电站技能培训教材

第一章水轮发电机简介

三相同步发电机分为隐极式和凸极式两种类型，隐极同步发电机气隙均匀，转子机械强

度高，适合于高速旋转，多与汽轮机构成发电机组，是汽轮发电机的基本结构形式。凸极同

步发电机的气隙不均匀，比较适合于中速或低速旋转，常与水轮机构成发电机组，是水轮发

电机的基本机构形式。水轮发电机与汽轮发电机的基本工作原理相同。

1.水轮发电机的基本结构简介

水轮发电机由水轮机驱动，由于转速较低通常采用凸极式转子。有立式和卧式两类，冲

击式水轮机驱动的发电机多采用卧式结构，一般用于小容量发电机；而低速、大容量水轮发

电机则采用立式结构。

1)定子

固定部分，定子又称为电枢，主要由定子铁芯、定子绕组、机座以及紧固连接部件组成。

(1)定于铁芯

定子铁芯是构成电机腋路和固定定子绕组的重要部件。要求导磁性能好、损耗小、刚度

好，振动小，并在结构和通风系统布置上能有良好的冷却效果。

定子铁芯由厚度为0.35mm或0.5mm的涂有绝缘漆膜硅钢片叠成，每叠厚30~60丽。

各段叠片间留有6'10mm的通风槽，以利于铁芯散热。当定子铁芯外圆的直径大于1m时，

由于材料标准尺寸的限制，必须做成扇形冲片，然后按圆周拼合起来叠装而成。叠装时

把各层扇形片间的接健互相错开，压紧后仍为一整体圆筒形，如图1-1所示。铁芯内圆

冲有线槽，供安装线圈之用。

图1-1定子铁芯示意图

(2)定子绕绢

定子绕组又称电枢绕组，作用是产生对称的三相交流电动势，向负载输出三相交流

电流，实现机电能量的转换。定子绕组由多个线圈连接组成，为了减小绕组中导体集肤

效应引起的附加损耗，每个线圈常用若干股相互绝缘的扁铜线绕制而成，并且在槽内及

端部还要按一定方式进行编织换位。铁芯槽中线圈按一定规律连接构成空间互差12()。

的三相对称线组。

由于水轮发电机的磁极数多，定子绕组多采用双层短距波绕组，可节省极相组间的连接线,

并且多采用分数槽绕组以改善绕组感应电动势的波形。

2)转子

转动部分，凸极同步发电机的转子由转轴、转子支架、转子磁扼、磁极、励磁绕组、磁

规和阻尼绕组等部分构成，

磁极用来组成磁路，固定在磁腕上，一般由的钢板叠压而成，高速电机则采用实心形

式。励磁绕组是集中式绕组，多采用绝缘扁铜线绕制而成，套装在磁极铁芯上，如图1-2

所示。阻尼绕组由若干插在极靴槽中的铜条经两端环短接而成。磁扼可用铸钢，也可用冲片

叠压。在磁极的两端面加上磁极压板，用柳丁或拉紧螺杆等进行紧固。磁极用“T”形尾或

鸽尾与磁血相连，二者连接应牢固，以满足旋转受力要求。

图1-2凸极同步发电机的磁极与绕组

3)上、下机架和轴承

同步发电机的轴承有导轴承和推力轴承两种。在上、下机架中均装有导轴承，导轴承的作用

是防止轴的摆动。推力轴承承受转子重量、机组转动部分重量和水流产生的轴向推力。按照

推力轴承所处的位置，立式同步电动机分悬吊式和伞式.悬吊式的推力轴承在转子的上面,

如图1-3所示。

图1-3悬式和伞式水轮发甩机示意图

(a)悬式(b)伞式

1一推力轴承2—导轴承

大中型立式机组都在下机架上装设制动器，其作用一是制动，当机组停机时由于转

子的转动惯性，一时停不下来，低速运转导致轴承烧坏，因此当转速下降到额定转速的

35%左右时，用制动器使机组迅速停转。二是检修时可顶起转子以便于拆下推力轴承。三

是运行前顶起转子建立推力瓦油膜。

2.三相向步发电机的励磁系统

同步发电机运行时，必须在励磁绕组中通入直流电流，以建立主磁场。所谓励磁方式是

指同步发电机获得直流励磁电流的方式，而将供给励磁电流的装置称为励磁系统。励磁系统

主要有两个组成部分：一是励磁功率部分，主要用于向同步发电机的励磁绕组提供直流电流

的励磁电源；二是励磁调节部分，可以根据发电机电压及运行工况的变化，自动调节励磁功

率单元输出的励磁电流的大小，以满足系统运行的要求。

3.三相同步发电机的基本工作原理

同步发电机定子铁芯的内圆均匀分布着定子槽，槽内嵌放着按一定规律对称的三相绕组

U1-U2、V1-V2,W1-W2,如图1-4所示。转子铁芯上装有制成一定形状的成对磁极，磁极上

绕有励磁绕组。通以直流电流时，将会在电机的气隙中形成极性相间的分布磁场，称为励磁

磁场。

图1-4同步发电机的结构原理图

当原动机拖动转子以恒定速度旋转时，励磁磁场随转轴一起旋转并顺次切割定子各相绕

组。定子绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称的正弦规律变化感应电动势。

各相电动势的大小相等，三相电动势时间相位差120。，满足了三相电动势对称要求。如果

同步发电机带上负载，就芍电能输出，实现机械能转换为电能，通过调节水轮机的进水量和

励磁电流就可以改变向负荷提供的有功和无功电能。。

其中，定子绕组感应电动势的频率为：,=里（1-D

60

由式（IT）可见，当同步发电机的极对数一定时，定子绕组感应电动势的频率与转子

转速之间存在着恒定的比例关系，这是同步电机的主要特点。

由于我国电力系统的标准频率为50Hz,所以同步发电机转速为〃二二上，电机的极对

P

数与转速成反比。由计算可知，如一台水轮机的转速为n=1000r/min,则被其拖动的发电机

极对数尸6。

4.同步发电机的铭牌

发电机型号都是由汉语拼音大写字母与数字组成。其中，汉语拼音字母是从发电机全名称

中选择有代表意义的汉字，取该汉字的第一个拼音字母组成。

汽轮发电机有QFQ、QFN、QFS等系列，前两个字母表示汽轮发电机；第三个字母表示冷却

方式，Q表示氢外冷，N表示氢内冷，S表示双水内冷。

水轮发电机系列有TS系列,T表示同步,S表示水轮。例如:QFS-300-2表示容量300MW

双水内冷2极汽轮发电机，TSS1264/160-48表示双水内冷水轮发电机，定子外径为1264厘

米，铁芯长为160厘米，极数为48。

1）额定容量8

额定容量指发电机出线段额定视在功率，单位为VA、kVA或MVA,5产血小。

额定功率P、

额定功率指发电机额定输出的有功功率，PN=y/3UNINCOS（pNo

2）额定电压后

额定电压指该台发电机额定运行时，定子三相线端的线电压，单位为V或kV。

3）额定电流入

额定电流指该台发电机额定运行时，流过定子绕组的线电流，单位为限

4）额定功率因数CONON

额定功率因数指该台发电机额定运行时的功率因数。

5）额定励磁电压从

额定励磁电压指该台发电机额定运行时，转子励磁绕组两线端的直流电压，单位为V。

6）额定励磁电流/八

额定励磁电流指该台发电机额定运行时，流过转子励磁绕组的直流电流，单位为A。

7）额定转速

额定转速指该台发电机额定运行时对应电网频率的同步转速，单位为r/mino

本站发电机技术参数

1.发电机参数表

名称单位发电机备注

型号SFWG10-80/6630灯泡贯流式水轮发电机

额定容量MVA11.11

额定出力MW10

额定电压KV10.5

额定电流A611

额定频率Hz50

额定功率因数0.9（滞后）

额定转速r/min75

飞逸转速r/min225

相数相3

磁极个80

冷却方式双密闭循环强迫循环冷却

励磁方式可控硅静止励磁

额定励磁电压V200

额定励磁电流A700

绝缘耐热等级F级

接线Y

说明：电动机的绝缘材料及允许温度

定子和转子绕组采用F级绝缘，

定子铁芯绝缘采用F级绝缘。

根据绝缘材料允许的最高温度不同，把绝缘材料分为Y、A、E、B、F、H和C七个等级，其

中Y级和C级在电动机中一般不采用。

现将常用的A、E、B、F、H五个等级绝缘材料的性能介绍如下：

（1）A级绝缘指经过绝缘浸渍处理的棉纱、丝、纸等，普通漆包线的绝缘漆，允许的最

高温度为105℃。

（2）E级绝缘指高强度漆包线的绝缘漆，环氧树脂，三醋酸纤维薄膜、聚酯薄膜及青壳

纸，纤维填料塑料，允许的最高温度为120C。

(3)B级绝缘指用有机材料粘合或浸渍的云母、玻璃纤维、石棉等，以及矿物填料塑料，

允许的最高温度为130℃。

(4)F级绝缘指用耐热优良的环氧树脂粘合或浸渍的云母、玻璃纤维、石棉等，允许的

最高温度为155℃。

(5)II级绝缘指用硅有机树脂粘合或浸渍的云母、玻璃纤维、石棉，硅有机橡胶，无机

填料塑料，允许的最高温度为180C。

电机的使用寿命是由它的绝缘材料决定的，当电动机的温度不超过所用绝缘材料允许的最高

温度时，绝缘材料的使用寿命较长，可达20年以上；相反，如果温度超过上述允许的最高

温度，则绝缘材料容易老化、变脆，缩短了电动机的使用寿命，-•般是每超过8°C,寿命

减少一半；严重情况"将使绝缘材料碳化、变质，失去绝缘性能，从而使电动机烧坏。

2.发电机在额定条件下连续运行，下列部位允许的最高温度不超过下表规定？

部位测量方法允许最高温度C

定子绕组埋置检温计法115

定子铁心埋置检温计法115

励磁绕组电阻法120

3.可控硅静止励磁装置参数

项目参数项目参数

励磁装置型号FJL-3GAI-PADB1B励磁调节器型号HWJF08DS

额定励磁电压200V额定励磁电流700A

空载励磁电压85V空载励磁电流450A

起励电源DC220V直流1路控制电源DC220V

直流2路控制电源DC220V风机电源AC380V

发电机运行方式

4.1发电机应按照制造厂铭睥规定数据运行.

4.2运行值班人员应熟悉发电机各有关定值,及时掌握发电机运行情况。

4.3发电机内的冷风温度超过额定值时，定子电流的允许值，以发电机各部位温度不超过

规定值为准。

4.4运行值班人员应监视运行设备各参数的变化，及时调整负荷尽量使频率、电压、保持

在正常范围，保证电能质量；优化分配机组负荷，使设备安全经济运行。

4.5禁止机组在振动区内长时间运行。应根据水头的变化，及时调整机组的导叶开度，避

开振动区运行。

4.6在备用机组上工作，必须得到当班值长的许可，并办理工作票、工作许可手续后方可

进行。

4.7正常运行时，发电机中性点接地刀闸应合上。

4.8发电机所有的油、水、气管路均应标出介质流向。

4.9发电机运行时,空冷器冷却水的额定T作压力为0.3MPa0

4.10发电机的运行电压变动范围，在额定值的±5%以内，其额定容量不变。

4.11发电机连续运行的最高电压，不得大于额定值的110乐最低电压应根据当时系统稳

定运行的要求来确定，一般不应低于额定值的90机

4.12当发电机电压下降到低于额定值的95%时，定子电流的长期允许数值不得超过额定值

的105%,且输出功率和显磁电流不超过额定值。

4.13频率的变动范围：华中电网运行时不超过50±0.2HZ,发电机可按额定容量运行，如

发现频率超出此范围，值班人员应立即调整机组负荷，使系统频率恢复正常，并汇报调度。

4.14当系统频率突然超出50.5HZ时,应不待调度命令,减小机组出力；当频率低于49.0HZ

时,应不待调度命令，将发电机负荷加满,开出备用机组接带负荷,并汇报调度。

4.15发电机在正常情况下应滞相运行，不允许有功负荷进相运行，无功负荷也不宜进相运

行。

4.16运行机组及备用机组，其发电机出口开关的“远方/现地”开关必须在“远方”位置。

4.17发电机冷却方式：具有空气冷却器的密闭循环强迫通风冷却方式，灯泡体内为常压。

4.18发电机灭磁采用逆变灭磁和非线性电阻两种灭磁方式，在正常停机时采用逆变灭磁。

在事故时跳灭磁开关同时触发非线性电阻灭磁。

4.19发电机励磁调节器电源采用两路直流电源供甩方式，任意一路电源故障时均可发出电

源故障信号。

4.20备用中的发电机机组及其全部辅助设备，必须处于正常状态，保证能随时启动投入运

行。正常运行情况下，发电机采用上位机自动开、停机方式，特殊情况下再采用现地控制方

式。

4.21测量定子线圈和励磁回路绝缘电阻的测量结果填入《绝缘电阻记录簿》，并交值班负

责人审查。

4.22测量定子回路的绝缘电阻绝缘，用2500伏摇表测量，测量值与前一次测量值相比较，

判断绝缘是否良好。

4.23吸收比（R60'/R15'）应不小于1.6。

4.24励磁回路和励磁变低压侧使用500伏兆欧表测量，测量结果应不低于0.5兆欧。

4.25如测量结果不符合要求，应配合检修人员查明原因，设法消除；

注：发电机绝缘电阻测量的规定

a）长期连续运行机如，遇有停机机会即进行绝缘测量0

b）频繁开停机机组，每月1日和15日后，第一次停机后即进行测量。

c）停机时间达7天必须进行绝缘测量工作。

d）发电机电气设备保护动作后应测绝缘。

e）在机组电气设备上工作后及大、小修前后，应测绝缘。

f）每次测量均应对绝缘电阻值、吸收比、定子线圈温度、空气温度、空气湿度等做好记

录“

4.26测绝缘的操作步骤见典型操作票。

4.27有下列情况之一，禁止启动机组

4.27.1机组进水、尾水闸门未全开；

4.27.2机组主要保护失灵；

4.27.3润滑油压太低，润滑油质不合格或液压泵站油位太低；

4.27.4调速系统失灵，油压装置不能维持正常油压；

4.27.5制动气中断或制动系统失灵；

4.27.6发电机冷却风机两台或两台以上故障，冷却水系统不能正常供水。

4.27.7机组检修密封未退出

发电机的巡视检查

5.1无论运行中的发电机还是备用中的发电机，每个班组均应对其进行巡视检查，发现异

常及时进行设备缺陷登记，并汇报当班值长，由当班值工通知维护人员处理,巡视检查内容

包括：

5.1.1发电机出口开关位置、信号指示与当时运行状态应相符；

5.1.2发电机10.5KV设备正常，无放电及过热等异常现象。

5.1.3发电机保护及水机保护投退位置正确，无告警信号。

5.1.4辅机控制屏电源正常，各辅机控制开关在“自动”位置。运行、停止指示灯与当时

运行状态相符，无告警信号，除湿器和加热器能自动投退。

5.1.5发电机各测点温度显示正常，同类测点温度值相差不大，且最高温度点不超过告警

温度。

5.1.6发电机油、水、气系统无漏油、漏水、漏气现象，各阀门位置正确，压力、流量在规

定值范围内C

5.1.7机组LCU工作正常，面板指示灯与当时运行状态相符，无故障告警。

5.2发电机灯泡头巡视检查内容：

5.2.1灯泡头内声音正常，照明正常，无异味。

5.2.2空冷器进、出水压力表指示正常，各管道、阀门、法兰无渗漏。

5.2.3灯泡头内温度正常，无明显结露现象。

5.2.4发电机轴流风机运行正常，无异常声响，无异味.

5.2.5加热器按整定温度投退正常。

5.2.6除湿机在停机时投入，除湿机水箱里的水及时排干。

5.2.7桨叶开度反馈机构工作正常，接线无松动，桨叶开度机械指示与电气指示一致。

5.2.8齿盘测速装置各连接销钉正常无松动、断裂现象。

5.2.9机械过速保护器TURAB安装牢固，油管无渗油现象。

5.2.10受油器各阀门位置正确，阀门、接头、法兰处无渗油现象。

5.2.11碳刷无明显磨损现象，跳动正常，碳刷连接软线完整，无过热变色现象；

5.2.12集电环及封闭罩内无放电、无碳粉污染等现象，碳粉收集装置投入正常。

5.2.13出线母排无放电、发热现象。

5.2.14中性点装置无放电、发热现象，电流互感器瓷瓶清洁，无放电闪络现象，二次接线

接触良好；

5.2.15端子箱内各端子连接牢固，无松幼、过热现象。

5.2.16灯泡头内爬梯、平台、扶手螺栓紧固无松动。

5.2.17灯泡头内各结合面、进人孔等处无渗漏、机舱底部无积水;

5.2.18灯泡头内卫生整洁，消防器材摆放符合要求：

变压器简介

电力变压器是用来改变交流电压大小的电气设备。它根据电磁感应的原理，把某一等级的交

流电压变换成另一等级的交流电压,以满足电网及不同负荷的需要,因此变压器在电力系统

和供用电系统中占有很重要的地位。

1.油浸式变压器的构造

变压器由铁芯、绕组和绝缘套管等部件组成。为了使变压器安全可靠地运行，还需要油箱、

冷却装置、保护装置等。

图2T油浸电力变压器结构示意图。

（1）铁芯：是用导磁性能好的硅钢片叠放组成的闭合磁路，变压器一、二次绕组都绕在它

上面。为减少磁滞和涡流损失，一般采用厚度为0.35mm的硅钢片。相邻的硅钢片之间用绝

缘漆隔开。

（2）绕组：是变压器的电路部分，一般由两个或三个绕组组成。它由绝缘铜线或铝线制成

圆简形的多层线圈绕在铁芯上。导线的绝缘材料一般采用纸绝缘和纱包绝缘。

（3）油箱：是变压器的外壳，内装铁芯、绕组和变压器油，它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着油的温度变化膨胀或缩小时，油枕起着储油和补油的作

用。此外，油枕能减小油和空气的接触面，减少油的过速氧化和受潮。一般油枕的容积为变

压器油箱容积的1/10。

（5）呼吸器：为防止油枕内的绝缘油与大气直接接触,所以油枕是经过呼吸器与大气相通

的。呼吸器内装有用氯化钙或氯化钻浸渍过的硅胶，它能吸收空气中的水分，使油防止受潮

保持良好的性能。

（6）散热器：当变压器上层油温与下部油温产生温差时，通过散热管形成油的对流，经散

热管冷却后流回油箱底部，它能起到降低变压器油温的作用。为提高油冷却的效果，大型变

压器可采用风冷、强迫油循环风冷和强迫油循环水冷等冷却方式。

（7）压力释放装置：平时膜盘靠弹簧拉力紧贴阀座（密封圈），起密封作用。变压器内部

发生故障，而其保护装置失灵时，当内部压力超过一定数值后，动作时膜盘被顶开释放压力，

将油分解出来的气体及时排出，防止变压器内部压力骤增而破坏油箱。

（8）高、低压套管（瓷套管）：是变压器高、低压绕组的引线装置。它起着固定引线和对

地绝缘的作用。同时，也是变压器与其它电路的连接端子。

（9）分接开关：用以改变高压绕组的匝数，从而调整电压比的装置。双绕组变压器的一次

绕组及三绕组变压器的一、二次绕组一般都有3~5个分:妾头位置，相邻分接头相差多

分接头的变压器相邻分接头相差±2.5%o

分接开关的操作部分装于变压器顶部，经传杆伸入变压器油箱内。分接开关分为两种：一种

是无载分接开关，另一种是有载分接开关。后者可以在带负荷的情况下进行切换，调整电压。

（10）气体继电器：是变压器内部故障的主要保护装置。它装于变压器油箱和油枕的连接管

上。当变压器内部发生故障（如绝缘击穿、匝间短路、铁芯事故等）产生气体时，或油箱漏

油使油面降低时，气体继电动作，发出信号以便运行人员及时处埋：若事故严重，可使断

路器自动跳闸，对变压器起保护作用。

（11）净油器（又称热虹吸净油器）它是利用油的自然循环，使油通过吸附剂进行过滤，

以改善运行中变压器油的性能。

变压器还有测温及温度监控装置等

2.变压器的铭牌

变压器铭牌是制造厂为用户提供的有关变压器的性能和使用条件的说明书。其内容包括变压

器型号和额定的技术数据等。

1）变压器的型号

变压器型号表明变压器的类别、结构、特征、用途、容量及高、低压绕组的电压等级。如型

号为S7-1000/10的变压器，其含义为三相油浸电力变压器，其容量为1000KVA,一次侧.额定

电压为lOKVo

2）额定技术数据

为了使变压器安全、经济的运行，并保证有一定的使用寿命，制造厂规定了变压器的额定数

据。

（1）一、二次额定电压5、和U.变压器一次额定电压指长期运行时所能承受的工作电压，

等于电网的额定电压；二次额定电压是变压器空载情况下，当一次绕组加上额定电压时二次

绕组的电压值。在三相变压器中，额定电压指线电压，单位为KV。

（2）一、二次额定电流卜和12M是指变压器长期允许通过的电流，单位为A”

（3）额定容量S、：是指变压器的输出能力，单位为KV・A.对于三相变压器，额定容最是

指三相容量之和。

（4）短路电压（阻抗电压）：将变压器二次短路，一次施加电压并慢慢使电压升高，直

到二次产生的短路电流等于二次额定电流时，一次所施加的电压称为短路电压员。

（5）空载电流1揭：当变压器二次开路，一次施加额定电压时，流过一次绕组的电流为空载

电流I。。空载电流的大小决定丁变压器的容量、磁路结构、硅钢片质量等，它般为次额

定电流的3%~8机

（6）空载损耗P。：变压器二次开路，一次施加额定电压时变压器的损耗。空载损耗可以通

过空载试验测出。因为空载试验时电流很小，因此铜耗可以忽略，所以空载损耗近似等于铁

耗。

（7）短路损耗R：变压器一、二次绕组流过额定电流的，在绕组的电阻中所消耗的功率。

短路损耗可以从短路试验+＞测出。因为短路试验时施加的电压很低，因此铁耗可以忽略，所

以短路损耗近似等于铜耗，

（8）变比K：三相变压器的电压比为一、二次绕组的额定相电压之比。

（9）连接组：表明变压器各相绕组的连接法和一、二次线电压之间的相位关系。三相变压

器由三个绕组组成，连接法为星形（Y）和三角形（△）两种。星形接法是将三个绕组的尾

端X、Y、Z接成中点N,三个首端A、B、C引出。三角形接法是A与Y、B与Z、C与X相连，

将三个首端A、B、C引出，

三相变压器的绕组采用不同的连接方法时，会使一、二次线电压之间有不同的相位关系。

相位关系用连接组标号表示。

我国现有以下三种标准连接组：Y,ynO,适用于二次电压为400/230V的配电变压器，

以供给动力与照明混合负载使用；Y,dll,用于二次电压高于400V的系统中，一次电压在

35KV及以下的变压器；YN,dll,用于一次中性点直接接地的系统，如UOKV及以上的高压

系统。

本站主变主要技术参数

型号S11-25000/110电压组合kV(121±2X2.5%)/10.5

容量kVA25000低压侧电压kV10.5

频率Hz50低压侧电流A1375

高压侧电压电流电压kV电流A冷却方式ONAN

1127.05113.6中性点接地方式经隔离开关、放电间隙接地

分2124.025116.4绝缘水平A级

接3121119.3温升限值60K

头4117.975122.3短路阻抗10.24%

5114.95125.6空载电流0.17%

结线组别Yn,dll空载损耗kW18.784

使用条件尸内使用负载损耗kW102.789

数量2台生产日期2013年3月1日

绝缘水平L1480AC200-L1250AC95/L175AC35

厂家武汉变压器有限责任公司

本站厂用变（备用变）主要技术参数

型号SCB10-1600/10额定电压kV10.5±(2X2.5%)/0.5

容量kVA1600低压侧电压kV0.4

频率Hz50低压侧额定电流A2309.4

高压侧电压电流电压kV电流A冷却方式AN/AF

I11接地方式不接地

分II10.75绝缘等级F级

接III10.588温升限值100K

头IV10.25短路阻抗6.19%

V10总重4300Kg

结线组别Dynl1使用条件户内使用

数量3台生产日期2012年7月

厂家山东鲁能泰山电力设备有限公司

3.变压器油

（1）变压器油的作用

①绝缘作用。因为油是流动的液体，它能够充满变压器内各部件之间的任何空隙，而将

空气排除，从而避免了各部件与空气的接触受潮而引起的绝缘降低，此外油的绝缘强度比空

气大，变压器油箱充满油后，使绕组与绕组之间、绕组与铁芯之间、绕组与铁芯外壳之间均

保持良好的绝缘。

②散热作用。通过变压器油的对流，将铁芯和绕组所产生的热量传递给油箱和散热管,

再散发到空气中。

（2）变压器油的性能

①比重：油在20~4重C时的比重不超过0.895,由于油的比重小,使油内的杂质和水分

容易沉淀。

②粘度：油在5（TC时的粘度不超过1.8Et,由于油的粘度小，其对流散热作用较好。

③闪点：指油加热后产生的蒸汽与空气混合，遇到明火能发生燃烧的最低温度。闪点表

示油的蒸发度，油的闪点越低，其蒸发度越高。油蒸发时使成分变坏，粘度加大，体积减小，

并可能产生可爆性气体，i1此油的闪点越高越好，一般应不低于135℃o

④凝固点：油的粘度随温度而变化，温度越低，粘度越大。当温度低到一定程度，油不

再流动而凝固，这时的温度称为油的凝固点。变压器油的标号表示出凝固点的温度，如25

号油是表示油在一25。（：时凝固；45号油表示油在一45。（：时凝固。凝固点低，油的对流散热

性能好。

⑤酸价：表示油中游离酸的含量。酸价的大小表明油的氧化程度和劣化程度。其大小用

中和1g油中的全部游离酸所需要的氢氧化钾的亳克数来表示。酸价越高，说明氧化越严重，

因此油的酸价越低越好。

⑥酸、碱、硫及机械混合物：这些杂质对电气设备的绕组、绝缘物、导线和油箱都有腐

蚀作用，因此含量越低越好。

⑦安定度（安定性）：由于变压器和空气长期接触和受热，会氧化成酸、树脂、沉淀物

等,称为老化现象。安定度就是指抗拒绝名彖老化的能力，安定度越高越好。安定度的大小，

通常以人工氧化后油的酸价和沉淀物的含量来表示，这两个指标越低，油的安定度越高。

4.变压器的允许运行方式

（1）允许温度和温升

①允许温度。变压器在运行中，电能在铁芯和绕组中的损耗转变为热能，引起各部位发

热，使变压器温度升高。当热量向周围辐射传导，发热和散热达到平衡状态时，各部分的温

度趋于稳定。

变压器运行时各部分的温度是不相同的，绕组温度最高，其次是铁芯，绝缘油的温度最

低。为了便于监视运行中变压器各部分温度的情况，规定以上层油温来确定变压器运行中的

允许温度。变压器的允许温度主要决定于绕组的绝缘材料。我国电力变压器大部分采用A

级绝缘，即浸渍处理过的有机材料，如纸、木材、棉纱等。对于A级绝缘的变压器在正常运

行中，当周围空气温度最高为40℃时，变压器绕组的极限工作温度为105℃。由于绕组的

平均温度L匕油温高10℃,同时为了防止油质劣化，所以规定变压器上层油温最高不超过95

℃,而在正常情况下，为使绝缘油不过速氧化，上层油温不超过851。对■于采用强迫油循

环水冷和风冷的变压器，上层油温不宜经常超过75℃o

若变压器的温度长时诃超过允许值，则变压器的绝缘容易损坏。因为绝缘长期受热后要

老化，温度越高，绝缘老化越快。当绝缘老化到一定程度时，在运行振动和电动力作用下，

绝缘容易破裂，且易发生电气击穿而造成故障。

此外，当变压器绝缘的工作温度超过允许值后，由于绝缘的老化过程加快，具使用寿命

将缩短。使用年限的减少一般可按“八度规则”计算，即温度每升高8。0使用年限将减少

l/2o

例如：绝缘工作温度为950c时，使用年限为20年；

绝缘工作温度为105℃时，使用年限为7年；

绝缘工作温度为12（TC时，使用年限为2年。

可见，变压器的使用年限主要决定于绕组的运行温度。因此，变压器必须在其允许的温

度范围内运行，以保证变压器合理使用寿命。

②温升。变压器温度与周围空气温度的差值叫变压器的温升。当变压器的温度升高时，

绕组的电阻会加大，使铜捉增加。因此对变压器在额定负荷时各部分的温升做出的规定为允

许温升。

对A级绝缘的变压器，当周围最高温度为4（TC时，国家标准规定绕组的温升为65°C,

卜.层油温的允许温升为45℃O只要上层油源及其温升不超过规定俏，就能保讦变压器在规

定的使用年限内安全运行，

（2）变压器的过负荷能力

变压器的过负荷能力，是指它在较短的时间内，所能输出的最大容量。在不损害变

压器绝缘和降低变压器使用寿命的条件下，它可能大于变压器的额定容量，因此变压器

的额定容量和过负荷能力具有不同的意义。

变压器的过负荷能力，分为正常情况下的过负荷能力和事故情况下的过负荷能力。变压

器正常过负荷能力可以经常使用，而事故过负荷能力只允许在事故情况下使用。

（3）电压变化允许范围

变压器在电力系统中运行，由于系统运行方式的改变以及负荷的变化，电网电压总有一定

的波动，所以加在变压器一次绕组上的电压也可能有波动。当电网电压小于变压器分接头电

压时，对于变压器本身没有什么损害，只是可能降低一些出力。但当电网电压高于变压器额

定电压很多时，则对变压器运行会产生不良影响。

当变压器的电源电压增高时，变压器的励磁电流增加，造成变压器铁芯损耗加大而过热。

同时，由于励磁电流的增加，变压器消耗的无功功率也随之增加，会使变压器实际出力降低。

另外，对Y,ynO接线的变压器，当励磁电流增加时，磁通密度增大，磁路饱和，会引起一、

二绕组电动势波形发生畸变，产生的高次谐波对变压器绝缘有一定的危害。

因此，变压器的电源电压一般不得超过额定值的5%,不论电压分接头在任何位置，如

果电源电压不超过5%,则变压器二次绕组可带额定负荷。

（4）变压器绝缘电阻允许值

变压器安装或检修以及长期停用后，在投入运行前，均应测量绕组的绝缘电阻，测量绝

缘电阻是检查变压器绕组状态的最基本的方法。测量时根据变压器的电压等级选择相应等级

要求的兆欧表。一般采用电压为500^2500V的兆欧表，使用时将仪表放平稳，当转速达到

120r/minM，读取绝缘电阻值。

测量结果应与历次情况或原始数据比较，如认为合格时，便可将变压滞投入运行。如绝

缘电阻不合格，应查明原因。通常用吸收比法判明变压器绕组的受潮程度，要求吸收比

R4/R牌＞1.3。绝缘电阻的吸收比一般与变压器的上层油温、电压等级有关，上层油温在10〜30

°C时，35〜60KV不低于1.2,1I0KV以上不低于1.3。当绝缘很好时,吸收比可接近于2,如

吸收比小于1.2时，则认为变压器有受潮现象。所以，测量吸收比是判别一台变压器的绕组

绝缘是否受潮的一个主要方法。

为了使历年测得的绝缘电阻有可比性，规定变压器绕组的绝缘电阻测定，以第60秒钟

测得的结果为准，而且变压器必须在冷态和热态下各摇测一次，同时记录摇测时的上层油温,

所用的兆欧表电压等级也应当相同。

（5）变压器的并列运行

将两台或多台变压器的一次侧以及二次侧同极性的端子之间，通过同一母线分别互相连

接，这种运行方式叫变压器的并列运行。

变压器的并列运行固然具有很多优点，然而并非所有的变压器均能并列运行。变压器并

列运行应同时满足下列条件：

①变压器的接线组别相同；

②变压器的变比相同（允许有土0.5%的差值）；

③变压器的短路电压相等（允许有±10*的差值）。

除满足以上三个条件外，对丁并列运行变压器的容量比般不宜超过3:1。

以上并列运行条件中，前二个条件保证了变压器空载时绕组内不会有环流，第三个条件

保证负荷分配与容量成正比。同时，考虑到容量不同的变压器短路电压值不相同，容最小的

变压器短路电压小，因此对容量比有一定的要求。

5.变压器油的运行

1）变压器油的试验

新的和运行中的变压器油都需要作试验。按照变压器运行规程规定，变压器油每年都要

取油样试验。试验项目一般应作耐压试验、介质损耗试验及简化试验。

（1）耐压试验：测量油的介质强度，它是指试油器两电极间油层击穿时电压表所示的

最小电压。击穿电压的高低说明油中水分、杂质的含量。•般要求介质强度越高越好。变压

器油的耐压试验标准见表2-U

表2—1变压器油的耐压试验标准（KV）

使用电压新油标准运行中油标准

35KV以上4035

30~6KV3025

6KV以下2520

（2）介质损耗试验：在外加电压作用下测量绝缘介质中功率损耗的数值。它反映出油质

的好坏及净化程度，一般要求介质损失角正切值在20Y时不大于0.5%«

（3）简化试验：为了掌握变压器油运行中的情况，一般可不作全部试验项目，而仅作

以下简化试验项目。

①酸价：酸价的标准是，新油不应超过0.05K0Hmg/g,运行中的油不应超过0.4KOHmg/go

②耐压试验：同前述（Do

③闪点：一般在130140。C之间。

④游离碳、水分、机械混合物：最好没有。

⑤酸碱度:新油的pE值一般为5.4~5.6。

变压器油通过简化试验后，若符合上述标准时，即认为合格。若不符合标准时，必须针

对存在的问题进行处理。如当耐压强度不合格时，需进行过滤;又如某些化学性能不合格时，

需进行再生处理等。

每次取油样试验的结果，还应与上一次取样试验的结果作比较，以掌握油质性能变化的

趋势。

运行中的变压器油，对电压在35KY及以上的变压器，每年至少取样作一次简化试验；

对电压在35KV以下的变压器，则每两年至少作一次简化试验。此外，还应在两次简化试验

之间作一次耐压试验。在变压器经受短路故障后，或出现异常情况时，应取油样进行分析。

2）取油样

从变压器中取油样应在天气干燥时进行。取样时，应从变压器底部油截门处放油，首先

将积水放掉，并放走底部积存的污油，然后用干净布将油截门擦净，再继续放少许油进

行冲洗，并用清洁油将取样瓶洗涤干净，再将油灌入瓶内。灌油时，应严防泥土、水分、

灰尘、纤维等杂质进入油样内。

装油容器最好用毛玻璃塞的玻璃瓶，装油后用塞子将瓶口塞紧，再用火漆或蜡加封，以

免油内进入潮气。

取样多少决定于试验项目，一般耐压试验应不少于0.5L（约0.45kg）；简化试验不少

于1L（约0.9kg）.

启瓶试验时，如室内温度比取油样时高，则应使两者温度接近后才能启瓶塞，以防止油

样受潮。

3）变压器油质量的简易鉴别

由于变压器油的要求很高，严格的讲，不经过耐压试验和简化试验很难说明油是否合格,

但不合格的汕有时可从外观加以鉴别：

（1）油的颜色：新汨一般为浅黄色、氧化后颜色变深。新油呈深暗色是不允许的。运

行中油的颜色迅速变暗，表示油质变坏。

（2）透明度：新油在玻璃瓶中是透明的，并带有蓝紫色的荧光，如果失去荧光和透明

度，说明有机械杂质和游离碳。

（3）气味：变压器泊应没有气味，或带一点煤油味，如有别的气味，说明油质变坏。

如：烧焦味一一油干燥时过热：酸味一一油严重老化；乙烘味一一油内产生过电弧；其它味

——随容器产生。

4）变压器油的运行

变压器油在运行中，有可能与空气接触发生氧化，氧化后生成的各种氧化物具有酸性的

特点。此外，空气中的湿度会使油受潮，这不仅降低了击穿电压，还会增加介质损失值。而

且受潮后的油对金属有腐独作用，引起油中大量沉淀物的产生。一般认为氧化后的油比新油

易受潮，而且劣化速度加快2~4倍。

在运行过程中，由于温度的升高也会使油的劣化加速，根据实测，当平均温度每升高

10°C时，油的劣化速度就会增加1.5~2倍。试验证明,油的氧化起始温度是60~70℃,＞在

这个温度下，油很少发生变质，当温度到达120°C时，氧化激烈，温度达160°C时，油迅

速变坏。

由于紫外线的作用，会增加油的氧化速度。因此，应避免油受光线的直射。一般油不应

装在透明的容器中。

在变压器油的运行中，应经常对充油设备进行检查，检查设备的严密性，油枕、呼吸器

的工作性能，以及油色油量是否正常。

另外，应结合变压器的运行维护工作，定期取油样或根据需要不定期取油样（如发现故

障后），作油的气相色谱分析，以预测变压器的潜伏性故障，这是防止变压器事故的有效措

施。

5）运行中的变压器补油

补油时应注意以下几点：

（1）35KV及以上变压器应补入相同牌号的油，并应作耐压试验；

（2）10KV及以下变压器可补入不同牌号的油，但补油前应作混油耐压试验：

（3）补油前应将重瓦斯保护掉闸压板退出，补油后要检查气体继电器，并及时放出气

体。若在24h后问题，可重新将重瓦斯保护接入掉闸回路。

（4）对•在运行中已经变质的油应及时进行处理，使其恢复到标准值，如发现油受潮，

应进行干燥；如油已老化，应进行净化和再生。一般可采用过滤法、澄清法、干燥法将油与

水分、杂质分离，或者使用化学处理法，除去油中的酸碱，然后再过滤、干燥，使油再生,

恢复其原有的良好性能。

变压器运行方式

6.1变压器在规定的冷却条件下，可按铭牌规范长期运行。

6.2变压渊在规定的冷却条件下，现行允许电压、电流在所选择分接头开关的相应范围内。

表6选择不同分接头相对应电压电流允许值

电压（kV）电流（A）

额

高压侧低压侧高压侧低压侧

主变III12119.5119.31375

厂用变（备用变）I10.50.4882309.4

6.3变压器的运行电压一般不应高于该运行分接头额定电压105%,此时变压器的二次侧可

带额定电流。在特殊情况下，如果加在变压器一次侧的电压需增高至该分接头额定电压的

110%时，应相应减小二次制的许用电流值。

6.4变压器温度

6.4.1变压器最大允许上层油温95C,为防止油劣化过快，不宜经常超过85C；

6.4.2主变温度上升较高对，应进行负荷调整，以合理分配主变的负荷。

6.5变压器允许过负荷规定：

6.5.1变压器事故过负荷倍数与允许过负荷时间（见表7）

表7变压器事故过负荷倍数与允许过负荷时间

变压器类别油浸式变压器

过负荷倍数1.31.61.752.02.43.0

允许时间（分）120201163.51.5

6.5.2油浸式电力变压器的允许过负荷时间（见表8）

表8油浸式电力变压器的允许过负荷时间

过负荷前上层油的温升（为二列数值时）h-min

过负荷倍数

170220280330390440500

1.0

1.055.505.254.504.003.001.30一

1.103.503.252.502.101.250.10—

1.152.502.251.501.200.35———

1.202.051.401.150.45————一

1.251.351.150.500.25——一

1.301.1()0.500.30———————

1.350.550.350.15——————一

1.400.400.25—————

1.450.250.10———

1.50.15——————————一

6.5.3干式变允许过负布规定

6.5.3.1环境温度20℃时，允许过负荷时间（见表9）

表920c允许过负荷时间

过负荷（%）203040506070

允许运行时间AN连续120602051

（分钟）AF连续6020

6.5.3.2环境温度50℃时，允许过负荷时间（见表10）

表1050c允许过负荷时间

过负荷（%）203040506070

允许运行时间AN1206020510.5

（分钟）AF连续602051

6.5.4当变压器有较严重的缺陷（如冷却系统不正常，漏油，有局部过热现象，油中溶解气

体分析结果异常等）或绝缘有弱点时，不宜过负荷运行.

6.5.5主变过负荷期间，上层油温达80℃时，无论过攸荷的电流和时间是否达到规定值，

必须停止过负荷。

6.5.6变压器经过事故过负荷后，值班人员应将事故过负荷的大小和持续时间做好记录并汇

报相关领导；

6.6变压器三相负载不平衡时，应监视最大一相的电流。

6.7变压器禁止脱离保护运行。

6.8主变中性点接地刀闸模作必须按调度指令执行。

6.9主变压器的冷却风扇采用双路电源进行控制，双路电源采用备自投。

6.10主变冷却风扇正常运行时，主变冷却风扇控制柜上的控制方式操作把手切“自动”位

置，特殊情况需要手动启动时可以将操作把手切为“1路手动”或“2路手动”，分别为1

路电源和2路电源控制启动：

6.11主变压器冷却风扇的自动投入和停止由变压器顶层油温和高压侧电流进行控制，当变

压器顶层油温上升到65℃时自动投入，当变压器顶层油温下降到55℃时自动停止；当主变

高压侧电流达到168A时自动投入，电流降低至120A时自动停止。

6.12干式变压器的冷却风机由温度控制器进行控制，绕组温度上升至100℃,自动投入冷

却风机；当下降至80℃自动切除全部风机。

6.13干式变压器温度过高只作用于报警，不作用于跳闻。当温度上升至13（）.3C报警，低

于129.信号自动复归；

6.14干式变压器温度过高时，温度控制器超温指示灯常亮（励磁变为报警指示灯常亮）。

6.15干式变压器的温度挖制器正常显示为「相绕组温度巡检温度，也可在控制面板上按“最

大/巡回”选址显示三相绕组的最大值。冷却风机控制正常在自动状态，在控制面板上按“手

动/自动”可以手动启动。

6.16干式变压器正常运行时，高、低压侧柜门必须关闭并锁住，在运行过程中禁止打开柜

门。

6.17励磁变柜门打开，温度控制器发出报警声音。

6.18瓦斯保护装置的运行

6.18.1变压器运行时，轻瓦斯保护装置投信号，重瓦斯保护装置投跳闸；

6.18.2变压器在下列情况下应将重瓦斯保护改信号（其他保护应投入）

6.18.3变压器在运行中进行滤油、加油时；

6.18.4油位计的油位异常升高或呼吸导流有异常现象，需要打开放气或放油阀门时。

6.19新装、大修、事故检修或换油后的UOkV变压器，在施加电压前静止时间不应少于24h。

6.20新装变压器或大修后的变压器必须进行空载全电压冲击试验，其中新装变压器冲击5

次，大修后变压器冲击3次。

6.21主变大修或作吊芯检查完毕后，应做低压侧递升加压充电试验，正常后做高压侧全电

压冲击试验。

6.22主变一般从高压侧充电，禁止从低压侧全电压充电；

6.23干式变压器在停运和保管期间，应防止绝缘受潮。

6.24干式变压器投入运行后禁止触摸变压器本体，以防事故发生。

变压器检查维护

8.1运行中的变压器应进行定期和非定期检杳：

8.1.1每值对各主变以及其他干式变至少巡检两次；

8.1.2每周对主变进行闭灯检查，主要检查有无严重的放电和过热现象；

8.1.3每月手动切换主变冷却风机控制控柜双路电源，检查双路电源是否供电正常，同时检

查冷却风扇启停是否正常；

8.1.4变压器检修后投入运行时，应检查变压器声音、温度及各引线有异状；

8.1.5气候剧烈变化时，应适当增加检查次数，井应注意油位的变化和套管有无裂纹和放电

等。

8.2主变正常检查项目：

8.2.1变压器油枕无漏油，油位指示和温度对应；

8.2.2变压器外壳与瓦斯继电器及取气盒无漏油；

8.2.3变压器套管清洁，无裂纹、歪斜和放电痕迹等现象；

8.2.4引线接头、母线无发热现象；

8.2.5变压器声音均匀且正常；

8.2.6变压器冷却装置的运行正常；

8.2.7散热器运行正常，各法兰无渗、漏油，各阀门位置止确；

8.2.8变压器压力释放阀完整；

8.2.9外壳接地线是否完整。

8.2.10主变冷却风扇控制柜门关好，柜内无受潮，各端子无发热现象，主变上层油温及绕

组温度显示与主变本体的温度指示一致并且在正常范围内。

8.3干式变压器的检查项目:

8.3.1变压器柜门全部关闭并已锁好；

8.3.2变压器运行声音正常，无较大振动；

8.3.3变压器高、低压引线接头无过热、烧红现象；

8.3.4温度控制器显示正常，三相绕组温度在允许范围内，无报警声音。

8.4下列情况下应对变压器进行特殊巡视检查，增加巡视检查次数：

8.4.1新设备或经过检修的变压器在投运72h内；

8.4.2有严重缺陷时；

8.4.3气象突变（如大风、大雾、大雪、冰雹、寒潮等）时：

8.4.4雷雨季节特别是雷雨后；

8.4.5高温季节、高峰负载期间；

第二章水电站电气一次部分

2.1电气一次设备的概念及符号

为了满足电能的生产、输送和分配和使用的需要，发电厂、变电所、水电站、泵站、闸

门等系统中都安装有各种电气设备，用于实现起动、转换、监视、测量、调整、保护、切换

和停止等操作。按电压等级可将电气设备分为高压电/工设备和低压电气设备；按所起的作用

不同，电气设备可分为一次设备和二次设备。

一、电气设备分类

（-）电气一次设备

直接生产、转换和输配电能的电气设备，称为一次设备，主要有以下几种。

1.生产和转换电能的设备

生产和转换电能的设备有同步发电机、变压器及电动机，它们都是按电磁感应原理工作

的，统称为电机。

2.开关电器

开关电气的作用是接通或断开电路。高压开关电气主要有以下几种。

（1）高压断路器（俗称开关）。断路器具有灭弧装置，可用来接通或断开电路的正常工

作电流、过负荷电流或短路电流，是电力系统中最重要的具有控制和保护双重作用的开关电

气。

（2）高压隔离开关