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电力变压器基础知识变压器是一种静止的电气设备它利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能转变成另一种电压等级的交流电能变压器用途一般分为电力变压器和特种变压器及仪用互感器电压互感器和电流互感器电力变压器按冷却介质可分为油浸式和干式两种在电力系统中电力变压器以下简称变压器是一个重要的设备发电厂的发电机输出电压由于受发电机绝缘水平限制通常为63kVl05kV最高不超过2OkV在远距离输送电能时须将发电机的输出电压通过升压变压器将电压升高到几万伏或几十万伏以降低输电线电流从而减少输电线路上的能量损耗输电线路将几万伏或几十万伏的高压电能输送到负荷区后须经降压变压器将高电压降低以适合于用电设备的使用故在供电系统中需要大量的降压变压器将输电线路输送的高压变换成不同等级的电压以满足各类负荷的需要由多个电站联合组成电力系统时要依靠变压器将不同电压等级的线路连接起来所以变压器是电力系统中不可缺少的重要设备第一节变压器的工作原理与结构一变压器的工作原理变压器是根据电磁感应原理工作的图21是单相变压器的原理图图中在闭合的铁芯上绕有两个互相绝缘的绕组其中接入电源的一侧叫一次侧绕组输出电能的一侧为二次侧绕组当交流电源电压U1加到一次侧绕组后就有交流电流I1通过该绕组在铁芯中产生交变磁通这个交变磁通不仅穿过一次侧绕组同时也穿过二次侧绕组两个绕组分别产生感应电势E1和E2这时如果二次侧绕组与外电路的负荷接通便有电流I2流入负荷即二次侧绕组有电能输出根据电磁感应定律可以导出一次侧绕组感应电势为E1444fN1m二次侧绕组感应电势为E2444fN2m式中f4545454545电源频率N145454545一次侧绕组匝数N245454545二次侧绕组匝数m4545铁芯中主磁通幅值由2122式得出由此可见变压器一二次侧感应电势之比等于一二次侧绕组匝数之比由于变压器一二次侧的漏电抗和电阻都比较小可以忽略不计因此可近似地认为一次电压有效值U1E1二次电压有效值U2E2于是式中K454545变压器的变比变压器一二次侧绕组因匝数不同将导致一二次侧绕组的电压高低不等匝数多的一边电压高匝数少的一边电压低这就是变压器能够改变电压的道理如果忽略变压器的内损耗可认为变压器二次输出功率等于变压器一次输入功率即U1I1U2I22一5式中I1I2分别为变压器一次二次电流的有效值由此可得出26由此可见变压器一二次电流之比与一二次绕组的匝数比成反比即变压器匝数多的一侧电流小匝数少的一侧电流大也就是电压高的一侧电流小电压低的一侧电流大二变压器的结构中小型油浸电力变压器典型结构如图22所示1高压套管2分接开关3低压套管4气体继电器5安全气道放爆管6油枕储油柜7油表8呼吸器吸湿器9散热器10铭牌11接地螺栓12油样活门13放油阀门14活门15绕组线圈16信号温度计17铁芯18净油器19油箱20变压器油1铁芯1铁芯结构变压器的铁芯是磁路部分由铁芯柱和铁扼两部分组成绕组套装在铁芯柱上而铁扼则用来使整个磁路闭合铁芯的结构一般分为心式和壳式两类心式铁芯的特点是铁扼靠着绕组的顶面和底面但不包围绕组的侧面壳式铁芯的特点是铁扼不仅包围绕组的顶面和底面而且还包围绕组的侧面由于心式铁芯结构比较简单绕组的布置和绝缘也比较容易因此我国电力变压器主要采用心式铁芯只在一些特种变压器如电炉变压器中才采用壳式铁芯常用的心式铁芯如图23近年来大量涌现的节能性配电变压器均采用卷铁芯结构2铁芯材料由于铁芯为变压器的磁路所以其材料要求导磁性能好导磁性能好才能使铁损小故变压器的铁芯采用硅钢片叠制而成硅钢片有热轧和冷轧两种由于冷轧硅钢片在沿着辗轧的方向磁化时有较高的导磁系数和较小的单位损耗其性能优于热轧的国产变压器均采用冷轧硅钢片国产冷轧硅钢片的厚度为035mm03OmmO27mm等几种片厚则涡流损耗大片薄则叠片系数小因为硅钢片的表面必须涂覆一层绝缘漆以使片与片之间绝缘2绕组绕组是变压器的电路部分一般用绝缘纸包的铝线或铜线烧制而成根据高低压绕组排列方式的不同绕组分为同心式和交叠式两种对于同心式绕组为了便于绕组和铁芯绝缘通常将低压绕组靠近铁芯柱对于交叠式绕组为了减小绝缘距离通常将低压绕组靠近铁扼3绝缘变压器内部主要绝缘材料有变压器油绝缘纸板电缆纸皱纹纸等4分接开关为了供给稳定的电压控制电力潮流或调节负载电流均需对变压器进行电压调整目前变压器调整电压的方法是在其某一侧绕组上设置分接以切除或增加一部分绕组的线匝以改变绕组的匝数从而达到改变电压比的有级调整电压的方法这种绕组抽出分接以供调压的电路称为调压电路变换分接以进行调压所采用的开关称为分接开关一般情况下是在高压绕组上抽出适当的分接这是因为高压绕组一则常套在外面引出分接方便二则高压侧电流小分接引线和分接开关的载流部分截面小开关接触触头也较容易制造变压器二次不带负载一次也与电网断开无电源励磁的调压称为无励磁调压带负载进行变换绕组分接的调压称为有载调压5油箱油箱是油浸式变压器的外壳变压器的器身置于油箱内箱内灌满变压器油油箱结构根据变压器的大小分别吊器身式油箱和吊箱壳式油箱两种1吊器身式油箱多用于6300kVA及以下的变压器其箱沿设在顶部箱盖是平的由于变压器容量小所以重量轻检修时易将器身吊起2吊箱壳式油箱多用于8000kVA及以上的变压器其箱沿设在下部上节箱身做成钟罩形故又称钟罩式油箱检修时无需吊器身只将上节箱身吊起即可6冷却装置变压器运行时由绕组和铁芯中产生的损耗转化为热量必须及时散热以免变压器过热造成事故变压器的冷却装置是起散热的作用的根据变压器容量大小不同采用不同的冷却装置对于小容量的变压器绕组和铁芯所产生的热量经过变压器油与油箱内壁的接触以及油箱外壁与外界冷空气的接触而自然地散热冷却无须任何附加的冷却装置若变压器容量稍大些可以在油箱外壁上焊接散热管以增大散热面积对于容量更大的变压器则应安装冷却风扇以增强冷却效果当变压器容量在5000OkVA及以上时刚采用强迫油循环水冷却器或强迫油循环风冷却器与前者的区别在于循环油路中增设一台潜油泵对油加压以增加冷却效果这两种强迫循环冷却器的主要差别为冷却介质不同前者为水后者为风7储油柜又称油枕储油柜位于变压器油箱上方通过气体继电器与油箱相通如图24当变压器的油温变化时其体积会膨胀或收缩储油柜的作用就是保证油箱内总是充满油并减小油面与空气的接触面从而减缓油的老化8安全气道又称防爆管位于变压器的顶盖上其出口用玻璃防爆膜封住当变压器内部发生严重故障而气体继电器失灵时油箱内部的气体便冲破防爆膜从安全气道喷出保护变压器不受严重损害9吸湿器为了使储油柜内上部的空气保持干燥避免工业粉尘的污染储油柜通过吸湿器与大气相通吸湿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当它受潮到一定程度时其颜色由蓝色变为粉红色10气体继电器位于储油柜与箱盖的联管之间在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或油箱漏油等使油面降低时接通信号或跳闸回路保护变压器11高低压绝缘套管变压器内部的高低压引线是经绝缘套管引到油箱外部的它起着固定引线和对地绝缘的作用套管由带电部分和绝缘部分组成带电部分包括导电杆导电管电缆或铜排绝缘部分分外绝缘和内绝缘外绝缘为瓷管内绝缘为变压器油附加绝缘和电容性绝缘三电力变压器的型号及技术参数1型号变压器的技术参数一般都标在铭牌上按照国家标准铭牌上除标出变压器名称型号产品代号标准代号制造厂名出厂序号制造年月以外还需标出变压器的技术参数数据需要标出的技术数据见表21变压器除装设标有以上项目的主铭牌外还应装设标有关于附件性能的铭牌需分别按所用附件套管分接开关电流互感器冷却装置的相应标准列出变压器的型号表示方法如图25例如SFZ10000110表示三相自然循环风冷有载调压额定容量为10000kVA高压绕组额定电压1lOkV电力变压器S916010表示三相油浸自怜式双绕组无励磁调压额定容量l60kVA高压侧绕组额定电压为lOkV电力变压器SC831510表示三相干式浇注绝缘双绕组无励磁调压额定容量315kVA高压侧绕组额定电压为lOkV电力变压器S11MR10010表示三相油浸自冷式双绕组无励磁调压卷绕式铁芯圆截面密封式额定容量l00kVA高压侧绕组额定电压为lOkV电力变压器SH1lM5010表示三相油浸自冷式双绕组无励磁调压非晶态合金铁芯密封式额定容量5OkVA高压侧绕组额定电压为lOkVA的电力变压器电力变压器可以按绕组藕合方式相数冷却方式绕组数绕组导线材质和调压方式分类但是这种分类还不足以表达变压器的全部特征所以在变压器型号中除要把分类特征表达出来外还需标记其额定容量和高压绕组额定电压等级图2一5是电力变压器型号的表示方式一些新型的特殊结构的配电变压器如非晶态合金铁芯卷绕式铁芯和密封式变压器在型号中分别加以HR和M表示2相数变压器分单相和三相两种一般均制成三相变压器以直接满足输配电的要求小型变压器有制成单相的特大型变压器做成单相后组成三相变压器组以满足运输的要求3额定频率变压器的额定频率即是所设计的运行频率我国为5OHz4额定电压额定电压是指变压器线电压有效值它应与所连接的输变电线路电压相符合我国输变电线路的电压等级即线路终端电压为03836103563110220330500kV故连接于线路终端的变压器称为降压变压器其一次侧额定电压与上列数值相同考虑线路的电压降线路始端电源端电压将高于等级电压35kV以下的要高535kV及以上的高10即线路始端电压为043156310538569121242363550kV故连接于线路始端的变压器即升压变压器其二次侧额定电压与上列数值相同变压器产品系列是以高压的电压等级区分的为1OkV及以下2OkV35kV66kV1lOkV系列和22OkV系列等5额定容量在变压器铭牌所规定的额定状态下变压器二次侧的输出能力kVA对于三相变压器额定容量是三相容量之和变压器额定容量与绕组额定容量有所区别双绕组变压器的额定容量即为绕组的额定容量多绕组变压器应对每个绕组的额定容量加以规定其额定容量为最大的绕组额定容量当变压器容量由冷却方式而变更时则额定容量是指最大的容量变压器额定容量的大小与电压等级也是密切相关的电压低容量大时电流大损耗增大电压高容量小时绝缘比例过大变压器尺寸相对增大因此电压低的容量必小电压高的容量必大6额定电流变压器的额定电流为通过绕组线端的电流即为线电流有效值它的大小等于绕组的额定容量除以该绕组的额定电压及相应的相系数单相为l三相为3单相变压器额定电流为式中IN分别为一二次额定电流SN变压器的额定容量UN分别是一二次额定电压三相变压器额定电流为三相变压器绕组为Y连接时线电流为绕组电流D连接时线电流等于1732绕组电流7绕组联接组标号变压器同侧绕组是按一定形式连接的三相变压器或组成三相变压器组的单相变压器则可以连接为星形三角形等星形联接是各相线圈的一端接成一个公共点中性点其余接端子接到相应的线端上三角形联接是三个相线圈互相串联形成闭合回路由串联处接至相应的线端星形三角形曲折形等联接现在对于高压绕组分别用符号yDZ表示对于中压和低压绕组分别用符号ydz表示有中性点引出时则分别用符号YNZN和ynzn表示变压器按高压中压和低压绕组联接的顺序组合起来就是绕组的联接组例如变压器按高压为D低压为yn联接则绕组联接组为DynDyn118调压范围变压器接在电网上运行时变压器二次侧电压将由于种种原因发生变化影响用电设备的工常运行因此变压器应具备一定的调压能力根据变压器的工作原理当高低压绕组的匝数比变化时变压器二次侧电压也随之变动采用改变变压器匝数比即可达到调压的目的变压器调压方式通常分为无励磁调压和有载调压两种方式当二次侧不带负载一次侧又与电网断开时的调压为无励磁调压在二次侧带负载下的调压为有载调压9空载电流当变压器二次绕组开路一次绕组施加额定频率的额定电压时一次绕组中所流过的电流称空载电流I0变压器空载合闸时有较大的冲击电流10阻抗电压和短路损耗当变压器二次侧短路一次侧施加电压使其电流达到额定值此时所施加的电压称为阻抗电压UZ变压器从电源吸取的功率即为短路损耗以阻抗电压与额定电压UN之比的百分数表示即11电压调整率变压器负载运行时由于变压器内部的阻抗压降二次电压将随负载电流和负载功率因数的改变而改变电压调整率即说明变压器二次电压变化的程度大小为衡量变压器供电质量的数据其定义为在给定负载功率因数下一般取08二次空载电压U2N和二次负载电压U2之差与二次额定电压U2N的比即式中U2N45454545二次额定电压即二次空载电压U24545454545二次负载电压电压调整率是衡量变压器供电质量好坏的数据12效率变压器的效率为输出的有功功率与输入的有功功率之比的百分数通常中小型变压器的效率约为90以上大型变压器的效率在95以上13温升和冷却方式1温升变压器的温升对于空气冷却变压器是指测量部位的温度与冷却空气温度之差对于水冷却变压器是指测量部位的温度与冷却器入口处水温之差油浸式变压器绕组和顶层油温升限值因为A级绝缘在980C时产生的绝缘损坏为正常损坏而保证变压器正常寿命的年平均气温是2O0C绕组最热点与其平均温度之差为130C所以绕组温升限值为982013二65K油正常运行的最高温度为950C最高气温为400C所以顶层油温升限值为954055K2冷却方式变压器的冷却方式有多种如干式自冷油浸风冷等各种方式适用于不同种类的变压器第二节变压器运行一变压器允许运行方式1允许温度与温升变压器运行时其绕组和铁芯产生的损耗转变成热量一部分被变压器各部件吸收使之温度升高另一部分则散发到其它介质中当散发的热量与产生的热量相等时变压器各部件的温度达到稳定不再升高变压器运行时各部件的温度是不同的绕组温度最高铁芯次之变压器油的温度最低为了便于监视运行中变压器各部件的温度规定以上层油温为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级绝缘材料即浸渍处理过的有机材料如纸棉纱木材等对于A级绝缘材料其允许最高温度为1O50C由于绕组的平均温度一般比油温高lO0C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950C而在正常状态下为了使变压器油不致过速氧化上层油温一般不应超过850C对于强迫油循环的水冷或风冷变压器其上层油温不宜经常超过750C当变压器绝缘材料的工作温度超过允许值时其使用寿命将缩短变压器的温度与周围环境温度的差称为温升当变压器的温度达到稳定时的温升称为稳定温升稳定温升大小与周围环境温度无关它仅决定于变压器损耗与散热能力所以当变压器负载一定即损耗不变而周围环境温度不同时变压器的实际温度就不同我国规定周围环境最高温度为400C对于A级绝缘的变压器下在周围环境最高温度为400C时其绕组的允许温升为650C而上层油温则为550C所以变压器运行时上层油温及其温升不超过允许值即可保证变压器在规定的使用年限安全运行2变压器过负载能力在不损害变压器绝缘和降低变压器使用寿命的前提下变压器在较短时间内所能输出的最大容量为变压器的过负载能力一般以过负载倍数变压器所能输出的最大容量与额定容量之比表示变压器过负载能力可分为正常情况下的过负载能力和事故情况下的过负载能力1变压器在正常情况下过负载能力变压器在正常运行时允许过负载是因为变压器在一昼夜内的负载有高峰有低谷低谷时变压器运行的温度较低此外在一年不同季节环境温度也不同所以变压器可以在绝缘及寿命不受影响的前提下在高峰负载及冬季时可过负载运行有关规程规定对室外变压器总的过负载不得超过30对室内变压器为202变压器在事故时过负载能力当电力系统或用户变电站发生事故时为保证对重要设备的连续供电允许变压器短时过负载的能力称为事故过负载能力3变压器允许短路当变压器发生短路故障时由于保护动作和断路器跳闸均需一定的时间因此难免不使变压器受到短路电流的冲击变压器突然短路时其短路电流的幅值一般为额定电流的2530倍因而变压器的铜损将达到额定电流的几百倍故绕组温度上升极快目前对绕组短时过热尚无限制的标准一般认为对绕组为铜线的变压器温度达到2500C是允许的对绕组为铝线的变压器则为2000C而到达上述温度所需时司大约为5s左右此时继电保护早已动作断路器跳闸因此一般设计允许短路电流为额定电流的25倍3允许电压波动范围施加于变压器一次绕组的电压因电网电压波动而波动若电网电压小于变压器分接头电压对变压器本身无任何损害仅使变压器的输出功率略有降低变压器的电源电压一般不得超过额定值的士5不论变压器分接头在任何位置只要电源电压不超过额定值的土5变压器都可在额定负载下运行二变压器并列运行并列运行是将两台或多台变压器的一次侧和二次侧绕组分别接于公共的母线上同时向负载供电其接线方法如图261并列运行的目的1提高供电可行性并列运行时如果其中一台变压器发生故障从电网中切除时其余变压器仍能继续供电2提高变压器运行经济性可根据负载的大小调整投入并列运行的台数以提高运行效率3可以减少总备用容量并可随着用电量的增加分批增加新的变压器2理想并列运行的条件需要解决环流问题负载的分配问题1变压器的联结组标号相同2变压器的电压比相等允许有士5的差值3变压器的阻抗电压uz相等允许有士10的差值三变压器油及运行1变压器油作用变压器油是流动的液体可充满油箱内各部件之间的气隙排除空气从而防止各部件受潮而引起绝缘强度的降低变压器油本身绝缘强度比空气大所以油箱内充满油后可提高变压器的绝缘强度变压器油还能使木质及纸绝缘保持原有的物理和化学性能并使金属得到防腐作用从而使变压器的绝缘保持良好的状态此外变压器油在运行中还可以吸收绕组和铁芯产生的热量起到散热和冷却的作用2变压器油运行1变压器试验新的和运行中的变压器油都需要作试验按规定变压器油每年要取样试验试验项目一般为耐压试验介质损耗试验和简化试验取油样注意的事项应在天气干燥时进行从变压器底部阀门处放油取样先将积水和底部积存的污油放掉然后用净布将油阀门擦净再继续放少许油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等杂质混入2变压器油运行管理应经常检查充油设备的密封性储油柜呼吸器的工作性能以及油色油量是否工常另外应结合变压器运行维护工作定期或不定期取油样作油的气相色谱分析以预测变压器的潜伏性故障防止变压器发生事故在高温或紫外线作用下油会加速氧化所以一般不应置油于高温下和透明容器内变压器运行中补油时注意事项1lOkV及以下变压器可补入不同牌号的油但应作混油的耐压试验235kV及以上变压器应补入相同牌号的油也应作耐压试验3补油后要检查气体继电器及时放出气体若在24h后无问题可重新将气体保护接人掉闸回路对在运行中己经变质的油应及时进行处理使其恢复到标准值具有良好的性能四变压器运行巡视检查1变压器巡视检查变压器运行巡视检查内容和周期如下1检查储油柜和充油绝缘套管内油面的高度和封闭处有无渗漏油现象以及油标管内的油色2检查变压器上层油温正常时一般应在850C以下对强油循环水冷却的变压器为750C3检查变压器的响声正常时为均匀的嗡嗡声4检查绝缘套管是否清洁有无破损裂纹和放电烧伤痕迹5清扫绝缘套管及有关附属设备6检查母线及接线端子等连接点的接触是否良好7容量在630kVA及以上的变压器且无人值班的每周应巡视检查一次容量在630kVA以下的变压器可适当延长巡视周期但变压器在每次合闸前及拉闸后应检查一次8有人值班的变配电所每班都应检查变压器的运行状态9对于强油循环水冷或风冷变压器不论有无人员值班都应每小时巡视一次10负载急剧变化或变压器发生短路故障后都应增加特殊巡视2变压器异常运行和常见故障分析1变压器声音异常的原因1当启动大容量动力设备时负载电流变大使变压器声音加大2当变压器过负载时发出很高且沉重的嗡嗡声3当系统短路或接地时通过很大的短路电流变压器会产生很大的噪音4若变压器带有可控硅整流器或电弧炉等设备时由于有高次谐波产生变压器声音也会变大2绝缘套管闪络和爆炸原因1套管密封不严进水而使绝缘受潮损坏2套管的电容芯子制造不良使内部游离放电3套管积垢严重或套管上有大的裂纹和碎片五变压器油色谱在线监测系统简介随着电力系统向大电网大机组高容量的迅猛发展对系统中关键的主设备实时把握运行状态提出越来越高的技术要求变压器油色谱在线监测从本质上改变了传统的变压器油监测方式不但提高了运行效率也有效地保障了变压器运行的安全可靠性实施电力变压器故障诊断对于提高整个电力系统安全运行的可靠性是非常必要的变压器存在局部过热或局部放电时故障部位的绝缘油或固体绝缘物将会分解出小分子烃类气体如CH4C2H6C2H4C2H2等和其他气体如H2CO等上述每种气体在油中的浓度和油中可燃气体的总浓度TCG均可作为变压器设备内部故障诊断的指标一直以来油中溶解气体采用气相色谱法分析作为故障诊断的常用方法来判断油浸类设备的运行状况其主要优点是能够提供油中溶解的各种气体浓度的定量分析但其操作过程复杂需要大量熟练的专业人员进行跟踪检测分析另外为了使气相色谱能够稳定地工作需要较长的准备时间提前十几个小时通载气使气流稳定从而导致较高的运行管理费用变压器油色谱在线监测系统在传统色谱分析技术的基础上经过不断的实验和完善结合色谱分析技术开发的变压器油色谱在线监测系统可同时检测H2COCH4C2H6C2H4C2H2等六种故障特征气体通过对故障特性气体的分析诊断能及时捕捉到变压器故障信息科学指导设备运行检修基本原理是溶解于变压器油中的故障特性气体经脱气装置脱气后在载气的推动下通过色谱柱由于色谱柱对不同的气体具备不同的亲和作用导致故障特性气体被逐一分离出来传感器对故障气体H2COCH4C2H6C2H4C2H2按出峰顺序分别进行检测并将气体的浓度特性转换成电信号数据处理器对电信号进行处理转化成数字信号并存储在数据处理器的内嵌的大容量存储器上主控计算机模块通过现场通讯总线获取日常监测数据智能系统对数据进行分析处理分别计算出故障气体各组份和总烃的含量故障诊断系统对变压器故障进行综合分析诊断实现变压器故障的在线监测功能第三节其他变压器一干式变压器干式变压器是指铁芯和绕组不浸渍在绝缘液体中的变压器在结构上可分为以固体绝缘包封绕组和不包封绕组1环氧树脂绝缘干式变压器环氧树脂是一种早就广泛应用的化工原料它不仅是一种难燃阻燃的材料而且具有优越的电气性能已逐渐为电工制造业所采用用环氧树脂浇注或浸渍作包封的干式变压器即称为环氧树脂干式变压器2气体绝缘干式变压器气体绝缘变压器为在密封的箱壳内充以SF6六氟化硫气体代替绝缘油利用SF6气体作为变压器的绝缘介质和冷却介质它具有防火防爆无燃烧危险绝缘性能好与油浸变压器相比重量轻防潮性能好对环境无任何限制运行可靠性高维修简单等优点缺点是过载能力稍差气体绝缘变压器的结构特点1气体绝缘变压器的工作部分铁芯和绕组与油浸变压器基本相同2为保证气体绝缘变压器有良好的散热性能气体绝缘变压器需要适当增大箱体的散热面积一般气体绝缘变压器采用片式散热器进行自然风冷却3气体绝缘变压器测量温度方式为热电偶式测温装置同时还需要装有密度继电器和真空压力表4气体绝缘变压器的箱壳上还装有充放气阀门3H级绝缘千式变压器近年来除了常用的环氧树脂真空浇注型干式变压器外又推出一种采用H级绝缘干式变压器用作绝缘的NOMEX纸具有非常稳定的化学性能可以连续耐压2200C高温在起火情况下具有自熄能力即使完全分解亦不会产生烟雾和有毒气体电气强度高介电常数较小二非晶态合金铁芯变压器在变压器的运行费用中除维护费外其中能量损耗费占了很大的比例特别是变压器的空载损耗铁芯损耗占了能量损耗的主要部分为了降低变压器空载损耗采用高导磁率的软磁材料将非晶态合金应用于变压器制成非晶态合金铁芯的变压器非晶态合金引起的磁化性能的改善其BH磁化曲线很狭窄因此其磁化周期中的磁滞损耗就会大大降低又由于非晶态合金带厚度很薄并且电阻率高其磁化涡流损耗也大大降低据实测非晶态合金铁芯的变压器与同电压等级同容量硅钢合金铁芯变压器相比空载损耗要低6080空载电流可下降80左右三低损耗油浸变压器1通过加强线圈层绝缘使绕组线圈的安匝数平衡控制绕组的漏磁道降低了杂散损耗2变压器油箱上采用片式散热器代替管式散热器提高了散热系数3铁芯绝缘采用了整块绝缘绕组出线和外表面加强绑扎提高了绕组的机械强度由以上特点可知低损耗变压器采用了先进的结构设计和新的材料工艺使变压器的节能效果十分明显S9系列配电变压器的设计以增加有效材料用量来实现降低损耗主要增加铁芯截面积以降低磁通密度高低压绕组均使用铜导线并加大导线截面降低绕组电流密度从而降低了空载损耗和负载损耗在S9系列的基础上改进结构设计选用超薄型硅钢片进一步降低空载损耗开发了S11系列变压器四卷铁芯变压器单相卷铁芯变压器适用于630kVA及以下变压器空载电流仅为叠装式的2030目前国内生产的lOkV630kVA及以下卷铁芯变压器其空载损耗比S9系列变压器下降30空载电流比S9系列变压器下降20基本能满足在城网农网的改造中对小型变压器的需求第四节互感器互感器分电压互感器和电流互感器两大类它们是供电系统中测量和保护用的重要设备电压互感器是将系统的高电压改变为标准的低电压l00V或1003电流互感器是将高压系统中的电流或低压系统中的大电流改变为低压的标准小电流5A或lA其原理接线如图27所示TA为电流互感器TV为电压互感器一互感器作用1与测量仪表配合对线路的电压电流电能进行测量与继电器配合对系统和电气设备进行过电压过电流和单相接地等保护2将测量仪表继电保护装置和线路的高电压隔开以保证操作人员和设备的安全3将电压和电流变换成统一的标准值以利于仪表和继电器的标准化二电压互感器1电压互感器原理电压互感器是利用电磁感应原理工作的类似一台降压变压器图28为电压互感器的原理图互感器的高压绕组与被测电路并联低压绕组与测量仪表电压线圈并联由于电压线圈的内阻抗很大所以电压互感器运行时相当于一台空载运行的变压器故二次侧不能短路否则绕组将被烧毁2电压互感器分类按用途分测量用电压互感器和保护用电压互感器电压互感器的标准准确度标准仪表02级计量仪表05级一般测量仪表13级保护用0205级3电压互感器型号电压互感器型号字母含义表示如下例如JSJW一l0表示为lOkV的三相三绕组五芯柱油浸式电压互感器其申三相电压互感器只限于制成lOkV及以下电压等级三绕组电压互感器的第三绕组主要供给监视电网绝缘和接地保护装置4电压互感器容量电压互感器的容量是指其二次绕组允许接人的负载功率以VA值表示分额定容量和最大容量5电压互感器运行1电压互感器的一二次接线应保证极性正确当两台同型号的电压互感器接成V形时必须注意极极正确否则会导致互感器线圈烧坏2电压互感器的一二次绕组都应装设熔断器保护专用电压互感器二次侧除外以防止发生短路故障电压互感器的二次绕组不准短路否则电压互感器将因过热而烧毁3电压互感器二次绕组铁芯和外壳都必须可靠接地在绕组绝缘损坏时二次绕组对地电压不会升高以保证人身和设备安全4电压互感器二次绕组的电压降一般不得超过额定电压的05接用05级电能表时不得超过0256电压互感器的运行的巡视检查1瓷套管是否清洁完整绝缘介质有无损坏裂纹和放电痕迹2充油电压互感器的油位是否正常油色是否透明不发黑有无严重的渗漏油现象3一次侧引线和二次侧连接部分是否接触良好4电压互感器内部是否有异常有无焦臭味7电压互感器的异常运行运行中的电压互感器出现下列故障之一时应立即退出运行1瓷套管破裂严重放电2高压线圈的绝缘击穿冒烟发出焦臭味3电压互感器内部有放电声及其他噪声线圈与外壳之间或引线与外壳之间有火花放电现象4漏油严重油标管中看不见油面5外壳温度超过允许温升并继续上升6高压熔体连续两次熔断当运行中的电压互感器发生接地短路冒烟着火故障时对于6kV35kV装有05A熔体及合格限流电阻时可用隔离开关将电压互感器切断对于1OkV以上电压互感器不得带故障将隔离开关拉开否则将导致母线发生故障8对运行中的电压互感器及二次线圈需要更换时除执行安全规程外还应注意1个别电压互感器在运行中损坏需要更换时应选用电压等级与电网电压相符变比相同极性正确励磁特性相近的电压互感器并经试验合格2更换成组的电压互感器时还应对并列运行的电压互感器检查其接线组别并核对相位3电压互感器二次线圈更换后必须进行核对以免造成错误接线和防止二次回路短路4电压互感器及二次线圈更换后必须测定极性9电压互感器停用注意事项1停用电压互感器应将有关保护和自动装置停用以免造成装置失压误动作为防止电压互感器反充电停用时应将二次侧保险取下再拉开一次侧隔离开关2停用的电压互感器若一年未带电运行在带电前应进行试验和检查必要时可先安装在母线上运行一段时间再投入运行三电流互感器1电流互感器工作原理电流互感器是按电磁感应原理工作的其结构与普通变压器相似图29为电流互感器的原理图它的一次绕组匝数很少串联在线路里其电流大小取决于线路的负载电流与二次负载无关由于接在二次侧的电流线圈的阻抗很小所以电流互感器正常运行时相当于台短路运行的变压器利用一二次绕组不同的匝数比就可将系统的大电流变为小电流来测量电流互感器正常运行时互感器的二次绕组不允许开路否则二次绕组会产生很高电压危及操作人员和仪表的安全所以电流互感器运行时严禁二次绕组开路且在二次回路中不允许装设熔断器或隔离开关为安全起见二次侧应接地2电流互感器分类电流互感器分为测量用电流互感器和保护用电流互感器测量用电流互感器和保护用电流互感器的标准准确度不同标准仪表02级计量仪表05级一般测量仪表13级保护用0205级3电流互感器的变流比电流互感器的变流比为一次绕组的额定电流与二次绕组额定电流之比二次额定电流一般为5A一次额定电流的等级有525000A4电流互感器的型号表示法电流互感器的型号用横列拼音字母及数字表示其含义如下例如LQJ一l0表示额定电压为lOkV的绕组式树脂浇注绝缘的电流互感器5电流互感器的容量电流互感器的容量即允许接人的二次负载容量SeVA其标准值为5l00VA6电流互感器运行1电流互感器的一次线圈串联接入被测电路二次线圈与测量仪表连接一二次线圈极性应正确2电流互感器一次线圈和铁芯均应可靠的接地3二次侧的负载阻抗不得大于电流互感器的额定负载阻抗以保证测量的准确性4电流互感器不得与电压互感器二次侧互相连接以免造成电流互感器近似开路出现高电压的危险5电流互感器二次侧有一端必须接地以防止一二次线圈绝缘击穿时一次侧的高压窜人二次侧危及人身和设备的安全6电流互感器一次侧带电时在任何情况下都不允许二次线圈开路这是因为在正常运行情况下电流互感器的一次磁势与二次磁势基本平衡励磁磁势很小铁芯中的磁通密度和二次线圈的感应电势都不高当二次开路时一次磁势全部用于励磁铁芯过度饱和磁通波形为平顶波而电流互感器二次电势则为尖峰波因此二次绕组将出现高电压对人体及设备安全带来危险7运行前的检查套管有无裂纹破损现象充油电流互感器外观应清洁油量充足无渗漏油现象引线和线卡子及二次回路各连接部分应接触良好不得松弛外壳及一二次侧应接地正确良好接地线应坚固可靠按电气试验规程进行全面试验并应合格8电流互感器的巡视检查各接头有无过热及打火现象螺栓有无松动有无异常气味瓷套管是否清洁有无缺损裂纹和放电现象声音是否正常对于充油电流互感器应检查油位是否正常有无渗漏现象电流表的三相指示是否在允许范围之内电流互感器有无过负荷运行二次线圈有无开路接地线是否良好有无松动和断裂现象9电流互感器更换个别电流互感器在运行中损坏需要更换时应选择电压等级与电网额定电压相同变比相同准确级相同极性正常伏安特性相近的电流互感器并测试合格由于容量变化而需要成组地更换电流互感器还应重新审核继电保护整定值及计量仪表的倍率