第1部分第02章-交流配电

0 第一部第二章第一部第二章 交流配电交流配电 第一节第一节 高压配电高压配电 一 交流高压配电系统一 交流高压配电系统 较大的通信局 长途通信枢扭大楼为保证高质量的稳定市电 以及较大的通信局 长途通信枢扭大楼为保证高质量的稳定市电 以及 供电规范要求 超过供电规范要求 超过 600KVA600KVA 变压器 变压器 一般都由市电高压电网供电 为 一般都由市电高压电网供电 为 保证供电的可靠性 通常都从两个不同的变电站引入两路高压 其运行保证供电的可靠性 通常都从两个不同的变电站引入两路高压 其运行 方式为用一 备一 并且不实行与供电局建立调度关系的调度管理 同方式为用一 备一 并且不实行与供电局建立调度关系的调度管理 同 时要求时要求两路电源开关 或母联开关 之间加装机戒连锁或电气连锁装置两路电源开关 或母联开关 之间加装机戒连锁或电气连锁装置 以避免误操作或误并列 为控制两路高压电源 常用成套高压开关柜 以避免误操作或误并列 为控制两路高压电源 常用成套高压开关柜 开关柜的一次线路可根据进出线方案 电路容量 变压器台数和保护方开关柜的一次线路可根据进出线方案 电路容量 变压器台数和保护方 式先用若干一次线路方案的高压开关柜组成高压供电系统 目前大多数式先用若干一次线路方案的高压开关柜组成高压供电系统 目前大多数 较大的通信局 长途通信枢扭大楼多选用单母线用断路器分段的方式供较大的通信局 长途通信枢扭大楼多选用单母线用断路器分段的方式供 电 其系统图电 其系统图 1 2 11 2 1 如下 如下 图图 1 2 11 2 1 10kv10kv 高压系统图高压系统图 来自两个不同供电局变电站的两路高压经户外隔离开关 电流互感来自两个不同供电局变电站的两路高压经户外隔离开关 电流互感 器 高压断路器接到高压母线 然后经隔离开关 计量柜 测量及避雷器 高压断路器接到高压母线 然后经隔离开关 计量柜 测量及避雷 器柜 出线柜接到降压变压器 器柜 出线柜接到降压变压器 1 一 电力系统的供电质量要求和电压标准 一 电力系统的供电质量要求和电压标准 我国发电厂的发电机组输出额定电压为我国发电厂的发电机组输出额定电压为 3 153 15 20kV20kV 为了减少线路 为了减少线路 能耗 压降 经发电厂中的升压变电所升压至能耗 压降 经发电厂中的升压变电所升压至 3535 500kV500kV 再由高压输 再由高压输 电线传送到受电区域变电所 降压至电线传送到受电区域变电所 降压至 6 6 10kV10kV 经高压配电线送到用户 经高压配电线送到用户 配电变电所降压至配电变电所降压至 380V380V 低压 供用电设备使用 低压 供用电设备使用 我国目前采用的输电标准电压有 我国目前采用的输电标准电压有 35kV35kV 110kV110kV 220kV220kV 330kV330kV 500kV500kV 配电标准电压有 配电标准电压有 6kV6kV 10kV10kV 等等 在电能的传送和分配过程中 要求电力系统供电安全可靠 停电次在电能的传送和分配过程中 要求电力系统供电安全可靠 停电次 数少而且停电时间短 电压变动小 频率变化小 波形畸变小等 数少而且停电时间短 电压变动小 频率变化小 波形畸变小等 我国规定 我国规定 10kV10kV 及以下配电网低压电力设备的额定电压偏差范围为及以下配电网低压电力设备的额定电压偏差范围为 7 7 额定电压值 额定电压值 低压照明用户为低压照明用户为 10 10 5 5 额定电压值 频率为额定电压值 频率为 50 0 5Hz50 0 5Hz 正弦波畸变率极限小于 正弦波畸变率极限小于 5 5 电压和频率是衡量电力系统电能质量的两个基本参数 依据我国电压和频率是衡量电力系统电能质量的两个基本参数 依据我国 GBl56GBl56 80 80 额定电压额定电压 标准 交流电力网和电力设备的额定电压如表标准 交流电力网和电力设备的额定电压如表 1 2 11 2 1 所示 所示 表表 1 2 11 2 1 我国交流电力网与电力设备的额定电压我国交流电力网与电力设备的额定电压 电力变压器额定电压电力变压器额定电压 kVkV 用用 电电 设设 备备 电网和用电网和用 电设备额电设备额 定电压定电压 kVkV 发电机额定电发电机额定电 压压 kVkV 一次线圈一次线圈二次线圈二次线圈 低低 压压 0 220 22 0 380 38 0 660 66 0 230 23 0 400 40 0 690 69 0 220 22 0 380 38 0 660 66 0 230 23 0 400 40 0 690 69 高高 3 33 153 15 3 3 及及 3 153 153 153 15 及及 2 压压 6 6 1010 3535 6363 110110 220220 330330 500500 750750 6 36 3 10 510 5 13 8 15 75 113 8 15 75 1 8 208 20 6 6 及及 6 36 3 1010 及及 10 510 5 13 8 15 75 13 8 15 75 18 2018 20 6363 110110 220220 330330 500500 750750 3 33 3 6 36 3 及及 6 66 6 10 510 5 及及 1111 38 538 5 6969 121121 242242 263263 550550 对于用电设备来说 它的额定电压规定与同级电力网线路额定电压对于用电设备来说 它的额定电压规定与同级电力网线路额定电压 相等 相等 发电机的额定电压比电网电压高发电机的额定电压比电网电压高 5 5 是考虑到负荷电流导致在线 是考虑到负荷电流导致在线 路上产生压降损失路上产生压降损失 变压器在与发电机直接相联时变压器在与发电机直接相联时 通常为升压变压器通常为升压变压器 它的一次线圈额定电压应与发电机额定电压相同 它的一次线圈额定电压应与发电机额定电压相同 即高于同级线路额定即高于同级线路额定 电压的电压的 5 5 不与发电机直接相联时 即相当于线路上的用户设备时不与发电机直接相联时 即相当于线路上的用户设备时 通通 常为降压变压器常为降压变压器 其一次线圈的额定电压应与线路的额定电压相等 变 其一次线圈的额定电压应与线路的额定电压相等 变 压器二次线圈的额定电压是指变压器一次侧加入额定电压 而二次侧开压器二次线圈的额定电压是指变压器一次侧加入额定电压 而二次侧开 路的电压即空载电压 而在满载时二次线圈内有约路的电压即空载电压 而在满载时二次线圈内有约 5 5 的电压降 因此 的电压降 因此 如果变压器二次侧供电线路较长 则变压器二次侧线圈的额定电压一方如果变压器二次侧供电线路较长 则变压器二次侧线圈的额定电压一方 面要考虑补偿变压器内部面要考虑补偿变压器内部 5 5 的阻抗电压降 另一方面还要考虑线路上 的阻抗电压降 另一方面还要考虑线路上 的压降损失需高于线路额定电压的压降损失需高于线路额定电压 5 5 所以它要比线路额定电压高 所以它要比线路额定电压高 1010 如果变压器二次侧供电线路不太长 则变压器二次侧线圈的额定 如果变压器二次侧供电线路不太长 则变压器二次侧线圈的额定 电压只需高于线路额定电压电压只需高于线路额定电压 5 5 仅考虑补偿变压器内部电压降 仅考虑补偿变压器内部电压降 对于电信局对于电信局 站站 中的配电变压器 中的配电变压器 其一次线圈额定电压即为高压配其一次线圈额定电压即为高压配 3 电网电压 即电网电压 即 6kV6kV 或或 10kV10kV 二次线圈额定电压因其供电线路距离较短 二次线圈额定电压因其供电线路距离较短 一般选一般选 400400 230V230V 而用电设备受电端电压为 而用电设备受电端电压为 380380 220V220V 二 二 用户变 配电所的供电方式 用户变 配电所的供电方式 用户变 配电所的供电方式取决于用户负荷的性质 负荷容量及网用户变 配电所的供电方式取决于用户负荷的性质 负荷容量及网 络条件 一般情况下 有保安负荷的用户应以双路电源供电 一般负荷络条件 一般情况下 有保安负荷的用户应以双路电源供电 一般负荷 用户多为单路电源供电 以架空线或电缆引入电源 用户多为单路电源供电 以架空线或电缆引入电源 配电网中的用户根据所处在的位置及电网规划要求 可能是辐射式配电网中的用户根据所处在的位置及电网规划要求 可能是辐射式 的负荷终端 也可能是环网中的一个单元节点 的负荷终端 也可能是环网中的一个单元节点 对于双路电源供电的用户和对于双路电源供电的用户和 35KV 及以上电压供电的用户的运行方及以上电压供电的用户的运行方 式由电力调度部门实行统一调度 式由电力调度部门实行统一调度 三 三 用户变 配电所的主接线 用户变 配电所的主接线 主接线是指由变 配电所的一次设备 即通常所称高压与电力网直主接线是指由变 配电所的一次设备 即通常所称高压与电力网直 接连接的主要电气设备组成的变 配电所主电路接线关系 根据现有通接连接的主要电气设备组成的变 配电所主电路接线关系 根据现有通 信局站的高压供电方式 这里着重介绍信局站的高压供电方式 这里着重介绍 10kV 两种常用主接线 两种常用主接线 对于对于 10Kv 供电的用户的变 配电所的主接线多采用线路变压器组供电的用户的变 配电所的主接线多采用线路变压器组 或单母线接线方式 或单母线接线方式 10kV 容量为容量为 160 600kVA 的工企用电单位的变 配的工企用电单位的变 配 电所多采用高供低量的供电方式电所多采用高供低量的供电方式 既高压供电 在低压则计量但既高压供电 在低压则计量但应加计应加计 变压器损失变压器损失 对于这种供电方式的用户常采用线路 变压器组方式的主对于这种供电方式的用户常采用线路 变压器组方式的主 接线系统 如图接线系统 如图 1 2 2 对于受电变压器总容量超过对于受电变压器总容量超过 600kVA 的中型企业的变 配电所可采的中型企业的变 配电所可采 用单路电源供电 单母线用隔离开关或断路器分段的主接线方式 双路用单路电源供电 单母线用隔离开关或断路器分段的主接线方式 双路 电源供电 两台变压器采用单母线用断路器分段的主接线方式 这种方电源供电 两台变压器采用单母线用断路器分段的主接线方式 这种方 式接线的变 配电所适用于容量式接线的变 配电所适用于容量 1000kVA 及以上的双路供电的企业 供及以上的双路供电的企业 供 电比较可靠 运行方式灵活 倒闸操作比较方便电比较可靠 运行方式灵活 倒闸操作比较方便 通信系统大型局站常通信系统大型局站常 4 采用这种主接线 采用这种主接线 如图 如图 1 2 3 图图 1 2 21 2 2 单母线接线方式图单母线接线方式图 图图 1 2 31 2 3 分段的主分段的主 接线方式图接线方式图 四 四 高压配电柜倒闸操作有关技术要求 高压配电柜倒闸操作有关技术要求 倒闸操作就是将电气设备由一种状态转换到另一种状态 即接通或倒闸操作就是将电气设备由一种状态转换到另一种状态 即接通或 断开高压断路器 高压隔离开关 自动开关 刀开关 直流操作回路 断开高压断路器 高压隔离开关 自动开关 刀开关 直流操作回路 整定自动装置 或继电保护装置 整定自动装置 或继电保护装置 安装 或拆除 临时接地线等 安装 或拆除 临时接地线等 高压电气设备倒闸操作的技术要求高压电气设备倒闸操作的技术要求 1 高压断路器和高压隔离开关 或自动开关及刀开关 的操作顺 高压断路器和高压隔离开关 或自动开关及刀开关 的操作顺 序规定如下 停电时 先断开高压断路器 或自动开关 序规定如下 停电时 先断开高压断路器 或自动开关 后断开高压隔 后断开高压隔 离开关 或刀开关 离开关 或刀开关 送电时 顺序与此相反 严禁带负荷拉 合隔离开 送电时 顺序与此相反 严禁带负荷拉 合隔离开 关 或刀开关 关 或刀开关 2 高压断路器 或自动开关 两侧的高压隔离开关 或刀开关 高压断路器 或自动开关 两侧的高压隔离开关 或刀开关 的操作顺序规定如下 停电时先拉开负荷侧隔离开关 或刀开关 的操作顺序规定如下 停电时先拉开负荷侧隔离开关 或刀开关 后拉 后拉 开电源侧隔离开关 或刀开关 开电源侧隔离开关 或刀开关 送电时 顺序与此相反 送电时 顺序与此相反 3 变压器两侧开关的操作顺序规定如下 停电时 先拉开负荷开 变压器两侧开关的操作顺序规定如下 停电时 先拉开负荷开 关 后拉开电源侧开关 送电时 顺序与此相反关 后拉开电源侧开关 送电时 顺序与此相反 4 单极隔离开关及跌落保险的操作顺序规定如下 停电时 先拉 单极隔离开关及跌落保险的操作顺序规定如下 停电时 先拉 开中相 后拉开两边相 送电时 顺序与此相反开中相 后拉开两边相 送电时 顺序与此相反 5 5 双母线接线的变电所 当出线开关由一条母线倒换至另一条母 双母线接线的变电所 当出线开关由一条母线倒换至另一条母 线供电时 应先合母线联络开关 而后再切换出线开关母线侧的隔离开线供电时 应先合母线联络开关 而后再切换出线开关母线侧的隔离开 关关 6 操作中 应注意防止通过电压互感器二次返回高压 操作中 应注意防止通过电压互感器二次返回高压 7 用高压隔离开关和跌落保险拉 合电气设备时 应按照制造厂 用高压隔离开关和跌落保险拉 合电气设备时 应按照制造厂 的说明和实验数据确定的操作范围进行操作 缺乏此项资料时 可参照的说明和实验数据确定的操作范围进行操作 缺乏此项资料时 可参照 下列规定下列规定 指系统运行正常情况下的操作指系统运行正常情况下的操作 可以分 合电压互感器 避雷器可以分 合电压互感器 避雷器 可以分 合母线充电电流和开关旁路电流可以分 合母线充电电流和开关旁路电流 可以分 合变压器中性点直接接地点可以分 合变压器中性点直接接地点 10kv10kv 室外三级 单极高压隔离开关和跌落保险 可以分 合的空室外三级 单极高压隔离开关和跌落保险 可以分 合的空 载变压器容量不大于载变压器容量不大于 560KVA560KVA 可以分 合的空载架空线路不大于 可以分 合的空载架空线路不大于 10KM10KM 10KV10KV 室内三极隔离开关可以分 合的空载变压器容量不大于室内三极隔离开关可以分 合的空载变压器容量不大于 320KVA320KVA 可以分 合的空载架空线路不大于 可以分 合的空载架空线路不大于 5km5km 8 当采用电磁操动机构合高压断路器时 应观察直流电流表的变 当采用电磁操动机构合高压断路器时 应观察直流电流表的变 化 合闸后电流表应返回 连续操作高压断路器时 应观察直流母线电化 合闸后电流表应返回 连续操作高压断路器时 应观察直流母线电 压的变化压的变化 二 变压器二 变压器 一 概述 一 概述 变压器是一种变换电压的静止电器 它是靠电磁感应原理 把某种变压器是一种变换电压的静止电器 它是靠电磁感应原理 把某种 频率的电压变换成同频率的另一种或多种数值不等 或相等 电压的功频率的电压变换成同频率的另一种或多种数值不等 或相等 电压的功 率传输装置 以满足不同负荷的需要 率传输装置 以满足不同负荷的需要 当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当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 所以变压器是不可缺少的主要电气设备 就现有的通信局站的低压统 所以变压器是不可缺少的主要电气设备 就现有的通信局站的低压 配电系统基本是通过配电系统基本是通过 10KV 400V 的变压器受电 的变压器受电 电力变压器可以按相数电力变压器可以按相数 绕组数目绕组数目 铁心形式铁心形式 冷却方式等特征分类 冷却方式等特征分类 按相数分 单相按相数分 单相 三相三相 多相等 按绕组数 双绕组多相等 按绕组数 双绕组 自耦自耦 三绕组三绕组 多绕组 多绕组 铁心形式 心式铁心形式 心式 壳式 冷却方式 干式壳式 冷却方式 干式 油浸式等油浸式等 如表 如表 2 2 所示 但所示 但 是 这样的分类包含不了变压器的全部特征 所以在变压器型号中往往是 这样的分类包含不了变压器的全部特征 所以在变压器型号中往往 要把所有特征均表达出来 并标记以额定容量和高压绕组额定电压等级 要把所有特征均表达出来 并标记以额定容量和高压绕组额定电压等级 图图 1 2 4 电力变压器产品型号的表示方法 电力变压器产品型号的表示方法 防护代号 一般不标 防护代号 一般不标 TH TH 湿热 湿热 TA TA 干热 干热 高压绕组额定电压等级高压绕组额定电压等级 6 KVKV 额定容量 额定容量 KVAKVA 设计系号设计系号 1 1 2 2 3 3 半铜半铝加 半铜半铝加 b b 调压方式 无励磁调压调压方式 无励磁调压 不标 不标 Z Z 有载调压 有载调压 导线材质 铜线不标 导线材质 铜线不标 L L 铝线 铝线 绕组数 双绕组不标 绕组数 双绕组不标 S S 三绕组 三绕组 F F 双分裂绕组 双分裂绕组 循环方式 自然循环不循环方式 自然循环不 标 标 P P 强迫循环 强迫循环 冷却方式 冷却方式 J J 油浸自冷 油浸自冷 可不标 可不标 G G 干式空气自冷 干式空气自冷 C C 干式浇主绝缘 干式浇主绝缘 F F 油浸油浸 风冷 风冷 S S 油浸水冷 油浸水冷 相数 相数 D D 单相 单相 S S 三项 三项 绕组耦合方式 一般不标 绕组耦合方式 一般不标 O O 自耦 自耦 图图 1 2 4 电力变压器产品型号的表式方法电力变压器产品型号的表式方法 表表 2 2 电力变压器的分类及其代表符号电力变压器的分类及其代表符号 7 二 二 变压器的工作原理变压器的工作原理 变压器工作原理 变压器就是利用电磁感应原理制成的一种传输能变压器工作原理 变压器就是利用电磁感应原理制成的一种传输能 量的装置 它是通过磁耦合作用 把能量由初级绕组传输到次极绕组 量的装置 它是通过磁耦合作用 把能量由初级绕组传输到次极绕组 并通过初 次极线圈匝数的不同来改变输出电压的大小 既 并通过初 次极线圈匝数的不同来改变输出电压的大小 既 V V1 1 V2 N1 N2 V2 N1 N2 变压器是根据电磁感应原理工作的变压器是根据电磁感应原理工作的 图图 1 2 5 是单相变压器的原理是单相变压器的原理 图 其基本工作原理当一次侧绕组上加上电压图 其基本工作原理当一次侧绕组上加上电压 U1时 流过电流时 流过电流 I1 在铁 在铁 芯中就产生交变磁通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 这些磁通称为主磁通 在它作用下 两侧绕组 分别感应电势分别感应电势 E1 E2 感应电势公式为 感应电势公式为 E 4 44fN m 式中 式中 E 感应电感应电 势有效值势有效值 f 频率频率 分分 类类类类 别别代代 表表 符符 号号 绕组耦合方式绕组耦合方式自自 耦耦O 相相 数数单相单相 三相三相 D S 冷冷 却却 方方 式式油浸自冷油浸自冷 干式空气自冷干式空气自冷 干式浇主绝缘干式浇主绝缘 油浸风冷油浸风冷 油浸水冷油浸水冷 强迫油循环风冷强迫油循环风冷 强迫油循环水冷强迫油循环水冷 或或 J J G G C C F F S S FPFP SPSP 绕绕 组组 数数双绕组双绕组 三绕组三绕组 S S 绕组导线材质绕组导线材质铜铜 铝铝 L L 调调 压压 方方 式式无励磁调压无励磁调压 有载调压有载调压 Z Z 8 N 匝数匝数 m 主磁通最大值主磁通最大值 由于二次绕组与一次绕组匝数不同 感应电势由于二次绕组与一次绕组匝数不同 感应电势 E1和和 E2大小也不同 大小也不同 当略去内阻抗压降后 电压当略去内阻抗压降后 电压 U1和和 U2大小也就不同 大小也就不同 当变压器二次侧空载时 一次侧仅流过主磁通的电流 当变压器二次侧空载时 一次侧仅流过主磁通的电流 I0 这个电 这个电 流称为激磁电流 当二次侧加负载流过负载电流流称为激磁电流 当二次侧加负载流过负载电流 I2时 也在铁芯中产生时 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 一部分为激磁电流就要流过两部分电流 一部分为激磁电流 I0 一部分为用来平衡 一部分为用来平衡 I2 所 所 以这部分电流随着以这部分电流随着 I2变化而变化 当电流乘以匝数时 就是磁势 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 作用实现了一 二次侧的能量传递 图图 1 2 5 是单相变压器的原理图是单相变压器的原理图 三 变压器的主要技术参数 三 变压器的主要技术参数 1 额定电压额定电压 U1N U2N 单位为单位为 V 或者或者 KV U1N 为正常运行时为正常运行时 1 次侧应加的电压 次侧应加的电压 U2N 为为 1 次侧加额定电压 次侧加额定电压 2 次侧处于空载状态时的次侧处于空载状态时的 电压 电压 三相变压器中 额定电压指的是线电压三相变压器中 额定电压指的是线电压 2 额定容量额定容量 SN 单位为单位为 VA KVA MVA SN 为变压器的视在功为变压器的视在功 率 通常把变压器率 通常把变压器 1 2 次侧的额定容量设计为相同 次侧的额定容量设计为相同 3 额定电流额定电流 I1N I2N 单位为单位为 A KA 是变压器正常运行时所能承 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 担的电流 在三相变压器中均代表线电流 对三相 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熔丝 常用以下经验公流 以了解变压运行是否过负荷或选择变压器的熔丝 常用以下经验公 式计算 式计算 一次侧额定电流一次侧额定电流 I1N 近似为近似为 0 06SN 二次侧额定电流二次侧额定电流 I2N 近似为近似为 1 5SN 4 额定频率额定频率 fN 单位为单位为 Hz fN 50Hz 此外 铭牌上还会给出三相联接组以及相数此外 铭牌上还会给出三相联接组以及相数 m 阻抗电压阻抗电压 Uk 型号型号 运行方运行方 9 式式 冷却方式冷却方式 重量等数据 重量等数据 四 变压器结构 四 变压器结构 为了使变压器的运行更加安全 可靠 维护更加简单 更广泛地满为了使变压器的运行更加安全 可靠 维护更加简单 更广泛地满 足用户的需要 近年来油浸式变压器采用了密封结构 使变压器油和周足用户的需要 近年来油浸式变压器采用了密封结构 使变压器油和周 围空气完全隔绝 从而提高了变压器的可靠性 目前 主要密封形式有围空气完全隔绝 从而提高了变压器的可靠性 目前 主要密封形式有 空气密封型 充氮密封型和全充油密封型 其中全充油密封型变压器的空气密封型 充氮密封型和全充油密封型 其中全充油密封型变压器的 市场占有率越来越高 它在绝缘油体积发生变化时 由波纹油箱壁或膨市场占有率越来越高 它在绝缘油体积发生变化时 由波纹油箱壁或膨 胀式散热器的弹性变形做补偿 胀式散热器的弹性变形做补偿 油浸式变压器主要部件是绕组和铁心油浸式变压器主要部件是绕组和铁心 器器 身身 绕组是变压器的电路 铁心是变压器的磁路 二者构成变压器的绕组是变压器的电路 铁心是变压器的磁路 二者构成变压器的 核心即电磁部分 核心即电磁部分 除了电磁部分 还有油箱除了电磁部分 还有油箱 冷却装置冷却装置 绝缘套管绝缘套管 调压和调压和 保护装置等部件保护装置等部件 其结构如图其结构如图 1 2 6 所示 主要部件为 所示 主要部件为 1 铁芯 变压器铁芯的作用是构成磁路以利于导磁 并增强磁场 铁芯 变压器铁芯的作用是构成磁路以利于导磁 并增强磁场 以取得预定的感应电势 为减少涡流与磁滞损耗 增强磁导率 变压器以取得预定的感应电势 为减少涡流与磁滞损耗 增强磁导率 变压器 的铁芯是用许多涂有绝缘的导磁性能好的薄硅钢片 厚的铁芯是用许多涂有绝缘的导磁性能好的薄硅钢片 厚 0 35 0 5mm 叠 叠 成成 铁心交叠 相邻层按不同方式交错叠放 将接缝错开 偶数层刚好铁心交叠 相邻层按不同方式交错叠放 将接缝错开 偶数层刚好 压着奇数层的接缝 从而减少了磁阻 便于磁通流通 压着奇数层的接缝 从而减少了磁阻 便于磁通流通 铁心柱截面形状 小型变压器做成方形或者矩形 大型变压器做成铁心柱截面形状 小型变压器做成方形或者矩形 大型变压器做成 阶梯形 容量大则级数多 叠片间留有间隙作为油道 纵向阶梯形 容量大则级数多 叠片间留有间隙作为油道 纵向 横向 横向 2 绕组 一般用绝缘扁铜线或圆铜线在绕线模上绕制而成 绕组 一般用绝缘扁铜线或圆铜线在绕线模上绕制而成 绕组绕组 套装在变压器铁心柱上 低压绕组在内层 高压绕组套装在低压绕组外套装在变压器铁心柱上 低压绕组在内层 高压绕组套装在低压绕组外 层 低压绕组和铁芯之间 高压绕组和低压绕组之间 都用绝缘材料做层 低压绕组和铁芯之间 高压绕组和低压绕组之间 都用绝缘材料做 成的套筒分开 以便于绝缘 成的套筒分开 以便于绝缘 10 图图 1 2 6 中小型油浸式变压器中小型油浸式变压器 3 变压器油 变压器油的成份是很复杂的 主要是由环烷烃 烷 变压器油 变压器油的成份是很复杂的 主要是由环烷烃 烷 烃和芳香烃构成烃和芳香烃构成 它的相对介电常数它的相对介电常数 在在 2 2 2 4 之间 纯净的变压器油之间 纯净的变压器油 的耐电强度是很高的 可达的耐电强度是很高的 可达 4000kV cm 以上 但是工程上用的净化的变以上 但是工程上用的净化的变 压器油 只能达到压器油 只能达到 50 60kV 2 5mm 这主要是因为在制造和运行过程 这主要是因为在制造和运行过程 中不可避免地会有杂质 水分 气泡等混入 而且在运行中受电场和热中不可避免地会有杂质 水分 气泡等混入 而且在运行中受电场和热 的影响 油会分解出气体和聚合物 在高电场中 这些分解出来的气体 的影响 油会分解出气体和聚合物 在高电场中 这些分解出来的气体 以及油中的水分和纤维等杂质 在电场作用下 顺着电场方向 排列成以及油中的水分和纤维等杂质 在电场作用下 顺着电场方向 排列成 小桥小桥 成为泄漏的通道 情况严重时 导致 成为泄漏的通道 情况严重时 导致 小桥小桥 击穿 使油的耐压击穿 使油的耐压 强度降低 因此 变压器内部绝缘的结构 要考虑上述因素 采取必要强度降低 因此 变压器内部绝缘的结构 要考虑上述因素 采取必要 措施 防止形成措施 防止形成 小桥小桥 变压器油起两个作用 变压器油起两个作用 在变压器绕组与绕组 绕组与铁心及油箱在变压器绕组与绕组 绕组与铁心及油箱 之间起绝缘作用 之间起绝缘作用 变压器油受热后产生对流 对变压器铁心和绕组起变压器油受热后产生对流 对变压器铁心和绕组起 散热作用散热作用 热老化在所有变压器油中都存在 油箱中既有原来残留的氧 而纤热老化在所有变压器油中都存在 油箱中既有原来残留的氧 而纤 维分解时也会产生氧 运行温度较高时 变压器油的氧化过程就进行得维分解时也会产生氧 运行温度较高时 变压器油的氧化过程就进行得 比较快 使得粘度增高 颜色变深 泊泥增多 比较快 使得粘度增高 颜色变深 泊泥增多 tg 值增大 击穿电压值增大 击穿电压 下降等 下降等 另外 还存在着电老化的问题 随着加压时间的延长 油间隙的击另外 还存在着电老化的问题 随着加压时间的延长 油间隙的击 11 穿电压下降 油浸电力变压器中 高场强处产生局部放电 促使油分子穿电压下降 油浸电力变压器中 高场强处产生局部放电 促使油分子 进一步互相缩合成更高分子量的腊状物质 同时逸出低分子的气体 腊进一步互相缩合成更高分子量的腊状物质 同时逸出低分子的气体 腊 状物质积聚于高场强区附近的绕组绝缘上 堵塞油道 影响散热 产生状物质积聚于高场强区附近的绕组绝缘上 堵塞油道 影响散热 产生 的气体增多 放电更易发展 的气体增多 放电更易发展 因此在运行中需经常对油进行检查 试验 并及时进行处理 滤油因此在运行中需经常对油进行检查 试验 并及时进行处理 滤油 等 等 现在不少大型变压器采用充氮保护或隔膜保护措施 隔膜保护是用 现在不少大型变压器采用充氮保护或隔膜保护措施 隔膜保护是用 一略小于储油柜的耐油橡胶胶囊填充于储油柜的油面上 胶囊与大气相一略小于储油柜的耐油橡胶胶囊填充于储油柜的油面上 胶囊与大气相 通 因而隔绝了变压器油与大气的接触 这样就保证了油性能的稳定 通 因而隔绝了变压器油与大气的接触 这样就保证了油性能的稳定 常用的变压器油有常用的变压器油有 10 号 号 25 号和号和 45 号三种规格 其标号表示油在号三种规格 其标号表示油在 零下开始凝固时的温度 例如零下开始凝固时的温度 例如 25 号号 油表示这种油在零下油表示这种油在零下 25 时开始时开始 凝固 应该根据当地的气候条件选择油的规格 凝固 应该根据当地的气候条件选择油的规格 4 油箱 油箱 器身装在油箱内 油箱内充满变压器油 变压器油是一器身装在油箱内 油箱内充满变压器油 变压器油是一 种矿物油 具有很好的绝缘性能 油箱有许多散热油管 以增大散热面种矿物油 具有很好的绝缘性能 油箱有许多散热油管 以增大散热面 积 为了加快散热 有的大型变压器采用内部油泵强迫油循环 外部用积 为了加快散热 有的大型变压器采用内部油泵强迫油循环 外部用 变压器风扇吹风或用自来水冲淋变压器油箱 这些都是变压器的冷却装变压器风扇吹风或用自来水冲淋变压器油箱 这些都是变压器的冷却装 置 置 5 油枕 油枕 油枕也称储油柜 油枕装在油箱的顶盖上 油枕的体积油枕也称储油柜 油枕装在油箱的顶盖上 油枕的体积 是油箱体积的是油箱体积的 10 左右 在油枕和油箱之间有管子连通 当变压器的体左右 在油枕和油箱之间有管子连通 当变压器的体 积随着油的温度变化而膨胀或缩小时 积随着油的温度变化而膨胀或缩小时 油枕起着储油和补油的作用 保油枕起着储油和补油的作用 保 证铁芯和绕组浸在油内 同时由于装了油枕 缩小了油和空气的接触面 证铁芯和绕组浸在油内 同时由于装了油枕 缩小了油和空气的接触面 减少了油的劣化速度减少了油的劣化速度 油枕侧面有油标 在玻璃管的旁边有油温在油枕侧面有油标 在玻璃管的旁边有油温在 30 20 和和 40 时时 的油面高度标准线 表示未投入运行的变压器应该达到的油面 标准线的油面高度标准线 表示未投入运行的变压器应该达到的油面 标准线 主要可以反映变压器在不同温度下运行时 油量是否充足 主要可以反映变压器在不同温度下运行时 油量是否充足 油枕上装着呼吸孔 使油枕上部空间和大气相通 变压器油热胀冷油枕上装着呼吸孔 使油枕上部空间和大气相通 变压器油热胀冷 缩时 油枕上部的空气可以通过呼吸孔出入 油面可以上升或下降 防缩时 油枕上部的空气可以通过呼吸孔出入 油面可以上升或下降 防 止油箱变形甚至损坏 止油箱变形甚至损坏 6 气体继电器 主要作用为变压器内部故障的一种保护装置 气体继电器 主要作用为变压器内部故障的一种保护装置 气气 体继电器装于变压器油箱与油枕的连接管中间 气体继电器与控制电路体继电器装于变压器油箱与油枕的连接管中间 气体继电器与控制电路 连通构成瓦斯保护装置 气体继电器上接点与轻瓦斯信号构成一个单独连通构成瓦斯保护装置 气体继电器上接点与轻瓦斯信号构成一个单独 回路 气体继电器下接点连接外电路构成重瓦斯保护 重瓦斯动作使高回路 气体继电器下接点连接外电路构成重瓦斯保护 重瓦斯动作使高 压断路器跳闸并发出重瓦斯动作信号 压断路器跳闸并发出重瓦斯动作信号 7 防暴管 防暴管 是变压器一种安全保护装置 装于变压器大盖上面 是变压器一种安全保护装置 装于变压器大盖上面 防爆管与大气相通 管口用玻璃密封 在玻璃上用刀刻划防爆管与大气相通 管口用玻璃密封 在玻璃上用刀刻划 字 故字 故 障时障时 热量会使变压器油汽化热量会使变压器油汽化 触动气体继电器发出报警信号或切断电源 触动气体继电器发出报警信号或切断电源 如果是严重事故 变压器油大量汽化 油气冲破安全气道管口的密封玻如果是严重事故 变压器油大量汽化 油气冲破安全气道管口的密封玻 12 璃 冲出变压器油箱 璃 冲出变压器油箱 避免油箱爆裂避免油箱爆裂 8 呼吸器 呼吸器主要作用干燥和过滤油枕上部空间和大气相通 呼吸器 呼吸器主要作用干燥和过滤油枕上部空间和大气相通 的空气中的水分和杂质 以保证变压器内绝缘油的良好性能的空气中的水分和杂质 以保证变压器内绝缘油的良好性能 呼吸器内呼吸器内 的硅胶在干燥情况下成浅兰色 当吸潮达到饱和状态时 渐渐变为淡红的硅胶在干燥情况下成浅兰色 当吸潮达到饱和状态时 渐渐变为淡红 色 这时 应将硅胶取出在色 这时 应将硅胶取出在 140 高温下烘焙高温下烘焙 8h 即可恢复原色仍然保 即可恢复原色仍然保 持原有的性能继续使用 持原有的性能继续使用 9 高 低压绝缘套管 它是变压器箱外的主要绝缘装置 大部分 高 低压绝缘套管 它是变压器箱外的主要绝缘装置 大部分 变压器绝缘套管采用瓷质绝缘套管变压器绝缘套管采用瓷质绝缘套管 变压器通过高 低压绝缘套管 把变压器通过高 低压绝缘套管 把 变压器高 低压绕组的引线从油箱内引至油箱外 使变压器绕组的对地变压器高 低压绕组的引线从油箱内引至油箱外 使变压器绕组的对地 外壳和铁心 绝缘 并且还是固定引线与外电路连接的主要部件 高 外壳和铁心 绝缘 并且还是固定引线与外电路连接的主要部件 高 压瓷套管比较高大 低压瓷套管比较矮小 压瓷套管比较高大 低压瓷套管比较矮小 10 分接开关 分接开关 是变压器高压绕组改变抽头的装置 调整分接开是变压器高压绕组改变抽头的装置 调整分接开 关的位置 可以增加或减少一次绕组部分匝数 以改变电压比 关的位置 可以增加或减少一次绕组部分匝数 以改变电压比 使输出使输出 电压得到调整电压得到调整 分接开关 分为有载调压和无载调压两种 电力变压器在有载运行中 分接开关 分为有载调压和无载调压两种 电力变压器在有载运行中 能自行变换分接开关位置 而调整输出电压的称为有载调压 电力变压能自行变换分接开关位置 而调整输出电压的称为有载调压 电力变压 器在退出运行 并从电网上断开后以手动变换分接开关位置的方式 而器在退出运行 并从电网上断开后以手动变换分接开关位置的方式 而 调整输出电压的称为无载调压 调整输出电压的称为无载调压 6 10KV 双绕组电力变压器用得较多的是三相星形中性点改变抽头的双绕组电力变压器用得较多的是三相星形中性点改变抽头的 调压方法 调压方法 五 油浸式变压器 五 油浸式变压器 油浸式电力变压器如图油浸式电力变压器如图 1 2 7 所示在运行中 绕组和铁芯的热量先所示在运行中 绕组和铁芯的热量先 传给油 然后通过油传给冷却介质 油浸式电力变压器的冷却方式 按传给油 然后通过油传给冷却介质 油浸式电力变压器的冷却方式 按 容量的大小 可分为以下几种 容量的大小 可分为以下几种 1 自然油循环自然冷却 油浸自冷式 自然油循环自然冷却 油浸自冷式 2 自然油循环风冷 油浸风冷式 自然油循环风冷 油浸风冷式 3 强迫油循环水冷却 强迫油循环水冷却 4 强迫油循环风冷却 强迫油循环风冷却 油浸式变压器应特别注意其防火安全措施 油浸式变压器应特别注意其防火安全措施 13 图图 1 2 7 油浸式变压器油浸式变压器 图图 1 2 8 干式变压器干式变压器 六 干式变压器 六 干式变压器 相对于油式变压器相对于油式变压器 干式变压器因没有油 也就没有火灾 爆炸 污干式变压器因没有油 也就没有火灾 爆炸 污 染等问题 故电气规范 规程等均不要求干式变压器置于单独房间内 染等问题 故电气规范 规程等均不要求干式变压器置于单独房间内 特别是新的系列 损耗和噪声降到了新的水平 更为变压器与低压屏置特别是新的系列 损耗和噪声降到了新的水平 更为变压器与低压屏置 于同一配电室内创造了条件 于同一配电室内创造了条件 干式变压器种类很多 干式变压器种类很多 主要有浸渍绝缘干主要有浸渍绝缘干 式变压器和环氧树脂绝缘干式变压器两类式变压器和环氧树脂绝缘干式变压器两类 干式变压器结构如图干式变压器结构如图 1 2 8 所示 所示 使用中的注意事项 使用中的注意事项 1 干式变压器的安全运行和使用寿命 很大程度上取决于变压器绕 干式变压器的安全运行和使用寿命 很大程度上取决于变压器绕 组绝缘的安全可靠 绕组温度超过绝缘耐受温度使绝缘破坏 是导致变组绝缘的安全可靠 绕组温度超过绝缘耐受温度使绝缘破坏 是导致变 压器不能正常工作的主要原因之一 因此对变压器的运行温度的监测及压器不能正常工作的主要原因之一 因此对变压器的运行温度的监测及 其报警控制是十分重要的 其报警控制是十分重要的 2 根据使用环境特征及防护要求 干式变压器可选择不同的外壳 根据使用环境特征及防护要求 干式变压器可选择不同的外壳 通常选用通常选用 IP23 防护外壳 可防止直径大于防护外壳 可防止直径大于 12mm 的固体异物及鼠 蛇 的固体异物及鼠 蛇 猫 雀等小动物进入 造成短路停电等恶性故障 为带电部分提供安全猫 雀等小动物进入 造成短路停电等恶性故障 为带电部分提供安全 屏障 若须将变压器安装在户外 则可选用屏障 若须将变压器安装在户外 则可选用 IP23 防护外壳 除上述防护外壳 除上述 IP20 防护功能外 更可防止与垂直线成防护功能外 更可防止与垂直线成 60 角以内的水滴入 但角以内的水滴入 但 IP23 外外 壳会使变压器冷却能力下降 选用时要注意其运行容量的降低 壳会使变压器冷却能力下降 选用时要注意其运行容量的降低 3 干式变压器冷却方式分为自然空气冷却 干式变压器冷却方式分为自然空气冷却 AN 和强迫空气冷却 和强迫空气冷却 AF 自然空冷时 变压器可在额定容量下长期连续运行 强迫风冷 自然空冷时 变压器可在额定容量下长期连续运行 强迫风冷 时 变压器输出容量可提高时 变压器输出容量可提高 50 适用于断续过负荷运行 或应急事故 适用于断续过负荷运行 或应急事故 过负荷运行 由于过负荷时负载损耗和阻抗电压增幅较大 处于非经济过负荷运行 由于过负荷时负载损耗和阻抗电压增幅较大 处于非经济 运行状态 故不应使其处于长时间连续过负荷运行 运行状态 故不应使其处于长时间连续过负荷运行 4 干式变压器的过载能力与环境温度 过载前的负载情况 起始负 干式变压器的过载能力与环境温度 过载前的负载情况 起始负 载 载 变压器的绝缘散热情况和发热时间常数等有关 若有需要 可向生 变压器的绝缘散热情况和发热时间常数等有关 若有需要 可向生 产厂索取干变的过负荷曲线 产厂索取干变的过负荷曲线 14 三 高压电器设备三 高压电器设备 高 低压电器 一般是根据工作电压来划分的 高 低压电器 一般是根据工作电压来划分的 低压电器通常是工作在交流或直流低压电器通常是工作在交流或直流 500V500V 以下的电路中 而高压电器以下的电路中 而高压电器 则是工作在则是工作在 500V500V 以上的电路中 其作用是对电能的产生 输送 分配起以上的电路中 其作用是对电能的产生 输送 分配起 控制 保护的调节作用控制 保护的调节作用 高压电器在通信电源的交流供电系统中 种类也很多 归纳起来分高压电器在通信电源的交流供电系统中 种类也很多 归纳起来分 以下三种 以下三种 一 高压开关电器 一 高压开关电器 主要用于高压交流配电系统中 要求工作可靠 能分断高压交流电主要用于高压交流配电系统中 要求工作可靠 能分断高压交流电 源 能在正常负荷下控制系统的通与断 这类高压电器有高压隔离开关 源 能在正常负荷下控制系统的通与断 这类高压电器有高压隔离开关 高压断路器等高压断路器等 1 1 高压隔离开关 高压隔离开关 隔离开关用于隔离检修设备与高压电源隔离开关用于隔离检修设备与高压电源 当电气设备检修时 操作当电气设备检修时 操作 隔离开关使需检修的设备与同电压的其它部分呈明显的隔离 隔离开关使需检修的设备与同电压的其它部分呈明显的隔离 隔离开关无特殊的灭弧装置 因此它的接通与切断不允许在有负荷隔离开关无特殊的灭弧装置 因此它的接通与切断不允许在有负荷 电流的情况下进行 否则断开隔离开关的电弧会烧毁设备 甚至造成短电流的情况下进行 否则断开隔离开关的电弧会烧毁设备 甚至造成短 路故障路故障 所以需要接通或断开隔离开关时 应先将高压电路中断路器分所以需要接通或断开隔离开关时 应先将高压电路中断路器分 断之后才能进行 典型断之后才能进行 典型 GNGN8 8型高压隔离开关如图型高压隔离开关如图 1 2 91 2 9 所示 所示 图图 1 2 9GN1 2 9GN8 8型高压隔离开关型高压隔离开关 在电力系统中 隔离开关的主要用途是在电力系统中 隔离开关的主要用途是 将电器设备与带电的电网隔离 以保证被隔离的电气设备有明显的将电器设备与带电的电网隔离 以保证被隔离的电气设备有明显的 断开点能安全地进行检修断开点能安全地进行检修 改变运行方式 在双母线的电路中 可利用隔离开关将设备或线路改变运行方式 在双母线的电路中 可利用隔离开关将设备或线路 从一母线切换到另一组母线上去 从一母线切换到另一组母线上去 接通和断开小电流电路接通和断开小电流电路 例如可以用隔离开关进行下列操作 例如可以用隔离开关进行下列操作 15 接通和断开电压互感器和避雷器电路接通和断开电压互感器和避雷器电路 接通和断开电压为接通和断开电压为 10KV10KV 长 长 5KM5KM 以内的空载输电线路 接通和断开电压为以内的空载输电线路 接通和断开电压为 35KV 35KV 容量为容量为 1000KVA1000KVA 及以及以 下的和电压为下的和电压为 110KV 110KV 容量为容量为 320KVA320KVA 及以下的空载变压器 接通和断开及以下的空载变压器 接通和断开 电压为电压为 35KV35KV 长度在 长度在 1010 公里以内的空载输电线路 公里以内的空载输电线路 2 2 高压断路器 高压断路器 少油断路器少油断路器 少油断路器 又称油开关 少油断路器 又称油开关 属户内式高压断路器 是高压开关设备属户内式高压断路器 是高压开关设备 最重要 最复杂的一种设备 最重要 最复杂的一种设备 既能切断负载又能自动保护既能切断负载又能自动保护 广泛应用于广泛应用于 发电厂和变电所的高压开关柜内 发电厂和变电所的高压开关柜内 SN10SN10 1010 型高压少油断路器的基本结构有框架 传动机械及油箱 型高