电力变压器

电力变压器培训讲义(初稿)沪光集团有限公司2008.6.21概述变压器在电力系统中生产，输送，分配和使用电能的重要装置。变压器是利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器。电厂普遍使用普通双绕组电力变压器。在台山电厂电气专业维护的设备中,变压器是一个非常重要的电气设备。授课的目的是让员工了解变压器的工作原理，熟悉变压器的结构特点及台电变压器的种类和掌握变压器运行维护的基础知识。铁芯原线圈副线圈变压器的构造示意图变压器的基本构造变压器的是由一个闭合铁心和套在铁心上的两个绕组组成的。一个线圈跟电源连接，接收交流电能叫原线圈/一次绕组；另一个线圈跟负载连接，送出交流电能叫副线圈/二次绕组。变压器的主要部件有：(1)器身：包括铁心、绕组、绝缘部件及引线。铁心是变压器中主要的磁路部分。通常由含硅量较高，厚度为0.35或0.5mm.表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成。铁心分为铁心柱和铁轭俩部分，铁心柱套有绕组；铁轭闭合磁路之用。铁心结构的基本形式有心式和壳式两种。绕组是变压器的电路部分，它是用纸包的绝缘扁线或圆线绕成。(2)调压装置：即分接开关，分为无励磁调压和有载调压(3)油箱及冷却装置。(4)保护装置：包括储油柜、安全气道、吸湿器、气体继电器、净油器和测温装置等。(5)绝缘套管。以典型的油侵式电力变压器为例，其他结构部件有：油箱、储油柜、散热器、高压绝缘管套以及继电保护装置等.电流加强磁场加强感生电流流出方向变压器的原理示意图变压器原理示意图变压器的基本原理变压器可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能。通常讨论变压器均忽略原、副线圈的电阻和各种电磁能量损失，即理想变压器。根据电磁感应原理，穿过原、副线圈的磁通量、磁通量变化率相同，结果原、副线圈产生的感应电动势和它们各自的匝数成正比，原、副线圈的交变电流的周期、频率相同。演示:把变压器的初级线圈接在交流电源上，可使用交流电压表测量变压器的初级和次级的电压。换另外一组匝数不同的变压器，再把初级接在电源上，再使用交流电压表测量变压器的初级和次级的电压。变压器基本原理变压器的基本原理是电磁感应原理，现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理（如上图）：当一次侧绕组上加上电压Ú1时，流过电流Í1，在铁芯中就产生交变磁通Ø1，这些磁通称为主磁通，在它作用下，两侧绕组分别感应电势É1，É2，感应电势公式为：E=4.44fNØm式中：E--感应电势有效值f--频率N--匝数Øm--主磁通最大值由于二次绕组与一次绕组匝数不同，感应电势E1和E2大小也不同，当略去内阻抗压降后，电压Ú1和Ú2大小也就不同。当变压器二次侧空载时，一次侧仅流过主磁通的电流（Í0），这个电流称为激磁电流。当二次侧加负载流过负载电流Í2时，也在铁芯中产生磁通，力图改变主磁通，但一次电压不变时，主磁通是不变的，一次侧就要流过两部分电流，一部分为激磁电流Í0，一部分为用来平衡Í2，所以这部分电流随着Í2变化而变化。当电流乘以匝数时，就是磁势。上述的平衡作用实质上是磁势平衡作用，变压器就是通过磁势平衡作用实现了一、二次侧的能量传递。变压器基本原理1,我们得到以下公式——U1/U2=N1/N2原副线圈的电压和匝数成正比。如果副线圈的匝数变大，就是升压变压器。副线圈的匝数变小的是降压变压器。2,理想变压器的输入的功率一定等于它输出的功率。（损耗极小）3,原副线圈的电流和匝数成反比。（仅限于只有一组原副线圈）变压器的基本物理公式/参数变压器的基本物理公式/参数(1).额定容量SN：变压器视在功率的惯用数值，以VA，KVA，MVA表示。(2).额定电压UN：变压器各绕组在空载额定分接下端子间电压的保证值，对于三相变压器额定电压系指线电压，以V或KV表示。(3).额定电流IN变压器的额定容量除以各绕组的额定电压所计算出来的线电流值，以A表示。（4).额定频率我国工业用电频率为50HZ。变压器的分类变压器按用途一般分为电力变压器和特种变压器两大类。电力变压器可分为:升压变压器、降压变压器、配电变压器、联络变压器，等。特种变压器可分为:整流变压器、电炉变压器、高压试验变压器、控制变压等。变压器按相数可分为单相和三相变压器。台电的主变压器台山电厂1号机采用发-变组单元接线方式接到达220KV母线上，主变将发电机输出的20KV电压升压至220KV后接入系统。主变是常州东芝变压器有限公司生产，三相双绕组强油风冷无激磁调压变压器。产品型号：SFP—720000/220型式：户外型、油浸式、三相一体式、强油导向/强风冷（ODAF）额定容量：720MVA额定电压：HV：24222.5%KVLV：20KV额定电流：1718/20785A额定频率：50Hz联结组标号：D.YN-11台电的电除尘整流变交流380V电源经断路器接通，由反并联晶闸管交流调压后，送至整流变压器初级，再经升压、整流输出直流负高压。产品型号：GGAj02—1.5/72CGGGAj02—1.5/80CG型式：互外型、油浸式、三相一体式、冷却方式：ONAN/ONAF交流输入：0—380V451A额定频率：50Hz联结组标号：YN.yn1-yn1额定整流电压：72KV（80KV）额定整流电流1.5A重量2040Kg/2300Kg台电的励磁变台电1号机的发电机励磁系统为ABB供货的UNITROL500静态有刷励磁系统，从德国引进的励磁变压器从发电机出口引接。1号机励磁变压器由德国WTW公司2002年制造型号：DTR306300额定功率值:6000KVA一次电流额定值：（1U-1V-1W）22-2120000A一次电压额定值：1732V二次电流额定值：（2U-2V-2W）840A二次电压额定值：41239V频率：50HZ相数：三相矢量组：Yd5保护等级：IP21冷却方式:AN绝缘系统温度：F155℃重量：16820kg台电的厂用干式变低压厂用及公用变压器是为顺特电气供货的SCB9型树脂绝缘干式变，按成对配置、互为备用。如：1A汽机变是广东顺德特种变压器厂产的SCB9-1600/6.3KV低损耗,带保护外壳干式变压器.额定容量:1600KVA额定电压:6.3±2×2.5%/0.4KV接线组别:D,yn11阻抗电压：Ud=6%附数显式温度计变压器的运行维护及事故处理1、变压器运行中出现的不正常现象(1)变压器运行中如漏油、油位过高或过低，温度异常，音响不正常及冷却系统不正常等，应设法尽快消除。(2)当变压器的负荷超过允许的正常过负荷值时，应按规定降低变压器的负荷。(3)变压器内部音响很大，很不正常，有爆裂声；温度不正常并不断上升；储油柜或安全气道喷油；严重漏油使油面下降，低于油位计的指示限度；油色变化过快，油内出现碳质套管有严重的破损和放电现象等，应立即停电修理。4)当发现变压器的油温较高时，而其油温所应有的油位显著降低时，应立即加油。加油时应遵守规定。如因大量漏油而使油位迅速下降时，应将瓦斯保护改为只动作于信号，而且必须迅速采取堵塞漏油的措施，并立即加油。(5)变压器油位因温度上升而逐渐升高时，若最高温度时的油位可能高出油位指示计，则应放油，使油位降至适当的高度，以免溢油。2、变压器运行中的检查(1)检查变压器上层油温是否超过允许范围。由于每台变压器负荷大小、冷却条件及季节不同，运行中的变压器不能以上层油温不超过允许值为依据，还应根据以往运行经验及在上述情况下与上次的油温比较。如油温突然增高，则应检查冷却装置是否正常，油循环是否破坏等，来判断变压器内部是否有故障。(2)检查油质，应为透明、微带黄色，由此可判断油质的好坏。油面应符合周围温度的标准线，如油面过低应检查变压器是否漏油等。油面过高应检查冷却装置的使用情况，是否有内部故障。(3)变压器的声音应正常。正常运行时一般有均匀的嗡嗡电磁声。如声音有所改变，应细心检查，并迅速汇报点检员，是否检修处理。(4)应检查套管是否清洁，有无裂纹和放电痕迹，冷却装置应正常。工作、备用电源及油泵应符合运行要求等等。(5)天气有变化时，应重点进行特殊检查。大风时，检查引线有无剧烈摆动，变压器顶盖、套管引线处应无杂物；大雨天，不应有放电现象；大雾天，各部有无火花放电现象等等。3、变压器的事故处理为了正确的处理事故，应掌握下列情况：①系统运行方式，负荷状态，负荷种类；②变压器上层油温，温升与电压情况；③事故发生时天气情况；④变压器周围有无检修及其它工作；⑤运行人员有无操作；⑥系统有无操作；⑦何种保护动作，事故现象情况等。变压器在运行中常见的故障是绕组、套管和电压分接开关的故障，而铁芯、油箱及其它附件的故障较少。下面将常见的几种主要故障分述如下：3.1绕组故障主要有匝间短路、绕组接地、相间短路、断线及接头开焊等。产生这些故障的原因有以下几点：①在制造或检修时，局部绝缘受到损害，遗留下缺陷。②在运行中因散热不良或长期过载，绕组内有杂物落入，使温度过高绝缘老化。③制造工艺不良，压制不紧，机械强度不能经受短路冲击，使绕组变形绝缘损坏。④绕组受潮，绝缘膨胀堵塞油道，引起局部过热。⑤绝缘油内混入水分而劣化，或与空气接触面积过大，使油的酸价过高绝缘水平下降或油面太低，部分绕组露在空气中未能及时处理。由于上述种种原因，在运行中一经发生绝缘击穿，就会造成绕组的短路或接地故障。匝间短路时的故障现象是变压器过热油温增高，电源侧电流略有增大，各相直流电阻不平衡，有时油中有吱吱声和咕嘟咕嘟的冒泡声。轻微的匝间短路可以引起瓦斯保护动作；严重时差动保护或电源侧的过流保护也会动作。发现匝间短路应及时处理，因为绕组匝间短路常常会引起更为严重的单相接地或相间短路等故障。3.2套管故障这种故障常见的是炸毁、闪落和漏油，其原因有：(1)密封不良，绝缘受潮劣比；(2)呼吸器配置不当或者吸入水分未及时处理。3.3分接开关故障常见的故障是表面熔化与灼伤，相间触头放电或各接头放电。主要原因有：(1)连接螺丝松动；(2)带负荷调整装置不良和调整不当；(3)分接头绝缘板绝缘不良；(4)接头焊锡不满，接触不良，制造工艺不好，弹簧压力不足；(5)油的酸价过高，使分接开关接触面被腐蚀。3.4铁芯故障铁芯故障大部分原因是铁芯柱的穿心螺杆或铁轮的夹紧螺杆的绝缘损坏而引起的，其后果可能使穿心螺杆与铁芯迭片造成两点连接，出现环流引起局部发热，甚至引起铁芯的局部熔毁。也可能造成铁芯迭片局部短路，产生涡流过热，引起迭片间绝缘层损坏，使变压器空载损失增大，绝缘油劣化。运行中变压器发生故障后，如判明是绕组或铁芯故障应吊芯检查。首先测量各相绕组的直流电阻并进行比较，如差别较大，则为绕组故障。然后进行铁芯外观检查，再用直流电压、电流表法测量片间绝缘电阻。如损坏不大，在损坏处涂漆即可。3.5瓦斯保护故障瓦斯保护是变压器的主保护，轻瓦斯作用于信号，重瓦斯作用于跳闸。下面分析瓦斯保护动作的原因及处理方法：(1)轻瓦斯保护动作后发出信号。其原因是：变压器内部有轻微故障；变压器内部存在空气；二次回路故障等。运行人员应立即检查，如未发现异常现象，应进行气体取样分析。(2)瓦斯保护动作跳闸时，可能变压器内部发生严重故障，引起油分解出大量气体，也可能二次回路故障等。出现瓦斯保护动作跳闸，应先投入备用变压器，然后进行外部检查。检查油枕防爆门，各焊接缝是否裂开，变压器外壳是否变形；最后检查气体的可燃性。变压器自动跳闸时，应查明保护动作情况，进行外部检查。经检查不是内部故障而是由于外部故障(穿越性故障)或人员误动作等引起的，则可不经内部检查即可投入送电。如差动保护动作，应对该保护范围内的设备进行全部检查。此外，变压器着火也是一种危险事故，因变压器有许多可燃物质，处理不及时可能发生爆炸或使火灾扩大。变压器着火的主要原因是：套管的破损和闪落，油在油枕的压力下流出并在顶盖上燃烧；变压器内部故障使外壳或散热器破裂，使燃烧着的变压器油溢出。发生这类事故时，变压器保护应动作使断路器断开。若因故断路器未断开，应用手动来立即断开断路器，拉开可能通向变压器电源的隔离开关，停止冷却设备，进行灭火。变压器灭火时，最好用泡沫式灭