变压器在生产过程中的作用培训PPT课件.ppt

1 变压器在电力生产过程中的作用 编制人 张树林年月日 2007年6月10日 2 课程目标 了解火力发电厂的生产过程 了解变压器在电厂生产过程中的作用 了解变压器基本故障分析与处理 3 课程目录 一 火力发电厂生产过程介绍1 电能生产简介2 燃煤机组生产过程二 电力变压器在电力生产过程中的作用1 变压器基本工作原理2 变压器的分类及特点3 变压器在电力生产过程中的作用4 变压器的运行维护三 变压器的故障分析及处理1 变压器声音异常2 变压器气味 颜色异常3 变压器油温异常4 变压器油位异常 4 课件具体内容 一 火力发电厂生产过程介绍1 电能生产简介电能是二次能源 它是生产 生活 国防 科研 通讯 娱乐等各种领域应用广泛 使用方便的能源 电力生产的任务是把一次能源如煤炭 石油 天然气 水力 核能 风力 地热等转换成电能 并输送 分配 销售给用户 由于交流电无法储存 电力生产过程中的产 供 销是同时完成的 这一特点决定了电力生产的各个环节必须安全可靠 一旦有一个环节发生故障 不但给自身造成损失 还会影响到用户的安全经济生产 因此 电力生产的方针是 安全第一 2 燃煤机组生产过程火力发电厂简称火电厂 是利用煤 石油 天然气等燃料的化学能产生出电能的工厂 按其功用可分为两类 即凝汽式电厂和热电厂 燃煤机组生产过程 5 课件具体内容 燃煤 用输煤皮带从煤场运至煤斗中 大型火电厂为提高燃煤效率都是燃烧煤粉 因此 煤斗中的原煤要先送至磨煤机内磨成煤粉 磨碎的煤粉由热空气携带经排粉风机送入锅炉的炉膛内燃烧 煤粉燃烧后形成的热烟气沿锅炉的水平烟道和尾部烟道流动 放出热量 最后进入除尘器 将燃烧后的煤灰分离出来 洁净的烟气在引风机的作用下通过烟囱排入大气 助燃用的空气由送风机送入装设在尾部烟道上的空气预热器内 利用热烟气加热空气 这样 一方面除使进入锅炉的空气温度提高 易于煤粉的着火和燃烧外 另一方面也可以降低排烟温度 提高热能的利用率 从空气预热器排出的热空气分为两股 一股去磨煤机干燥和输送煤粉 另一股直接送入炉膛助燃 燃煤燃尽的灰渣落入炉膛下面的渣斗内 与从除尘器分离出的细灰一起用水冲至灰浆泵房内 再由灰浆泵送至灰场 在除氧器水箱内的水经过给水泵升压后通过高压加热器送入省煤器 在省煤器内 水受到热烟气的加热 然后进入锅炉顶部的汽包内 在锅炉炉膛四周密布着水管 称为水冷壁 水冷壁水管的上下两端均通过联箱与汽包连通 汽包内的水经由水冷壁不断循环 吸收着煤爱燃烧过程中放出的热量 部分水在冷壁中被加热沸腾后汽化成水蒸汽 这些饱和蒸汽由汽包上部流出进入过热器中 饱和蒸汽在过热器中继续吸热 成为过热蒸汽 过热蒸汽有很高的压力和温度 因此有很大的热势能 具有热势能的过热蒸汽经管道引入汽轮机后 便将热势能转变成动能 高速流动的蒸汽推动汽轮机转子转动 形成机械能 6 课件具体内容 汽轮机的转子与发电机的转子通过连轴器联在一起 当汽轮机转子转动时便带动发电机转子转动 在发电机转子的另一端带着一太小直流发电机 叫励磁机 励磁机发出的直流电送至发电机的转子线圈中 使转子成为电磁铁 周围产生磁场 当发电机转子旋转时 磁场也是旋转的 发电机定子内的导线就会切割磁力线感应产生电流 这样 发电机便把汽轮机的机械能转变为电能 电能经变压器将电压升压后 由输电线送至电用户 释放出热势能的蒸汽从汽轮机下部的排汽口排出 称为乏汽 乏汽在凝汽器内被循环水泵送入凝汽器的冷却水冷却 从新凝结成水 此水成为凝结水 凝结水由凝结水泵送入低压加热器并最终回到除氧器内 完成一个循环 在循环过程中难免有汽水的泄露 即汽水损失 因此要适量地向循环系统内补给一些水 以保证循环的正常进行 高 底压加热器是为提高循环的热效率所采用的装置 除氧器是为了除去水含的氧气以减少对设备及管道的腐蚀 以上分析虽然较为繁杂 但从能量转换的角度看却很简单 即燃料的化学能 蒸汽的热势能 机械能 电能 在锅炉中 燃料的化学能转变为蒸汽的热能 在汽轮机中 蒸汽的热能转变为轮子旋转的机械能 在发电机中机械能转变为电能 炉 机 电是火电厂中的主要设备 亦称三大主机 与三大主机相辅工作的设备成为辅助设备或称辅机 主机与辅机及其相连的管道 线路等称为系统 火电厂的主要系统有燃烧系统 汽水系统 电气系统等 7 课件具体内容 除了上述的主要系统外 火电厂还有其它一些辅助生产系统 如燃煤的输送系统 水的化学处理系统 灰浆的排放系统等 这些系统与主系统协调工作 它们相互配合完成电能的生产任务 大型火电厂的保证这些设备的正常运转 火电厂装有大量的仪表 用来监视这些设备的运行状况 同时还设置有自动控制装置 以便及时地对主辅设备进行调节 现代化的火电厂 已采用了先进的计算机分散控制系统 这些控制系统可以对整个生产过程进行控制和自动调节 根据不同情况协调各设备的工作状况 使整个电厂的自动化水平达到了新的高度 自动控制装置及系统已成为火电厂中不可缺少的部分 8 课件具体内容 二 电力变压器在电力生产过程中的作用1 变压器基本工作原理变压器是一种静止的电器 它由绕在同一个闭合的铁芯上的两个或两个以上的绕组组成 通过交变磁场的联系 把一种交流电的电压和电流转变为频率相同的另一种或几种数值不相等的电压和电流 其作用是将不同电压等级的输电线路和设备连接成为一个整体 它由1个或几个绕组套于铁心上制成 不同绕组间通过磁链的耦合 使电能得以在不同的电回路中传递 以实现传输和分配电能的目的 现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理 当一次侧绕组上加上电压 1时 流过电流 1 在铁芯中就产生交变磁通 1 这些磁通称为主磁通 在它作用下 两侧绕组分别感应电势 1 2 感应电势公式为 E 4 44fN m式中 E 感应电势有效值f 频率N 匝数 m 主磁通最大值由于二次绕组与一次绕组匝数不同 感应电势E1和E2大小也不同 当略去内阻抗压降后 电压 1和 2大小也就不同 9 课件具体内容 当变压器二次侧空载时 一次侧仅流过主磁通的电流 0 这个电流称为激磁电流 当二次侧加负载流过负载电流 2时 也在铁芯中产生磁通 力图改变主磁通 但一次电压不变时 主磁通是不变的 一次侧就要流过两部分电流 一部分为激磁电流 0 一部分为用来平衡 2 所以这部分电流随着 2变化而变化 当电流乘以匝数时 就是磁势 上述的平衡作用实质上是磁势平衡作用 变压器就是通过磁势平衡作用实现了一 二次侧的能量传递 特 超高压电力变压器的绕组一般都是纠结式 特 超高压电力变压器按用途不同可分为升压变压器 降压变压器 联络变压器等 特高压电力变压器主要有发电机升压变压器 两绕组 和自耦变压器2类 由于特高压输电系统的中性点都是直接接地 自耦变压器的中性点一般也是直接接地 其绝缘水平很低 自耦变压器如果需要有载调压 一般都在中性点调压 发电机升压变压器不需要有载调压装置 甚至不设无载调压分接头 以简化特高压大型变压器的结构 10 课件具体内容 变压器的主要技术参数 1 额定电压U1N U2N 单位为V或者kV U1N为正常运行时一次侧应加的电压 U2N为一次侧加额定电压 二次侧处于空载状态时的电压 三相变压器中 额定电压指的是线电压 2 额定容量SN 单位为VA kVA MVA SN为变压器的视在功率 通常把变压器一 二次侧的额定容量设计为相同 3 额定电流I1N I2N 单位为A kA 是变压器正常运行时所能承担的电流 在三相变压器中均代表线电流 对三相 I1N SN sqrt 3 U1N I2N SN sqrt 3 U2N 在实际工作中 为了粗略地掌握变压器的一次侧和二次侧的额定电流 以了解变压运行是否过负荷或选择变压器的保护 常用以下经验公式计算 一次侧额定电流I1N近似为0 06SN二次侧额定电流I2N近似为1 5SN 4 额定频率fN单位为Hz fN 50Hz此外 铭牌上还会给出三相联接组以及相数m 阻抗电压Uk 型号 运行方式 冷却方式 重量等数据 11 课件具体内容 2 变压器的分类及特点电力变压器按用途可分为升压 降压 配电 和联络变压器 还可以按相数分为单相和三相变压器 按绕组数分为双绕组 三绕组和自耦变压器 按绝缘介质分可分为油浸式变压器 干式变压器 SF6气体绝缘变压器等 下面重点讨论油浸式变压器和干式变压器的特点 2 1油浸式变压器油浸式变压器优点 1 变压器油绝缘性能好 导热性能好 同时变压器油廉价 2 能够解决变压器大容量散热问题和高电压绝缘问题 油浸式变压器缺点 1 变压器油具有可燃性 当遇到火焰时可能会燃烧 爆炸 2 变压器油对人体有害 3 变压器油需定期检查 4 油浸式变压器抗短路能力差 5 油浸式变压器密封性能不良且宜老化 在运行场所渗漏油严重 影响设备安全运行 同时影响环境 6 油浸式变压器绝缘等级低 按 级绝缘设计 制造 油浸式变压器现场常见故障 1 由于绝缘受潮 绝缘老化和变压器油劣化等将导致变压器绝缘降低 2 由于表面潮湿加之尘埃 盐分等致使变压器套管脏污引起套管闪络 同时由于赃物吸水后导电性能提高使泄漏增加 引起表面放电后导致击穿 3 由于油标管 呼吸管或防爆管通气孔堵塞等导致变压器存在假油位现象 4 当变压器二次短路或变压器内部放电等将造成变压器喷油事故 5 由于运行中存在渗漏油 缺油等现象 导致运行中必需采取补油措施 12 课件具体内容 2 2环氧树脂干式变压器结构特点1 高 低压绕组全部采用铜带 箔 绕成 2 高 低压绕组全部在真空中浇注环氧树脂并固化 构成高强度玻璃钢体结构 3 高 低压绕组根据散热要求设置有纵向通风气道 4 线圈内 外表面由玻璃纤维网格布增强 5 绝缘等级有 级 6 环氧树脂干式变压器体积小 重量轻 环氧树脂干式变压器上可安装温度显示控制器 对变压器绕组的运行温度进行显示和控制 保证变压器正常使用寿命 其测温传感器 100铂电阻插入低压绕组内取得温度信号 经电路处理后在控制板上循环显示各相绕组温度 它具有温度设定功能 手动 自动启停风机 发出故障 超温声光信号报警和超温自动跳闸等功能 具有国家规定的抗电磁干扰能力 同时预留有智能计算机接口 实现远程控制 环氧树脂干式变压器配置有低噪音幅流风机 启动后可降低绕组温度 提高负载能力 延长变压器寿命 采用强迫风冷时 额定容量可提高40 50 2 3环氧树脂干式变压器技术特点 1 电气性能好 局部放电值低 在变压器绝缘结构中 多少会有些局部的绝缘弱点 它在电场的作用下会首先发生放电 而不随即形成整个绝缘贯穿性击穿 它可能发生在绝缘体的表面或内部 即局部放电 然而电气绝缘的破坏或局部老化 多数是从局部放电开始的 它的危害性突出表现在绝缘寿命迅速降低 最终影响安全运行 13 课件具体内容 干式变压器由于其独特的结构 高 低压绕组全部采用铜带 箔 绕成 和其先进的制造工艺水平 高 低压绕组全部在真空中浇注环氧树脂并固化 使其局部放电值低 2 耐雷电冲击能力强 由于高 低压绕组全部采用铜带 箔 绕成 层间电压低 电容大 箔式绕组起始电压分布接近线性 因此其抗雷电冲击能力强 3 抗短路能力强 由于高 低压绕组电抗高度相同 无螺旋角现象 线圈间的安匝平衡 高 低压绕组因短路引起的轴向力几乎为零 因此其抗短路能力强 4 抗龟裂性能好 干式变压器采用环氧树脂 薄绝缘 1 3 技术 满足了低温 高温及温度变化范围大的场合 满足了长期运行后的抗开裂要求 解决了 厚绝缘 6 技术 难于解决的开裂问题 使干式变压器在技术上得到可靠的保障 5 过负载能力强 若相同容量的变压器负载损耗相等时 则铜箔的面积将比铜导体相应增大 体积增大后 填料树脂用量相应增多 因此绕组热容性大 变压器短时过载能力强 6 阻燃性能好 采用环氧树脂真空浇注工艺无环境污染 有利于环境保护 该变压器具有免维护 防潮 抗湿热 阻燃和自熄特性 适用于各种环境及条件恶劣的场合 7 损耗低 噪声低 铁芯通常采用矿物氧化物绝缘的优质冷轧硅钢片 通过先进的加工工艺 使损耗水平和空载电流降至最低 并取得非常低的噪声水平 同时装配好的铁芯 在其表面封涂 级树脂漆 以防尘 防腐 防烟雾和锈蚀 8 耐温等级高 环氧树脂干式变压器属于 级或 级绝缘 长期可在155 或180 高温下安全运行 在相同容量下 它的体积小 重量轻 可节约安装费用等 9 相关技术规范 容量 10000 电压 35 绝缘等级 级或 级 14 课件具体内容 配电变压器具有容量不大 电压不高的特点而环氧树脂干式变压器具有良好的电气和机械性能 较高的耐热等级 并且是一种可靠的安全性的环保 节能型新产品 能适应多种恶劣环境 通过使用环氧树脂干式变压器可减少维护工作量和增强安全性 创造附加价值 变压器油的减少也将大幅度降低用于清洁和更换油的维护成本 同时由于用油量的减少 可降低由于渗漏油造成的环境污染的风险 同时环氧树脂干式变压器较好的超铭牌运行能力和抗短路能力 将给安全供电带来可靠的保证 由于环氧树脂干式变压器比充矿物油的变压器 油浸式变压器 更具有优越的安全性和其他一些固有优点 从而越来越替代油浸式变压器而常用于分配电能 15 课件具体内容 3 变压器在电力生产过程中的作用在电力系统中 电力变压器占据着极其重要的地位 由于环境和地理条件的限制 发电厂特别是大型火电厂一般建在远离城镇和工业中心的地区 水电站则必须建在江河 湖泊附近的偏僻山区 因此 发电厂与电力负荷中心相距甚远 发电厂发电机出线电压较低 直接送到远离电厂的城区 工业区很不经济 需经变压器升压后 用交流或直流输电线路作为传输电力的通道 将合格的电力送给用户使用 电力输送方式是通过电力网络进行的 发电厂与用户之间通过输电线路 以不同的电压等级连成电力系统 以较高等级电压 如500KV 220KV 远距离输送电力 另外 由于受地形 地物限制以及满足安全和环保等要求 特别是城市 发电厂或变电所出线拥挤的地区 以电缆线路输送电力 把大功率 高电压的电力输送到不同距离的地区 都必须经降压变电所 把高电压降低到一定电压 再经过配电网络 直接或再降低后送至用户 配电网络的特点是深入城市中心和居民密集区 功率和距离一般都较小当电能输送到工业区和城市网络后 又要由数量众多的各种容量的大 中 小型变压器来完成各种电压等级的电能分配 而多个电站联合起来组成一个电力系统时 除需要输电线路等设备外 也要依靠变压器把各种电压不相等的线路连接起来形成一个系统 所以变压器在电力系统中已成为不可缺少的重要设备 16 课件具体内容 4 变压器的运行维护 1 检查变压器上层油温是否超过允许范围 由于每台变压器负荷大小 冷却条件及季节不同 运行中的变压器不能以上层油温不超过允许值为依据 还应根据以往运行经验及在上述情况下与上次的油温比较 如油温突然增高 则应检查冷却装置是否正常 油循环是否破坏等 来判断变压器内部是否有故障 2 检查油质 应为透明 微带黄色 由此可判断油质的好坏 油面应符合周围温度的标准线 如油面过低应检查变压器是否漏油等 油面过高应检查冷却装置的使用情况 是否有内部故障 3 变压器的声音应正常 正常运行时一般有均匀的嗡嗡电磁声 如声音有所改变 应细心检查 并迅速汇报值班调度员并请检修单位处理 4 应检查套管是否清洁 有无裂纹和放电痕迹 冷却装置应正常 工作 备用电源及油泵应符合运行要求等等 5 天气有变化时 应重点进行特殊检查 大风时 检查引线有无剧烈摆动 变压器顶盖 套管引线处应无杂物 大雪天 各部触点在落雪后 不应立即熔化或有放电现象 大雾天 各部有无火花放电现象等等 17 课件具体内容 三 变压器的故障分析及处理目前 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检测的方法 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 这已为大量故障诊断的实践所证明 油色谱分析的原理是基于任何一种特定的烃类气体的产生速率随温度而变化 在特定温度下 往往有某一种气体的产气率会出现最大值 随着温度升高 产气率最大的气体依次为CH4 C2H6 C2H4 C2H2 这也证明在故障温度与溶解气体含量之间存在着对应的关系 而局部过热 电晕和电弧是导致油浸纸绝缘中产生故障特征气体的主要原因 变压器在正常运行状态下 由于油和固体绝缘会逐渐老化 变质 并分解出极少量的气体 主要包括氢H2 甲烷CH4 乙烷C2H6 乙烯C2H4 乙炔C2H2 一氧化碳CO 二氧化碳CO2等多种气体 当变压器内部发生过热性故障 放电性故障或内部绝缘受潮时 这些气体的含量会迅速增加 这些气体大部分溶解在绝缘油中 少部分上升至绝缘油的表面 并进入气体继电器 经验证明 油中气体的各种成分含量的多少和故障的性质及程度直接有关 因此在设备运行过程中 定期测量溶解于油中的气体成分和含量 对于及早发现充油电力设备内部存在的潜伏性故障有非常重要的意义和现实的成效 在1997年颁布执行的电力设备预防性试验规程中 已将变压器油的气体色谱分析放到了首要的位置 并通过近些年的普遍推广应用和经验积累取得了显著的成效 变压器常见的故障 18 课件具体内容 1 变压器声音异常电网发生过电压 电网发生单相接地或电磁共振时 变压器声音比平常尖锐 出现这种情况时 可结合电压表计的指示进行综合判断 变压器在正常运行时 会发出连续均匀的 嗡嗡 声 如果产生的声音不均匀或有其他特殊的响声 就应视为变压器运行不正常 并可根据声音的不同查找出故障 进行及时处理 主要有以下几方面故障 变压器过载运行 负荷变化大 又因谐波作用 变压器内瞬间发生 哇哇 声或 咯咯 的间歇声 监视测量仪表指针发生摆动 且音调高 音量大 变压器夹件或螺丝钉松动 声音比平常大且有明显的杂音 但电流 电压又无明显异常时 则可能是内部夹件或压紧铁芯的螺丝钉松动 导致硅钢片振动增大 变压器局部放电 若变压器的跌落式熔断器或分接开关接触不良时 有 吱吱 的放电声 若变压器的变压套管脏污 表面釉质脱落或有裂纹存在 可听到 嘶嘶 声 若变压器内部局部放电或电接不良 则会发出 吱吱 或 噼啪 声 而这种声音会随离故障的远近而变化 这时 应对变压器马上进行停用检测 变压器绕组发生短路 声音中夹杂着水沸腾声 且温度急剧变化 油位升高 则应判断为变压器绕组发生短路故障 严重时会有巨大轰鸣声 随后可