电气设备及运行(4).ppt

第三章 变压器及其运行 南京工程学院 王金平 2010.08 第一节 概述 一 变压器的基本原理 变压器是应用电磁感应原理来进行能量转换的，其结构的 主要部分是两个（或两个以上）互相绝缘的绕组，套在一 个共同的铁心上，两个绕组之间通过磁场而耦合，但在电 的方面没有直接联系，能量的转换以磁场作媒介。在两个 绕组中，把接到电源的一个称为一次绕组，简称原方（或 原边），而把接到负载的一个称为二次绕组，简称副方（ 或副边）。当原方接到交流电源时，在外施电压作用下， 一次绕组中通过交流电流，并在铁心中产生交变磁通，其 频率和外施电压的频率一致，这个交变磁通同时交链着一 次、二次绕组，根据电磁感应定律，交变磁通在原、副绕 组中感应出相同频率的电势，副方有了电势便向负载输出 电能，实现了能量转换。利用一次、二次绕组匝数的不同 及不同的绕组联接法，可使原、副方有不同的电压、电流 和相数。 n按相数来区分，变压器可以分为三相变压器和单相变压器 。在三相电力系统中，一般应用三相变压器。当容量过大 且受运输条件限制时，在三相电力系统中也可应用三台单 相变压器连接成三相变压器组。 n按绕组数目来区分，变压器可以分为双绕组和三绕组变压 器。所谓双绕组变压器即在一相铁心上套有两个绕组，一 个为一次绕组，另一个为二次绕组，升压变压器的一次绕 组是低压绕组，二次绕组是高压绕组，而降压变压器则相 反。容量较大（5600kva以上）的变压器，有时可能有三 个绕组，用以连接三种不同电压，此种变压器称作三绕组 变压器，例如在电力系统中，220kv、110kv和35kv之间有 时就采用三绕组变压器。 n按冷却介质来区分，变压器可以分为油浸式变压 器、干式变压器（空气冷却式）以及水冷式变压 器。干式变压器多用在低电压、小容量或用在防 火防爆的场所，而电压较高、容量较大的变压器 多用油浸式，称为油浸式变压器。电力变压器大 多采用油浸式变压器。 n为了提高发电厂厂用电的可靠性，大容量机组（ 单机容量 200mw 及以上）的厂用变压器常采用特 殊结构的分裂绕组变压器。 n二 变压器的型号及说明 n其中， 1为变压器的分类型号，由多个字母组成，其具体 , 2为设计序号,3 为额定容（kva）， 4 为高压绕组电压 等（kv）。 n如 sfp-720mva/500kv型变压器表示三相双绕组无励磁调 压油浸式低损耗变压器，额定容量720000kva，电压等级 500kv。 nsffz9-63mva/220kv型号变压器表示三相式油浸式低压 侧分裂绕组有载调压变压器，额定容量为63000kva，电压 等级220kv，设计序号为9。 nsff9-63000/20型号变压器表示三相油浸式无载调压风冷 分裂绕组变压器，其额定容量为 63000kva，电压等级为 20kv，设计序号为9。 型号中代表符号 排列顺顺序 分 类类类类 别别代表符号 1线圈耦合方式自耦o 2相 数 单相d 三相s 3冷却方式 油浸自冷 干式空气自冷g 干式浇注绝缘c 油浸风冷f 油浸水冷w 强迫油循环风冷fp 强迫油循环水冷wp 4绕组数 双绕组 三绕组s 5绕组导线 材质 铜 铝l 6调压方式 无励磁调压 有载调压z 三 变压器的额定数据 (1)额定容量sn。 在额定使用条件下，变压器施加的是额定电压、额定频率 ，输出的是额定电流，温升也不超过极限值时变压器的容 量叫额定容量。对三相变压器而言，用sn表示，额定容量 为三相额定容量之和。额定容量的单位为kva。 （2）额定电压u1n、u2n在三相变压器中，一般额定电压都 是指线电压。根据变压器绝缘强度、铁心饱和的限制和允 许温升所规定的原方电压值叫做原方额定电压，用u1n表 示，单位为kv。变压器在空载（调压开关接在额定分接头 上）时的副方电压叫做副方额定电压u2n ，单位为kv。为 了适应电网电压变化的需要，高压侧一般都安装有供调压 用的分接头。 （3）额定电流i、i在额定使用条件下，变压器原方输入的电 流叫做原方额定电流，用i表示，单位为a。变压器副方输 出的电流叫做副方额定电流，用i表示，单位为a。在三相 变压器中，如没有特殊说明，都是指线电流。 （4）阻抗电压百分值uk。阻抗电压又称短路电压。对双绕 组变压器来说，当一个绕组短接时，在另一个绕组中为产 生额定电流所需要施加的电压称为阻抗电压或称短路电压 ，用uk表示。阻抗电压常以额定电压的百分数来表示。阻 抗电压值的大小，在变压器运行中有着重要意义，它是计 算短路电流的依据 （5）空载损耗p。当用额定电压施加于变压器的一个绕组上 ，而其余绕组均为开路时，变压器所吸取的功率叫空载损 耗，用p表示，单位为kw。 n（6）短路损耗pk。对双绕组变压器来说，当以额定电流 通过变压器的一个绕组，而另一个绕组短接时变压器所吸 取的功率叫短路损耗，用pk表示，单位为kw。 n（7）空载电流百分值i0 。当用额定电压施加于变压器的 一个绕组上，而其余绕组均为开路时变压器所吸取电流的 三相算术平均值叫变压器的空载电流百分值。空载电流常 用额定电流的百分数表示。 n（8）连接组别。代表变压器各相绕组的连接法和相量关 系的符号称变压器的连接组别。如 y，yn0、y，dll 标号中 y、y 表示星形连接，d 表示三角形连接，n 表示有中性点 引线。各符号中由左至右代表高、低压侧绕组连接方式， 数字代表低压侧与高压侧电压的相角位移。 第二节 变压器结构 n电力变压器一般是由铁芯、绕组、油箱、绝缘套管和冷却 系统等主要部分组成。铁芯和绕组是变压器进行电磁能量 转换的有效部分称为变压器的器身。 n油箱是油浸式变压器的外壳，箱内灌满了变压器油，变压 器油起绝缘和散热作用。 n绝缘套管是将变压器内部的高、低压引线引到油箱的外部 ，不但作为引线对地的绝缘，而且担负着固定引线的作用 。 n冷却系统是用来保证变压器在额定条件下运行时温升不超 过允许值的。 n一 铁芯 n铁芯是变压器的磁路，为提高变压器磁路的导磁 率，铁芯材料采用高导磁性能的硅钢片，为减少 交变磁通在铁芯中引起的涡流损耗，铁芯通常用 0.280.35mm 相互绝缘的硅钢片叠成。目前广泛 采用导磁系数高的冷扎晶粒取向硅钢片，以缩小 体积和重量，也可节约导线和降低导线电阻所引 起的发热损耗。 n铁芯分为铁芯柱和铁轭两部分。铁芯柱上套绕组 ，铁轭将铁芯柱连接起来，使之成为闭合磁路。 n变压器铁芯的基本结构有两种，一种叫芯式铁芯 ，一种叫壳式铁芯。由于芯式变压器结构比壳式 简单，且绕组与铁芯间的绝缘易处理，故电力变 压器铁芯一般都制成芯式。铁芯式单相变压器， 如图所示，两个铁芯柱1，用上下两个铁轭（2、3 ）将铁芯柱连接起来，构成闭合磁路。两个铁芯 柱上都套有高压绕组5和低压绕组4。通常将低压 绕组放在内侧，即靠近铁芯，而把高压绕组放在 外侧，即远离铁芯，这样易于符合绝缘等级要求 。 n1-铁芯柱；2-上铁轭；3-下铁轭 ;4-低压绕组；5-高 压绕组 n三相芯式变压器有三相三柱式和三相五柱 式两种，三相三柱式是将 a、b、c 三相的 三个绕组分别放在三个铁芯柱上，三个铁 芯柱与上下两个磁轭共同构成磁回路。三 相五柱式两头多了两个分支铁芯，称为旁 轭，旁轭上没有绕组。 n1-铁芯柱；2-上铁轭；3-下铁轭；4-旁轭；5-低压 绕组；6-高压绕组 n大型三相变压器也常采用三台单相变压器 组合这种形式。 二 绕组 n绕组是变压器的电路部分，由铜或铝的绝缘导线 绕成，电力变压器的高低压绕组在铁芯柱上按同 心圆筒的方式套装，在一般情况下，总是将低压 绕组放在里面靠近铁芯处，以利于绝缘，把高压 绕组放在外面，高、低压绕组间以及低压绕组与 铁芯柱之间留有绝缘间隙和散热通道，并用绝缘 纸柏筒隔开。 n按其结构不同，绕组可分为圆筒式、螺旋 式、连续式、纠结式、内屏蔽式等形式。 圆筒式绕组一般用于三相容量在 1600kva以 下， 电压不超过15kv的电力变压器。 n三 油箱 n油箱是油浸式变压器的外壳，是用钢板焊成的， 器身就放置在油箱内。按变压器容量的大小，油 箱结构上有吊器身式和吊箱壳式两种。由于大容 量变压器体积大重量大，都毫无例外地做成吊箱 壳式，这种箱壳犹如一只钟罩，故又称钟罩式油 箱。当器身需要进行检修时，吊去外面钟罩形状 的箱壳，即上节油箱，器身便全部暴露在外，可 进行检修。显然吊箱壳比吊器身容易得多，不需 要特别重型的起重设备。 n四 绝缘结构和绝缘套管 n变压器的绝缘分主绝缘和纵向绝缘两大部分。主 绝缘是指绕组对地之间、相间和同一相而不同电 压等级的绕组之间的绝缘；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。主绝缘应承 受工频试验电压和全波冲击试验电压的作用，因 此，主绝缘结构应保证在相应电压级试验电压作 用下，具有足够的绝缘强度并保持一定的裕度。 n变压器内部的主绝缘结构主要为油隔板绝缘结构，目前 广泛采用薄纸筒小油隙结构。绕组之间设置多层厚度一般 为 34mm的纸筒。铁芯包括芯柱和铁轭（接地），靠近 芯柱的绕组与芯柱之间，为绕组对地的主绝缘，用绝缘纸 板围着圆柱形的铁芯构成，根据电压的高低决定纸板的张 数。纸筒的外径与绕组的内径之间，用撑条垫开，以形成 一定厚度的油隙绝缘。电压较高时可以采用纸筒撑条重 复使用的办法构成。油隙同时又是绕组与芯柱之间、不同 电压的绕组与绕组之间的散热油道。每相绕组的上、下两 端，绕组与上部的钢压板、下部铁轭，存在着绕组端部的 主绝缘，又称铁轭绝缘，采用纸圈垫块交叉地放置数层 构成。 n为改善绕组端部电场的分布，在110kv以上的绕组端部， 都放置静电屏。同一相不同电压的绕组之间或不同相的各 电压绕组之间的主绝缘采用薄纸筒小油隙结构，这种结构 具有击穿电压值高的优点。最外层的绕组与油箱之间的主 绝缘，电压在110kv及以下时依靠绝缘油的厚度为主绝缘 ；电压在220kv及以上时，增加纸板围屏来加强对地之间 的主绝缘。 n变压器的绝缘套管将变压器内部的高、低压引线引到油箱 的外部，不但作为引线对地的绝缘，而且担负着固定引线 的作用。40kv及以下电压级的变压器绝缘套管一般以瓷质 或主要以瓷质作为对地绝缘，它由瓷套、导电杆和一些零 部件组成，特点是结构简单。 n五 变压器冷却系统 n油浸式电力变压器的冷却方式，按其容量的大小大致有油 浸自冷式、油浸风冷式、强迫油循环水冷却、强迫油循环 风冷却等方式。 n主变压器采用的是强迫油循环风冷却方式。变压器上部的 热油经过油泵从变压器油箱上部导入冷却器的冷却管内， 在流动时被空气冷却，再从下部经油泵压入变压器油箱内 。冷却用空气由风机从冷却器本体送至风扇箱一侧，吸取 变压器油的热量从冷却器前面释放。强迫油循环冷却器由 冷却器本体和风机组成。冷却器是通过将镀锌翘片插在冷 却管上，通过扩管机拉动圆锥形扩管头，使冷却管与翅片 紧密的结合在一起，保证了良好的导热性。 n冷却器运行时需要达到以下标准：变压器投入或 退出运行时，工作冷却器均可通过控制开关投入 与停止；当运行中的变压器顶层油温或变压器负 荷达到规定值时，辅助冷却器应自动投入运行； 冷却器冷却系统按负荷情况自动或手动投入或切 除相应数量的冷却器。 n变压器冷却器因长期使用，空气入口处表面会附 着昆虫或灰尘，这样会导致冷却器性能降低，因 此必须定期清扫。 六 变压器的主要附件 1储油柜 储油柜又称油枕，或油膨胀器。储油柜是油浸式变压器油源 补充、存储的容器。 2 盘式电机油泵 用变压器的冷却系统中强迫变压器油循环 3 油位计 指针式油位计（以下简称油位计）适用于油浸式电力变压 器储油柜和有载分接开关储油柜油面的显示以及最低和最 高极限油位的报警。 n4 油流继电器 n油流继电器（以下简称继电器）是显示变压器强迫油循环 冷却系统内油流量变化的装置，用来监视强迫油循环冷却 系统的油泵运行情况，如油泵转向是否正确，阀门是否开 启，管路是否有堵塞等情况，当油流量达到动作或减少到 返回油流量时均能发出警报信号。 n1- 微动开关；2-凸轮；3-指针；4-表盘;5-耦合磁钢；6-复位 涡卷弹簧；7-调整盘； 8-传动轴；9-动板 n工作原理：当变压器冷却系统的油泵启动后就有油流循环 ，油流量达到动作油流量以上时，冲动继电器的动板旋转 到最终位置，通过磁钢的耦合作用带动指示部分同步转动 ，指针指到流动位置，微动开关常开接点闭合发出正常工 作信号；当油流量减少到返回油流量（或达不到动作油流 量）时，动板借助复位涡卷弹簧的作用返回，使微动开关 的常开接点打开，常闭接点闭合发出故障信号。 5 分接开关 n无载调压分接开关 n楔形分接开关由安装在变压器油箱盖上的操动机 构来操作，用以改变变压器线圈匝数，以实现电 压调整。 当需要调整电压时，首先必须将变压器 从网路上切除，使变压器处于完全无电压的情况 下才能操作分接开关。这种分接开关又称无载调 压分接开关。楔形分接开关与变压器绕组的连接 如图所示。 n1-变压器绕组；2-定触柱；3-触头 n为了保证接触良好，不论变压器是否需要改变电压，每年 必须对开关至少转动一次，以清除接触表面上的氧化膜及 油污等，每次应连续转动2周。如果变压器不需要改变电 压，在转动后应返回到原来位置上。分接开关操作完毕后 ，为判断其接触是否良好，应测量绕组的直流电阻。 n对变压器进行检修时，必须对分接开关进行检查。 有载调压分接开关 n有载调压分接开关也称带负荷调压分接开关，其基本原理 是在变压器的绕组中引出若干分接抽头，通过有载调压分 接开关，在保证不切断负荷电流的情况下，由一个分接头 切换到另一个分接头，以达到变换绕组的有效匝数，即改 变变压器变比的目的。在切换过程中需要过渡电路。切换 开关装在油箱内，切换在油中进行。 n有载调压分接开关的过度过程 （a）过渡开始时；（b）过渡的分接抽头接上电抗；（c）动触头在电抗上滑动（d）动触 头已经滑到需要的的分接触头；（e）过渡用的电抗切除 n有载调压分接开关的工作原理如图所示。假设变压器每相 绕组有三个分接抽头1、2、3，负载电流i开始由分接抽头1 输出，若要从分接抽头1调到由分接抽头2输出，对于无载 调压，可以在停电后切换分接抽头。有载调压时，抽头1 与抽头2之间必须接入一个过渡电路（又称限流电阻）， 即将一个阻抗跨接在抽头1与抽头2之间。有了过渡阻抗， 抽头1与抽头2之间不会造成短路，起着限流作用。 6 气体继电器 气体继电器是油浸式变压器及油浸式有载分接开关所用的 一种保护装置。气体继电器（以下简称继电器）安装在变 压器箱盖与储油柜的联管上，在变压器内部故障而使油分 解产生气体或造成油流冲动时，使气体继电器的接点动作 ，以接通指定的控制回路，并及时发出信号或自动切除变 压器。 n1-气塞；2-探针；3-开口杯（浮子）；4-重锤；5-挡板；6- 磁铁；7-接线端子；8-弹簧；9-调节杆；10-干簧接点 n继电器芯子结构如图所示，继电器芯子上部由开口杯（浮 子）、重锤、磁铁和干簧接点10构成动作于信号的 气体容积装置，其下部由挡板、弹簧、调节杆、磁 铁和干簧接点10构成动作于跳闸的流速装置。盖上的气 塞是供安装时排气以及运行中抽取故障气体之用。探针 是供检查跳闸机构的灵活性和可靠性之用。 n其工作原理为：继电器正常运行时其内部充满变压器油， 开口杯（浮子）处于图所示的上倾位置。当变压器内部出 现轻微故障时，变压器油由于分解而产生的气体聚集在继 电器上部的气室内，迫使其油面下降，开口杯随之下降 到一定位置，其上的磁铁使干簧接点10吸合，接通信号 回路，发出报警信号。如果油箱内的油面下降，同样动作 于信号回路， 发出报警信号。当变压器内部发生严重故障 时，油箱内压力瞬时升高，将会出现油的涌浪，冲动挡板 ，当挡板旋转到某一限定位置时，其上的磁铁使干簧 接点10吸合，接通跳闸回路，不经予先报警而直接切断变 压器电源，从而起到保护变压器的作用。 7压力释放阀 n压力释放阀是用来保护大中型油浸电气设备，例如变压器 高压开关电容器等的安全装置，可以避免油箱变形或爆裂 ，并可实现定向喷油及远程控制。 第四节 分裂绕组变压器 一 分裂绕组变压器的用途 n随着变压器容量的不断增大，当变压器副方发生 短路时，短路电流数值很大，为了能有效地切除 故障，必须在副方安装具有很大开断能力的断路 器，从而增加了配电装置的投资。如果采用分裂 绕组变压器，则能有效地限制短路电流，降低短 路容量，从而可以采用轻型断路器以节省投资。 现在大型电厂的启动变压器和高压厂用变压器一 般均采用分裂绕组变压器 电厂高压厂用变压器采 用分裂绕组变压器后，采用的接线如图4-20（a） 所示。若两机一变扩大单元制的升压变压器采用 分裂绕组变压器后，接线则如图4-20（b）所示。 n（a）高压厂用变压器； （b）两机一变扩大单元制升压变压器 n1-发电机；2-升压变压器；3-分裂绕组变压器 n二 分裂绕组变压器的结构原理 n图 三相铁芯柱轴向布置 图 三相铁芯柱径向布置 n（a）绕组排列情况；（b）绕组原理接线图 （a）绕组排列情况；（b） 绕组原理接线图 n三相分裂绕组的结构布置形式有轴向式和径向式两种。在 轴向式布置中，被分裂的两个绕组布置在同一个铁芯柱内 侧的上、下部，不分裂的高压绕组也分成两个相等的并联 绕组，并布置在同一铁芯柱外侧的上、下部。绕组排列和 原理接线如图1所示。 n在径向式布置中，分裂的两个低压绕组和不分裂的高压绕 组都以同心圆的方式布置在同一铁芯柱上，且高压绕组布 置在中间，绕组排列和原理接线如图2所示。 n两种布置的共同特点是两个低压分裂绕组在磁的方面是弱 联系，这是双绕组分裂变压器与三绕组普通变压器的主要 区别。 n分裂绕组变压器是将普通双绕组变压器的 低压绕组在电磁参数上分裂成额定容量相 等的两个完全对称的绕组，这两个绕组间 仅有磁的联系，没有电的联系，为了获得 良好的分裂效果，这种磁的联系是弱联系 。由于低压侧两个绕组完全对称，所以它 们与高压绕组之间所具有的短路电抗应相 等。两个分裂绕组是相互独立供电的，但 两个分裂绕组的容量相等，且为变压器额 定容量的 12，或稍大于 12。 三 分裂绕组变压器的运行方式 n分裂绕组变压器有三种运行方式： 1分裂运行 n两个低压分裂绕组运行，低压绕组间有穿越功率 ，高压绕组开路，高低压绕组间无穿越功率。在 这种运行方式下，两个低压分裂绕组间的阻抗称 为分裂阻抗。由于两个低压绕组之间没有电的联 系，而绕组在空间的位置，又布置得使它们之间 较弱的磁的耦合，所以在分裂运行时，漏磁通几 乎都有各自的路径，互相干扰很少，这样它们都 具有较大的等效阻抗。 2穿越运行 n两个低压绕组并联，高、低压绕组运行， 高、低压绕组间有穿越功率，在这种运行 方式下，高一低压绕组间的阻抗称为穿越 阻抗。穿越阻抗的物理现象是当该变压器 不作分裂绕组运行，而改作为普通的双绕 组运行时，原副绕组之间所存在的等效阻 抗。这个等效阻抗的百分比是比较小的。 n3半穿越运行 n当任一低压绕组开路，另一低压绕组和高 压绕组运行时，高低压绕组之间的阻抗称 为半穿越阻抗，这一运行方式，是分裂绕 组变压器的主要运行方式。由于分裂绕组2 和3的等值阻抗与不分裂运行时，即普通双 绕组变压器运行时相比大得多，所以半穿 越阻抗的百分比也是比较大的，因此工程 上用来有效地限制短路电流。 n根据上面的分析可得分裂绕组变压器的特点如下： n（1）能有效地限制低压侧的短路电流，因而可选用轻型 开关设备，节省投资。 n（2）在降压变电所，应用分裂变压器对两段母线供电时 ，当一段母线发生短路时，除能有效地限制短路电流外， 另一段母线电压仍能保持一定的水平，不致影响供电。 n（3）当分裂绕组变压器对两段低压母线供电时，若两段 负荷不相等，则母线上的电压不等，损耗增大，所以分裂 变压器适用于两段负荷均衡又需限制短路电流的场所。 n（4）分裂变压器在制造上比较复杂，例如当低压绕组发 生接地故障时，很大的电流流向一侧绕组，在分裂变压器 铁芯中失去磁的平衡，在轴向上由于强大的电流产生巨大 的机械应力，必须采取结实的支撑机构，因此在相同容量 下，分裂变压器约比普通变压器贵20。 第五节 变压器的运行、维护及事故处理 一 变压器的运行标准 n变压器在运行中一旦发生故障，将给电厂带来巨大经济损 失所以应当了解运行标准，掌握运行规律，以避免事故 的发生。 1允许温升 n上层油温与环境温度 之差 称为 变压器的温升 n 变压器运行时，绕组和铁芯中的电能损耗都转变为热量 ，使变压器各部分的温度升高，它们与周围介质存在温差 ，热量便散发到周围的介质中去。在油浸式变压器中，绕 组和铁芯热量先传给油，受热的油又将其热传至油箱及散 热器，再散入外部介质（空气或冷却水） 变压器的绝缘温 升决定于绝缘材料。油浸电力变压器的绕组一般用纸和油 做绝缘，属a级绝缘。我国电力变压器允许温升的国家标 准是基于以下条件规定的：变压器在环境温度为20下 带额定负荷长期运行，使用期限2030年，相应的绕组最 热点的温度98。 n变压器的绝缘材料随着运行时间的延续会出现老化现象， 即失去它初期具有的绝缘性质。温度越高。绝缘老化越严 重越迅速，以致发脆而碎裂，使线圈失去绝缘层的保护。 温度越高，绝缘材料的绝缘性能也越差，容易被高压击穿 ，造成故障。因此，变压器正常运行时不准超绝缘材料所 允许的温升。 n对自然油循环和一般的强迫油循环变压器，绕组最热点的 温度高出绕组平均温度约 13；而对于导向油循环变压器 ，则约高出 8。因此，对于自然油循环和一般强迫油循 环变压器，在保证正常使用期限下，绕组对空气的平均温 升限值（98-20-13）65（）；同理可得出导向强迫油 循环变压器的绕组对空气的平均温升限值为70。 n在额定负荷下，绕组对油的平均温升，设计时一般都保证 ：自冷式变压器为 21，一般强迫油循环冷却和导向强迫 油循环冷却变压器30。 n对强迫油循环变压器，当循环油泵停用时，一般仍可以自 然油循环冷却方式工作，带比额定负荷小的负荷运行，这 也是强迫油循环变压器的一种运行方式，此时顶层油的温 升限值就是 55。因此，我国电力变压器标准 gb1094 81的规定中，对顶层油的允许温升限值就不分冷却方式， 定为55。 变压变压 器各部分的允许许温升 冷却方式 温升（） 自然油循 环环 强迫油循环环 风风冷 导导向强迫油 循环风环风 冷 绕组对 空气的 平均温升 656570 绕组对 油的平 均温升 213030 顶层 油对空气 的温升 554045 油对空气的平 均温升 443540 2 允许负载 n变压器有负载时，因铜损和铁损而发热。负载越大，发热 量越多，温升也越高。当负载过大时，有可能超过允许温 度，对绝缘材料是不利的。为此，变压器运行时，有一个 允许连续稳定运行的额定负载，即变压器的额定容量。变 压器三相负荷不平衡时，应严格监视最大电流相的负荷不 得超过额定值，不平衡值不得超过额定电流的10%。除正 常过负载以外，变压器运行时，一般不能超过铭牌上规定 的容量。 n3 允许过负荷 n变压器的过负荷能力，是指为满足某种运行需要而在某些 时间内允许变压器超过其额定容量运行的能力。按过负荷 运行的目的不同，变压器的过负荷一般又分为正常过负荷 和事故过负荷两种。 n（1）变压器的正常过负荷能力 n变压器运行时的负荷是经常变化的，日负荷曲线的峰谷差 可能很大。根据等值老化原则，可以在一部分时间内小于 额定负荷运行，只要在过负荷期间多损耗的寿命与低于额 定负荷期间少损耗的寿命相互补偿，变压器仍可获得原设 计的正常使用寿命。变压器的正常过负荷能力，就是以不 牺牲变压器正常寿命为原则制定。同时还规定，过负荷期 间负荷和各部分温度不得超过规定的最高限值。我国的限 值为：绕组最热点的温度不得超过 140；自然油循环变 压器负荷不得超过额定负荷的1.3倍，强迫油循环变压器负 荷不得超过额定负荷的1.2倍。 n（2）变压器的事故过负荷 n变压器的事故过负荷，也称短时解救过负荷。当 电力系统发生事故时，保证不间断供电是首要任 务，变压器绝缘老化加速是次要的。所以，事故 过负荷和正常过负荷不同，它是以牺牲变压器寿 命为代价的。事故过负荷时，绝缘老化率容许比 正常过负荷时高得多，即容许较大的过负荷，但 我国规定绕组最热点的温度仍不得超过140。 n我国电力变压器运行规程对油浸式电 力变压器事故过负荷运行允许时间的规定 ，如表1所示，对干式变压器的事故过负荷 如表2。 油浸强迫油循环环冷却变压变压 器事故过负过负 荷运行时间时间 允许时间许时间 表（单单位：小时时分） 过负过负 荷倍数环环境温度（） 010203040 1.12400240024001430510 1.224002100800330135 1.31100510245130045 1.4340210120045015 1.5150110040016007 1.6100035016008005 1.7030015009005不允许运行 干式变压变压 器的事故过负过负 荷允许许运行时间时间 过负 荷倍数1.21.31.41.51.6 允许运行时间 （分） 604532185 n变压器在过负荷运行时应注意以下几点： n（1）变压器存在较大缺陷时，如冷却系统故障、严重漏 油、色谱分析异常等，不准过负荷运行； n（2）变压器过负荷运行时，应投入全部冷却器； n（3）变压器经过事故过负荷后，应进行一次全面检查并 将事故过负荷大小和持续时间记入变压器的技术档案中。 4 允许电压波动 n当变压器原线圈所加电压升高时，由于其铁芯磁化过饱和 ，从而使铁损耗迅速增大而造成铁芯过热，在这种情况下 变压器只能轻载运行。当电压升高时，还有可能使绝缘损 坏。 国家有关标准规定变压器线圈所加电压一般不超105 ，并要求副线圈电流不大于额定电流。 5 绝缘电阻的允许值 n变压器线圈受潮时，绝缘材料的电气性能就要下降，以致 发生闪络或击穿的危险。绝缘材料浸入水分后泄漏电流会 增大，因此从变压器线圈的绝缘电阻值的大小，可判断其 绝缘本身的好坏。一般用 10002500v的兆欧表来测量变 压器的绝缘电阻值。绝缘电阻的大小随温度不同而变化， 温度每升高 10，阻值可降低 1/2，所以测量时必须记录 油面的温度。刚停止运行的变压器由于线圈的温度高于油 温，因此不应立即测量其数值，否则是不正确的。测得的 线圈绝缘的电阻值，可以在相应温度下与前一次测得的数 值相比较，若不低于前次数值的70，可认为是合格的， 但不应低于表4-8所列的最低允许值。 表4-8 电电力变压变压 器绝缘电绝缘电 阻一分钟测钟测 量值值(m) 线线圈电电 压压 （kv） 判断标标准102030405060708090 310要求值900600225120643619128 最低允许值6004001508045241385 2035要求值1200800600155835027159 最低允许值800450200105553318106 n二 变压器的运行方式 （1）正常运行，变压器在制造厂规定的冷却条件下，可按 铭牌规范长期连续运行。 （2）运行变压器的电压电流规定： n1）变压器的运行电压一般不应高于该运行分接头额定电 压的105%，则变压器二次侧可带额定负荷。 n2）无载调压变压器在额定电压的+5%范围内改变分接头 位置运行时，其额定容量不变（如主变、低压厂变）。如 为-7.5% 和-10%分接时，其容量相应降低 2.5%和 5%。有 载调压变压器在改变分接头时，额定容量也不变。 n3）正常运行的变压器，负荷电流不得超过额定值。 n4）变压器三相负荷不平衡时，必须严格监视最大电流相 的负荷不得超过额定值，不平衡值不得超过额定电流的 10%。 （3）运行温度的规定： n油浸式变压器运行中的允许温度和温升按上层油温检查， 最高允许温升：上层油面55，线圈绕组65。 n各种冷却型式的变压器其上层油温和温升的允许值如表4-9 所示。 变压变压 器上层层油温和温升的允许值许值 冷却方式油浸风风冷油浸自冷强油风风冷 最高允许温度（ ） 959580 正常允许温度（ ） 858575 允许温升（）555555 n3）干式变压器的运行场所必须冷却通风良好，确保室内 温度在规定的数值内（40），变压器与其它物体的距离 不小于 200300mm，以便通风冷却，对于装有强迫通风 装置的厂变应经常投入运行。 n4）干式变压器运行时，温显及温控装置必须投运。 n5）干式变冷却风扇能够手动启动，也可根据变压器温度 自启动。 其冷却方式为an/af，冷却装置的启停受变压 器绕组温度控制。 n6）干式变压器运行中，不允许其防护罩、进线、出线、 铁芯、线圈等积有灰尘，整个工作环境应保持清洁，且变 压器的涂漆层应完好。 n7）干式变压器在封闭的室内运行，上部外壳温度不得超 过70。 （4）变压器过负荷规定： n1）变压器有两种过负荷状态，正常过负荷和事故过负荷 。正常过负荷是依据变压器峰谷负荷，绝缘寿命互补的前 提下的过负荷。正常过负荷允许值根据变压器的负荷曲线 、冷却介质温度及过负荷前变压器所带负荷情况来确定； 变压器事故过负荷只允许在系统事故情况下，并严格控制 在规定允许的时间内运行。 n2）变压器过负荷时，应调整负荷电流使其恢复正常值， 如果不能恢复正常，则运行时间应严格控制在规定允许的 时间内，并汇报值长。 n3）分裂式变压器单线圈运行时，变压器的负荷不得超过 额定容量的50%。 n4）干式变压器当环境温度不超过20时，带130% 负荷长期运行。当在强迫风冷af运行方式下，变 压器能够带150%负荷长期运行。 n5）变压器过负荷时应注意：存在较大缺陷的变压 器不准过负荷运行（如：严重漏油、色谱分析异 常、冷却系统不正常等）。全天满负荷运行的变 压器不宜过负荷运行。变压器过负荷运行，应投 入全部工作冷却器运行，必要时投入备用冷却器 ，加强对上层油温的监视。过负荷的大小和持续 时间应做好记录。主变压器的过负荷应以发电机 的过负荷能力为限。 （5）变压器冷却装置的运行规定： n1）正常运行时，油浸式变压器及干式变的冷却电源均要 送上，电源控制开关应投“自动” ，冷却装置的控制开关应 投“自动” 。 n2）强油循环冷却变压器运行时，必须投入冷却器。空载 和轻载时不应投入过多的冷却器。当风扇停运潜油泵仍在 运转时，变压器允许运行时间按油面温升不超过55k控制 。按温度或负载投切冷却器的自动装置应保持正常。 n3）主变运行时，其冷却装置必须可靠投入运行，主变退 出运行后，方可停用风扇、油泵。当风扇和油泵全停，主 变带额定负荷允许运行 30 分钟。但油温不超过允许值。 n4）油浸风冷的高厂变当风扇全停，在油温不超过规定值 时，允许长期运行的负荷电流不得超过规定值。 n5）高厂变采用油浸风冷，正常运行，变压器的冷却装置 控制箱内的风扇启动回路中“手自动”切换开关投“自动” ，各台风扇电源开关均合上，冷却风扇按设定的绕组温度 自启动。 （6）变压器分接头运行规定： n1）变压器检修后，在投运前，应确认有载调压开关顶部 的瓦斯继电器中的残留气体放净，检查油位正常，油路通 畅。投运前，至少进行一轮升压、降压的操作试验，切换 操作正常，电动操作机构良好，方可正式带负荷运行。任 何状态下就地分接开关操作箱门要关严，防止灰尘、雨水 浸入。 n2）无载调压分接开关的切换，必须在变压器停电并做好 安全措施后由检修人员进行。值班人员在分接开关切换后 ，应检查其位置的正确性，由高试人员测量直流电阻，三 相电阻的不平衡值应符合如下标准：（r-r ）/r 100% 2%。 n3）有载调压分接开关的切换调整，可在额定容量范围内 根据厂用母线电压的高低带负荷调节。调节方式分远方电 动、就地电动、就地手动三种。正常情况采用电动调压。 只有在电动失灵时才允许手动调整，每次调整后应检查分 接开关位置指示与机构位置的一致性。 n4）有载调压变压器严禁在变压器严重过负荷情况下进行 分接头开关的切换；在正常过负荷情况下，不得频繁调整 分接开关，严禁用“手动”方式操作有载调压开关。 n5）操作有载调压开关时应注意：有载调压开关原则上每 次操作一档，隔一分钟后再调下档，当电动操作时，不得 连续按住转换开关，以防连续切换数级。操作有载调压开 关时，应严密监视电压变化，指示灯的变化，分接头位置 指示正确，调整结束，应检查三相电压平衡，分接开关位 置指示与机构位置的一致性。调压过程中出现异常时，应 停止操作，查明原因。必要时断开有载调压电源 三 变压器的运行维护及操作 （1）变压器的绝缘监督 n1）变压器新安装或大、小修后或备用时间太长，投入运 行前均应测量各侧线圈对地和各侧线圈之间的绝缘电阻及 吸收比，并将测得的绝缘电阻记入值班员工作日志中。 n2）测量绝缘电阻时被测设备必须各侧都停电，放电并验 明无电后才能进行。 n3）变压器线圈电压在6kv以上者，测绝缘电阻应选用2500 伏摇表；变压器线圈电压在500伏及以下者，则应用500 1000伏摇表。 n4）绝缘电阻r60”值应不低于上次测定值的60%，吸收比 r60”/r15”1.3。 n5）发现测量变压器绕组绝缘电阻不合格时，应及时汇报 值长，并联系检修人员查找原因，及时处理，绝缘合格后 方可投入运行。 （2）变压器投运前的试验 n1）变压器各侧开关的传动试验； n2）新安装或二次回路工作过的变压器，应做保护传动试 验； n3）冷却系统电源的切换试验。 （3）变压器投入运行前应具备的条件 n1）变压器周围及顶盖应无杂物，变压器所属一次系统、 二次系统检修工作应全部结束，工作票全部终结，各种试 验符合规定要求； n2）拆除全部安全措施及临时警告牌，恢复常设围栏和有 关警告牌； n3）检修交代完整，试验项目及数据齐全，符合可以投运 的条件； n4）油浸变压器投运必须在其最后一次全部注油24小时后 进行； n5）主变压器注油后应开启潜油泵运行，使其逸出气体。 n（3）变压器投入运行前的检查 n1）检查工作票全部结束，拆除所有安全措施，恢复常设遮栏和标示 牌，现场清洁干净，测定其绝缘电阻合格，并有可将变压器投入运行 的书面交待。 n2）变压器一次接线完好，变压器外壳、中性点引线及接地电阻接地 良好，避雷器及接地线接地良好。 n3）变压器油枕及充油套管的油色透明，油位正常，各部位无渗、漏 油现象。 n4）变压器本体、套管、引出线、绝缘子应清洁无杂物，无裂纹、损 坏现象，变压器分接头位置正确，三相一致，有载调压装置正常投入 运行。 n5）故障气体监测仪无报警信号，变压器油再生装置、散热器、呼吸 器、瓦斯继电器应充满油，无气体，连接管的阀门应打开，安全释压 阀完好，呼吸器内干燥剂颜色正确（干燥剂正常呈蓝色，受潮为白色 ， 失效为红色）。 n6）变压器各温度计指示正确、测温装置良好。 n7）进行变压器冷却系统试验正常，plc程序控制 装置无异常报警信号。 n8）检查继电保护及自动装置投入正确。 n9）检查变压器的消防回路正常。 n10）检查室内干式变压器各部件及工作环境清洁 ，照明充足，空气温度适宜，本体周围20- 30cm内 无其它杂物，无水淋的可能。 n11）检查变压器两侧开关，刀闸、pt刀闸和地刀 均在断开位置。 （4）变压器运行中的检查 n变压器运行中的正常检查项目如下： n1）检查变压器上层油温、油位正常，油色透明； n2）变压器内无异音，各部分无漏油、渗油现象； n3）检查变压器本体及外部套管应清洁，无破损裂 纹，无放电痕迹，变压器本体无杂物； n4）检查吸湿器应完好，硅胶无变色； n5）检查变压器的安全释压阀应完好； n6）故障气体监测仪无报警信号； n7）检查变压器的充油套管油色、油位正常，无渗 、漏油现象，套管监测仪无报警信号； n8）检查变压器的冷却系统运行正常，plc 程序控 制装置无异常报警信号，强油循环的 n潜油泵运转正常，无过热现象；油流继指示正确 ，风扇运行正常（无反转、振动、声音异常等现 象）； n9）检查各引线接头无过热现象，各端子箱、控制 箱门关好，外壳接地良好； n10）对于有载调压装置应检查其操作机构箱应完 好，分接头位置正确且就地与远方指示一致,有载 调压装置机构箱内的恒温装置运行正常； n11）干式变压器声音正常，线圈及铁芯无局部过 热现象和绝缘烧焦的气味； n12）变压器室门窗完好，房屋无漏水渗水，照明 充足及空气温度适宜； n13）对于y/y0接线形式的变压器的中性线电流不 应超过额定电流的25%。 （5）变压器送电操作规定 n1）变压器送电前，应进行绝缘电阻测量,并符合 要求达到的阻值，若绝缘电阻不合格则不允许将 变压器投入运行，告检修处理； n2）强油循环风冷变压器投入运行前，其冷却装置 应投入运行。油浸风冷变压器投入运行前，应将 其风扇控制开关投“自动”位置。 n3）变压器充电，必须在保护较完备的电源侧进行 ，主变、高厂变用发电机作零起升压充电，低压 厂用变压器必须从高压侧充电； n4）新投入、检修后的变压器在安装或进行过有可 能变动相序的工作，应核对相序无误后，方可送 电投入运行； n5）变压器新安装以及大修更换线圈后，必须做耐 压试验，正常后方可进行额定电压下的冲击试验3 5次。冲击试验间隔5分钟，正常后方可带负荷 ； n6）变压器在正常或事故情况下并列倒换操作，必 须考虑同期； n7）有中性点接地刀闸的变压器，在投入前合上中 性点接地刀闸，合闸后按运行方式的要求再确定 是否拉开。 n8）变压器投入运行时,应从励磁涌流影响较小的一侧送电 。一般先从电源侧充电,后合上负荷侧开关。停电时,应先 拉开负荷侧开关,后拉开电源侧开关。如果220kv变压器高 、低压侧均有电源时,送电时应由高压侧充电,低压侧并列, 停电时则应先在低压侧解列。 （6）变压器的并列运行 n1）变压器并列运行的基本条件：线圈接线组别相 同；电压变比相等；短路阻抗相等； n2）新安装或变动过内外连接线的变压器，并列运 行前必须核定相序正确； n3）进行变压器的充电、并列操作时，应监视变压 器负荷电流，发现异常情况应查明原因； n4）厂用电倒换操作时应防止非同期，高厂变与启 备变、低厂变不允许长期并列运行，仅在倒换厂 用电运行方式时允许短时并列，并在倒换时应注 意满足合环条件； （7）变压器的停电操作规定 n变压器在停电前应先拉开负荷侧开关，然 后再拉开电源侧开关，经检查确认开关三 相在开位后，方可拉开有关刀闸及停止变 压器冷却装置。 n四 变压器异常运行及事故处理 （1）变压器的异常处理原则： n1）值班人员在变压器运行中发现有任何异常现象 (如漏油、油位过高或过低、温度突变、声音不正 常、冷却系统不正常等)，应报告值长，联系检修 人员，设法尽快消除，并将详细情况记在值班日 志上。 n2）若发现异常现象有威胁安全运行的可能性时， 应立即将变压器停运转检修，若有备用变压器， 应尽可能将备用变压器投入运行。 （2）运行中的变压器发生下列情况之一，应汇报值长，要 求安排停电检查： n1）套管式瓷瓶破裂，未见放电时； n2）引线发热变色，但未熔化； n3）上部有杂物危及安全，不停电无法消除； n4）负荷及冷却条件正常的情况下，变压器上层油温上升 达最高允许值； n5）声音异常，有轻微放电声； n6）变压器油质不合格。 （3）变压器发生下列情况之一，必须立即断开电源，停止 其运行： n1）不停电不能抢救的人身触电和火灾； n2）套管破裂，表面闪络放电； n3）引线端子熔化，断线起弧； n4）油枕或安全阀向外喷油； n5）强烈不均匀的噪音，内部有爆炸放电声； n6）在正常的负荷和冷却条件下，上层油温急剧升高超过 允许值且继续上升； n7）变压器外壳破裂漏油； n8）大量漏油使瓦斯继电器看不见油位； n9）冷却装置故障无法恢复，油温超过允许值且持续上升 ； n10）干式变压器绕组有放电声，并有异味。 （4）变压器油位异常 n1）当油枕的油位高于或低于环境温度的标线时，应根据 季节气候及变压器的冷却条件，分析油位变动的原因，加 强油位的监视，并联系检修班补油或放油； n2）如果因温度升高使油位可能高出油位表(计)指示时，则 应放油，使油位下降至适当的高度，以免溢油。如果油位 的异常升高是由于呼吸器密封系统阻塞而引起的，应采取 措施加以消除，在变压器呼吸系统未恢复正常前禁止任意 放油； n3）如果漏油使油位下降到标线下限，应迅速采取措施， 消除漏油； n4）变压器油位下降，补油前禁止将重瓦斯保护改投信号 ； n5）如果油位明显降低，且无法恢复正常应将变压器退出 运行。 （5）变压器温度过高，不正常的升高或发出温度报警后的 处理： n1）检查是否负荷或环境温度的变化引起，同时核对相同 条件下温度记录； n2）检查变压器远方温度和就地温度计的指示是否正常； n3）检查冷却装置运行是否正常，若温度升高的原因是由 于部分冷却系统故障则值班人员应汇报值长，投入备用冷 却器运行，没有备用冷却器者，减少变压器的负荷，使温 度不超过额定值； n4）检查外壳及散热器温度是否均匀，有无局部过热现象 ； n5）若发现油温较平时同一负荷和冷却温度下高出 10以 上，或变压器负荷不变，油温仍不断上升，应汇报值长， 要求减负荷或将变压器停下检修。 （6）运行中的变压器发出“轻瓦斯动作信号”，应进行如下检 查处理： n1）检查变压器本体、油位、油温是否正常，有无喷漏油 情况。 n2）检查二次回路是否有故障或二次回路是否有人工作造 成误动作。 n3）若信号动作是因油中剩余空气逸出或强油循环系统吸 入空气而动作，而且信号动作间隔时间逐次缩短，应做好 事故跳闸的准备，如有备用变压器，应切换为备用变压器 运行，不允许将运行中变压器的重瓦斯改投信号；如无备 用变压器，应报告上级领导，将重瓦斯改投信号，同时应 立即查明原因加以消除。 n4）若是油面下降引起瓦斯继电器动作发信，应立即检查 油面下降原因并禁止将重瓦斯改投“信号位置”。 n5）若瓦斯继电器内存在气体时，应记录气量，鉴定气体 ，进行色谱分析，记录每次瓦斯动作的时间。 n6）若瓦斯继电器内气体是无色、无臭而不可燃，色谱分 析