《电气设备运行与维护》课件-项目九 电力变压器及运行维护

电力变压器介绍

▉油浸式110kV电力变压器—概括

电力变压器种类很多，110kV及以下的电力变压器各厂家生产的产品，型号规格各不相同，但主要参数基本相近。现以华鹏牌110kV电力变压器为例加以介绍。华鹏牌110kV级低损耗系列变压器是在消化吸收国内外先进技术的基础上，自行研制开发的性能可靠的低局放、低损耗、低噪音、高可靠性、具有很强的抗突发短路能力的换代产品，其卓越的性能赢得了广大用户和有关专家的高度评价。全密封免吊罩的产品销世界各地。如图9-1110kV油浸式电力变压器外观结构图。图9-2110kV油浸式电力变压器内部结构图。

▉油浸式110kV电力变压器—主要参数

局放量：1.5倍的额定电压下，产品的视在放电量小于80pC；

噪音：63MVA及以下的产品噪音在58dB以下(AN)；

损耗：空载损耗比IEC标准低30%左右；

可靠性：所有在役产品未发生损伤事故和渗漏油的现象；

抗短路能力：SZ9-31500/110，SSZ10-50000/110一次性通过国家变压器质量监督检测中心和意大利CESI实验室承受短路的能力试验。

▉油浸式110kV电力变压器—线圈

（1）高压线圈采用纠结-连续式结构，以改善冲击电压下的电压特性，使能得到较均匀的电压分布。

（2）变压器绕组内部有曲折油导向结构，能使绕组内部各区域都能得到充分的冷却，降低了绕组的温升和绕组热点温升，延长了绝缘寿命。

（3）高压和中压调压部分设置单独的调压绕组，使各绕组的安匝更趋平衡，有效降低变压器短路时的轴向电动力，提高变压器抗突发短路的能力。绕组辐向采用“0”裕度的设计，铁芯与低压绕组纸筒之间，低压、高压、调压绕组之间及撑条和围板套装前均充分干燥、紧密配合，保证整个绕组具有极好的紧密度和同心度。

▉油浸式110kV电力变压器—铁芯

（1）铁芯材料为高导磁晶粒取向优质冷轧硅钢片，并采用先进的德国“GEORG”公司和比利时“SOENEN”公司出品的自动剪切线下料，控制剪切口的毛刺小于0.02毫米。（2）硅钢片采用不叠上铁轭工艺，硅钢片叠接接缝为45°全斜接缝，铁芯片叠好后采用整体加压和环氧胶粘合使铁芯三柱二轭成为坚固、平整、垂直精度高的整体，有效地提高了空载性能，同时降低了噪音。

（3）铁心柱和内线圈之间用撑板将铁心柱撑紧，铁轭由浸有环氧树脂的玻璃丝带拉紧，下铁轭与下节油箱之间由反压钉螺栓顶紧。上铁轭与上节油箱之间有三处固定。如图9-3110kV油浸式电力变压器铁芯结构图。

▉油浸式110kV电力变压器—油箱及附件

（1）油箱箱壁采用宽幅钢板不拼焊，折成“瓦楞结构”，减少了焊缝，增加了机械强度，同时瓦楞形箱壁有发散效应，从而起到降低噪音的作用。二次回路走线槽板和控制柜全部采用不锈钢制作，变压器整体美观简洁。（2）所有密封表面采用精加工处理，全部采用优质的密封材料。（3）箱沿采用双道密封槽，利用外层密封材料遮挡大气和紫外线对内层密封材料的破坏，以最大限度的提高密封件的使用寿命，保证密封的可靠性。如图9-4110kV油浸式电力变压器油箱及附件结构图。

▉油浸式110kV电力变压器—组部件

（1）拥有和各大知名变压器组部件生产商良好的合作关系，可以根据不同用户的要求定制不同的组部件。（2）我公司自行生产享有国家专利技术的风冷设备，可以使风冷变压器的噪音小于63dB。（3）降低变压器的损耗，提高散热效果。采用我公司自主开发生产的散热器，该散热器配套供应日本东芝（日本名古屋公司）生产的110kV产品。如图9-6

110kV油浸式电力变压器组部件结构图。

如图9-7

110kV油浸式电力变压器风机结构图。

▉110kV油浸式电力变压器外观和线圈结构图图9-1110kV油浸式电力变压器外观结构图图9-2110kV油浸式电力变压器线圈结构图▉110kV油浸式电力变压器铁芯和内部结构图图9-3110kV油浸式电力变压器铁芯结构图图9-4110kV油浸式电力变压器内部结构图▉110kV油浸式电力变压器油箱和组部件结构图图9-5110kV油浸式电力变压器油箱及附件结构图图9-6110kV油浸式电力变压器组部件结构图

▉110kV油浸式电力变压器风机结构图图9-7110kV油浸式电力变压器风机结构图

▉干式电力变压器的总则华鹏公司生产的SC(B)9、SC(B)10为国内首家领有产品型号证书的低噪声低损耗树脂浇注线圈干式变压器。本产品采用GB1094、GB6450-86、GB/T10228-1997标准，符合DIN42523、IEC726标准，按GB6450-86、GB/T10228-1997标准进行出厂试验、型式试验和特殊试验。如图9-8

干式电力变压器外观结构图（一）。

▉干式电力变压器的特点

（1）抗短路、雷电冲击水平高，损耗低，节能效果好，运行经济，可免维护。

（2）冷却方式一般采用空气自然冷却（AN）。对于任何防护等级的变压器，都可配置风冷系统（AF），以提高短时过载能力，确保安全运行。

（3）体积小，重量轻，占地空间小，安装费用低，防火消防措施简单。

▉干式电力变压器的特点

（4）因无火灾、爆炸之虑，可分散安装在负荷中心，充分靠近用电点，从而降低线路造价和节省昂贵的低压设施费用。

（5）虽然标准的树脂绝缘干式变压器已能满足大多数用户要求，但是对于某些特殊的应用场合与使用条件仍需进行特殊设计。诸如：单相、双电压变换、隔离、整流、接地以及有特殊出线排列的变压器。我们将根据用户的需求，提供最佳的设计和产品。如图9-9

干式电力变压器外观结构图（二）。

▉干式电力变压器的铁芯

（1）选用日本优质冷轧晶粒取向硅钢片，硅钢片本身的磁滞振动小；设计时合理选择磁通密度，保证正常工作电压下有一定的裕度，在系统电压为1.1UN时不出现磁饱和。

（2）进口德国GEORG公司和比利时SOENEN公司全自动硅钢片剪切线，保证了剪片精度并有效控制毛刺；叠片采用全斜多阶梯迭接，无孔绑扎，叠积端面平整，接缝小。

（3）应用我公司独具的“整体铁芯”工艺，合理控制铁芯夹紧力，使整个铁芯成为一个牢固的整体，保证了铁芯具有良好的垂直度和平整度，有效地降低了噪音。如图9-10

干式电力变压器铁芯结构图。

▉干式电力变压器的线圈

（1）高压绕组用铜线，低压绕组用铜线或铜箔绕制，玻璃纤维毡填充包绕，真空状态下用不加填料的环氧树脂浇注，固化后形成坚固的圆筒形整体，机械强度高，局部放电小，可靠性高。（2）阻燃、防爆、不污染环境。缠绕线圈的玻璃纤维等绝缘材料具有自熄特性，热值小，不会因短路产生自持性火灾，高热下树脂不会产生有毒有害气体。

▉干式电力变压器的线圈

（3）线圈不吸潮，铁心夹件有特殊的防蚀保护层，可在100%相对湿度和其他恶劣环境中运行。间断运行无须去潮处理。

（4）线圈内外侧树脂层薄，散热性能好。（5）环氧树脂为进口瑞士Vantico公司产品，并采用德国HEDRICH公司全自动真空浇注设备。确保环氧树脂在玻璃纤维及铜导体间隙中彻底浸润，固化后线圈无“夹花”状浇注缺陷。如图9-11

干式电力变压器线圈结构图。

▉干式电力变压器的温控系统

温控系统由温度控制器和安装在产品热点位置的Pt100铂电阻测温传感器构成。温度控制器具有温度显示和控制的功能，对变压器的各相温度巡回显示和控制，若由于过载运行或故障引起变压器绕组温度过高，温度控制器能发出报警信号；当绕组温度超过安全值时能自动跳闸。采用强迫风冷时则由温度控制器根据绕组温度高低自动启停风机。如图9-12

干式电力变压器温控系统结构图。

▉干式电力变压器的防护外壳

防护外壳的防护登记为IP20和IP23，IP20可以防止直径大于12mm的固体异物进入壳体，IP23外壳除具有IP20的防护功能外，还可以防止与垂直位置成60度角范围以内淋水进入壳体。该防护外壳外壳外形美观，易于拆卸，并可根据用户的不同要求配套各种形式的低压出线。如图9-13

干式35kV电力变压器防护外壳结构图。

▉特大35kV干式电力变压器

华鹏公司生产的35kV大容量树脂浇注绝缘干式电力变压器，具有低损耗、低噪音、低温升、低局放、短时超铭牌运行能力大，承受短路能力强的特点，很好地解决了城区企事业单位供用电中的消防压力。华鹏公司生产的SC9-20000/35为目前亚洲最大容量产品。在上海等地方已有20台以上的成功运行经验，目前最长运行记录已达4年。如图9-14

特大35kV干式电力变压器外观结构图。▉干式电力变压器的外观结构图图9-8干式电力变压器的

外观结构图（一）图9-9干式电力变压器的

外观结构图（二）

▉干式电力变压器铁芯和线圈结构图图9-10干式电力变压器的铁芯结构图图9-11干式电力变压器的线圈结构图

▉干式电力变压器的温控系统结构图图9-12干式电力变压器的温控系统结构图

▉干式电力变压器防护外壳和35kV变压器图9-13干式电力变压器的防护外壳结构图图9-14特大干式35kV电

力变压器外观结构图

▉组合式电力变压器的结构概述组合式变压器是将变压器器身、高压负荷开关、熔断器及高低压连线放置在全密封的油箱内，用变压器油作为带电部分相间及对地的绝缘介质的一种新型配电设备。由于组合式变压器具有成套性强、体积小、占地少，能深入负荷中心、提高供电质量、减少线路损耗，缩短送电周期，选址灵活、对环境适应性强，且能美化城市环境、安装方便、运行可靠及投资少、见效快等一系列优点，所以组合式变压器有着广阔的使用范围，它适用于城市公共配电、高层建筑、住宅小区、公园、高速公路等，还适用于油田、工矿企业及施工场所等，是城市电网建设与改造的必需设备。

▉组合式电力变压器的结构特点

（1）全绝缘、全密封结构、可免维护、安装方便。（2）体积小，占地面积少，美化城市环境。（3）低损耗，性能水平为11型，低噪音，低温升，超铭牌容量负载能力大，抗突发短路能力强，性能优越。（4）采用高品质钢板制作配电柜，极大地提高了产品的防腐能力，可确保产品30年不生锈。如图9-15

组合式电力变压器的外壳结构图。

▉组合式电力变压器的高压柜

（1）高压部分采用了全绝缘的高压进出线端子和电缆附件，使高压间隔内没有任何裸露的带电部分，具有安全可靠的运行特点。

（2）压双熔丝保护，插入式熔丝具有温度、电流双敏保护特性，后备熔丝对变压器故障进行保护；同时，具有齐全的运行检视仪器仪表，如压力表、压力阀、油位计、油温表等。（3）高压电器元件全部采用进口件。

图9-16

组合式电力变压器的高压柜结构图。

▉组合式电力变压器的低压柜

（1）装设综合参数测试仪，可在线调看或离线抄录35天配变运行参数，即定点测量电压、电流、有功电度、无功电度、温度等参数；装设用户自动抄表装置，可通过载波或有线方式，自动抄录本变压器所有低压用户的用电量。

（2）低压配电加装缺相保护功能，可检测缺相，并分励各用户，防止非全相运行带来的危害。

（3）低压柜加装风扇，根据温度自动投启排热，45℃启动，40℃返回。如图9-17

组合式电力变压器的低压柜结构图。

▉组合式电力变压器的外壳和低压柜结构图图9-15组合式电力变压器的外壳结构图图9-17组合式电力变压器的低压柜结构图▉组合式电力变压器的高压柜结构图图9-16组合式电力变压器的高压柜结构图第二节电力变压器的负荷能力一、额定容量和负荷能力的基本概念二、变压器发热时的特点三、变压器的绝缘老化四、变压器的正常过负荷能力五、变压器的事故过负荷▉变压器额定容量和负荷能力的基本概念

变压器的额定容量（即铭牌容量）是指在规定的环境温度下，变压器能获得经济而合理的效率和具有正常的预期寿命（约20～30年）时所允许长期连续运行的容量。

变压器的负荷能力系指在短时间内所能输出的功率，在一定条件下，它可能超过额定容量。负荷能力的大小和持续时间决定于：①变压器的电流和温度不要超过规定的限值。②整个运行期间，变压器的绝缘老化不超过正常值，即不损害正常的预期寿命。▉变压器额定容量和负荷能力的基本概念

为保证变压器的安全和正常的预期寿命，国际电工标准（IEC）规定了变压器过负荷运行时不要超过表12-1的限值。▉变压器发热时的特点

（1）发热元件如铁芯、高、低压绕组等所产生的热量都传递给油，其发热过程是独立的，只与其本身的损耗有关。（2）在散热过程中，引起的各部分温度差别很大。沿变压器的高度方向，绕组的温度最高，最大热点大约在高度方向的70%～75%处；沿截面方向（径向），温度最高处位于线圈厚度的1/3处。（3）变压器主要有两个散热区段。一段是热量由绕组和铁芯表面以对流方式传递到变压器油中，这部分约占总温升的20%～30%；另一段是热量由油箱壁以对流方式和辐射方式扩散到周围空气中，这部分约占总温升的60%～70%。▉变压器的绝缘老化

变压器的绝缘老化是指绝缘受热或其他物理、化学作用而逐渐失去其机械强度和电气强度的现象。其主要原因是温度、湿度、氧气以及油中劣化产物的影响，其中高温是促成绝缘老化的直接原因。在实际运行中，绝缘介质的工作温度越高，氧化作用及其他化学反应进行得越快，引起机械强度及电气强度丧失得就越快，即绝缘老化速度越快，变压器的使用寿命也越短。在80～140℃的范围内基本按指数变化。

本节结束THANKYOUFORYOURATTENTION变压器的正常过负荷能力变压器正常运行时，其负荷经常变动。在保障变压器的安全和正常的预期寿命这个前提下，变压器过负荷期间超负荷的最大值怎么计算呢？变压器的正常过负荷能力只要保证变压器在过负荷期间多损失的寿命和低负荷期间少消耗的寿命相等，则仍然可达到规定的使用年限。

所以，变压器的正常过负荷能力就是以不牺牲其正常寿命为原则而制定。同时满足：（1）过负荷期间，绕组最热点的温度不得超过140℃，上层油温不得超过95℃；（2）变压器的最大过负荷不得超过额定负荷的50%。变压器的正常过负荷能力

为了简化计算，国际电工委员会根据上述原则，制定了各种类型变压器的正常允许过负荷曲线，如下图所示。[例1]有一台10000KVA的自然油循环自冷变压器，安装在屋外，当地年平均气温为20°C。日负荷曲线中，上升前的起始负荷为5000KVA，求变压器历时2h的过负荷值。解：由题意得，低负荷系数K1=5000/10000=0.5由过负荷曲线可得

t=2h时，K2=1.53但是过负荷不得超过额定值的50%，所以K2=1.5则过负荷值为1.5×10000=15000（KVA）变压器的正常过负荷能力变压器的实际负荷曲线往往有多段，此时可将它转化为等值的负荷曲线，然后再求出过负荷值和允许的持续时间。归算的原则是：等值负荷期间，变压器中产生的热量与实际负荷运行时产生的热量等值。即【例2】某自然油循环变压器，依照下图的负荷曲线运行，其中18时-22时过负荷运行，求过负荷倍数。当地日平均气温为20°C。解：首先将左图的负荷曲线归算成两段负荷曲线，即求出低负荷期间等值负荷系数K1。查表可得，t=4h时对应的过负荷系数为K2=1.33本节结束THANKYOUFORYOURATTENTION

变压器的并列运行

变压器是电力网中的重要电气设备，由于连续运行的时间长，为了使变压器安全经济运行及提高供电的可靠性和灵活性，在运行中通常将两台或以上变压器并列运行。变压器并列运行，就是将两台或以上变压器的一次绕组并联在同一电压的母线上，二次绕组并联在另一电压的母线上运行。变压器并列运行的优点

在发电厂和变电所中，通常将两台或数台变压器并列运行，并列运行与一台大容量变压器单独运行相比具有以下优点：（1）提高供电可靠性。（2）提高运行经济性。

（3）减小备用容量。

（4）当变压器需要检修时可以先并联上备用变压器，再将要检修的变压器停电检修，这样既能保证变压器的计划检修，又能保证不中断供电，提高供电的可靠性。变压器并列运行的条件

（1）具有相等的一、二次电压，即变比相等；

（2）额定短路电压相等；

（3）绕组连接组别相同，即