,变压器的主要参数及特性,2008.05,7,变压器的主要参数及特性,2.2 额定电压、额定电压比 变压器的作用就是改变电压，因此额定电压是一个重要数据。变压器的额定电压一定要和所连接的输变电线路电压相符合，我国输变电线路电压等级(kV)为： 0.38、 3、 6、 10、 35、 63、 110、 220、 330、 500、750,2008.05,8,变压器的主要参数及特性,2.5 阻抗电压 阻抗电压以百分数表示。是指当变压器一、二次的电流均为额定电流时，两侧绕组漏阻抗产生的电压降占额定电压的百分数。 阻抗电压(百分数)也叫短路电压(百分数)，测试时将变压器的二次绕组短路，缓慢升高一次侧电压，当一次侧的电流达到额定值时，此时在一次侧所施加的电压UK叫短路电压。在变压器铭牌上通常用UK对一次侧额定电压UN比值的百分数来表示，即为短路电压百分数：,2008.05,9,变压器的主要参数及特性,2.6 极性和绕组联结组标号 变压器绕组极性主要决定于绕组的端头标志和绕向，同极性端可能在一、二次绕组的相对应端，也可能不在相对应端，一、二次绕组的绕向也可能相同或不同。改变绕向或端头标志，极性都会改变。极性是变压器并联和三相变压器绕组连接的主要条件之一。 变压器同一侧的绕组是按一定方式连接的。单相变压器，因每侧只有一个绕组，不存在绕组之间连接的问题，用符号I表示；三相变压器每侧都有三个绕组，一般有星形(用Y表示)和三角形(用D表示)两种连接方式，两侧三相绕组采用不同的连接方式，将使两侧对应线电压具有不同的相位关系。表明两侧绕组连接方式及对应线电压相位关系的标志，就是变压器的接线组别。连接组号采用“时钟”表示法，即以变压器高压侧的线电压相量作为时钟的长针(分针)，并将它固定在钟面的“12”上，以低压侧对应的线电压相量作为时钟的短针(时针)，它所指示的时数即为变压器绕组的接线组别。,2008.05,10,变压器的主要参数及特性,2008.05,11,变压器的主要参数及特性,2008.05,12,变压器的主要结构,三、变压器的主要结构 1 油箱和冷却装置 2 器身(1、铁芯；2、绕组；3、绝缘结构。) 3 保护装置 4 调压装置 5 出线装置,2008.05,13,变压器的主要结构,2.1 铁芯 铁芯是变压器的主要部件之一，用以构成变压器的主磁路。变压器的铁芯结构基本型式有两种，一种叫芯式铁芯(内铁式铁芯)，另一种叫壳式铁芯(外铁式铁芯)，如图4 所示。 变压器铁芯由冷轧硅钢片组成，为了降低铁芯中的发热损耗(磁滞损耗和涡流损耗)叠装铁芯用的冷轧硅钢片厚度为0.350.5mm，硅钢片的表面涂覆一层绝缘，而且采用斜接鏠交叠方式叠装，斜接鏠可降低铁芯到铁轭拐弯处的附加损耗。铁芯叠装的紧固，一般铁芯柱用环氧无纬玻璃丝带将硅钢片绑扎紧固；铁轭部是通过轭樑用夹紧螺栓将硅钢片夹紧，夹紧螺栓与钢片间必须可靠地绝缘。 变压器在运行中，铁芯以及固定铁芯的金属结构、零件、部件等均处在强电场中，在电场的作用下，它具有较高的对地电位。因此，必须将铁芯以及固定铁芯的金属结构、零件、部件，可靠接地，使它们与油箱同处于地电位。,2008.05,14,变压器的主要结构,2008.05,15,变压器的主要结构,3.2.2 绕组 绕组也是变压器的主要部件之一，用以构成变压器的电路。电力变压器铁芯只采用芯式结构，所以它的绕组通常采用同心绕组。绕组都是以同一圆心的圆筒形线圈套在铁芯柱外面。在一般的情况下总是将低压绕组放在时面靠近铁芯处，将高压绕组放在外面。高压绕组与低压绕组之间，以及低压绕组与铁芯之间都必须留有一定的绝缘间隙和散热通道(油道)，并用绝缘筒隔开。绝缘距离的大小，决定于绕组的电压等级和散热通道所需的间隙。 同心绕组按其结构可分为：圆筒式、分段式、连续式、双饼式、纠结式、螺旋式、铝箔筒式。 为了使绕组有效地散热，绕组设有散热油道。散热油道可分为无导向油道和有导向油道，无导向油道有垂直油道、垂直兼有水平油道两种。,2008.05,16,变压器的主要结构,3.2.3 绝缘结构 油浸式变压器的绝缘分为外绝缘和内绝缘。外绝缘就是油箱外部的套管和空气的绝缘。变压器的内绝缘是指油箱内各不同电位部件之间的绝缘。分为主绝缘和纵向绝缘两大部分。主绝缘是指绕组对地之间绝缘、不同相之间的绝缘和同一相而不同电压等级之间的绝缘；纵向绝缘是指同一电压等级的一个绕组，其不同部位之间，例如，层间、匝间、绕组对静电屏之间的绝缘。图5、6所示为变压器绝缘结构的示意。 变压器内部绝缘的主要材料有变压器油、绝缘纸板、电缆纸、皱纹纸等。,2008.05,17,变压器的主要结构,2008.05,18,变压器的主要结构,3.3 保护装置 油枕(储油柜) 、防爆管 、温度计 、气体继电器 、吸湿器、净油器 气体继电器：气体继电器(俗称瓦斯继电器)，装在油箱和油枕的连管中间，如图7所示。当变压器油面降低或气体分解时，轻瓦斯动作，发出信号。当变压器内部发生严重故障时，重瓦斯保护动作接通断路器的跳闸回路，切断电源。另外，利用气体继电器还可以观察故障时分解出的气体颜色及数量，以分析判断变压器内部故障的情况。,2008.05,19,变压器的主要结构,瓦斯保护的主要元件是瓦斯继电器，它装在变压器油箱与油枕之间的連接管上,为了使气体能顺利通过瓦斯继电器，变压器顶盖沿瓦斯继电器的方向与水平面之间具有11.5%的升高坡度，油枕侧高，通往瓦斯继电器的連接管也具有24%的升高坡度。 挡板式气体继电器的整定要求：改变重锤位置，可调节轻瓦斯动作气体容量，整定值为250300cm；转动调节杆改变弹簧长度可以调整重瓦斯动作的油流速度，整定值自冷式变压器为0.81.0m/s、强油循环变压器为1.01.2m/s、120MVA以上变压器为1.21.3m/s。,2008.05,20,变压器的主要结构,2008.05,21,变压器的故障及诊断,变压器的故障及诊断 变压器故障的分类 常见变压器故障 变压器故障的检测 变压器内部故障的诊断,2008.05,22,变压器的故障及诊断,变压器故障的分类 电力变压器的故障常分为内部故障和外部故障两种。内部故障为变压器油箱内发生的各种故障，其主要类型有：各绕组之间发生的相间短路、绕组的线匝之间发生的匝间短路、绕组或引出线通过外壳发生的接地故障等。 变压器的内部故障从性质上又分为热故障和电故障两大类。 热故障：分为 电故障：分为 1.轻度过热（一般低于是150） 1.局部放电 2.低温过热（150300） 2.火花放电 3.中温过热（300700） 3.高能电弧放电 4.高温过热（一般高于700）,2008.05,23,变压器的故障及诊断,下表所列根据变压器故障部位分类，仅是作一种一般性的指南，便于进一步的检查、试验和分析。,2008.05,24,变压器的故障及诊断,常见变压器故障 普遍和常用的变压器故障统计划分为： 短路故障、放电故障、绝缘故障、铁心故障、 分接开关故障、渗漏油气故障、油流带电故障、 保护误动作故障。,2008.05,25,变压器的故障及诊断,变压器故障的检测 1 变压器故障的油中气体色谱分析检测。 在变压器故障诊断中，单靠电气试验方法往往很难发现某些局部故障和发热缺陷，而通过变压器油中气体的色谱分析这种化学方法，根据这些气体的含量、特征、成分比值(如正比值)和产气速率等方法判断变压器内部故障。对发现变压器内部的某些潜伏性故障及其发展程度的早期诊断非常灵敏而有效。 2 绕组直流电阻测量。 在变压器的所有试验项目中是一项较为方便而有效的考核绕组纵绝缘和电流回路连接状况的试验，它能夠反映绕组匝间短路、绕组断股、分接开关接触状态以及导线电阻的差异和接头接触不良等缺陷故障，也是判断各相绕组直流电阻是否平衡、调压开关档位是否正确的有效手段。是无励磁分接开关调挡和变压器出口短路后必试项目。,2008.05,26,变压器的故障及诊断,3 绝缘电阻及吸收比、极化指数测量。 主要诊断变压器由于机械、电场、温度、化学等作用及潮湿污秽等影响程度，能灵敏反映变压器绝缘整体受潮、整体劣化和绝缘贯穿性缺陷，是变压器能否投运的主要参考判据之一。 4 泄漏电流测量。 测量泄漏电流比测量绝缘电阻具有更高的灵敏度。测量泄漏电流能有效地发现用其它试验项目所不能发现的变压器局部缺陷。,2008.05,27,变压器的故障及诊断,5 交流耐压试验。 交流耐压试验是鉴定绝缘强度最有效的方法，特别对考核主绝缘的局部缺陷，如绕组主绝缘受潮、开裂、绕组松动、绝缘表面污染等，具有决定性作用。 6 绝缘介质损耗tg测量。 由于变压器的tg与使用的变压器油的品质、固体绝缘材料的种类和性能以及制造工艺有关，所以不能用一种简单的关系来代表所有的情况，应结合其它测试手段，加强综合分析与判断。 变压器的tg虽能用来判断绝缘的整体特性，但对判断绝缘的局部缺陷不太灵敏，所以此项试验还有一定的局限性。,2008.05,28,变压器的故障及诊断,7 油质检测。 变压器油品质是变压器正常运行的重要条件，因此根据不同的要求，需对变压器油进行油品质的不同目的的检测和分析判断。 8 局部放电测量。局部放电试验是检查变压器结构是否合理、工艺水平好坏以及变压器内部是否存在局部放电现象的重要试验手段，是保证变压器安全运行的重要指标。它作为一种考核变压器能否在工作电压下长期运行的重要试验放法。 9 绝缘老化的检测。 变压器固体绝缘由于纤维素老化后生成CO和CO2以及糠醛，因此可借助测量CO、CO2以及糠醛的含量和绝缘纸(板)聚合度来诊断变压器绝缘老化的缺陷，通过产气速率等模式，判断绝缘老化的程度。,2008.05,29,变压器的故障及诊断,变压器内部故障的诊断 对于大中型变压器发现故障迹象后，应做如下针对性的检测工作，以判断故障部位、故障性质及严重程度。 1 油色谱分析判断有异常后 2 气体继电器动作报警后 3 变压出口短路后 4 判断变压器绝缘受潮后 5 对中小型变压器检测判断常采用的方法：,2008.05,30,变压器的故障及诊断,1 油色谱分析判断有异常后应做检测工作有： 变压器绕组直流电阻测量 铁心的绝缘电阻和铁心接地电流(有接地外接) 空载电流和空载损耗试验 在运行中进行油色谱和局部放电跟踪检测 进行变压器绝缘特性试验。如绝缘电阻、吸收比、极化指数、介质损耗、泄漏试验。 变压器油的击穿电压、油介质损耗、含水量、含气量(500kV级)试验。 变压器运行或停电后的局部放电检测 变压器油中糠醛含量及绝缘纸材的聚合度检测 交流耐压试验,2008.05,31,变压器的故障及诊断,2 气体继电器动作报警后应做检测工作有： 油色谱分析 气体继电器中的气体分析 3 变压出口短路后要进行的应做检测试验有： 油色谱分析 变压器绕组直流电阻测量 短路阻抗试验 空载电流和空载损耗试验,2008.05,32,变压器的故障及诊断,4 判断变压器绝缘受潮要进行的应做检测试验有： 绝缘特性试验。如绝缘电阻、吸收比、极化指数、介质损耗、泄漏试验。 变压器油的击穿电压、油介质损耗、含水量、含气量(500kV级)试验。 绝缘纸的含水量检测,2008.05,33,变压器的故障及诊断,6. 对中小型变压器检测判断常采用的方法： 直流电阻测量 绝缘电阻及吸收比测量 介质损失角tg测量 绝缘油样简化试验 空载试验,2008.05,34,变压器的绝缘试验,变压器的绝缘试验 1 油中溶解气体的色谱分析； 2 绕组直流电阻； 3 绝缘电阻及吸收比、极化指数； 4 绝缘介质损耗tg测量； 5 泄漏电流测量； 6 交流耐压试验； 7 变比及联结组别试验 8 局部放电测量； 9 其它的试验。,2008.05,35,变压器的绝缘试验,6.1 油中溶解气体的色谱分析 规程规定的注意值： 烃的总量不大于150 PPm 乙炔含量不大于5 PPm 氢气含量不大于150 PPm,2008.05,36,变压器的绝缘试验,6.2 绕组直流电阻 1.测量方法。 电阻值大于2欧可用单臂电桥，小于2欧用双臂电桥或压降法（测量电流电压计算）。 不同温度的换算公式 K铜235；铝225。 对于不能进行分相测定的，测得线间电阻用下面公式换算到相电阻。 Y接线 接线,2008.05,37,变压器的绝缘试验,2.试验结果的判断分析 大于1.6KVA。各相相差应小于三相平均值2%；线间相差应小于三相平均值1%。 小于1.6KVA。各相相差应小于三相平均值4%；线间相差应小于三相平均值2%。 和以前比较变化小于2%。比较时要换算到同一温度。 分接头间直流电阻差近似电压比。 测量结果不合格，可能有下面几个方面的原因造成。 分接开关接触不良。 焊接不良。 三角形接线一相断线 套管导电杆和引线連结接触不良。,2008.05,38,变压器的绝缘试验,6.3 绝缘电阻及吸收比、极化指数 1. 测量方法。 测量绕组绝缘电阻时，应采用2500V或5000V兆欧表依次测量各绕组对地和其它绕组间绝缘电阻值，被试绕组各引线端子应短接在兆欧表“L”端，其余非试绕组都短路接地后与兆欧表的E端相连。测量的顺序和具体部位见下表 表 测量顺序和部位,2008.05,39,变压器的绝缘试验,测量温度以上层油温为准，并尽量在油温低于50时测量。不同温度下的绝缘电阻换算按公式 式中 R1、R2-在温度t1、t2时的绝缘电阻。 2.试验结果的判断分析。 (1) 与规定的参考值比较。额定电压为310kV，20时绝缘电阻不小于300M；额定电压为500V及以下，绝缘电阻为10M。吸收比的数值，在温度为1030时，为1.32。 (2) 与历次试验数据比较。交接试验时绝缘电阻值不应低于出厂时原始数据的70 %；运行与检修后与历次试验数据比较，应无明显变化，认为合格。,2008.05,40,变压器的绝缘试验,6.4 介损(tg)试验 1.测量方法。 可连同套管一起进行。使用QS1电桥采用反接线，使用数字式介损测量仪对于双绕组变压器可按图4-16所示接线。 图4-18 双绕组变压器介损测量接线图 不同温度的换算公式 2.试验结果的判断分析。 (1) 20时tg 35KV及以下的变压器不大于1.5%； 66220KV 的变压器不大于0.8%； 330500KV 的变压器不大于0.6%。 (2) 和历年试验结果比较变化不大于30%。,2008.05,41,变压器的绝缘试验,6.5 泄漏电流测量 1. 测量方法。 将各电压等级绕组的引出端子短接，被试绕组上加试验电压，非试绕组接地，测量顺序和所加电压如表4-17、4-18所示。 表4-17 测量顺序和部位,2008.05,42,变压器的绝缘试验,表 18 泄漏电流试验试验电压 (kV) 绕组额定电压 3 610 2035 66330 500 试验电压 5 10 20 40 60 2.试验结果的判断分析。 (1) 与历次试验数据比较。应无明显变化，一般不大于150 %，如电流小于10A不作比较。 (2)与同类型变压器的泄漏电流比较。,2008.05,43,变压器的绝缘试验,6.6 交流耐压试验 测量方法。 试验变压器的容量一定要足夠，试验变压器容量可按下式计算 SNCXUUN10-9 式中 SN-试验变压器额定容量，kVA； UN-试验变压器高压侧的额定电压，kV； U-试验电压，kV； CX-被试变压器的电容量，可从介损(tg)试验中得到，pF； -角频率(2f)。 考虑容升效应必须在高压侧直接测量，并以测量高压侧电压的峰值表为准。 将各电压等级绕组的引出端子短接，被试绕组加上试验电压，非试验绕组接地。 由于试验是破坏性试验，因此，必须经过所有的非破坏性试验合格后才能进行交流耐压试验。,2008.05,44,变压器的绝缘试验,2.试验结果的判断分析。 (1)仪表指示正常为合格。如电流表指示突然上升，控制回路电磁开关动作说明变压器已击穿。 (2)试验过程中发生放电故障，应加以判断常见有： 油间隙击穿放电。清脆的“当当”像金属撞击油箱的声音。重复试验时，放电电压不会下降； 油中气泡放电。试验过程中出现的放电声，但仪表摆动不大，重复试验时，放电声消失； 悬浮金属放电。加压过程中变压器内部有炒豆般的响声，电流表指示稳定，这是悬浮金属放电现象； 固体绝缘爬电或击穿。试验过程中出现“哧、哧”的放电声，电流表指示增加，这是固体绝缘表面爬电。若出现清脆的“啪”的声响。说明固体绝缘已被击穿。重复试验时，放电电压下降，甚至于无法再加压。,2008.05,45,变压器的绝缘试验,6.7 变比及联结组别试验 1.测量方法 (1) 变比的测量有双电压表法、标准互感器法（差接法）、电桥法（变压比电桥）。 变压比电桥法：变比电桥原理，在被试品一次侧施加一个电压U1，则在变压器的二次侧有一个感应电压U2，调整R1电阻值，使检流计指零，这时变压比可由下式计算： 为了直接测出误差值，可在R1和R2之间串入一滑线电阻，而检流计的一端则接在滑动点上，便可达到目的。 无论使用那种方法，所用的互感器其准确 等级应不低于0.2级，所使用电压和所带负载 应在保证该准确等级规定范围内，低压和外 壳应做好安全接地；所用仪表的准确等级应 不低于0.5级，对低量范表计的引线应符合要求。,2008.05,46,变压器的绝缘试验,(2) 绕组联接组的测试方法：直流表法、双电压表法、相位表法。 直流表法：用一低压直流电源（通常是甲电池），加变压器高压侧AB、BC、AC，此时轮流确定接在低压线圈端子ab、bc、ac上的仪表指针的偏转方向。共作九次测量，将结果和已记录好的规律变化的表4-19对照。,2008.05,47,变压器的绝缘试验,相位表法： 相位表可直接测量出相角来所以又称直接法。相位表是测量电流和电压相位的仪表，用来测量电压与电压的相位，应在电流线圈通过一个可变电阻接在低压的对应子上。当高压通入三相交流电压时，在低压感应出一个一定相位的电压。由于接了一个电阻负荷，所以在低压侧电流和电压同相，因此可以认为高压侧电压对低压侧电流的相位就等于高压 侧电压对低压侧电压的相位。 2.试验结果的判断分析。 运行中的变压器，一般变压比的误差与额定值之比及互相比较均不应大于12%；电压比小于3，误差不应大于2%。其它所有变压器额定分接变压比允许偏差0.5 %。,2008.05,48,变压器的绝缘试验,6.9 变压器的空载和短路试验 1.空载试验的测量方法。 变压器空载试验一般从电压较低的绕组施加正弦波形、额定频率的额定电压，其它绕组开路的情况下测量其空载电流和空载损耗的试验。配电变压器可按下图接线。测量仪表的准确度应在0.5级以上，互感器的准确度应在0.2级以上，功率表采用低功率因数功率表。 试验必须在额定电压，额定频率、正弦波形等情况下进行，并使用一定准确等级的仪表和互感器，才能获得准确数据。但当限于现场条件，不能在要求的条件下进行试验时，则应将测得结果，进行必要的校正或归祘。,2008.05,49,变压器的绝缘试验,图 4-20 配电变压器空载试验接线图,2008.05,50,变压器的绝缘试验,2.空载试验结果的判断分析。 (1) 导致空载损耗和空载电流增大的原因有： 矽钢片之间绝缘不良； 磁路中某一部分矽钢片之间短路； 穿芯螺栓或压板，上轭铁和其它部份绝缘损坏，因此形成短路； 磁路中的矽钢片松动，甚至出现空气隙，增大磁阻（对空载电流影响较大）； 矽钢片不为原设计的规格 线卷缺陷,2008.05,51,变压器的绝缘试验,(2)变压器的三相空载电流各相稍有不同，一般中间相约少20%35%。当绕组为星形联结Ia=IcIb。右行三角形联结Ia=IbIc。左行三角形联结Ib=IcIa。 (3)测得空载损耗和空载电流发现超标时，一般都用单相分相试验，以确定缺陷所在的相别，找出缺陷的原因。,2008.05,52,变压器的绝缘试验,3.短路试验测量方法。 短路试验一般将低压侧短路，从高压侧施加额定频率的电压。当高压侧绕组中通过的电流达到额定电流时，此时高压绕组上所加的电压，就是所要测的短路阻抗电压值，所测的损耗即为短路损耗。 配电变压器可按下图接线。测量仪表的准确度应在0.5级以上，互感器的