水泵站运行工技能培训课件PPT电力变压器.ppt

2020 4 12 1 水泵站运行工技能培训课件 3 电力变压器 本钢供水厂 2020 4 12 2 一 概述 变压器是一种静止的电器 借助磁电变换原理对初 次级线圈的电压进行变换 隔离或变换相序 变压器能将交流电压由低变高或由高变低 当输送同一电功率时 其功率损失与电压的平方成反比 电压损失与电压成反比 即电压越高 消耗在输电线路上的功率损失和电压损失越少 因此 为了减少输电线路上的功率损失和电压损失 必须用变压器将电压升高 另外 高压电送到用电区后 不能直接应用 因为一般用电设备的电压是220伏或380伏 有的大型电动机是3至10千伏 所以 为了适应用电设备的需要 就要用变压器将高电压变为用户所需要的低电压 由此可见 在电力系统中变压器的作用是十分重要的 2020 4 12 3 二 变压器的分类 按安装场所分 户内 户外按相数分 单相 三相 三相变两相或两相变三相 按调压方式分 无励磁调压 有载调压 按绕组相数分 双绕组 三绕组 单绕组自耦 按冷却方式分 油浸自冷 油浸风冷 油浸水冷 强迫油循环 干式自冷 干式风冷 按导体材料分 铜导线 铝导线 半铜半铝 近年已发展为铝箔或铜箔产品 按导磁材料分 冷轧硅钢片 热轧硅钢片 近年国外已发展了磁铁玻璃体作铁芯 按用途分 电力变压器 测量变压器 试验变压器 调压器 特种变压器 2020 4 12 4 三 变压器的工作原理1 原绕组和副绕组中的电动势 当变压器的原绕组施以交变电压u1时 便在原绕组中产生一个交变电流i1 这个交变电流在铁芯中产生一个交变主磁通 因为原 副绕组同绕在一个铁芯上 所以当磁通 串过副绕组时 便在变压器副边感应一电动势e2 感应电动势的大小根据电磁感应定律 是和磁通链的匝数及磁通变化率成正比 u1 i1 i2 e2 r 2020 4 12 5 式中 e 感应电动势 伏 f 正弦磁通的频率 赫兹 w 线圈匝数 匝 m 正弦磁通的最大值 韦伯 由于磁通 穿过原 副边绕组而闭合 所以 两式相除得 故 在一般的电力变压器中 绕组的电压降很小 仅占绕组电压的0 1 以下 可以忽略不计 因此 由上式表明 变压器原 副绕组的电压比等于原副绕组的匝数比 因此要原副绕组有不同的电压 只要改变它们的匝数即可 称作变压器的变比 2020 4 12 6 2 原绕组和副绕组中的电流 当原绕组接上交流电压u1时 原绕组中就有电流通过 在铁芯中就会产生交变磁通 在原 副绕组中就会产生感应电动势e1和e2 如果副绕组的输出端不接负载 这时原绕组中的电流叫空载电流 用i0表示 由于变压器的磁路是由铁芯构成的 只需要很小的磁势在原绕组上所产生的感应电动势就能与输入电压u1平衡 因此i0很小 约为额定电流的3 8 当副绕组接上负载r时 副绕组中就有电流i2流过 在磁势i2w2的作用下 铁芯里就会产生一个磁通 2 它的方向与原绕组的磁势i1w1所产生的磁通 1相反 所以 迫使原磁通减少 原磁通的减少会使原绕组中的感应电动势减小 在电源电压不变的条件下 就会引起原绕组中的电流i1的增加 产生更大的磁势i1w1 结果又使原绕组的电势e1增加 从而与电源电压u1达到新的平衡 由此可知 当副绕组接有负载时 铁芯里的磁势是由原绕组的磁势i1w1和副绕组的磁势i2w2共同产生的 当副绕组产生磁势i2w2时 原绕组中立刻增加一个大小相同 方向相反的磁势 以抵消副绕组产生的磁势 保持空载是的磁势 2020 4 12 7 由于空载时的电流很小 可以近似的认为 即 因为 所以 上式说明 变压器工作时 原 副绕组中的电流大小与它们的电压或匝数成反比 这样 变压器在改变电压的同时也改变了电流 2020 4 12 8 四 电力变压器的构造及各部件的作用 变压器是由套在一个闭合铁芯上的两个绕组组成的 铁芯和绕组是变压器最基本的组成部分 此外还有油箱 油枕 呼吸器 散热器 防爆器 绝缘套管等等 1 铁芯 是变压器电磁感应的通路 变压器的一 二次绕组都绕在铁芯上 铁芯是用导磁性能很好的硅钢片叠装组成的闭合磁路 为减少涡流 铁芯一般采用含硅1 5 厚度为0 35 0 5mm的涂漆硅钢片叠装而成 2020 4 12 9 2 绕组 是变压器的电路部分 变压器分有高 低压绕组 即一次 二次两绕组 它是由绝缘铜线或铝线绕成的多层线圈套装在铁芯上 导线外边的绝缘是采用纸绝缘或纱包绝缘 2020 4 12 10 3 油箱 是变压器的外壳 内装铁芯 线圈和变压器油 同时起一定的散热作用 4 油枕 当变压器油的体积随温度变化而膨胀或缩小时 油枕起储油和补油的作用 以保证油箱内充满油 油枕还能减少油与空气的接触面 防止油被迅速氧化和受潮 一般油枕的容积为变压器油箱的1 10 油箱上装有油标管 用以监视油位的变化 2020 4 12 11 5 呼吸器 呼吸器由一铁管和玻璃容器组成 内装干燥剂 油枕的油是通过呼吸器与空气相通 呼吸器内的干燥剂吸收空气中的水分及杂质 使油保持良好的电气性能 6 散热器 当变压器的上层油温与下层油温产生温差时 通过散热器形成油的循环 使油经散热器冷却后流回油箱 起到降低变压器温度的作用 7 防爆器 压力释放阀 当变压器内部出现故障时油温升高 油剧烈分解产生大量气体使油箱内压力剧增 这时压力释放阀自动打开或防爆器玻璃膜破碎 油及气体喷出 以防止变压器油箱爆炸或变形 2020 4 12 12 8 高 低压绝缘套管 是将变压器高 低压绕组的引线引到油箱外部的绝缘装置 起着固定引线和对地绝缘的作用 9 分接开关 是调整电压比的装置 双圈变压器的一次线圈及三圈变压器的一 二次线圈一般都有3 5个分头位置 三个分头中的中间分头为额定电压位置 相邻分头相差 5 多分头的变压器相邻分头相差2 5 10 瓦斯继电器 是变压器的主保护装置 装于变压器的油箱和油枕的连接管上 变压器内部发生故障时 瓦斯继电器的上接点接信号回路 下接点接断路器跳闸回路 能发出信号并使断路器跳闸 2020 4 12 13 五 变压器的型号含义 防护代号 一般不标出 th 湿热ta 干热 高压绕组电压 kv 额定容量 kva 设计序号 1 2 3 调压方式 无励磁调压不标出 2 有载调压 导线材料 铜线不标出 l铝线 绕组数 双绕组不标出 s 三绕组 f 双分裂绕组 循环方式 自然循环不标出 p 强迫循环 冷却方式 空气自冷不标出 f 风冷 w 水冷 c 干式绕组绝缘 g 干式空气自冷 相数 d 单相 s 三相 绕组耦合方式 非耦合不标出 o 自耦 2020 4 12 14 例 s7 2000 10型表示该变压器为 三相油浸自冷式双线圈电力变压器 第7次设计系列 容量为2000kva 一次侧额定电压为10kv 2020 4 12 15 六 变压器的主要技术参数 1 额定容量se 是名牌上所规定的额定状态下变压器的输出能力 以kva表示 对于三相变压器 额定容量是指三相容量之和 其计算公式为 2 一 二次额定电压ue1和ue2 一次额定电压为接到变压器一次绕组端点的电压值 二次额定电压为变压器空载时 一次绕组加上额定电压时二次绕组端所出现的电压值 以kv或v表示 在三相变压器中 额定电压指的是线电压 其计算公式为 3 一 二次额定电流ie1和ie2 在额定容量和允许温升条件下 变压器一 二次允许长期通过的电流 以a或ka表示 在三相变压器中 额定电流指的是线电流 其计算公式为 2020 4 12 16 4 短路电压ud 短路电压是变压器的一个重要参数 它是通过短路试验测出的 其测量方法是 将变压器副边短路 原边加电压使电流达到额定值 这时原边所加的电压叫短路电压 短路电压一般用百分数表示 就是用短路电压与原边绕组的额定电压之比的百分比来表示 即 5 空载电流i0 当变压器二次开路 一次加额定电压时所流过的电流 一般以其占额定电流的百分数表示 6 空载损耗 p0 指变压器二次开路 一次加额定电压时变压器的损耗 它近似等于铁损 变压器二次开路时 一次侧铜损很小 空载损耗可以通过空载实验测出 7 短路损耗 铜损 pt0 变压器一 二次电流流过绕组时 在电阻上所消耗的功率 一般指变压器运行温度为75 时的短路损耗 8 电压比k 变压器一次额定电压与二次额定电压之比 9 联结组别 表示变压器各相绕组的连接方式和一 二次线电压之间的关系 见下表 2020 4 12 17 双绕组三相变压器的联结组别 2020 4 12 18 七 变压器的运行 1 变压器投运前的检查 1 油标的油位应在油标线上 如低于标准油位 在温度降低时会使油面也随之下降 使线圈露出绝缘油之外 降低绝缘强度 2 变压器套管应清洁 无破损 裂纹及放电痕迹 3 温度计指示应正常 毛细管无硬弯及压扁等损坏现象 4 呼吸器硅胶无变色 油碗不缺油 5 安全器玻璃无破损 6 外壳接地应良好 7 接线端子及各接头螺丝应紧固 无松动 2020 4 12 19 2 新安装及检修后的变压器在投运前除按正常内容检查外 还应进行以下项目的检查 1 分接开关指针位置应准确 大修或换位后 应试验分接开关的接触电阻 2 瓦斯继电器油门应全开 3 呼吸器的通气孔应打开 4 各散热器油门应全开 5 冷却装置运行良好 6 临时工作接地线应全部拆除 3 新安装及检修后的变压器在投运前应做保护跳闸试验 2020 4 12 20 4 新安装及检修后的变压器在投运前要做冲击合闸试验 切除在电网中运行的空载变压器会产生操作过电压 在系统中性点不接地或经消弧线圈接地时 过电压幅值可达4 4 5倍的额定相电压 在中性点直接接地时 也可达3倍额定相电压 因此 为了检查变压器绝缘强度能否承受额定电压或操作中出现的过电压 需在变压器投入运行时进行数次冲击合闸试验 此时 空载变压器投入电网运行时 会产生励磁涌流 其数值一般可达6 8倍额定电流 励磁涌流经0 5 1秒后减到0 25 0 5倍额定电流值 但全部衰减时间较长 大容量的可达几十秒 由于励磁涌流会产生很大的电动力 所以 冲击合闸试验也是为了考核变压器的机械强度和继电保护动作的可靠程度 冲击试验的次数为新产品投入时5次 大修后投入3次 冲击试验正常后 才能带负荷运行 2020 4 12 21 5 变压器绝缘电阻的测定变压器在安装 检修 一次回路作业或停运7天后 投入运行前 应测量线圈的绝缘电阻 并将测量结果和测量时的油温记入变压器的技术档案 测量变压器的绝缘电阻应使用1000 2500伏摇表 所测得的绝缘电阻值不得低于同一温度下制造厂家试验值的70 如无制造厂家数据时可参考下表规定 油浸电力变压器线圈绝缘电阻参考值 兆欧 2020 4 12 22 摇测变压器的绝缘电阻时 首先要断开两侧隔离开关 拆除零相套管接地线 把瓷套管清扫干净 用1000 2500伏摇表以每分钟120转的转速分别摇测高压线圈对地 低压线圈对地和高 低压线圈之间的绝缘电阻值 当测得的绝缘电阻值很小时 还应摇测r15和r60两个数值 计算出绝缘吸收比 以判断绝缘损坏还是受潮 变压器的绝缘吸收比等于60秒所测绝缘电阻值与15秒所测绝缘电阻值之比 即r60 r15 用吸收比可以进一步判断绝缘是否潮湿 污秽或有无局部缺陷 供水厂 工艺技术操作规程 规定在温度为10 30 时 r60 r15应大于1 3 摇测变压器绝缘电阻应在天气干燥时进行 摇测读取绝缘值后 不要立即停止摇动 应先取下火线再停摇 否则变压器线圈的感应电压将会反过来冲坏摇表 2020 4 12 23 6 变压器并联运行的条件 1 电压比相等如果两台变压器的变比不等 则二次电压的大小也不等 在二次回路中就会产生环流 这个环流不仅占据变压器的容量 增加变压器的损耗 使变压器所能输出的容量减小 而且当变比相差很大时 循环电流可能破坏变压器的正常工作 所以 并联运行变压器的变比差值不得超过 0 5 2 短路电压相等由于并联运行变压器的负荷分配与变压器的短路电压成反比 如果两台变压器的短路电压不等 则变压器所带负荷不能按变压器容量的比例分配 也就是说 短路电压小的变压器满载时 短路电压大的变压器欠载 因此 规定其短路电压值相差不应超过 10 2020 4 12 24 3 接线组别相同如果两台变压器接线组别不一致 变压器的二次电压相位就不同 至少相差30 因此会产生很大的电压差 在这个电压差的作用下 将会产生几倍于额定电流的循环电流 这个循环电流会使变压器烧坏 所以接线组别不同的变压器是绝对不允许并联运行的 4 变压器容量比不超过3 1因为不同容量的变压器短路电压值相差很大 负荷分配极不平衡 运行很不经济 同时 在运行方式改变和事故检修时 容量小的变压器将起不到备用作用 2020 4 12 25 7 变压器的核相新投入的变压器或大修后变更了一次接线的变压器 需要并列运行时 在投入运行前应做核相工作 核相的目的是为了检查将投入的变压器高低压侧 或母线 的相位是否一致 如相位不同 不允许并列运行 核相的方法 有条件的一般都采用母线电压互感器核相 如两台变压器所带两段母线分别接有母线电压互感器 可分别投入 用万能表或普通量程大于100伏的交流电压表 测量两段母线电压互感器二次侧对应的电压 若对应的电压为零 即均等于零 说明是同相位 如果对应的电压为线电压时 则说明该两段母线 或变压器 不是同相位 不能并列运行 核相前应先核对母线电压互感器的相位 即将两段母线由一台变压器供电 测量两段母线电压互感器二次对应电压为零时 说明两组电压互感器的相位对应 然后再进行核相 所内变压器 即二次侧额定电压为400伏的变压器可以用万能表或普通交流电压表直接在变压器二次侧低压母线上进行核相 2020 4 12 26 8 变压器的检查周期 1 正常运行时每4小时检查一次 并做记录 2 大修后新投入运行的变压器 在4小时内 每小时检查一次 3 过负荷运行的变压器 每半小时检查一次 4 每周一夜间 在高峰负荷时进行一次熄灯检查 并做记录 5 大风 大雪 浓雾 雷雨等恶劣天气应随时检查 9 运行中的变压器正常巡视检查的内容 1 内部声音应正常 2 套管应完整 清洁 无破损 裂纹及放电痕迹 3 接线端子无松动及发热现象 4 各部无渗油 漏油现象 油面 油色应正常 5 温度计指示正常 其上层油温不得超过85 6 瓦斯继电器玻璃应透明 充满油 引线不腐蚀 7 安全器玻璃无破损 8 外壳接地线应良好 9 每个散热器及铁壳温度应均衡 10 呼吸器硅胶颜色正常 2020 4 12 27 10 变压器特殊检查的内容 1 夜间熄灯检查瓷瓶 套管及电缆引线应无放电现象 各部接头无发红现象 2 大风天气时检查上部应无杂物挂落 3 大雪 浓雾及雷雨后 检查瓷瓶 套管应无放电痕迹 11 变压器正常过负荷的允许值和允许时间变压器的正常过负荷可以经常使用 其允许值根据变压器的符合曲线 冷却介质的温度以及过负荷前变压器所带的负荷来确定 对自冷和风冷的油浸电力变压器 正常过负荷的允许值和允许时间可参照下表规定 2020 4 12 28 变压器过负荷运行的允许时间 2020 4 12 29 八 变压器常见故障及事故的分析与处理 1 瓦斯继电器动作后的处理瓦斯继电器动作可能是变压器内部有气体或有故障 1 轻瓦斯动作 应对变压器及瓦斯继电器进行检查 严密注视电流 电压 温度及音响变化 并立即收集气体 对收集的气体做点燃试验 如可燃 说明是内部故障 如不可燃 则可能是空气 有条件应对气体做其他化学分析 2 重瓦斯动作 瓦斯动作跳闸后 在未判明故障性质前不得试送 应尽快收集气体做点燃试验 重瓦斯接于信号时 应根据变压器的音响 气味 喷油 冒烟 温度上升等情况 证明变压器内部有故障时 立即将其停运 3 根据气体颜色判别故障性质 黄色不易燃的为木质故障 淡灰色 带强烈气味 可燃的为纸或纸板故障 灰色 黑色 易燃的为油故障 凡进行能引起变压器油流动的工作时 应将重瓦斯改接到信号回路 工作结束后 待变压器不再向外排出空气时 一般在添油运行后二 三昼夜 再恢复至跳闸回路 2020 4 12 30 2 变压器的不平衡电流 变压器的不平衡电流系指三相变压器绕组之间的电流差而言 这种电流差主要是由于三相负载不平衡造成的 如单相电焊机 照明等负载 在三相上分配不均匀常使三相负载不对称 负载的不对称使流过变压器的三相电流不对称 由于电流不对称使变压器三相阻抗压降不对称 因而二次侧的三相电压也就不对称 这对变压器和用电设备都是不