110kv电力变压器基础知识.ppt

110kV变压器培训 湖北能源集团主讲人 朱毅 培训内容 变压器用途与分类变压器的结构变压器的工作原理变压器的铭牌与额定值变压器的运行 维护与检查 第一节用途与分类 一 用途 电力变压器是发电厂和变电所的主要设备之一 变压器在电力系统中的作用是变换电压 电压经升压变压器升压后 可以减少线路损耗 提高送电的经济性 达到远距离送电的目的 而降压变压器则能把高电压变为用户所需要的各级使用电压 满足用户需要 二 分类 1 电力变压器按功能分 电力变压器按功能分 有升压变压器和降压变压器两大类 工厂变电所都采用降压变压器 终端变电所的降压变压器 也称配电变压器 2 电力变压器按相数分有三相变压器和单相变压器 在工厂变电所中一般都用三相变压器 3 电力变压器按结构型式分有铁芯式变压器和铁壳式变压器 如果绕组包在铁芯外围 则为铁芯式变压器 如果铁芯包在绕组外围 则为铁壳式变压器 4 电力变压器按调压方式分有无载调压和有载调压变压器两大类 用户 变电所 大多采用无载调压变压器 5 电力变压器按绕组形式分有双绕组变压器 三绕组变压器和自耦变压器三大类 用户 变电所 大多采用双绕组变压器 6 电力变压器按冷却介质分有干式和油浸式变压器两类 油浸式变压器又分为油浸自冷式 油浸风冷式和强迫油循环风冷 或水冷 式三种类型 一般工厂变电所多采用油浸自冷式或油浸风冷式变压器 7 电力变压器按其绕组导体材质分有铜绕组和铝绕组两种类型 第二节变压器的结构 电力变压器指的是电力系统一次回路中供输 配 供电用的变压器 常见的两种变压器 油浸式变压器 干式变压器 油浸式电力变压器结构 油浸式电力变压器 器身 油箱 冷却装置 保护装置 出线装置 铁心 绕组 绝缘结构 引线 分接开关 油箱本体 箱盖 箱壁 箱底 和附件 放油阀门 油样活门 接地螺栓 铭牌 散热器和冷却器 储油柜 油枕 油位表 防爆管 安全气道 吸湿器 呼吸器 温度计 净油器 气体继电器 瓦斯继电器 高压套管 低压套管 变压器基本结构 变压器符号 110kV油浸式电力变压器内部结构图 变压器的主体构造 1 铁芯2 绕组 变压器铁心结构 铁芯结构 铁芯在电力变压器中是重要的组成部件之一 它由高导磁的硅钢片叠积和钢夹件夹紧而成 铁心具有两个方面的功能 在原理上 铁心是构成变压器的磁路 它把一次电路的电能转化为磁能 又把该磁能转化为二次电路的电能 因此 铁心是能量传递的媒介体 在结构上 它是构成变压器的骨架 在它的铁心柱上套上带有绝缘的线圈 并且牢固地对它们支撑和压紧 铁芯由铁芯柱和铁轭两部分组成 铁芯的结构一般分为心式和壳两类 心式1 铁芯柱2 上铁轭3 下铁轭4 5 高低压绕组 壳式1 铁芯柱2 上铁轭3 下铁轭4 旁轭5 6 高低绕组 铁心的作用 是变压器的主磁路 骨架铁心的材料 0 35 0 5mm厚的硅钢片铁心形式 电力变压器主要采用心式结构 变压器绕组 绕组是变压器的电路部分 采用铜线或铝线绕制而成 原 副绕组同心套在铁芯柱上 为便于绝缘 一般低压绕组在里 高压绕组在外 但大容量的低压大电流变压器 考虑到引出线工艺困难 往往把低压绕组套在高压绕组的外面 变压器绕组结构 绕组作用 绕组是变压器的电路部分绕组材料 铜或铝导线包绕绝缘纸以后绕制而成 变压器附件 1 铭牌 2 信号式温度计3 吸湿器 4 油标 5 储油柜 6 安全气道7 气体继电器 8 高压套管 9 低压套管 10 分接开关 11 油箱 12 放油阀门 13 器身 14 接地板 15 小车 一 变压器 油枕 位于变压器油箱的上方 通过气体继电器与油箱相通 油枕的作用 调节油量 保证变压器油箱内经常充满油 减小油和空气的接触面 防止油受潮或氧化速度过快 二 变压器 气体继电器 气体继电器 也称瓦斯继电器 安装在变压器油管箱与储油柜之间连接有关的中部 作用 主要是变压器内部发生故障时给出信号或切断电源的保护装置 气体继电器在变压器内部发生故障 如绝缘击穿 匝间短路 铁芯事故等 产生气体或油箱漏油使油面降低时 接通信号或跳闸回路 使有关装置发出报警信号或变压器从电网中切除 从而保护变压器 气体继电器 也称瓦斯继电器 动作原理正常时两个开口杯都浸在油内 开口杯与平衡锤平衡 永久磁铁距干簧接点较远 干簧接点是断开的 瓦斯继电器不动作 当变压器轻微故障时 电弧使油产生的气体顺油箱顶部进入连通管 聚积在继电器上部 迫使油面下降 上开口杯也随着下降 使永久磁铁趋近于干簧接点 当气体体积达到250 300cm3范围内时 干簧接点接通 发出轻瓦斯动作信号 当变压器严重故障时 油在强电弧作用下剧烈膨胀 油气流速达到0 6 1 5m s时 干簧接点闭合 重瓦斯动作发出跳闸信号 三 油箱 油箱是有钢板焊成的 如右图11所示 油浸变压器的器身就是装在充满变压器油的油箱内的 变压器油既是一种绝缘介质 又是一种冷却介质 变压器调压是在变压器的某一绕组上设置分接头 当变换分接头时就减少或增加了一部分线匝 使带有分接头的变压器绕组的匝数减少或增加 其他绕组的匝数没有改变 从而改变了变压器绕组的匝数比 绕组的匝数比改变了 电压比也相应改变 输出电压就改变 这样就达到了调整电压的目的 四 分接开关 一般情况下分接开关是在高压绕组上 因为高压绕组常套在外面 引出分接头方便 另外高压侧电流小 引出的分接引线和分接开关的载流部分截面积小 开关接触部分也容易解决 五 高 低压绝缘套管 变压器内部的高低压引线是经绝缘套管引到油箱外部的 它起着固定引线和对地绝缘的作用 六 安全气道 其出口用玻璃防爆膜封住 当变压器内部发生严重故障 而气体继电器失灵时 油箱内部的气体便冲破防爆膜从安全气道喷出 保护变压器不受严重损害 七 变压器 吸湿器 吸湿器又名呼吸器 常用吸湿器为吊式吸湿器结构 吸湿器内装有吸附剂硅胶 油枕内的绝缘油通过吸湿器与大气连通 内部吸附剂吸收空气中的水分和杂质 以保持绝缘油的良好性能 1 连接管2 螺钉3 法兰盘4 玻璃管5 硅胶6 螺杆7 底座8 底罩9 变压器油 吸湿器 吸湿器内装有用氯化钙或氯化钴浸渍过的硅胶 它能吸收空气中的水分 分为白色硅胶和蓝色硅胶 当受潮到一定的程度时 白色不变色 蓝色硅胶变为粉红色 吸湿器的作用是提供变压器在温度变化时内部气体出入的通道 解除正常运行中因温度变化产生对油箱的压力 吸湿器内硅胶的作用是在变压器温度下降时对吸进的气体去潮气 油封杯的作用是延长硅胶的使用寿命 把硅胶与大气隔离开 只有进入变压器内的空气才通过硅胶 干燥器吸潮达到饱和状态时呈谈红色 饱和的硅胶在140 高温下烘焙8h后康恢复使用 八 温度计 九 冷却装置 在变压器运行时 由绕组和铁芯中产生的损耗转化为热量 必须及时散热 以免变压器过热造成事故 所以冷装置是起散热作用的 第三节变压器的工作原理 工作原理 电力变压器是静止的电气设备 电力变压器的电磁部分由铁芯和线圈组成 变压器可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能 基本原理是电生磁和磁生电的作用 与电源相连的线圈 接收交流电能 称为一次绕组用U1 I1 E1 N1表示 与负载相连的线圈 送出交流电能 称为二次绕组用U2 I2 E2 N2表示 同时交链一次 二次绕组的磁通量的相量为Fm 该磁通量称为主磁通 变压器原理图 一次绕组接上交流电源 交流电流通过 铁心中产生交变磁通 交变磁通在闭合磁路中同时穿过一次绕组和二次绕组 二次绕组中产生互感电动势 如果二次绕组接有负载构成闭合回路 就有感应电流流过负载 变压器原理图 若一次 二次绕组的电压 电动势的瞬时值均按正弦规律变化 则有不计铁心损失 根据能量守恒原理可得由此得出一次 二次绕组电压和电流有效值的关系 令K N1 N2 称为匝比 亦称电压比 则 1 变压原理 理想变压器一次 二次绕组端电压之比等于绕组的匝数比 1 变流原理 变压器工作时 一次 二次绕组中的电流跟匝数成反比 第四节变压器的铭牌和额定值 变压器的铭牌数据是制造厂对变压器正常工作时所作的使用规定 变压器的额定值就标注在铭牌上 变压器按额定值运行称为额定运行 电力变压器的铭牌上主要标注了以下各项 变压器型号 额定视在功率 额定电压 额定电流 频率 相数 接线图与连接组别 阻抗电压 冷却方式等 变压器铭牌和参数1 型号变压器的型号分两部分 前部分由汉语拼音字母组成 代表变压器的类别 结构特征和用途 后一部分由数字组成 表示产品的容量 kVA 和高压绕组电压 kV 等级 相数表示 D 单相 S 三相 冷却方式表示 J 油浸自冷 F 油浸风冷 FP 强迫油循环风冷 SP 强迫油循环水冷 电压级数表示 S 三级电压 无S表示两级电压 其他 0 全绝缘 L 铝线圈或防雷 0 自耦 Z 有载调压 防护代号U1NSN设计序号调压方式 Z 有载调压 导线材料 L 铝绕组 绕组数 S 三绕组 循环方式 自然循环不标 P表示强迫循环 冷却方式F 风冷 G 干式空气自冷 干式浇注绝缘 油浸风冷 油浸自冷不标相数 D 单相 S 三相 绕组耦合方式 一般不标 O表自耦例 S11 160 10SFL1 10000 110 SFPS 63000 220 2 额定容量SN 它是变压器额定工作条件下输出能力的保证值 是额定视在功率 单位有 伏安 V A 或千伏安 kV A 或兆伏安 MV A 一般容量在630kVA以下的为小型电力变压器800 6300kVA的为中型电力变压器 8000 63000kVA为大型电力变压器 90000kVA及以上的为特大型电力变压器 3 额定电压U1N U2N均指线值电压 原边额定电压U1N是指电源加在原绕组上的额定电压 副边额定电压U2N是指原边加额定电压副边空载时副绕组的端电压 单位有 伏 V 或千伏 kV 变压器二次绕组的额定电压U2N是指当一次绕组施加的电压为额定值 分接开关放在额定分接头位置上 变压器空载时 二次绕组的开路电压 单位为V或kV 由于变压器二次绕组均位于线路的始端 考虑到线路输送功率将产生电压损耗 为了使线路末端的电压不至太低 要求始端电压应高于线路的额定电压 规定 小变压器比线路的额定电压高 大变压器比线路的额定电压高 如10 0 4 20 0 4 35 11 35 10 5 110 38 5 11 220 121 11220 121 10 5 4 额定电流I1N I2N均指线值电流 原 副边额定电流是指在额定容量和额定电压时所长期允许通过的电流 单位有 安 A 5 额定频率fN变压器的额定频率是指所设计的运行频率 我国规定为50Hz 常称 工频 变压器的额定容量 额定电压 额定电流之间的关系为 单相变压器 三相变压器 6 变压器三相绕组接线方式 1 星形联结星形联结记作 Y 或 y 2 三角形联结三角形联结记作 D 或 d 7 相数电力变压器分单相和三相两种 220kV及以下电压等级的电力变压器都是三相变压器 8 绕组联结组标号 变压器按高压和低压绕组联结的顺序组合起来就是绕组的联结组 绕组的联结分为星形 三角形 对于高压绕组分别用符号Y D表示 对于低压绕组分别用符号y d表示 有中性点引出时则分别用符号YN和yn表示 例如 高压为D低压为yn联结 则绕组联结组为D yn 9 短路电压短路电压 也称阻抗电压 uZ 指二次侧短接 一次侧加电压 使其一次侧电流到达额定值时的一次电压叫阻抗电压 它表示变压器通过额定电流时在变压器自身阻抗上所产生的电压损耗 一般用百分值表示 称阻抗电压百分数或短路电压百分数 表达式为 10 冷却方式表示绕组及箱壳内外的冷却介质和循环方式 即变压器的冷却方式是由冷却介质种类及其循环方式来标志 油浸自冷式 油靠对流和辐射的形式把热量散发到周围空气中 一般用于6300kVA及以下的变压器 在110 电压级的城网中50000及kVA以下也用自冷式 2 油浸风冷式 在自冷式的基础上加风吹装置 提高散热能力40 50 用于8000 63000 VA的变压器 3 强迫油循环风冷 容量大于63000 的大型变压器油箱上装有强迫油循环冷却器 散热效率很高 强迫油循环水冷 从油到水比油到空气的散热系数高 故水冷却器比风冷却器的冷却效率高 用于大型变压器 第五节变压器的运行 维护与检查 一 变压器投入运行前的检查变压器安装结束 各项交接试验和技术特性测试合格后 便进入启动试运行阶段 这个阶段是指变压器开始带电 可能的最大负荷连续运行 所经历的过程 变压器投入运行前 应进行严格而全面的检查 检查项目如下 本体 器身 冷却装置及所有附件应无缺陷 且不渗油 轮子的制动装置应牢固 油漆应完整 相色标志正确 变压器顶盖上应无遗留杂物 事故排油设施应完好 消防设施应齐全 储油柜 冷却装置 净油器等油系统的油门均应打开 且指示正确 无渗油 接地引下线及其与主接地网的连接应满足设计要求 接地应可靠 铁芯和夹件的接线引出套管 套管的接地小套管及电压抽取装置不用时其抽出端子均应接地 备用电流互感器二次端子应短接接地 套管顶部结构的接触及密封应良好 储油柜和充油套管的油位应正常 套管清洁完好 分接头的位置应符合运行要求 有载调压切换装置的远动操作应动作可靠 指示位置正确 变压器的相位及绕组的联接组别应符合并联运行要求 测温装置指示应正确 整定值应符合要求 冷却装置试运行应正常 联动正确 水冷装置的油压应大于水压 强迫油循环的变压器 应启动全部冷却装置 进行循环 以上 放完残留的空气 运行温度和温升标准 运行允许温度变压器的运行允许温度是根据变压器所使用绝缘材料的耐热强度而规定的最高温度 普通油浸式电力变压器的绝缘属于 级 即经浸渍处理过的有机材料 如纸 木材和棉纱等 其运行允许温度为 多年的变压器运行经验证明 变压器绕组温度连续运行在 时 就可以保证变压器具有适当的合理寿命 约 年 因此说温度是影响变压器寿命的主要因素 变压器油温若超过 时 油的氧化速度加快 老化得越快 二 变压器的运行标准 试验表明 油温在 的基础上升高 氧化速度会加快一倍 因此要严格控制变压器油箱内油的温度 运行允许温升变压器的运行允许温度与周围空气最高温度之差为运行允许温升 空气最高气温规定为 同时还规定 最高日平均温度为 最高年平均温度为 最低气温为 温度与温升的关系允许温度 允许温升 周围空气的最高温度 电力变压器的温度变压器发热元件温度不得超过105 因此 绕组温升不得超过65 铁芯表面温升不得超过70 油箱上层油温最高不得超过95 但为了减缓变压器油变质 上层油温最高不宜超过85 变压器的过负荷能力 变压器的额定容量和受温度影响的实际容量电力变压器的额定容量 是指在规定环境温度条件下 户外安装时 在规定的使用年限 一般为 年 内所能连续输出的最大视在功率 变压器的正常过负荷能力油浸式电力变压器在必要时可以过负荷运行而不致影响其使用寿命 变压器电源电压变化的允许范围 变压器在三相电流不平衡时的允许运行方式 变压器油的运行 变压器油的作用变压器油在变压器中起绝缘和冷却的作用 变压器油的试验变压器油的绝缘性能是保证变压器安全运行的重要因素 变压器油的运行在变压器运行过程中 变压器油有可能与空气接触而发生氧化 氧化后生成的各种氧化物为酸性物质 三 变压器正常运行时的监视和检查 变压器绕组的绝缘监视 绝缘电阻的测量 变压器绕组绝缘的判断 绝缘电阻的最小允许值 变压器的负载监测和油监测 对变压器负载的监测 对变压器油的监测 变压器的外部检查 变压器的特殊监测和检查 两台或多台变压器并联运行时 必须同时满足以下三个基本条件 所有并联变压器的额定一次电压和二次电压都必须分别相等 即 变压器电压比相同 所有并联变压器的阻抗电压必须相等 所有并联变压器的联接组别必须相同 也就是说 所有并联变压器的一次电压和二次电压的相序和相位都应分别对应相同 四 变压器的并联运行将两台或两台以上变压器的一次绕组接到同上公共电源上 二次绕组也都并接后向负载供电 这种运行方式叫做变压器的并联运行 还应该指出 并联运行的变压器容量应尽量相同或相近 其最大容量和最小容量之比 一般不宜超过 并列运行目的 1 提高供电可靠性 2 提高变压器运行经