变电站一次系统

1、 第一节第一节 变电站的主变压器变电站的主变压器一、变压器的原理及分类一、变压器的原理及分类1、变压器的原理、变压器的原理 变压器是一种通过改变电压而传输交流电能的静止感应电器。它有一个共用的铁芯变压器是一种通过改变电压而传输交流电能的静止感应电器。它有一个共用的铁芯和与其交链的几个绕组，且它们之间的空间位置不变。当某一个绕组从电源接受交流和与其交链的几个绕组，且它们之间的空间位置不变。当某一个绕组从电源接受交流电能时，通过电感生磁、磁感生电的电磁感应原理改变电压（电流），在其余绕组上电能时，通过电感生磁、磁感生电的电磁感应原理改变电压（电流），在其余绕组上以同一频率、不同电压传输出交流电能。

2、因此，变压器的主要结构就是铁芯和绕组。以同一频率、不同电压传输出交流电能。因此，变压器的主要结构就是铁芯和绕组。铁芯和绕组组装了绝缘和引线之后组成变压器的器身。器身一般在油箱或外壳之中，铁芯和绕组组装了绝缘和引线之后组成变压器的器身。器身一般在油箱或外壳之中，再配置调压、冷却、保护、测温和出线等装置，就成为变压器的结构整体。再配置调压、冷却、保护、测温和出线等装置，就成为变压器的结构整体。2、变压器的分类、变压器的分类按照单台变压器的相数来区分按照单台变压器的相数来区分,可以分为三相变压器和单相变压器。在三相电力系统中可以分为三相变压器和单相变压器。在三相电力系统中,一般应用三相变压器，当容量

3、过大且受运输条件限制时，在三相电力系统中也可以应一般应用三相变压器，当容量过大且受运输条件限制时，在三相电力系统中也可以应用三台单相式变压器组成变压器组。用三台单相式变压器组成变压器组。 35kV站的三相主变压器35kV站的三相主变压器一、变压器的用途 变压器是利用电磁感应原理进行电压变换的电气设备。电力变压器是指用于电力系统中的变压器，其主要作用是进行电压变换，将一个电压等级变换成同一频率的另一个电压等级。在电力系统中，由于电源点和负荷中心之间存在一定的距离，需要通过输电线路将电能输送过去。远距离输送的电能一般是三相正弦交流电，输送的功率可用P=3UI计算。从公式可以看出当输送同样功率的电能

4、时，电压越高，则电流越小，这样就可以选用截面较小的导线，节省有色金属。在输送的过程中，电流通过导线会产生一定的功率损耗和电压降，如果电流减小，功率损耗和电压降会随着电流的减小而降低。所以，提高输送电压后，选择适当的导线，不仅可以提高输送功率，而且可以降低线路中的功率损耗并改善电压质量。 但是，电压越高绝缘费用也随之增大，因此要根据输送功率和输送距离选择合适的电压等级。当输送距离较远且输送功率较大时，线路一般采用较高的电压等级，这就需要在电源侧经升压变压器将电压升高，而到了用电侧，为了适应用电设备和安全用电的需要，又需要经降压变压器将电压降低。可见，电力变压器在电能的输送、分配和使用中具有重要意

5、义，是电力系统中的重要电气设备。变压器的用途电力系统示意图变压器的原理图一次绕组二次绕组铁芯U1U2二、变压器的工作原理 变压器的基本工作原理就是电磁感应原理。如上图所示：一个单相变压器的两个互相绝缘的绕组，绕在一个铁芯上。电源侧绕组称为一次绕组，负载侧绕组称为二次绕组。当交流电压加在一次绕组后，交流电流入该绕组并产生励磁作用，在铁芯中产生交变磁通，这个交变的磁通量不但穿过一次绕组，同时也穿过二次绕组，分别在两个绕组中产生感应电动势E1和E2。电势的大小与匝数成正比。变压器的一次绕组与二次绕组匝数不同，这样就起到了变压作用。变压器的工作原理2.分接开关1.高压套管4.瓦斯继电器3.低压套管6.

6、油枕5.防爆管8.吸湿器7.油位表10.铭牌9.散热器12.油样活门11.接地螺栓14.阀门13.放油阀门16.温度计15.绕组18.净油器17.铁芯20.变压器油19.油箱三、变压器的结构和组成 铁芯 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。 电力变压器正常运行时，铁芯必须有一点可靠接地。若没有接地，则铁芯对地的

7、悬浮电压，会造成铁芯对地断续性击穿放电，铁芯一点接地后消除了形成铁芯悬浮电位的可能，但铁芯出现两点以上接地时，铁芯间的不均匀电位就会在接地点之间形成环流，并造成铁芯多点接地发热的故障。变压器的铁芯接地故障会造成铁芯局部过热，严重时，铁芯局部温升增加，轻瓦斯动作，甚至将会造成重瓦斯动作而跳闸的事故。烧熔的局部铁芯片间的短路故障，使铁损变大，严重影响变压器的性能和正常工作。铁芯接地绕组 绕组是变压器最基本的组成部分，它与铁芯合称电力变压器本体，是建立磁场和传输电能的电路部分。 变压器高低压绕组的排列方式，是由多种因素决定的。但就大多数变压器来讲，是把低压绕级布置在高压绕组的里边。 这主要是从绝缘方

8、面考虑的。理论上，不管高压绕组或低压绕组怎样布置，都能起变压作用。但因为变压器的铁芯是接地的，由于低压绕组靠近铁芯，从绝缘角度容易做到。如果将高压绕组靠近铁芯，则由于高压绕组电压很高，要达到绝缘要求，就需要很多的绝缘材料和较大的绝缘距离。这样不但增大了绕组的体积，而且浪费了绝缘材料。 再者，由于变压器的电压调节是靠改变高压绕组的抽头，即改变其匝数来实现的，因此把高压绕组安置在低压绕组的外边，引线也较容易。 绕组油箱 油箱是油浸变压器的外壳，大都采用碳素钢材，器身就放置在此油箱内，箱内灌满了变压器油。变压器油起两种作用：一方面作为绝缘介质起绝缘作用；另一方面作为散热媒介，即通过变压器油的循环，将

9、绕组产生的热量带给散热器、冷却器进行冷却。油箱要求有一定的机械强度，除了满足变压器在运行时的各种要求外，还应满足变压器在检修和运输中的要求。按变压器容量大小，有箱式和钟罩式两种。 箱式油箱：适用于中小型变压器，这种变压器油箱的上部箱盖可以打开。其充油后的总质量相对大型变压器较轻，因此可以带油整体搬运。 钟罩式油箱：随着变压器容量的不断增大，其体积和质量也随之相应增加。对运输和起吊起身，都非常困难。因此，大型的变压器的箱壳都已毫无例外地做成钟罩式，当进行器身检修时，不用吊出笨重的器身就可以进行检修工作。储油柜（油枕） 因此容量在100kVA及以上的变压器在箱盖上另装一只储油柜，用于调节油的膨胀收

10、缩。装了储油柜的变压器箱壳总是充满着变压器油。可以使油与空气接触的面积大大减少，同时油面能随着温度的变化自由的升降。储油柜的容积一般为总油量的10%左右。还采用胶囊袋密封或橡胶隔膜式密封的方法延缓变压器油的老化。 为了防止绝缘油直接与空气接触，避免绝缘油吸收空气中的氧和水分，使变压器的绝缘与油始终保持良好的绝缘性能，延长使用寿命。储油柜（油枕） 目前电力系统广泛采用的胶囊袋密封或橡胶隔膜式密封储油柜存在许多弊端，密封线长，橡胶易老化、龟裂及因吸湿器硅胶更换不及时而造成变压器油与空气隔绝性降低。 现在出现了一种BP1型波纹膨胀储油柜，不锈钢内油式，实现了全密封免维护结构，不需加装吸湿器。变压器油

11、与外界空气完全隔绝，变压器油直接接触不锈钢表面，所以有效防止变压器油劣化。油位计 油位计是用来指示变压器内部油位高低的指示器，目前使用的有玻璃油位计、指针式油表等。 变压器的油位在正常情况下随着油温的变化而变化，因为油温的变化直接影响变压器油的体积，使油标内的油面上升或下降。影响油温变化的因素有负荷的变化、环境温度的变化、内部故障及冷却装置的运行状况等。 1）玻璃油位计装在储油柜的一个端面，在运行中可以看到油位的变化，油表上有三条温度线，分别为环境温度-30、+20、+40时的正常油面高度。油位标上+40表示安装地点变压器在环境最高温度为+40时满载运行中油位的最高限额线，油位不得超过此线，+

12、20表示年平均温度为+20时满载运行时的油位高度；-30表示环境为-30时空载变压器的最低油位线，不得低于此线，若油位过低，应加油。玻璃油位计 2）指针式油表当变压器油温随温度变化而使储油柜油面升降时，浮在油面上的隔膜膨胀和起落带动连杆齿轮转动，指示出油位来。指针使油表的运行应根据温度油位曲线执行。指针式油位计吸湿器 为防止储油柜内的变压器或胶囊密封上部空气与大气直接接触，所以储油柜内的空气是经过一个吸湿器（也称呼吸器）与外界空气连通的。吸湿器为一只盛满能吸收潮汽物质的小罐，通常在小罐内放入氯化钴浸渍过的变色硅胶作为吸潮剂，它在干燥情况下呈蓝色，吸收潮汽后逐渐变为粉红色，此时即说明硅胶已失去效

13、能。净油器 净油器是一个充有吸附剂（除酸硅胶或活性氧化铝）的金属容器，变压器油流经吸附剂时，油中水分、游离酸和各种氧化物都被吸附剂所吸收，使油得到连续的再生，使油质清洁而延长变压器油的使用期限。如果压力释放器与全密封式储油柜配合使用时，可以不装净油器。常用的净油器有温差环流法净油器和强制环流法净油器等。安全装置 变压器安全装置主要指安全气道（防爆管）和压力释放器。它们的作用都是当变压器发生内部故障，变压器油产生大量气体，使变压器内部压力剧增是能有一个排气泄压处，以避免变压器箱壳因受压过高而发生爆裂的装置。当油箱内的压力降低或恢复到正常值后，阀盖自动复位， 使箱内变压器油与外部空气隔绝。防爆管防

14、爆膜的压力允许在（34）10kPa。压力释放器动作后，圆盘中心顶部的标志杆会被顶出，突出圆盘平面，表示释压器已动作，标志杆必须手动复归。另外释放器动作后，可以接通变压器断路器的跳闸回路并可以发出动作信号。 压力释放阀型号：Y S F压力释放阀型号释义释放阀 设计序号 开启压力 信号及使用环境代号：TH湿热带型 TA干热带型，一般性不加表示 压力喷油口径 试压试片绝缘套管 变压器的绝缘套管是用于将变压器内部的高、低压引线引到油箱的外部，不但是作为引线对地绝缘的部件，而且担负固定引线的作用。绝缘套管 在较高电压使用时，较多使用油纸电容式套管。 套管是由油枕、瓷套、法兰级电容芯子组成。 主绝缘电容芯

15、子是由绝缘纸和铝箔奠基在导电管上卷绕而成的同心圆柱形串联电容器，用以均匀电场。经真空干燥，浸油处理后成为电气性能极高的油纸绝缘体。 瓷套为外绝缘，同时还作为保护主绝缘的容器。 套管的头部油枕上还设有只是油位变化的油位表。冷却系统 变压器冷却系统一般包括散热器、冷热风扇、潜油泵等。 油流继电器安装在潜油泵出口端的联管上，用来监视强油循环风冷却器和强油循环水冷却器的油泵运行情况，同时也监视油泵是否反转，阀门是否打开，管路有无堵塞等情况。油流继电器 油浸自冷式变压器在运行中，铁芯和绕组产生的热量先传递给油，使油温升高，体积膨胀，热油会向上流动，通过散热装置（散热片或散热管）或油箱壁将热量传出，温度下

16、降，相对密度增加而向下流动。这样通过变压器油的对流，依靠油箱壁或散热装置降热量散发到空气中去。容量在6300kVA及以下的变压器，正常运行时产生的热量较少，常采用这种冷却方式。油浸自冷 对于容量为800040000kVA的变压器，运行中产生的热量较多，可在自冷式散热器上加装冷却风扇，当散热器中的油循环时，依靠风扇的强烈吹风，使热油迅速得到冷却。油浸风冷 强迫油循环风冷就是将变压器的上层热油用油泵抽出流入散热片，由散热片管壁向空气散发热量，同时，由安装在冷却器上的风扇强制吹风带走热量，然后冷却的油被送回油箱，然后再循环。强迫油循环风冷 强迫油循环变压器油泵停用后不准继续运行：原因是这种变压器外壳

17、是平的，冷却面积很小，甚至不能将变压器空载损耗产生的热量散发出去。因此强迫油循环变压器完全停用冷却后运行是危险的。 潜油泵应采用E级或D级轴承，油泵应选用较低速油泵（小于1500转/分）。 在大型变压器中，一般装设有油面温度指示计和绕组最高温度指示计，部分大中型变压器也有只装设油面温度指示计的。温度计按变压器容量大小可分为水银温度计、信号温度计、电阻温度计三种测温方法。测温装置 控制室温度显示装置、监控系统和现场温度计指示的温度误差一般不超过5度。 气体继电器也称为瓦斯继电器。有浮子式和挡板式两种。气体继电器的侧面有玻璃视察窗，在其上面还刻有标示气体容积刻度，当运行中有少量气体积聚是可以从视察

18、窗观察到。 带有油枕的800kVA及以上变压器、火电厂400kVA和水电厂180kVA及以上厂用变压器应装设气体继电器。气体继电器 气体继电器型号：Q J气体继电器气体继电器 设计序号 管路通径 mm 特殊使用环境代号：TH湿热带型 TA干热带型，一般性不加表示 轻瓦斯保护一般动作于变压器内有少量气体，或者变压器因缺油油位降低到瓦斯继电器以下。一般会发出信号。1、因滤油、加油或冷却系统不严密以致空气进入变压器。2、因温度下降或漏油致使油面低于气体继电器轻瓦斯浮简以下。3、变压器故障产生少量气体。4、发生穿越性短路。5、气体继电器或二次回路故障。轻瓦斯保护A、罩 B、项针 C、气塞D、磁铁E、开

19、口杯F、重锤 G、探针 H、支架 K、弹簧 L、挡板 M、磁铁 N、螺杆 P、干簧接点（跳闸用）Q、调节杆 R、干簧节点（信号用）S、套管 T、嘴子 瓦斯继电器结构示意 重瓦斯保护一般动作于变压器有短路故障时会产生大量气体，当流速达到启动值时会发出信号并启动断路器跳闸将变压器隔离。 以气体继电器为例：当气体达到300350立方厘米时上浮子动作，油速在10015厘米/秒时下挡板动作。重瓦斯保护 关于变压器气体继电器有两个坡度。一个是沿气体继电器方向变压器大盖坡度，应为1%一1.5%。变压器大盖坡度要求在安装变压器时从低部垫好。另一个则是变压器油箱到油枕连接管的坡度，应为2%一4%（是由厂家制造）

20、。 这两个坡度一是为了防止在变压器内储存空气，二是为了在故障时便于使气体迅速可靠地冲入气体继电器，保证气体继电器正确、可靠动作。 变压器的两个坡度 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。 分接开关 调压方式有无励磁调压和有载调压两种。无励磁调压时，不是变压器二次不带负载，而是把变压器各侧都与电网断开，在变压器无励磁情况下变换绕组的分接头；有载调压时，变压器时在不中断负载的情

21、况下进行变换绕组的分接头。 在切换的过程中需要过渡电阻，过渡电路中有的用电抗，有的用电阻。电抗过渡型分接开关，其体积过大，耗材多，触头烧蚀严重，现在已不再生产。电阻式有载调压分接开关由于它具有材料消耗少、体积小、电弧时间短、弧触头寿命长等特点而被普遍采用。分接开关调压原理图电阻限流有载调压分接开关有下列组成部分1、切换开关：用于切换负荷电流。2、选择开关：用于切换前预选分接头。3、范围开关：用于换向或粗调分接头。4、操动机构：是分接开关的动力部分，有联锁、限位、计数作用。5、快速机构：按预定程序快速切换。分接开关的组成及作用 三绕组变压器一般在高压侧和中压侧装有分接开关。改变高压侧分接开关的位

22、置可以改变中压侧、低压侧的电压。而改变中压侧分接开关位置，只能改变中压侧的电压。如果需要改变中、低压侧电压时，只要改变高压侧分接开关就可以，如果只改变低压侧电压时，除改变高压侧分接开关外，还应改变中压侧分接开关。分接开关作用 因为有载调压的分接开关正常运行时会产生游离碳和金属颗粒，为了延长分解开关内变压器油的使用寿命，有效提高有载分接开关的安全性和可靠性，从而减少停电检修次数，延长维修周期，故在部分变压器有载分接开关上安装在线滤油装置。可以过滤掉变压器油中的游离碳和金属颗粒以及水分等杂质。一般有三种启动方式：1、手动：每启动一次运行四个小时2、定时：可以设定时间定时运行3、自动：在每次调压后自

23、动运行1个小时有载分接开关净油装置四、变压器的额定参数 变压器的额定参数一般有：额定容量、容量比、额定电压、电压比（变比）、额定电流、额定频率、相数、允许温升、空载损耗(铁损)、负荷损耗（短路损耗或铜损）、阻抗电压百分数、绕组绝缘水平等。 额定容量：是指变压器在铭牌规定的条件下，以额定电压、电流连续运行时所输送的单相或三相总视在功率。是以绕组的额定电压和额定电流的乘积所决定的视在功率来表示，它的单位为kVA或MVA。 SN=3UNIN*10-3（kVA）额定容量 变压器各侧额定容量之间的比值，称为容量比。 本站变压器的容量比为250MVA/250 MVA/60 MVA,即100%/100%/2

24、4%。 一般变压器为100%/100%/50%。容量比 额定电压：是指变压器长时间运行时设计条件所规定的电压值（线电压）。 变压器的一次侧的额定电压是指规定加到一次侧的线电压，变压器二次侧的额定电压是指变压器空载，而一次侧加上额定电压时，二次侧的端电压（线电压）。 额定电压 电压比（变比）：是指变压器各侧额定电压之间的比值。电压比（变比）一次绕组二次绕组U1U2 额定电流：是指变压器在额定容量、额定电压下运行时通过的线电流。 三相变压器一次侧和二次侧的额定电流等于变压器的额定容量或该侧的额定容量除以3倍的该侧额定电压，所得的电流值就是相应的额定电流。额定电流额定频率：我国规定标准工业频率为50

25、Hz。额定频率单相或者三相。相数 额定温升：变压器的绕组或上层油面的温度与变压器外围空气的温度之差，称为绕组或上层油面的温升。允许温升 空载损耗(铁损)：是指变压器一个绕组上加上额定电压，其余绕组开路，在变压器中消耗的功率。在一次侧流过的电流称为空载电流。变压器的空载电流很小，它所产生的铜损可忽略不计，所以空载损耗可以认为是变压器的铁损。铁损包括磁滞损耗和涡流损耗。空载损耗一般与温度无关，而与运行电压的高低有关，当变压器接有负荷后，变压器的实际铁芯损耗小于此值。空载损耗、空载电流 指当一侧加电压而另一侧短接，使电流为额定电流时（对三绕组变压器，第三个绕组应开路），变压器从电源吸收的有功功率。因

26、测量时实为短路状态，所以又称为短路损耗。短路状态下，使短路电流达额定值的电压很低，表明铁芯中的磁通量很小，可略去不计，顾可认为短路损耗就使变压器中的铜损。实际运行中的变压器铜损不仅决定于负荷电流的大小，而且还与周围环境温度有关。负荷损耗（短路损耗或铜损） 阻抗电压百分数 阻抗电压百分数：双绕组变压器，当一侧人为的短路，另一侧施加一个降低了的电压并使两侧的电流都达到额定值时，这个降低了的电压数值与额定电压之比的百分数，即为这台变压器的阻抗电压百分数。此电压实际上是变压器通过额定电流时内部漏抗所引起的电压降数值，且主要是漏电抗压降。 短路电压百分数使变压器的一个重要特性参数，它对变压器的电压变动及

27、并列运行有重要意义，对变压器二次侧发生突然短路时的短路冲击电流有决定性的意义。我国的国家标准它的数值应该在4%24%的范围内。 绕组绝缘水平：指的是变压器各侧绕组的额定耐受电压值应标示在铭牌上。LI雷电冲击耐受电压；SI操作冲击耐受电压；AC工频耐受电压。绕组绝缘水平 承受短路能力：变压器应能承受外部短路时的热、动稳定效应而无损伤。承受短路能力 五、变压器的分类 变压器的形式多种多样，以便达到不同的使用目的并适应不同的工作条件，可按照其功能、相数、调压方式、绕组个数、绝缘及冷却方式、铁芯结构、容量大小、中性点绝缘方式等来进行分类。按功能分类 按相数分类 按功能分类：可分为普通变压器（如配电变压

28、器、输电变压器等）和特种变压器（如试验变压器、电炉变压器、整流变压器、电焊变压器、各类调压器等）。 按相数分类：变压器按相数可分为单相变压器、三相变压器和多相变压器（如六相整流用变压器）。我国电力系统中用的电力变压器大多为三相变压器，若三相变压器容量超大，太过笨重，受运输条件限制可以将三个完全相同的单相变压器按一定的方式连接组成三相变压器组。如500k级以上变压器为单相。按调压方式分类 按绕组个数分类 按调压方式分类：可分为无载调压变压器和有载调压变压器。无载调压变压器必须在停电的情况下才能进行分接头的切换，其调压装置结构较为简单。有载调压变压器可以在带电的情况下调压，其装置结构相对复杂，造价

29、高，对检修维护的要求也较高。 按绕组个数分类：可以分为双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压器和多绕组变压器。多绕组变压器比双绕组变压器节约材料和占地面积，减少附属设备，维修也方便。三绕组变压器的高中低压绕组，通常套在一个铁芯柱上。按绝缘及冷却方式分类 按绝缘及冷却方式分类：可分为油浸式、干式和气体绝缘式等。其中油浸式又可以分为油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水冷式、强迫油循环风冷式和强迫油循环导向风冷式等，由于油浸式变压器具有散热好、损耗低、容量大、价格低等优点，所以应用广泛。 变压器有导向与无导向强油风冷装置的冷却效果区别： 装有无导向强油风冷装置的变压器的大部分油流通过箱壁和绕组之间的空隙流回

30、，少部分油流进入绕组和铁芯内部，其冷却效果不好。而流入有导向强油风冷变压器油箱的冷却油流通过油流导向隔板，有效地流过铁芯和绕组提高了冷却效果，降低了绕组的温升。变压器冷却方式含义 变压器的冷却方式是由冷却介质和循环方式决定的；由于油浸变压器还分为邮箱内部冷却方式和邮箱外部冷却方式，因此油浸变压器的冷却方式是由四个字母代号表示的：第一个字母：与绕组接触的冷却介质 O矿物油或燃点大于300度的绝缘液体 K燃点大于300度的绝缘液体 L燃点不可测出的绝缘液体第二个字母：内部冷却介质的循环方式 N流经冷却设备和绕组内部的油流是自然的热对流冷却 F冷却设备中的油流是强迫循环，流经绕组内部的油流是 对流循

31、环 D冷却设备中的油流是强迫性循环，至少在主要绕组内的 油流式强迫导向循环第三个字母：外部冷却介质 A空气 W水第四个字母：外部冷却介质的循环方式 N自然对流 F强迫循环（风扇、泵等）ONAN自然冷却ONAF自然冷却风冷OFAF强迫油循环风冷OFWF强迫油循环水冷ODAF强迫导向油循环风冷ODWF强迫导向油循环水冷按铁芯结构分类 按容量大小分类 按铁芯结构分类：可分为芯式变压器和壳式变压器。 按容量大小分类：可分为小型变压器（10630kVA）、中型变压器（8006300kVA）、大型变压器（800063000kVA）、特大型变压器（90000kVA以上）。 按中性点绝缘方式分类：可分为全绝缘

32、变压器和分级绝缘变压器。 所谓全绝缘是指星形接线变压器中性点的绝缘水平与三相出线的绝缘水平相同，例如60kV及以下电压等级的变压器即采用这种方式。 所谓分级绝缘（半绝缘）就是中性点的绝缘水平低于三相出线的绝缘水平。例如110kV电压等级变压器中性点采用35kV的绝缘水平。采用分级绝缘后，因变压器内绝缘的尺寸缩小，变压器的造价可以降低很多。按中性点绝缘方式分类 凡三相绕组的首端（或尾端）连接在一起的共同连接点，称电源中性点。 当电源的中性点与接地装置有良好的连接时该中性点便称为零点。 由零点引出的导线，称为零线。中性点、零点和零线 六、变压器的型号及其含义 根据国家标准，变压器的型号由字母和数字

33、组成，主要包括以下几部分：字母含义A1A9产品型号字母B性能水平代号C特殊用途和结构代号D额定容量(单位kVA)E高压绕组额定电压(单位kV)F特殊使用环境代号产品型号字母含义字母字母含义含义备注备注A1A1绕组耦合方式绕组耦合方式O O代表自耦变压器，不标示代表独立代表自耦变压器，不标示代表独立A2A2相数相数D D代表单相，代表单相，S S代表三相代表三相A3A3绕组外绝缘介质绕组外绝缘介质变压器油不标示，变压器油不标示，G G代表空气，代表空气，C C代表成型固代表成型固体，体，Q Q代表气体代表气体A4A4冷却方式冷却方式油浸自冷式不标示，油浸自冷式不标示，F F代表风冷式，代表风冷式

34、，W W代表水代表水冷式冷式A5A5油循环方式油循环方式自然循环不标示，自然循环不标示，P P代表强迫油循环，代表强迫油循环，D D代表代表强迫油导向循环强迫油导向循环A6A6绕组数绕组数双绕组不标示，双绕组不标示，S S代表三绕组，代表三绕组，F F代表分裂绕代表分裂绕组组A7A7调压方式调压方式无载调压不标示，无载调压不标示，Z Z代表有载调压代表有载调压A8A8绕组导线材料绕组导线材料铜绕组不标示，铜绕组不标示，L L代表铝绕组代表铝绕组A9A9铁芯材料铁芯材料电工硅钢片不标示，电工硅钢片不标示，H H代表非晶合金代表非晶合金 表示该变压器为三相、三绕组、强迫油循环、风冷、铜绕组、有载调

35、压、额定容量为150000kVA，高压侧电压等级为220kV。例如：SFPSZ-150000/220 表示该变压器为单相、自耦、三绕组、强迫油循环、风冷、铜绕组、有载调压、额定容量为250000kVA，高压侧电压等级为500kV。（这是晋城500kV变电站主变型号 ）ODFPSZ-250000/500七、连接组标号（接线组别） 三相变压器的每一个电压侧都有三个绕组，高压侧绕组用U-X、V-Y、W-Z作线端标志，低压侧绕组用u-x、v-y、w-z作线端标志。双绕组变压器有高压和低压两个绕组，它们由一个共同的主磁通链着。当主磁通随时间变化时，两个绕组都会产生感应电势，这两个电势之间有一定的相位关系

36、，也就是说，在某一瞬间，当一个绕组的某一端头为正（高电位）时，则另一绕组中的一个端头也是正（高电位）时，称为变压器的同极性端头。一般用（*）等符号进行标注。 三相变压器的一次侧和二次侧在组成三相电路时可以有好几种接线方式，在我国，基本的接线方法有两种即星形（或称Y或形）和三角形（或称D或d形）接法。星形和三角形接线星形三角形 电力变压器二次侧采用三角形接法是为了消除三次谐波保证了电力系统的波形质量。时钟表示法 “时钟表示法”：把高压侧线电压作为长针始终指向“12”。而低压侧相对应的线电压作为短时，短针指向的数字称为三相变压器连接组的组号。 我国制造的双绕组变压器，规定采用下列三种标准接线组别：

37、 Y、yn0（Y/Y0-12），用在低压侧电压为400/230V的配电变压器中，供给动力和照明负荷。三相动力负荷用400V线电压，单相照明负荷用230V相电压。Yn表示星形连接的中性点引至变压器箱壳的外面再接地。 Y、d11（Y/-11）,用在低压侧电压高于400V、高压侧电压为35kV及以下的输配电系统中。 YN、d11（Y0/-11）用在高压侧需要中性点接地的输电系统中，如110 kV及220kV等高压系统中。 三相三绕组变压器常用连接组标号：YN、yn0、d11（Y/Y0/-11）。自耦变压器为YN、a0、d11（O- Y0/-12-11）。ABCabc0BA aCcbY/Y0-12型Y

38、/d-11型九、变压器的运行状态 变压器的运行状态分为正常运行状态、异常运行状态和事故状态三种。 1、正常运行状态：正常运行状态下一般应注意监视变压器的音响，变压器通电后，电磁作用引起的机械振动应是连续均匀的“嗡嗡”声，冷却器运行时发出的风机声、潜油泵运转声也应是均匀的。应注意监视变压器各侧三相电流、电压、有功及无功功率、油面温度等参数均在其铭牌及规程规定的范围内，同一侧的各相电流应基本平衡，还需注意变压器油流系统运行应正常，无渗漏现象，硅胶不变色，各类保护装置均处于正常运行状态。2、异常运行状态当变压器有下列现象之一时，即属于异常运行状态。（1）严重漏油或由于严重漏油造成油位降低。（2）变压

39、器油位在当时环境温度下低于油枕相应温度油位标刻度线且变压器满负荷时，应视为油位过低，须注油处理。（3）在环境温度未达40、变压器满负荷或尚未满负荷的情况下，油位标上油位超过40刻度线，应视为“油位过高”，这时应进行放油处理。一般负荷状态下判断油位是否过高、过低，可根据温度曲线来判定。（4）油枕看不到油位时可能是注油未按要求、假油位、严重漏油等多种原因。充油套管看不到油位则可能是套管漏油（外部渗漏可以看到和当外部无渗漏迹象时，则多为油漏入变压器本体）造成的。（5）变压器油碳化，造成变压器油发黑，多半可通过观察油枕油位玻璃管中的油色看出，或由油简化试验结果加以确认。油碳化大多是变压器内部局部过热引

40、起的。（6）绝缘油色谱分析试验显示有乙炔、氢气、总烃超标，并不断趋于严重。（7）变压器内部发出不均匀放电声或其他杂音。（）有载调压分接开关调压不正常，无载分接开关直流电阻数值异常。（）变压器套管有裂纹或严重破损，有对地放电声、接线桩头过热。（）气体继电器轻瓦斯连续动作，时间间隔趋短，气体继电器内气体不断集聚。（）在同样环境温度和负荷下，变压器油温不断上升，并超过正常值。（）其他不正常情况，如冷却系统、保护系统等不正常。下列原因会使变压器缺油： (1)变压器长期渗油或大量漏油。 (2)修试变压器时，放油后没有及时补油。 (3)油枕的容量小，不能满足运行的要求。 (4)气温过低、油枕的储油量不足。

41、变压器补油注意事项：1、应补入经试验合格的油，如需补入的油量较多则应做混油试验；2、补油应适量，使油位与油枕的温度线相适应；3、补油前应将气体保护该接信号位置，补油后经两小时，如无异常再将气体保护由信号改接跳闸位置；4、禁止从变压器的底部阀门补油，防止变压器底部的沉淀物冲入线圈内，影响变压器的绝缘和散热；5、补油后要检查气体继电器并及时放出气体继电器内的气体。下列原因会造成有载调压变压器分接开关的故障： (1)辅助触头中的过渡电阻在切换过程中被击穿烧断。 (2)分接开关密封不严，进水造成相间短路。 (3)由于触头滚轮卡住，使分接开关停在过渡位置，造成匝间短路而烧坏。 (4)分接开关油箱缺油。

42、(5)调压过程中遇到穿越故障电流。以下情况下不允许调节变压器有载调压开关 (1)变压器过负荷运行时（特殊情况除外）； (2)有载调压装置的轻瓦斯动作报警时； (3)有载调压装置的油耐压不合格或油标中无油时； (4)调压次数超过规定时； (5)调压装置发生异常时。用以下方法可以判断变压器的油位是否正常： 变压器油位的变化直接影响到油的体积，使油标中的油面上升或下降。如果油温变化是正常的，而变压器的油位不变化或变化异常，则说明油位是假的。 运行中的变压器出现假油位的可能原因有：（1）油标管堵塞；（2）呼吸器堵塞；（3）防爆管通气孔堵塞；（4）薄膜保护式油枕在加油时未将空气排尽。应将重瓦斯保护改接信

43、号后再进行处理。 下列原因会引起轻瓦斯保护动作： （1）变压器内部有较轻微故障产生气体。 （2）变压器内部进入空气。 （3）部发生穿越性短路故障。 （4）油位严重降至瓦斯继电器以下,使瓦斯继电器动作。 （5）直流多点接地,二次回路短路。 （6）受强烈震动影响。 （7）瓦斯继电器本身有问题。下列原因会使变压器发出异常音响：（1）过负荷。（2）内部接触不良，放电打火。（3）个别零件松动。（4）系统中有接地或短路。（5）大型电动机启动使负荷变化较大。运行中的变压器应根据其声音来判断运行情况： 变压器可以根据运行的声音来判断运行情况，用木棒（或绝缘棒）的一端放在变压器的油箱上，另一端放在耳边仔细听声音

44、，如果是连续的嗡嗡声比平常加重，就要检查电压和油温，若无异常，则可能是铁芯松动。当听到吱吱声时要检查套管表面有无闪络现象。如有噼啪声时，则是内部绝缘击穿现象。如何判断变压器的油温变化是否正常： 影响变压器油温的因素有：负荷的变化、环境温度的变化和冷却装置的运行状况、内部故障等。所以巡视检查变压器时，应记录环境温度、上层油温、负荷和油面高度，与以前数值对照分析判断变压器是否运行正常。若发现同样的条件下油温比平时高出10以上，或负荷不变但油温不断上升，而冷却器装置运行正常，则认为变压器发生内部故障。、事故状态 变压器在运行中由于异常状态未被发现，或发现后处理不当或延误处理，往往会转化为事故状态。当

45、变压器处于事故状态和不能继续正常供电时，继电保护装置应能及时切除故障变压器。如继电保护装置不能切除故障变压器时，运行值班人员应按事故处理规程，采取果断措施将该主变压器退出运行。变压器的6规则 根据运行经验和专门研究表明，当变压器绕组绝缘温度在80140范围内，每升高6，使用寿命将减少一半，这就是变压器运行6规则。为了使绝缘材料获得最经济的使用寿命，按其在正常条件下的最高工作温度分成了Y、A、E、B、F、H、C等不同的耐热等级。其中Y级绝缘最高允许工作温度为90，A级为105，E级为120，B级为130，F级为155，H级为180，C级为180以上。 由于在40度左右时，油流的带电倾向性最大，因

46、此变压器可通过控制油泵运行数量来避免变压器绝缘油运行在35-45度温度区域。 一般变压器的主要绝缘是A级绝缘，规定绕组最高使用温度为105，国标规定空气参考温度为40，所以规定了A级绝缘变压器绕组的温升不得超过为65。变压器在运行中绕组的温度要比上层油温高1015。如果运行中的变压器上层油温在8090左右，也就是绕组经常在95105左右，就会因温度过高使绝缘老化严重，加快绝缘油的劣化，影响使用寿命。 强油循环风冷式变压器,上层油温不宜超过75温升不宜超过35;油浸自然循环、自冷、风冷变压器，其上层油温一般不宜经常超过85，最高不得超过95温升不得超过55，运行中若发现有一个限值超出规定，应立即

47、汇报调度，采取限负荷措施。 上层油温突然上升时应查明原因，采取适当降温措施，如用水冲洗冷却器、清除积污、提高散热冷却能力等。影响变压器油位和油温上升的主要因素：随负载电流增加而上升；随环境温度增加，散热条件差，油位、油温上升；当电源电压升高，铁芯磁通饱和，铁芯过热，也会使油温偏高些；当冷却装置运行状况不良或异常，也会使油位、油温上升；变压器内部故障（如线圈部分短路，铁芯局部松动，过热，短路等故障）会使油温上升。变压器的过负荷运行 变压器在过负荷运行时，绝缘寿命损失将增加。变压器的过负荷倍数和持续时间应按照现场运行规程或厂家说明书执行。有下列情况变压器不准过负荷运行、冷却器系统不正常、严重漏油、

48、色谱分析异常、有载调压分接开关异常、环境温度超过规定而无特殊措施时变压器中性点的运行原则 我国的110kV及以上电网一般采用中性点直接接地系统。在运行中，为了满足继电保护装置灵敏度要求，有些变压器的中性点不接地运行。但因为断路器的非同期操作引起的过电压会危急这些变压器的绝缘，所以要求在切、合110kV及以上空载变压器时，将变压器的中性点直接接地。变压器中性点的切换原则 切换变压器中性点接地开关操作原则是保证电网不失去接地点，采用先合后拉的操作方法：（1）合上备用接地点的隔离开关。（2）拉开工作接地点的隔离开关。将零序保护切换到中性点接地的变压器上去。变压器的并列操作变压器并列运行的条件：、变压

49、器的变比相同； 、变压器的接线组别相同；、变压器的百分阻抗值相等；、两台变压器的容量比不超过3：1。不符合并列运行条件的变压器并列运行会产生的后果 当变比不相同而并列运行时，将会产生环流，影响变压器的输出功率。如果是百分阻抗不相等而并列运行，就不能按变压器的容量比例分配负荷，也会影响变压器的输出功率。接线组别不相同并列运行时，会使变压器短路。变压器的冲击合闸试验 新安装或大修后的变压器在投入运行前要做冲击合闸试验：切除电网中运行的空载变压器，会产生操作过电压。在小电流接地系统中，操作过电压的幅值可达34倍的额定相电压；在大电流接地系统中，操作过电压的幅值也可达3倍的额定相电压。同时，投入空载变

50、压器时会产生励磁涌流，其值可达额定电流的68倍，并会产生很大的电动力。所以，作冲击合闸试验是检验变压器的绝缘能否承受操作过电压，考核变压器机械强度和检验继电保护能否正确动作的有效措施。变压器的核相1、新装或大修后投入，或异地安装；2、变动过内、外接线或接线组别；3、电缆线路或电缆接线变动、或架空线走向发生变化； 变压器与其他变压器或不同电源线路并列运行时，必须先做好核相工作，两者相序相同才能并列，否则会造成相间短路。变压器的初充电 变压器初充电的方法有两种：零起升压试验和全压冲击合闸试验。 新安装或大修后的变压器充电规定：新安装的变压器一般充电5次，大修后的变压器应充电3次，变压器充电后，须经

51、24小时的试运行，在此期间应严密监视，正常后方可带负荷运行。三绕组变压器停一侧其他两相能否继续运行及注意事项 不论三卷变压器的高、中、低压三侧哪一侧停止运行，其他两侧均可继续运行。若低压侧为三角接线，停止运行时应投入避雷器，并应根据运行方式考虑继电保护的运行方式和定值，还应注意容量比，监视负荷情况，停电侧差动保护电流互感器应短路。 变压器一般应装设的保护种类 为了防止变压器在发生各种类型故障和异常运行时造成不应有的损失，保证电网的安全连续运行，变压器一般应装设下列继电保护装置：1、防止变压器油箱内部各种故障和油面降低的气体保护；2、防止变压器绕组和引出线多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的

52、单相接地短路及绕组间短路的差动保护或电流速断保护；3、防止变压器外部相间短路并作为气体保护和差动保护后备的电流保护； 变压器一般应装设的保护种类4、防止大电流接地系统中变压器外部接地短路的零序电流保护；5、防止变压器对称过负荷的过负荷保护；6、防止变压器过励磁的过励磁保护； 在超高压电网中，由于大型变压器价格昂贵以及它在系统中的重要作用，其保护应按双重化配置，以确保变压器安全可靠地供电。 变压器的主保护非电量保护差动保护 变压器的保护 非电量保护：轻瓦斯、重瓦斯、冷却器故障、压力释放、油温、油位等。 电量保护：差动保护、阻抗保护、过流保护、零序方向过流、间隙保护、过负荷保护、过励磁保护等。 变

53、压器瓦斯保护 变压器油箱内部故障产生电弧，使绝缘物和变压器油分解产生大量的气体，利用这种气体来实现的保护装置，被称为瓦斯保护。它能正确反映反映变压器的内部故障，一般气体排出的多少与变压器的严重程度和性质有关，当变压器内部有不正常情况或发生轻微故障时，由于气体产生，使运行人员能迅速发现并及时处理，从而避免变压器遭受严重损坏。 特点：保护装置结构简单、经济，对缓慢发展的故障其灵敏性比差动保护优越，能够反映变压器油箱内部各种类型的故障，但对油箱外部套管引出线的短路不能反映，对绝缘突然击穿的反映不及差动保护快，而且部分情况下还要退出运行，因此，它只能与差动保护共同构成变压器的主保护。 变压器瓦斯保护

54、运行中的变电所的瓦斯保护，在进行下列工作时，重瓦斯应由跳闸改信号，工作结束后立即改跳闸1、变压器进行注油和滤油；2、变压器的呼吸器进行疏通工作时；3、变压器瓦斯继电器上部放气阀放气时；4、开关瓦斯继电器连接管上的阀门；5、在瓦斯继电器的二次回路上进行工作时； 瓦斯取气注意事项 运行中的变压器取瓦斯气体时应注意：（1）取瓦斯气体必须由二人进行，其中一人操作、一人监护。（2）攀登变压器取气时应保持安全距离，并防止高摔。（3）防止误碰探针。 差动保护不能代替瓦斯保护 由于瓦斯保护能反映油箱内的任何故障，如铁芯烧伤、油面降低等，而差动保护对此却无反应；有如变压器绕组发生少数线匝短路，虽然短路匝内短路电

55、流很大会造成局部绕组严重过热，并产生强烈的油流向油枕方向冲击，但表现在相电流上却很小，对此差动保护同样没有反映，而瓦斯保护却能灵敏的给与反映，因此差动保护不能代替瓦斯保护。 变压器过电流保护 变压器装设过电流保护的作用是为防止变压器纵差保护区外故障引起的过电流和作为变压器主保护的后备保护，一般安装在变压器的电源侧，这样当变压器内部发生故障时，它就可作为变压器的后备保护将变压器各侧的断路器跳开（当主保护拒动时）。变压器在运行中有以下情况之一时应将差动保护停用：(1)差动保护二次回路及电流互感器回路有变动或进行校验时。(2)继电保护人员测定差动回路电流相量及差压。(3)差动保护互感器一相断线或回路

56、开路。(4)差动回路出现明显的异常现象。(5)误动跳闸。第二节第二节 变电站的高压断路器变电站的高压断路器高压断路器是变电站主要的电力控制设备，当系统正常运行时，它能切断和接通线路及各种电气设备的空载和负载电流；当系统发生故障时，它和继电保护配合，能迅速切断故障电流，以防止扩大事故范围。因此，高压断路器工作的好坏，直接影响到电力系统的安全运行。目前，变电站最常用的两种高压断路器是SF6断路器和真空断路器。一、一、SF6断路器断路器SF6断路器采用具有优良灭弧能力和绝缘能力的SF6气体作为绝缘介质，具有开断能力强、动作快、体积小等优点，但金属消耗多，价格较贵。近年来，SF6断路器发展很快，在高压

57、和超高压系统中得到广泛应用。尤其是以SF6断路器为主体的封闭式组合电器，是高压和超高压电器的重要发展方向。1、SF6断路器的基本结构（1）SF6断路器功能部件 1)灭弧室：双吹型、包括密封瓷套、静触头、动触头。 2)接线端子，装在外边灭弧室下部。 3)支持瓷套：由三个瓷质绝缘套构成，作为断路器的对地绝缘，并使操作杆动作动触头。 4)底部箱：作为断口底座，可靠地置于支架上。 5)充气与监测装置：给开关补充SF6气体及监视SF6气体压力。 六氟化硫（SF6）断路器真空断路器油断路器压缩空气断路器等。 多油断路器少油断路器单压式1.六氟化硫断路器 （2）LW1635型SF6断路器结构LW1635断路

58、器外形结构如图35所示。对型号的解释：L产品名称，SF6断路器；W户外式；16设计序号；35额定电压，单位为KV。它为三极分立的、落地罐式结构，三极固定于一个公共底架上，三极的SF6气体与气管16相通，每极底箱上有转轴18伸出，装有外拐臂17并与连杆7相连，L1相转轴通过四连杆与过度轴12相连，后者再通过另一四连杆与操动机构输出轴9相连，分闸弹簧14连于L2、L3相转轴的外拐臂17上。断路器每极是由底箱和上、下瓷套构成。上瓷套内设有灭弧室和导电系统，承受断口电压，下瓷套承受对地电压，内绝缘介质为SF6气体。图3-1 LW16-35型断路器外形结构图1-上接线座；2-静触头；3-导电杆；4-中间

59、触指；5-下接线座；6-绝缘拉杆；7-连杆；8-弹簧机构；9-操动机构输出图；10-拐臂；11-分闸缓冲器；12-过渡轴；13-合闸缓冲器；14-分闸弹簧；15-内拐臂；16-气管；17-外拐臂；18-转轴（3）LW16-35 型SF6断路器实物图图3-2 LW16-35 型SF6断路器实物图（1）SF6 气体特性SF6气体比空气重5.135倍，一个大气压时，其沸点为-60。在150以下时，SF6有良好的化学惰性，不与断路器中常用的金属、塑料及其他材料发生化学作用。在大功率电弧引起的高温下分解成各种不同成分时，电弧熄灭后的极短时间内又会重新合成。 SF6中没有碳元素，没有空气存在，可避免触头氧

60、化。SF6的介电强度很高，且随压力的增高而增长。在1大气压下，SF6的介电强度约等于空气的23倍。绝对压力为3大气压时，SF6的介电强度可达到或超过常用的绝缘油。SF6 灭弧性能好，在一个简单开断的灭弧室中，其灭弧能力比空气大100倍。在SF6中，当电弧电流接近零时，仅在直径很小的弧柱心上有很高的温度，而其周围是非导电层。这样，电流过零后，电弧间隙介电强度将很快恢复。（2）LW16-35SF6断路器的工作原理1）机械传动弹簧操动机构的合闸弹簧释放其能量，通过连杆传送到断路器传动箱的外拐臂上，使内外拐臂转动，并由内拐臂经绝缘拉杆6推动动触头向上运动，使断路器合闸，与此同时，外拐臂的转动使分闸弹簧