变压器用组件知识ppt课件.ppt

一 分接开关二 套管三 冷却器四 片式散热器五 气体继电器六 压力释放阀七 速动油压继电器八 温度控制器九 储油柜十 充氮灭火装置十一 油色谱在线监测装置 油浸式电力变压器常用组件 1 一 分接开关 无励磁分接开关可以在变压器不施加电压的条件下 变换变压器的分接头 用来改变变压器的电压比 一般无励磁调压分接范围不超过 5 无励磁分接开关按相数 可以分为单相和三相两类 按调压部位 可以分为中性点调压 中部调压和线端调压三种 无励磁调压一般采用线性调 个别情况下也有采用正反调的情况 需注意线性调可在主线圈设置调压段实现 而正反调必须单独设置调压线圈 无励磁分接开关 2 无励磁分接开关的型号国内生产的无励磁分接开关的型号由基本型号 额定通过电流 额定电压等级 分接头数 分接位置数 特殊环境代号及企业注册代号等七部分组成 注意 国外厂家 如德国MR公司 生产的无励磁分接开关的型号不遵循以上规定 一 分接开关 3 无励磁分接开关型号字母排列顺序及涵义 一 分接开关 4 无励磁分接开关的结构形式无励磁分接开关的结构形式由鼓形 笼形 条形 盘形和楔形 鼓形结构无励磁分接开关通常是单相结构 开关的静触头柱为圆柱形 动触头是圆环形 在圆环形的动触头内装有盘形弹簧 在开关调换时 允许动触头相对中心轴有位移 触头压力由动触头相对中心轴的位移大小决定 调换结束后 动触头处于稳定位置 鼓形开关一般用于绕组中部调压 鼓形无励磁分接开关a 鼓形分接开关b 触头系统c 动触头 一 分接开关 5 楔形结构无励磁分接开关楔形结构无励磁分接开关因其触头系统中动触头是楔形而命名的 其静触头和鼓形开关相同 也是圆柱形 动触头是楔形 楔形开关的动触头是利用圆柱形弹簧压紧的 其接触电阻比较稳定 触头过热的情况要比鼓形开关少 楔形结构无励磁分接开关a 楔形分接开关b 触头系统c 动触头 一 分接开关 6 笼形结构无励磁分接开关笼形开关通常有多根绝缘柱 在其上端部和下端部有金属法兰 将绝缘柱连成一体 在绝缘柱上安装定触头 法兰中心部位由旋转轴 其上装有动触头 转动开关的绝缘轴可以带动动触头转动 用以调节分接位置 在电压较低时 笼形开关可以做成三相结构 在电流很大或电压很高时 通常做成单相结构 笼形开关的定触头是圆柱形或板形 动触头是夹片形 触头弹簧是圆柱形螺旋弹簧 压力稳定 接触可靠 笼形开关适用于大电流 高电压的情况 现在国内厂家已可以生产330kV级 额定电流达6000A的笼形开关 德国MR公司的DU型无励磁开关也属于笼形开关 一 分接开关 7 笼形无励磁分接开关a 笼形无励磁分接开关b 330kV 6000A笼形开关 一 分接开关 8 条形结构无励磁分接开关条形开关的定触头安装在长条形的绝缘柱或绝缘板上 动触头沿绝缘柱方向直线运动 改变分接位置 条形无励磁分接开关 一 分接开关 9 盘形结构无励磁分接开关盘形结构无励磁开关的定触头安装在圆盘形的绝缘件上 动触头在圆盘的中心旋转 以改变分接 盘形开关常用于Y联结绕组的中性点调压 三相结构 一般电压不高于35kV 盘形无励磁分接开关 一 分接开关 10 无励磁分接开关的分接布置通常无励磁调压的分接头位于主线圈 即在主线圈上布置调压分接段 采用线性调压的方式 按照调压分接段的位置不同可以分为中性点调压 中部调压和线端调压三种 在考虑安匝平衡和短路机械力的要求下 也有产品使用正反调压的方式 这时要单独设置调压线圈 无励磁分接开关的分接位置和调压方式a 中性点调压b 调压中部调压c 调压线端调压d 正反调压 一 分接开关 11 有载分接开关有载分接开关能在变压器励磁或负载状态下进行操作 用来调换绕组的分接位置的一种电压调节装置 通常它由一个带过渡阻抗的切换开关和一个能带或不带转换选择器的分接选择器组成 整个开关是通过驱动机构来操作的 在有些形式的分接开关中 切换开关和分接选择器的功能被结合成为一个选择开关 一 分接开关 12 因为有载分接开关需要在变压器有励磁和带有负载电流条件下改变变压器的变比 因此 有载分接开关必须有可以切断电流的触头 其工作原理如图 一 分接开关 13 1 上图表示切换开关的动作过程 切换开关动触头动作 由原来接触触头3和4 如图中b 所示 动触头运动断开静触头4 动触头断开电流I 由接触静触头3和4变到只接触静触头3 电流I通过静触头3和过渡电阻器R 2 切换开关动触头继续动作 动触头同时接触静触头2和3如图c 所示 电流I通过静触头2和3 此外分接选择器S1和分接选择器S2的分接1和2的触头将分接绕组一部分通过过渡电阻器短路 在分接绕组中除有变压器负载电流I外 还有分接电压和过渡电阻器的循环电流Ic 3 切换开关动触头继续动作 动触头断开触头3而只接触触头2 动触头断开电流I 2和循环电流Ic 电流I通过触头2如图d 所示 此时变压器负载电流已转到分接1 分接选择器S2不再通过电流 4 切换开关动触头继续动作 动触头同时接触静触头1和2 负载电流通过触头1 过渡电阻器不再通过电流 分接调换结束 5 电流通过分接选择器S1 完成一个分接的调换 整个调换过程所需时间100 150ms MR公司100ms ABB公司150ms 对于上图 开关工作位置在绕组的第2分接 变压器的负载电流通过分接选择器S2的分接2 准备调换到第1分接 分接选择器S1从分接3调到分接1 分接选择器的动触头由位置3移到位置1 由于分接3中不通过电流 分接选择器S1的触头3不需要切断电流 一 分接开关 14 有载分接开关的有关定义1分接选择器有载分接开关中能承载电流 但不能接通或断开电流的装置 与切换开关配合使用 以选择分接连接位置 图上图的S1和S2 2切换开关与分接选择器配合使用 以承载 接通和断开已选电路中电流的装置 3选择开关具有分接选择器和切换开关的功能 能承载 接通和断开电流的一种装置 即复合开关 4转换选择器这种装置是按能承载电流 但不能接通或断开电流设计的 它与分接选择器或选择开关配合使用 当从一个极限位置移到另一个极限位置时 能使分接选择器或选择开关的触头和连到触头上的分接头使用一次以上 一 分接开关 15 1 粗级选择器将分接绕组接到粗调组上或者接到主绕组上的一种转换选择器 一 分接开关 16 2 极性选择器将分接绕组的一端或另一端接到主绕组上的一种转换选择器 一 分接开关 17 过渡阻抗由一个或几个单元组成的电阻器或电抗器 桥接于正在使用的分接头和将要使用的分接头上 以达到将负载电流无间断地或无显著变化地从一个分接转到另一个分接的目的 与此同时 在两个分接头被跨接的期间限制其循环电流 在早期曾较多使用过渡电感 其缺点是熄弧情况不佳 因为交流电弧在电流过零时熄灭 这时电流变化率最大 在电感中将产生较高感应电动势 在触头断口处形成较大的恢复电压 易使电弧重燃 循环电流在分接变换中 当两个分接头 桥接 时 由于分接头之间的电压差所产生并流过过渡阻抗的那部分电流 开断电流当分接变换时 在切换开关或选择开关中所包含的每个主通断触头组或过渡触头组所预计断开的电流 恢复电压在切换开关或选择开关的每个主通断触头组或过渡触头组上的开断电流被切断之后 其动 静触头之间出现的工频电压 一 分接开关 18 驱动机构驱动分解开关的一种装置 一般采用电机驱动 故也可称为电动机构 可实现信号远传和远方操作 一 分接开关 19 有载开关对设计和结构的要求 一 分接开关 20 有载开关的单独油室有载分接开关的典型结构如图所示 由于切换开关在断开电流时产生电弧 会使变压器油分解 产生游离碳和可燃性气体 鉴于此 切换开关要有单独密封的油室 以保护变压器油箱内的变压器油不会受到污染 分接选择器在触头不通过电流的条件下进行分接位置的改变 工作中不产生电弧 可以安置在变压器油箱内 有载开关储油柜配合开关的单独油室 切换开关需要单独的开关储油柜 在储油柜上有指示油面的油位计 有载开关的过压力保护装置为防止压力过高 有载开关应有过压力保护装置 分接开关至少要采用油流控制继电器或过压力继电器 或两者都采用 油流控制继电器安装在分接开关顶部和开关储油柜之间 在预定的油流速度下动作 并从电网中切除变压器 过压力继电器安装在切换开关或选择开关的油室中 当油室中的压力超过预定值时 继电器动作 同时也能从电网中切除变压器 分接开关还应有压力释放装置 在超过预定应力时 压力释放装置打开 以保护切换开关或选择开关的油室 一 分接开关 21 有载开关的滤油机1 纸滤芯滤油机的适用工况以滤纸作为滤芯 一般适用于工业变压器 如电炉变压器 其开关操作非常频繁 而且经常是满载并可能过载 开关油可能迅速被电弧污染 纸滤芯可以清除油中的固体颗粒 减少检修和换油的次数 其过滤细度约为11 m 2 复合滤芯的适用工况适用于开关工作在湿度特别高的地区和储油柜内的温度每天经常在露点以下 复合滤芯除了可以清除油中的固体颗粒外 还可以净化和干燥变压器油 复合滤芯由纸滤芯和干燥剂组成 其过滤细度为6 9 m 过滤后的油可将含水量保持在10ppm以下 以MR公司开关所配的OF100型滤油机为例 其装配如图所示 一 分接开关 22 真空有载分接开关的切换开关在断开电流时的电弧在真空泡 真空断流器 里熄灭 因此在开关内部没有电弧产生的可燃气体和游离碳 不存在油的拉弧污染 因此 开关的维护和检修工作量大大减少 电气寿命指标可达30万次 机械寿命指标可达150万次 油基本无需更换 真空有载分接开关 一 分接开关 23 变压器需要通过套管将各个不同电压等级的绕组连接到线路中 需要使用不同电压等级的套管对油箱进行绝缘 根据使用条件 套管需要满足使用的绝缘 内绝缘和外绝缘 载流 额定或过载 机械强度 稳定和地震 等各方面的要求 二 套管 24 在变压器中使用的套管 其主绝缘有电容式和非电容式两种 绝缘介质有变压器油 空气和SF6气体 根据套管使用时的外部绝缘介质 套管可以分为以下几类 油 空气套管在油浸式变压器中使用 套管的下部在变压器油箱内部的变压器油中 套管的上部在空气中 由于变压器油的绝缘强度高 套管的下部比较短 几乎没有伞裙 而套管的上部在空气中 长度很长 为了保证雨天的绝缘强度 套管的上部有伞裙 二 套管 25 油 SF6套管在油浸式变压器中使用 套管的下部同油 空气套管的下部 而套管的上部是处于SF6气体中 由于SF6气体的绝缘强度很高 油 SF6套管的上部也是很短的 而且没有伞裙 油 油套管在油浸式变压器中使用 用于变压器出线端子也处于变压器油中的情况 例如电缆引出 二 套管 26 油浸式电容套管的典型结构1 套管上部的接线头 它是将变压器绕组引线连接到外部电力线路用 其结构形式和额定电流有关 2 套管储油柜 和变压器储油柜的作用完全一样 为了补偿套管内部变压器油随温度变化引起的体积变化 在储油柜上设置有油位指示器 用以指示套管内部变压器油位 3 上部瓷件 为保证在污秽和淋雨条件下套管仍有足够的爬电距离 套管上部瓷件根据需要 常设计成具有大小伞的形状 二 套管 27 4 导电结构 可分为穿缆结构和导电杆结构两种 a 穿缆结构套管 穿缆结构的套管常用于额定电流为1250A及以下的变压器套管 b 导杆式连接套管 当额定电流大于1250A时 常用导杆式连接的套管 其导电连接是绕组引线在套管的下部均压罩内直接和下部接线头连接 不使用电缆通过铜管 电流直接由电缆连接 二 套管 28 5 CT安装部位 套管的CT安装部位是用于安装套管式电流互感器的位置 该部位接地 其电位为地电位 6 电容芯子 电容式套管的内绝缘是电容式结构 由高压电缆纸和导电铝箔组成油纸电容芯子 根据电容分压原理 保证套管内铜导管到接地法兰间的电位分布均匀 7 测量端子和电压抽头 在中间接地法兰上布置了测量端子或电压抽头 测量端子是从电容芯子最外一层电容屏通过绝缘套管引出的 该层电容屏主要用来测量电容套管的介质损耗因数和电容量 在局部放电测量时 用该电容屏对接地法兰的电容和电容芯子的主电容形成分压器 用来测量变压器的局部放电 电压抽头和测量端子的不同是从套管的最外第2层屏通过绝缘套管引出的 其对地电容比较大 可以输出一定功率 为同步检测器 电压测量 电压响应滞后检测提供电源 一般执行美标 ANSI 的地区要求配备电压抽头 二 套管 29 其它套管类型 大电流套管一般用于发电机变压器的低压侧 与发电机连接 通常处于封闭母线中 硅橡胶绝缘套管硅橡胶绝缘的套管外部伞裙为硅橡胶材质 在污秽条件下的绝缘性能优良 并且具有优良的耐受地震能力 由于硅橡胶绝缘基本是弹性体 所以在硅橡胶绝缘的内部要衬以环氧玻璃绝缘筒 二 套管 30 环氧浸纸电容式套管这种套管的电容芯子由绝缘纸及金属箔构成电容结构 电容芯子卷制完成后 真空浸渍环氧树脂 而不是浸渍变压器油 因此属于干式套管 纯瓷套管套管主绝缘为瓷壁 没有电容芯子 一般为40 5kV级及以下 二 套管 31 三 冷却器 变压器用冷却器根据冷却介质分为风冷却器和水冷却器两类 32 风冷却器 风冷却器的额定冷却器容量常用的冷却容量为200kW 250kW 300kW 315kW 400kW 按标准规定 额定冷却容量是冷却器进口油温与进口风温之差等于40K时 并在额定油流量和额定空气流量下 所具有的冷却容量 三 冷却器 33 风扇 变压器用风扇采用轴流式叶轮 户外三相异步电动机直轴连接的结构 冷却器用风扇的噪声一般在72dB以上 冷却器允许的噪声一般要小于75dB 由此可以得出 冷却器的噪声主要是由风扇引起的 所以对于低噪声变压器 需要低噪声的冷却器 也就是要使用低噪声的风扇 三 冷却器 34 油泵 一般风冷却器使用油泵为盘式油泵 其特点是电动机定子和转子的气隙是轴向的 现在均采用低转速油泵 一般要求转速不能超高1000转 min 低转速的好处 1 降低流速 改善油流带电问题 2 避免泵叶快速摩擦变压器油而可能带来的油分解产气问题 三 冷却器 35 油流指示器 油流继电器 油流指示器 油流继电器 是显示变压器强迫油循环冷却系统内油流量变化的装置 监测强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 当油流量达到动作油流量或减少到指定油流量时 均能发出报警信号 三 冷却器 36 水冷却器 水冷却器工作原理是直接把变压器热油输送到冷却器的冷却管束外周 并时冷却水通过散热器内周 油水两种介质不断循环通过冷却管壁进行热交换 达到冷却目的 早期多采用单管冷却管 但由于可能存在材料缺陷 制造密封性不好 冷却水腐蚀等原因而导致漏水 单管式漏水会进入变压器油中 为更加安全可靠 现多采用双重管水冷却器 散热管通过特殊方法牢固胀接在承水托板和承油托板上 两托板间形成一个密封的隔离室 这种结构有效避免了漏水进入变压器油中 即使漏水 也可通过隔离室小孔排到冷却器外部 实现捡漏 三 冷却器 37 四 片式散热器 片式散热器实际上就是扩大变压器的散热面 将绕组和铁心产生的热量散出去 将温度控制在允许温度限值内 片式散热器由集油管 散热片等组成 集油管上焊有联结法兰 放油塞 吊环和联结座等 散热片由冷轧薄钢板压成有槽形油道后 两片组焊成一片散热片 再组焊成散热器 现常用的散热器片宽为520mm 38 散热器的散热面积 散热器有数个有关面积的术语 它们分别是散热器的几何面积 自冷 ONAN 的有效散热面积 风冷 ONAF 的有效散热面积和强油风冷 OFAF 的有效散热面积 散热器的几何面积 散热器的几何面积是根据散热器的外形轮廓线计算得出的 四 片式散热器 39 有效散热面积 按标准JB T5347 1999 变压器用片式散热器 附录B规定的片式散热器有效散热面积的计算方法 一般散热器厂家在样本中应提供自冷 ONAN和风冷 ONAF 的有效散热面积 四 片式散热器 40 气体继电器 气体继电器是油浸式变压器一种主要保护装置 因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 工作原理 1 气体继电器在变压器正常运行时其内部充满变压器油 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通过联管进入继电器上部的气室内 迫使上浮子 和上浮子连在一起的永久磁铁 下降 当下降到整定位置时 接通干簧继电器触头 发出报警信号 2 当变压器内部发生严重故障引起变压器油快速流动时 固定在下浮子侧面的挡板即向流动方向移动 使下浮子下沉移到整定位置 和下浮子连在一起永久磁铁接通干簧继电器触头 发出跳闸信号当气体继电器发出报警信号后 可在配套的取气装置的取气口采气分析 型号及其含义 一般选用德国EMB公司的气体继电器号为 09 22 25 28 213 ZG1 2 型号中各数字含义如下 09 09型双浮子气体继电器 口径80mm 4孔安装法兰 22 气候条件 适用于户外湿热地区 25 开关系统上有2个干簧继电器28 有放油活门 五 气体继电器 41 单浮子 双浮子 单浮子气体继电器仅有一个开关系统双浮子气体继电器有一个上开关系统和一个下开关系统 五 气体继电器 42 故障 油中有自由气体 反应 积聚一定气体 上浮子随液面下降 带动开关元件 发出报警信号 即轻瓦斯报警 故障 由于渗漏造成变压器油流失 反应 随着液体水平面下降 下浮子下沉 带动跳闸开关 变压器断电 即重瓦斯跳闸 故障 由于短路或过电压等故障 突发性地向储油柜流动的变压器油涌浪 反应 油流冲击继电器的挡板 挡板偏转启动跳闸开关 五 气体继电器 43 压力释放阀 压力释放阀是用来保护油浸式变压器等电气设备过压力保护的安全装置 可以避免油箱变形或爆裂 当油浸式变压器内部发生事故时 油箱内的油被气化 产生大量气体 使油箱内部压力急剧升高 此压力如不及时释放 将造成油箱变形或爆裂 安装压力释放阀就是当油箱内压力升高到压力释放阀的开启压力时 压力释放阀在2ms内迅速开启 使油箱内的压力很快降低 当压力降到压力释放阀的关闭压力值时 压力释放阀又可靠关闭 使油箱内永远保持正压 有效地防止外部空气 水气及其他杂质进入油箱 在压力释放阀开启同时 有一颜色鲜明的标志杆向上动作且明显伸出顶盖 表示压力释放阀已动作过 在压力释放阀关闭时 标志杆仍滞留在开启后的位置上 然后必须由手动才能复位 压力释放阀的主要结构型式是外弹簧式 主要由弹簧 阀座 阀壳体 罩 等零部件组成 我公司提供的压力释放阀 双接点 外部安装有导油罩 具体见下图 六 压力释放阀 44 接点容量 在交流125 250和480V时是15A在直流125V 0 5A 非感性负载 在直流250V 0 25A 非感性负载 注意 1 压力释放阀外罩固定螺栓不可随意拆卸2 压力释放阀动作后 在故障排除后 要手动将标志杆复位 这样故障信号才能解除 3 在设备检修时 如不是采取真空注油 且油面低于压力释放阀安装法兰时 要将放气塞打开直至有油流出才可关闭 六 压力释放阀 45 速动油压继电器 速动油压继电器是一种以油箱内部压力变化速度作为测量信号源的压力保护继电器 当油箱内部变压器油在单位时间内的压力升高速度达到整定限值时 速动油压继电器将迅速动作使控制回路及时发出信号 保护变压器 电抗器等的油箱安全 速动油压继电器的安装方式因生产厂家不同而略有不同 以沈阳科奇生产的SYJ9型速动油压继电器 水平安装方式 为例 安装方式见图 1 2 七 速动油压继电器 46 该速动压力继电器可水平安装于变压器的侧壁 也直接安装于变压器的箱盖 但如果水平安装于变压器侧壁时 放气塞应在上端 当速动油压继电器的安装位置距离储油柜最高油位超出6m时 订货时应特殊说明 速动油压继电器用于监测压力突变 当油箱内油压突然增高时 发出报警信号 如果压力只是缓慢增高 速动油压继电器并不会发出报警信号 七 速动油压继电器 47 温度控制器 变压器用温度控制器 即 我们通常所说温度计 是用来测量 监视 变压器油顶层温度或变压器绕组温度 并带有电气接点用于控制变压器冷却系统及发出报警 跳闸 信号的保护仪器1 测量范围 0 至 160 2 开关切换差 测量范围的3 3 温度偏差 相当于DIN16203的 2 4 绝缘等级 2 5kV AC 50 60Hz 1min5 环境温度 20 至 80 6 接点容量 5A 125 250V AC7 防护等级 IP558 输出信号 两路4 20mA9 开关接点 4对 6对 八 温度控制器 48 4对接点图如下6对接点图如下 八 温度控制器 49 油面温度控制器 该MT ST160F ZT F2 PSLC242指针式温度计带有4个或6个可调整的微动开关 温度值由一个封闭的内充高压液体的管系流测量 由于油面温度的不同 管系流中压力将其变化量转变成机械力驱动指针心轴转动 温度值即指示在刻度盘上 同时也带动微动开关在变化量达到设计值时动作 发出相应信号 其中ZT F2里两个传感器 可将温度值转换为两路电信号4 20mA 但是此传感器需要通电 12至30VDC 其中的PSLC242为传感器提供了此电源 该型号的温度控制器图纸见下页 八 温度控制器 50 绕组温度温控器的原理 绕组温度的测量是使用间接方法 绕组和油之间的温差决定于绕组电流 而电流互感器二次电流与电抗器绕组电流成正比 将互感器二次电流经匹配器Va接至温控器的传送器 从而产生的指示值比实测油温高一个温度即为绕组温度 Messko公司的绕组温度控制器型号为 MT STW160F2 ZT F2 Va PSLC242 其主要由MT ST160F2绕组温度计 ZT F2 PSLC242直流电源装置 安装在控制柜内 Va匹配器四部分组成 该型号的温度控制器图纸见下页 绕组温度控制器 八 温度控制器 51 6对接点图如下 Va型匹配器接线图见下表 八 温度控制器 52 注意 1 展开的毛细管不得扭纹 避免猛拉 强扯 压扁或磕窝2 不可用毛细管提携温度计3 毛细管和温度不可作任何改动4 多余的毛细管要盘成圆圈 最小弯曲半径10mm5 指针不可逆时针向刻度低端转动 否则将损坏测量系统6 温度计座要充油至高度的2 37 所用测量系统都是敏感装置 所有部件都要防止跌落 撞击和震动 环境温度不得超过80 八 温度控制器 53 九 储油柜 54 隔膜式抽真空储油柜 工作原理储油柜内装有一个耐油尼龙橡胶隔膜带 以下简称隔膜袋 袋内经过呼吸管及吸湿器与大气相接触 袋外和变压器油相接触 当变压器油箱中油膨胀或收缩时 储油柜油面将会上升或下降 使隔膜带向外排气或自行补充气以平衡袋内外侧压力 起到呼吸作用 当储油柜油面变化时 储油柜油位表浮球位置将随