模块3 干式变压器与整流机组《城市轨道交通供变电技术》教学课件

《城市轨道交通供变电技术》✩精品课件合集第X章XXXX模块3

干式变压器与整流机组城市轨道交通供变电技术第三章干式变压器与整流机组第一节干式变压器学习要点熟悉并掌握干式变压器的结构特点。掌握干式变压器的日常巡检项目和维护项目。第一节干式变压器一、干式变压器结构与原理1.分类：城轨交通供电系统中，用于降压变电所的配电变压器和用于牵引变电所整流机组的降压变压器，一般采用干式变压器。干式变压器有浸渍式、气体绝缘式和包封绕组式。2.环氧浇注式干变的特点1）绝缘强度高：浇注用环氧树脂具有18～22kV/mm的绝缘击穿场强，且与电压等级相同的油浸变具有大致相同的雷电冲击强度。2）抗短路能力强：由于树脂的材料特性，加之绕组是整体浇注，经加热固化成型后成一个刚体，所以机械强度很高，经突发短路试验证明，浇注式变压器因短路而损坏的极少。3）防火性能突出：环氧树脂难燃、阻燃并能自行熄灭，不致引发爆炸等第二次灾害。4）环境性能优越：环氧树脂是化学上极其稳定的一种材料，防潮、防尘，即使在大气污秽等恶劣环境下也能可靠地运行，甚至可在100％湿度下正常运行，停运后无需干燥预热即可再次投运。可以在恶劣的环境条件下运行，是环氧浇注式干变较之浸渍式干变的突出优点之一。第一节干式变压器一、干式变压器结构与原理2.环氧浇注式干变的特点5）维护工作量很小：由于有了完善的温控、温显系统，目前环氧浇注式干变的日常运行维护工作量很小，可以大大减轻运行人员的负担，并降低运行费用。6）运行损耗低，运行效率高。7）噪音低。8）体积小、重量轻，安装调试方便。9）不需单独的变压器室，不需吊芯检修，节约占地面积，相应节省土建投资。

第一节干式变压器一、干式变压器结构与原理3.干式变压器的应用场所（1）城市及大型工矿区要求防火、防爆的场所，如高层建筑，地下建筑，机场，交通枢纽，通信与信息中心，重要市政设施，城市人口密集区，商业中心等处的6～10KV配电变压器以及35KV电力变压器。（2）火电厂、水电厂、核电厂的自用电变压器，发电机的励磁变压器。（3）化工、冶金企业的整流变压器与冶金电炉变压器。（4）地下铁道等的牵引变压器。（5）其他不宜采用油浸变压器的场所。第一节干式变压器一、干式变压器结构与原理低压线圈拉紧螺杆穿心螺杆小车车轮连线管连接电缆分接板绝缘子接线柱夹件垫块铁芯低压铜排高压线圈4.干式变压器的结构第一节干式变压器一、干式变压器结构与原理铁芯是变压器的磁路，是变压器的重要组成部分之一。铁芯由硅钢片及夹紧装置等组成，夹紧装置使硅钢片彼此连接在一起形成完整而牢固的铁芯结构。套有绕组的铁芯部分称为铁芯柱；不套绕组，连接铁芯柱构成闭合磁路的铁芯部分称为铁轭。变压器铁芯的基本结构形式有两种：一种是心式结构，另一种是壳式结构。干式变压器主要由线圈、铁心、器身和辅件构成,其基本工作原理与普通油浸变压器一样。绕组（线圈）是干式变压器最重要的组成部分，也是区别于其他形式变压器最大的特点。浇注式干式变压器的绕组主要是由导线和绝缘结构构成。导线中流过电流，它完成电能的传输与转换。绕组的结构决定于干式变压器的额定容量、额定电压和使用条件等。干式变压器的主绝缘结构为树脂-空气的复合绝缘，由于绝缘匹配的问题，干式变压器的额定电压最大为36KV。而其容量由于受绝缘成本和散热条件的限制，目前国际上公认的最大容量为30MVA=35000KVA。绕组根据型式和耐热等级不同可分别选用F、H级的圆漆包线、扁漆包线、玻璃丝包线等。干式变压器绕组通过电流时将产生电阻损耗。4.干式变压器的结构第一节干式变压器一、干式变压器结构与原理辅件：温控传感器实时检测三相绕组温度和铁芯温度。具绕组超温报警、绕组超高温跳闸、铁芯超温报警、温度传感器故障、外壳开门监视等功能，并能通过远程通信接口将信息上送到变电所综合自动化系统，也可通过硬接点方式输出；装置失电或装置故障信号应有硬接点信号输出。具有数据存储功能，在装置故障或失电时所有数据不会丢失。具有液晶显示屏、LED显示灯和操作键盘，能实时显示温度信息和故障信息，并可通过操作键盘设置和修改各种定值和参数。报警温度和跳闸温度定值可根据变压器的实际情况和用户的需要设置。干式变压器主要由线圈、铁心、器身和辅件构成,其基本工作原理与普通油浸变压器一样。器身：干式变压器作为带电设备，为了避免用户直接接触，保护人身安全，并防止变压器受到某些外部影响（如固体异物，水等），可以加装保护外壳（器身），外壳的设计与其安装地点（如户内、户外）和环境条件（如滴水、粉尘及通风条件）等。4.干式变压器的结构第一节干式变压器一、干式变压器结构与原理5.温控、温显系统第一节干式变压器一、干式变压器结构与原理6.温升及过载能力干式变压器的寿命与其绝缘因热老化引起的损坏有关。对于干式变压器的负荷能力计算作出一定的规定：正常预期寿命是额定负荷电流和绕组绝缘额定热点温度的函数；把绕组热点温度的增加与绝缘损坏率的增加联系起来；对于因负荷周期、负荷电流及环境温度变化而引起的绕组热点温度变化，应规定计算方法，以计算绕组热点温度变化对变压器绝缘热老化的影响；将在负荷周期内各因素综合作用下的实际寿命损失与正常寿命加以对比,对负荷周期内任何参数都可进行调整,以得到变压器的正常使用寿命。第一节干式变压器一、干式变压器结构与原理6.温升及过载能力绝缘等级绝缘系统的温度等级（℃）绕组热点温度（℃）额定电流下绕组平均温升限值(K)额定值最高允许值A1059514060E12011015575155145190100H180175220125C220210250150表3.1不同绝缘耐热等级干式变压器在额定使用条件下的温升限值第一节干式变压器一、干式变压器结构与原理6.温升及过载能力过载（％）2030405060允许时间（min）604532185表3.2非气体绝缘的干式变压器在事故情况下允许的最大短时过载时间第一节干式变压器一、干式变压器结构与原理6.温升及过载能力图例

PN——额定容量；PV——起始负载；P——过载容量图3.3SC系列环氧树脂浇注绝缘干式电力变压器的过负荷能力曲线第一节干式变压器二、干式变压器的运行与维护（1）干式变压器的使用条件环境温度不高于40℃，海拔不超过1000m，若环境温度高于40℃或海拔超过1000m时，应按GB6450的有关规定作适当的定额调整。对于防护等级为IP00的无外壳的变压器，应在变压器的周围安装隔离栏栅，以防止误碰变压器。在城市轨道交通变电所中使用的保护等级一般为IP20，即外壳可防止大于12mm的固体异物进入。冷却方式有空气自冷（AN）和强迫风冷（AF）两种。对空气自冷（AN）和强迫风冷（AF）的变压器，均需保证变压器有良好的通风能力，当变压器安装在地下室或其它通风能力较差的环境时，需增设散热通风装置，通风量按每1kW损耗（P0＋PK）需（2～4）m3/min风量选取。第一节干式变压器二、干式变压器的运行与维护（2）干式变压器的检修日常巡检周期检修及试验故障维修序号项目周期1变压器负荷检查，电流、电压无异常，表计指示无摆动现象每天2电气连接部分应连接牢固，接触良好每天3设备的音响正常，无异味每天4设备安装牢固，无倾斜、外壳无严重锈蚀、接地良好，基础、支架应无严重破损剥落每月5变压器温度检查（采用红外测温技术，不用停电）每月（对负荷较重的变压器可适当缩短）6外壳外观检查每天7变压器柜体外壳螺丝检查,柜顶检查每月第一节干式变压器二、干式变压器的运行与维护（2）干式变压器的检修日常巡检周期检修及试验故障维修干式变压器的检修周期一般为半年，对于运行环境较恶劣的可以适当缩短。序号维护项目质量标准1清扫一次侧电缆头无尘，无污渍2清扫二次侧连接端无尘3清扫绝缘支撑件无尘4清扫变压器保护外壳无尘5清扫一二次绕组间的风道无尘6一次绕组表面无尘，无污渍7检查一次侧电缆头紧固，无松动8检查二次侧连接处（含中性线）紧固，无松动9检查接地线紧固，无松动10检查PTC及引出端子无松动11检查分接头连接无松动12检查绝缘支撑件各支撑件安装牢固，没有发生移动；无破损13检查低压侧铜铝过渡处无腐蚀14检查高压绕组无破损、裂纹、放电15检查铁芯无破裂变形16绝缘子绝缘子安装牢固，无破损、放电痕迹第一节干式变压器二、干式变压器的运行与维护（2）干式变压器的检修日常巡检周期检修及试验故障维修干式变压器的使用寿命长，正常情况下可以达到30～50年，在寿命周期内基本不用考虑故障维修。但是受城市轨道交通环境影响，特别是地下变电所，例如鼠害、冷凝水、潮气等很可能会进入变压器内部导致闪络、放电，甚至短路从而损坏变压器。因此，备品备件例如绝缘漆、绝缘子、高低压线圈、硅钢片等变压器零部件必须备足（或者能方便从市场上购买），对于由于潮气或冷凝水引起的闪络、放电，只要进行除潮和加涂绝缘漆即可。而对于拆装线圈等工作，设备维修人员必须经过专门的培训，掌握变压器拆卸及安装技能。复习思考1.干式变压器的结构特点是什么？2.简述干式变压器的日常巡检项目和维护项目。第二节牵引整流机组城市轨道交通供变电技术第三章干式变压器与整流机组第二节牵引整流机组学习要点整流机组的结构整流机组的工作原理整流机组的运行维护第二节牵引整流机组一、整流机组的工作原理整流机组是地铁牵引变电所最重要的设备，其作用是将环网电缆35kVAC（或33kVAC、10kVAC）电压降为交流1180V，再整流输出直流1500V，经网上电动隔离开关给接触网供电，实现直流牵引。整流机组由整流变压器和整流器组成。城轨交通供电系统中的牵引整流机组采用等效24脉波整流电路。整流变压器绕组Dy7-d2联结图整流变压器绕组Dy5-d0联结图第二节牵引整流机组一、整流机组的工作原理等效24相整流一次接线示意图单台变压器整流后输出的波形（一个周期）两台变压器整流后输出的波形（一个周期）第二节牵引整流机组一、整流机组的工作原理整流器系统原理图第二节牵引整流机组二、整流变压器的结构与维护1.整流变压器结构第二节牵引整流机组第二节牵引整流机组二、整流变压器的结构与维护2.整流变压器维护要点(1)应经常监视温控仪温度显示值，及时掌握变压器运行情况，并注意有无异常声音及振动。⑵变压器三相负载不平衡时，应监视最大一相的电流和最高一相的温度，接线为Yyn0的变压器允许的最大中性线电流为低压线电流的25%，Dyn11变压器允许的最大中性线电流可与低压线电流相同。⑶当变压器有以下情况时，如风机运转不正常、温度显示异常、绕组树脂绝缘外观有微小裂纹等现象时，不准超铭牌运行。应查找原因或与制造单位联系确认。⑷干燥清洁的场所，每年或更长一点时间进行一次检查；在其它场合，例如：有灰尘或混浊的空气中运行，每三至六个月进行一次检查。重污秽地区，每月须进行停电维护检查。⑸检查时，如果发现灰尘聚集过多，则必须清除以保证空气流通和防止绝缘击穿，但不得使用挥发性的清洁剂，特别注意要清洁变压器的绝缘子、绕组装配的顶部和底部，并使用压缩空气吹净通风气道中的灰尘。压缩空气的流动方向与变压器运行时冷却空气的流动方向相反。⑹检查紧固件、连接件是否松动，导电零件以及其它零部件有无生锈、腐蚀的痕迹，还要观察绝缘表面有无碳化和电蚀痕迹。如发现，要采取相应的措施进行处理。第二节牵引整流机组二、整流变压器的结构与维护3.整流变压器安全注意事项⑴变压器、变压器外壳或变压器隔离围栏应接地良好，并有安全警告标志。⑵变压器投入运行以后，禁止触摸变压器主体，以防止事故发生，无励磁调压变压器严禁带电调压。⑶变压器进行高压试验前，应将温度传感器电缆从温控箱上卸下，以防损坏温控箱。所有温度传感器、传感线、二次控制线不得与变压器的带电部分接触。第二节牵引整流机组三、整流器的结构与维护1.整流器的结构第二节牵引整流机组三、整流器的结构与维护1.整流机组的运行维护序号项目周期1外壳,接地部分良好每月2设备无异常声响，无异常气味每天3设备无过热现象（采用红外测温