电力变压器功能介绍.ppt

1、电力变压器,电力变压器的用途和分类,一、电力变压器的用途,变压器是传输电能而不改变其频率的静止的电能转换器。,变压器是电力系统中数量极多且地位十分重要的电气设备，。其功能是将电力系统中的电能电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分配和使用。 在电力系统中，输送同样功率的电能，电压越高，电流就越小，输电线路上的功率损耗也越小；输电线的截面积也可以减小，这样就可以减少导线的金属用量。,二、电力变压器的分类,1、按功能分： 电力变压器按功能分，有升压变压器和降压变压器两大类。工厂变电所都采用降压变压器。终端变电所的降压变压器，也称配电变压器。,2、按容量分： 电力变压器按容量系列分，有R8容量系列和

2、R10容量系列两大类。 R8容量系列指容量等级是按R81.33倍数递增的，我国老的变压器容量等级采用此系列，如：100kvA、135kvA、180kvA、240kvA、320kvA、420kvA、560kvA、750kvA、1000kvA等。 R10容量系列 指容量等级是按R10 1.26倍数递增的。R10系列的容量等级较密，便于合理选用，是IEC（国际电工委员会）推荐采用的。我国新的变压器容量等级采用此系列，如：100KVA、125kvA、160kvA、200kvA、250kvA、315kvA、400kvA、500kvA、630kvA、800kvA、1000kvA。,3、按相数分： 电力变压

3、器按相数分，有单相和三相两大类。发电厂通常都采用三相电力变压器。,4、按调压方式分： 电力变压器按调压方式分，有无载调压（又称无励磁调压）和有载调压两大类。发电厂大多数采用无载调压变压器。,5、按绕组结构分： 电力变压器按绕组结构分，有单绕组自耦变压器、双绕组变压器、三绕组变压器。发电厂大多采用双绕组变压器。,6、按绕组绝缘及冷却方式分类： 电力变压器按绕组绝缘及冷却方式分，有油浸式、干式和充气式（SF6）等。其中油浸式变压器，又有油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水冷式和强迫油循环冷却式等。 所谓充气式变压器是指变压器的磁路（铁心）与绕组均位于一个充有绝缘气体的外壳内的变压器。以往，一般情况下是采

4、用SF6气体，所以又称气体绝缘变压器,7、按绕组导体材质分： 电力变压器按绕组导体材质分，有铜绕组变压器和铝绕组变压器两大类。,1、产品类别代号 O-自耦变压器，通用电力变压器不标 H-电弧炉变压器 C-感应电炉变压器 Z-整流变压器 K-矿用变压器 Y-试验变压器,2、相数 D-单相变压器 S-三相变压器,3、冷却方式 F-风冷式 W-水冷式 注：油浸自冷式和空气自冷式不标注,三、电力变压器的型号,4、油循环方式 N自然循环 O强迫导向循环 P强迫循环,5、绕组数 S三绕组 注：双绕组不标注,6、导线材料 L铝绕组 注：铜绕组不标注,7、调压方式 Z有载调压 注：无载调压不标注,油浸式电力变

5、压器的结构,油 浸 式 电 力 变 压 器,器身,油箱,冷却装置,保护装置,出线装置,铁心、绕组、绝缘结构、引线、分接开关,油箱本体（箱盖、箱壁、箱底）和附件（放油阀门、油样活门、接地螺栓、铭牌,散热器和冷却器,储油柜（油枕）、油位表、防爆管（安全气道）、吸湿器(呼吸器)、温度计、净油器、气体继电器（瓦斯继电器）,高压套管、低压套管,2.分接开关,1.高压套管,4.瓦斯继电器,3.低压套管,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.活门,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

6、箱,1 . 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。,变压器铁芯涡流的形成,当成块的金属放在变化的磁场中或者在磁场中运动时，金属内将产生感应电流。这种电流在金属内自成闭合回路，犹如水的旋涡故称涡流，由于成块金属的电阻很小，所以涡流很强，使成块金属大量发热，同时电能遭到大量的浪费。,为了减少铁心的磁滞和涡流

7、损耗，铁心用厚度为0.30.5mm的硅钢片冲剪成几种不同尺寸，并在表面涂厚为0.010.13mm的绝缘漆，烘干后按一定规则叠装而成。 由于硅钢片比普通钢的电阻串大，因此利用硅钢片制成的铁心可以进一步减小涡流损耗。,铁心的结构,接地片,上夹件,拉螺杆,芯柱绑扎,下夹件,绕组,绕组是变压器最基本的组成部分，它与铁心合称电力变压器本体，是建立磁场和传输电能的电路部分。电力变压器绕组由高压绕组，低压绕组，对地绝缘层（主绝缘），高、低压绕组之间绝缘件及由燕尾垫块，撑条构成的油道，高压引线，低压引线等构成。,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

8、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。,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况下进行变换绕组的分接头。,高、低压套管,压力释放阀,油枕,对于胶囊式油枕，为了使变压器油面与空气完全隔绝，其油位计间接显示油面。该油枕是通过在油枕下部的小胶囊，使之成为一个单独的油循环系统，当油枕的油面升高时，压迫小胶囊的油柱压力增大，小胶囊的体积被缩小

9、了一些，于是在油位计反映出来的油位也高起来一些，且其高度与油枕中的油面成正比；相反，油枕中的油面降低时，压迫小胶囊的油柱压力也将减少，使小胶囊体积也相对地要增大一些，反应在油位计中的油面就要降低一些，且其高度与油枕中的油面成正比。换句话说，它使通过油枕油面的高、低变化，导致小胶囊压力大小发生变化，从而使油面间接地、成正比地反应油枕油面高低的变化。,气体继电器,呼吸器的作用是提供变压器在温度变化时内部气体出入的通道，解除正常运行中因温度变化产生对油箱的压力。 呼吸器内硅胶的作用是在变压器温度下降时对吸进的气体去潮气。 油封杯的作用是延长硅胶的使用寿命，把硅胶与大气隔离开，只有进入变压器内的空气才

10、通过硅胶。,.吸湿器,1-连接管 2-螺钉 3-法兰盘 4-玻璃管 5-硅胶 6-螺杆 7-底座 8-底罩 9-变压器油,为了显示硅胶受潮情况，一般采用变色硅胶。变色硅胶原理是利用二氯化钴（CoCL2）所含结晶水数量不同而有几种不同颜色做成，二氯化钴含六个分子结晶水时，呈粉红色；含有两个分子结晶水时呈紫红色；不含结晶水时呈蓝色。,大型变压器都装有测量上层油温的带电接点的测温装置，它装在变压器油箱外，便于运行人员监视变压器油温情况。,温度计,变压器的故障情况,油浸式电力变压器的故障分为内部故障和外部故障,内部故障：变压器油箱内发生的各种故障，其主要类型有：各相绕组之间发生的相间短路、绕组的线匝之

11、间发生的匝间短路、绕组或引出线通过外壳发生的接地故障等。,外部故障：变压器油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障，其主要类型有：绝缘套管闪络或破碎而发生的解体短路，引出线之间发生相间故障等而引起变压器内部故障或绕组变形。,变压器内部故障从性质上一般又分为热故障和电故障两大类。热故障通常为变压器内部局部过热、温度升高。根据其严重程度，热故障常被分为轻度过热（低于150），低温过热（150300 ）；中温过热（300700 ）、高温过热（一般高于700 ）四种故障情况。,电故障通常指变压器内部在高电场的作用下，造成绝缘性能下降或劣化的故障。根据放电的能量密度不同，电故障又分为局部放电、火花放电

12、和高能电弧放电三种故障类型。,1.短路故障,主要指变压器出口短路，以及内部引线或绕组间对地短路、及相与相之间发生的短路而导致的故障。,短路电流引起绝缘过热故障 变压器突发短路时，其高、低压绕组可能同时通过为额定值数十倍的短路电流，它将产生很大的热量，使变压器严重发热。当变压器承受短路电流的能力不够，热稳定性差，会使变压器绝缘材料严重受损，而形成变压器击穿及损毁事故。,短路电动力引起绕组变形故障 变压器受短路冲击时，如果短路电流小，继电保护正确动作，绕组变形将是轻微的， 如果短路电流大，继电保护延时动作甚至拒动，变形将会很严重，甚至造成绕组损坏。对于轻微的变形，如果不及时检修，恢复垫块位置，紧固

13、绕组的压钉及铁轭的拉板、拉杆，加强引线的夹紧力，在多次短路冲击后，由于累积效应也会使变压器损坏。,2.放电故障,放电故障对变压器绝缘的影响 放电对绝缘有两种破坏作用：一种是由于放电质点直接轰击绝缘，使局部绝缘受到破坏并逐步扩大，使绝缘击穿。另一种是放电产生的热、臭氧、氧化氮等活性气体的化学作用，使局部绝缘受到腐蚀，介质损耗增大，最后导致热击穿。,3.绝缘故障,.固体绝缘故障 固体纸绝缘是油浸式变压器绝缘的主要部分之一，包括：绝缘纸、绝缘板、绝缘垫、绝缘卷、绝缘绑扎带等，其主要成分是化纤素，一般信纸的聚合度为13000左右，当下降至250左右，其机械强度已下降了一半以上，极度老化致使寿命终止的聚

14、合度为150200,绝缘纸老化后，其聚合度和抗张强度将逐渐降低，并生成水、CO、CO2,这些老化产物大都对电气设备有害，会使绝缘纸的击穿电压和体积电阻率降低、介质增大、抗拉强度下降，甚至腐蚀设备中的金属材料。,变压器油劣化 按轻重程度可分为污染和劣化两个阶段 污染是油中混入水分和杂质，这些不是油氧化的产物，污染的绝缘性能会变坏，击穿电场强度降低，介质损失角增大。 劣化是油氧化后的结果，当然这种氧化并不仅的产物，污染油的绝缘性能会变坏，击穿电场强度降低，介质损失角增大。,温度的影响 电力变压器为油、纸绝缘，在不同温度下油、纸中含水量有着不同的平衡关许曲线，一般情况下，温度升高，纸内水分要向油中析

15、出；反之，则纸要吸收油中的水分，因此温度较高时，变压器内绝缘油的微水含量较大，反之，微水含量就小。 变压器的寿命取决于绝缘的老化程度，而绝缘的老化又取决于运行的温度。如油浸式变压器在额定负载下，绕组平均温升为65 ，最热点温升为78 ，若平均环境温度为20，则最热点温度为98 ，在这个温度下，变压器可运行2030年，若变压器超载运行，温度升高，促使寿命缩短。 国际电工委员会认为，A级绝缘的变压器载80140 温度范围内，温度每增加6度，变压器绝缘有效寿命降低的速度就会增加一倍，这就是6度法则，说明对热的限制已比过去认可的8度法则更为严格。,湿度的影响 水分的存在将加速纸纤维素降解，因此，CO和

16、CO2的产生与纤维素材料的含水量也有关。当湿度一定时，含水量越高，分解出的CO2越多，反之，含水量越低，分解出的CO就越多。,过电压的影响 暂态过电压的影响，三相变压器正常运行产生的相、地间电压时相间电压的58，但发生单相故障时，主绝缘的电压对中性点接地系统将增加30，对中性点不接地系统将增加73，因而可能损伤绝缘 雷电过电压的影响，雷电过电压由于波头陡，引起纵绝缘（匝间、相间绝缘）上电压分布很不均匀，可能在绝缘上留下放电痕迹，从而使固体绝缘受到破坏。 操作过电压的影响，由于操作过电压的波头相当平缓，所以电压分布近似先行，操作过电压由一个绕组转移到另一个绕组上时，约与这两个绕组间的匝数成正比，

17、从而容易造成主绝缘或相间绝缘的劣化和损坏。,短路电动力的影响 出口短路时的电动力可能会使变压器绕组变形、引线移位，从而改变了原有的绝缘距离，使绝缘发热，加速老化或受到损伤造成放电、拉弧及短路故障。,4.铁心故障,电力变压器正常运行时，铁心必须有一点可靠接地。若没有接地，则铁心对地的悬浮电压，会造成铁心对地断续性击穿放电，铁心一点接地后消除了形成铁心悬浮电位的可能，但铁心出现两点以上接地时，铁心间的不均匀电位就会在接地点之间形成环流，并造成铁心多点接地发热的故障。变压器的铁心接地故障会造成铁心局部过热，严重时，铁心局部温升增加，轻瓦斯动作，甚至将会造成重瓦斯动作而跳闸的事故。烧熔的局部铁心片间的

18、短路故障，使铁损变大，严重影响变压器的性能和正常工作，以致不许更换铁心硅钢片加以修复。有关资料统计表明，因铁心问题造成的故障比例，占变压器各类故障的第三位。,故障原因： 1、安装过程重的疏忽。完工后未将变压器油箱顶盖上运输用的定位钉翻转或卸除。 2、制造或大修过程重的疏忽。铁心夹件的支板距心柱太近，硅钢片翘凸而触及夹件支板或铁轭螺杆。 3、铁心下夹件垫脚与铁轭间的纸板脱落，造成垫脚与硅钢片相碰或变压器进水纸板受潮形成短路接地。 4、潜油泵轴承磨损，金属粉末沉积箱底，受电磁力影响形成导电小桥，使铁轭与垫脚或箱底接通。,5、油箱中不慎落入金属异物，如铜丝、焊条或铁心碎片等造成多点接地。 6、下夹件与铁轭阶梯间的木垫受潮或表面附有大量油泥、水分、杂质使其绝缘被破坏。 7、变压器的油泥污垢堵塞铁心纵向散热油道，形成短路接地。 8、变压器油箱和散热器等在制造过程中，由于焊渣清理不彻底，当变压器运行时，在油流的作用下，杂质往往被堆积在一起，使铁心与油箱壁短接。,故障影响 铁心