变电站一次设备.docx

变电运行培训内容变电站一次设备（充油式变压器、干式变压器、自耦变压器、断路器（空断路 器）、电压互感器、电流互感器、电容器、电抗器、消弧线圈及过电压设备等）作 用、类型、原理、结构、辅助设备及作用、特点、运行规定、巡视检查、大小修的 项目、试验项目、验收、操作、异常运行及处理,故障及处理。第二章变电站一次设备第一节变电站的主变压器一、变压器的原理及分类：变压器型号SFCSZ4-120000/220 S-三相、F-风冷、C-干式、S-三绕组、Z-有 载调压、4-设计序列号、120000-容量120000KVA、220-高压侧电压等级220KV,也 就是三相有载调压风冷干式变压器容量120000KVA,高压侧电压等级220KV。1、变压器的原理变压器是一种通过改变电压而传输交流电能的静止感应电器。它有一个共用 的铁芯和与其交链的几个绕组,且它们之间的空间位置不变。当某一个绕组从电源 接受交流电能时，通过电感生磁、磁感生电的电磁感应原理改变电压（电流），在其余 绕组上以同一频率、不同电压传输出交流电能。因此,变压器的主耍结构就是铁芯 和绕组。铁芯和绕组组装了绝缘和引线之后组成变压器的器身。器身一般在油箱或 外壳之中，再配置调压、冷却、保护、测温和出线等装置，就成为变压器的结构整 体。2、变压器的分类2、对油的检验:变压器油的介电强度随着其中水分的增加而急剧下降。油中 万分之一的水分就可使其介电强度降低近一半。所有主变压器的油样应经常作击穿 试验，以确保正确地检测水分并通过过滤将其去除。3、保持瓷套管及绝缘子的清洁:在油冷却系统中，检查散热器有无渗漏、生 锈、污垢淤积以及任何可能限制油自由流动的机械损伤;保证电气连接的紧固可靠； 定期检查分接开关。并检验触头的紧固、灼伤、疤痕、转动灵活性及接触的定位； 每隔一定周期应对变压需线圈、套管以及避雷器进行介损的检测。4、预防渗漏油：油浸式变压器在油箱内充满变压器油，装配中依靠紧固件对耐 汕橡胶元件加压而密封。密封不严是变压器渗漏油的主要原因，故在维护与保养中 应特别注意。小螺栓是否经过震动而松动，如有松动应加紧固，加紧程度应适当，并 应各处一致。橡胶是否断裂或变形严重。这时可更新的橡胶件,更换时应注意其型 号规格是否一致，并保持密封面的清洁。5、预防变压器受潮:变压器是高电压设备,要求保持其绝缘性能良好。油浸式 变压器极易受潮，预防受潮是维护保养变压器采取的主要措施之为此要求注意 以卜.事项:变压器就位后,应立即做交接试验;加装吸湿器，以防止内部器身不受潮 湿。监视吸湿器中的硅胶，受潮后应立即更换。吸湿器中的硅胶,起到吸收潮气，保 护变压器的作用。潮湿吸饱后,硅胶颜色改变，这时需更换新的干燥的硅胶。订货时 应注意,要尽量减少变压器送电前的存放时间。变压器制造后,存放时极易受潮,存 放时间越长受潮越严重,故应把计划安排好,尽量缩短存放时间。如要进行起吊运输, 维修加汕，油阀放油，吊芯等工作时，均应先通过汕枕下面的放汕塞把汕枕内污油放 掉，并用干布擦净、封好，以免使油枕内污油进入油箱内。变压器运行中，要经常注 意油位、油温、电压、电流的变化，如有异常情况应及时分析处理。变压器安装时 严禁用铝绞线、铝排等与变压器的铜导杆连接，以免腐蚀导杆。四、变压器的故障检测电力变压器故障检测主要有电气量检测和化学检测方法。化学检测主要是通 过变压器油中特征气体的含量、产气速率和三比值法进行分析判断，它对变压器的 潜伏性故障及故障发展程度的早期发现具有有效性。实际应用过程中，为了更准确 的诊断变压器的内部故障,色谱分析应根据设备历史运行状况、特征气体的含量等 采用不同的分析模型确定设备运行是否属于正常或存在潜伏性故障以及故隙类别。1、电力变压器的内部故障主要有过热性、放电性及绝缘受潮等类型过热性故障是由于设备的绝缘性能恶化、油等绝缘材料裂化分解。又分为 裸金属过热和固继续阅读按照单台变压器的相数来区分，可以分为三相变压器和单相变压器。在三相电 力系统中，一般应用三相变压器，当容量过大且受运输条件限制时,在三相电力系统 中也可以应用三台单相式变压器组成变压器组。按照绕组的多少来分,可分为双绕组变压器和三绕组变压器。通常的变压器都 为双绕组变压器，即在铁芯上有两个绕组,一个为原绕组,一个为副绕组。三绕组变 压器为容量较大的变压器（在5600千伏安以上），用以连接三种不同的电压输电线。 在特殊的情况下，也有应用更多绕组的变压器。按照结构形式来分类,则可分为铁芯式变压器和铁壳式变压器。如绕组包在铁 芯外围则为铁芯式变压器;如铁芯包在绕组外围则为铁壳式变压器。二者不过在结 构上稍有不同,在原理上没有本质的区别。电力变压器都系铁芯式。按照绝缘和冷却条件来分,可分为油浸式变压器和干式变压器。为了加强绝缘 和冷却条件,变压器的铁芯和绕组都一起浸入灌满了变压器油的油箱中。二、油浸式变压器1、油浸式变压器的分类目前,在无人值班变电站中用的较多的是油浸式变压器。最初的变压器都是空 气冷却的。后来变压器的容量越做越大，电压也逐步提高，用空气来冷却和作为绝缘 就越来越困难,因此就产生了油浸式变压器,把变压器浸在盛于铁箱中的油内。变压 器油是从石油中提炼出来的,有很好的绝缘性能,它除了作为绝缘介质外,还作为一 个散热的煤介。铁箱除了作为油的容器外,还提供了一个对周围空气的散热面。油浸式电力变压器在运行中,绕组和铁芯的热量先传给油，然后通过油传给冷 却介质。油浸式电力变压器的冷却方式，按容量的大小,可分为以下几种：（1）自然油循环自然冷却（油浸自冷式）这种冷却方式的特点就是依靠油箱壁的辐射和变压器周围空气的自然对流把 热量从油箱的冷却器表面带走。一般认为，当变压器容量在2500KVA及以下时,可以 采用膨胀式散热器,变压器可不装储油柜,并可将其设计成全密封型,但是,较大容量 的变压器必须人为地增大油箱与空气接触的散热表面。随着低损耗技术的发展,采 用油浸自冷式冷却的容量上限在增加,40000kVA及以下额定容量的变压器也可选用 汕浸自冷冷却方式。这样的优点是不要辅助供风扇用的电源,没有风扇所产生的噪 声,散热器可以直接装在变压器油箱上，也可以集中装在变压器附近,油浸自冷式变 压器的维护相对简单,始终可以在额定容量下运行。（2）自然油循环风冷（油浸风冷式）通常情况下，当变压器容量在8000KVA及以上、40000KVA及以下时,可采用管 式或片式散热器，可选用风冷冷却方式,一般在散热器上加装风扇，因为表面散热系 数与流体在表面流动的速度有关,在吹风之后,对流部分的散热系数将增大好几倍， 大大提高散热器的冷却效率。风冷式散热器是利用风扇改变进入散热器与流出散热 器的油温差，提高散热器的冷却效率,使散热器数量减少，占地面积缩小。但此时要 引入风扇的噪声，风扇的辅助电源。停开风扇时可按白冷方式运行，但是输出容量要 减少,要降低到三分之二的额定容量。对管式散热器而言,每个散热器上可装两个风 扇，对片式散热器而言,可用大容量风机集中吹风,或一个风扇吹几组散热器。对于汕浸自循环风冷变压器而言，汕为自然循环，其循环动力是温度差;变压器 的器身（铁芯及线圈）由于电磁损耗而发热,这种热量由靠近绕组和铁芯部分的油所 吸收;箱底油温低，顶层油温高，顶层油与散热器连通散热器内的油将热量传给散热 管或者散热板片，再传给空气,这样散热器进出口就形成温度降落（一般为20- 30）o由温度降落就形成油的密度变化，冷却油的密度变大，靠自重而下沉;油箱内 的油因被器身加热使油温升高,密度变小,形成浮升力;这样油箱内的发热与油箱外 部的空气靠动力循环,热空气被风扇吹走,冷空气随之补充进来形成冷热空气交换流 动，变压器的热量不断地传给空气,形成一种动态平衡。维持变压器各部(铁芯、绕 组、油等)温升在标准规定的范围以内，从而保障变压器的寿命。(3)强迫油循环冷却强迫油循环冷却按冷却器可以分为水冷却和风冷却。对于强迫油循环冷却的 变压器,它的油箱上没有油管或者散热器,变压器内的油经过管道和油泵被打到一个 分开装置的油冷却器,油被冷却后重新回到变压器内。这种冷却方式的优点是:一方 面，利用油泵后可以加强变压器内部油的流动，降低内部绕组对油的温升；另一方面, 由于去掉了庞大的散热器,变压器的安装面积可以大大缩小,而且散热器可以安装在 其他合适的地方,这一点对于巨型水电站的设计是很有利的。因为水电站的水源方 便,一般采用水冷却方式。在其他场合也可以用风冷,它的结构基本上与装在变压器 上的冷却器差不多。强迫油循环冷却因为结构较为复杂,所以一般只用在容量为 50000KVA及以上的巨型变压器上。2、油浸式变压器主要结构油浸式变压器主要由铁芯、绕组、油箱、油枕、散热器、套管和分接开关等 组成。铁芯构成了磁路，线圈套在铁芯上。线圈由导线绕制而成，绕组是指与电源 (或负载)相接的线圈或线圈的组合，即绕组是由线圈所组成的。通常把铁芯和绕组 合在一起称为变压器的器身,是变压器的最基本的组成部分。(1)铁芯铁芯是变压器的磁路部分。运行时因产生磁滞损耗和涡流损耗而发热。为降 低发热损耗和减小体积和重量,铁芯由厚度小于0. 35mm,导磁系数高的冷轧晶粒取 向硅钢片构成。依照绕组在铁芯中的布置方式，有铁芯式和铁壳式之分。在大容量 的变压器中，为使铁芯损耗发出的热量能够被绝缘油在循环时充分带走，以达到良好 的冷却效果,常在铁芯中设有冷却油道。(2)绕组绕组和铁芯都是变压器的核心元件。由于绕组本身有电阻或接头处有接触电 阻，由I2Rt知要产生热量。故绕组不能长时间通过比额定电流高的电流。另外，通 过短路电流时将在绕组上产生很大的电磁力而损坏变压器。其基本绕组有同心式和 交叠式两种。变压器绕组主要故障是匝间短路和对外壳短路。匝间短路主要是由于 绝缘老化,或由于变压器的过负荷以及穿越性短路时绝缘受到机械的损伤而产生 的。对外壳短路的原因也是由于绝缘老化或油受潮、油面下降，或因雷电和操作过 电压而产生的。(3)油箱油浸式变压器的器身(绕组及铁芯)都装在充满变压器油的油箱中，油箱用钢板 焊成°中、小型变压器的油箱由箱壳和箱盖组成，变压器的器身放在箱壳内，将箱盖 打开就可吊出器身进行检修。(4)油枕油枕又叫油柜,是一种油保护装置,它是由钢板做成的圆桶形容器,水平安装在 变压器油箱盖上,用弯曲管与油箱连接。油枕的一端装有一个油位计(油标管)，从油 位计中可以监视油位的变化。油枕的容积一般为变压器油箱所装油体积的当变压器油的体积随着油的温度膨胀或缩小时,油枕起着储油及补油的作 用，从而保证油箱内充满油。同时由于装了油枕，使变压器油缩小了与空气的接触面, 减少了油的劣化速度。(5)呼吸器又称吸湿器,通常由一根管道和玻璃容器组成，内装干燥剂(硅胶或活性氧化 铝)。当油枕内的空气随变压器油的体积膨胀或缩小时,排出或吸入的空气都经过呼 吸器，呼吸器内的干燥剂吸收空气中的水分,对空气起过滤作用，从而保持油的清 洁。浸有氯化钻的硅胶,其颗粒在干燥时是钻蓝色的,但是随着硅胶吸收水分接近饱 和时,粒状硅胶将转变成粉白色或红色,据此可判断硅胶是否已失效。受潮后的硅胶 可通过加热烘干而再生,当硅胶颗粒的颜色变成钻蓝色时,再生工作就完成了。(6)压力移放装置压力释放装置在保护电力变压器方面起着重要作用。充有变压器油的电力变 压器中，如果内部出现故障或短路，电弧放电就会在瞬间使油汽化,导致油箱内压力 极快升高。如果不能尽快释放该压力，油箱就会破裂，将易燃油喷射到很大的区域内, 可能引起火灾，造成更大破坏，因此必须采取措施防止这种情况发生。压力释放装置 有防爆管和压力释放器两种,防爆管用于小型变压器,压力释放器用于大、中型变压 器。(7)散热器散热器的形式有瓦楞形、扇形、圆形、排管等，散热面积越大,散热的效果就 越好。当变压器上层油温与下部油温有温差时，通过散热器形成油的对流，经散热器 冷却后流回油箱，起到降低变压器温度的作用。(8)套管变压器绕组的引出线从箱内穿出油箱引出时必须经过绝缘套管，以使带电的引 线绝缘。绝缘套管主要由中心导电杆和磁套组成。导电杆在油箱内的一端与绕组连 接，在外面的一端与外线路连接。绝缘套管的结构主要取决于电压等级。电压低的 一般采用简单的实心磁套管。电压较高时,为了加强绝缘能力,在瓷套和导电杆间留 彳J.一道充油层,这种套管称为充油套管。(9)分接开关分接开关是调整变压比的装置。双绕组变压器的一次绕组及三绕组变压器的 一、二次绕组一般有3、5、7个或19个分接头位置，分接头的中间分头为额定电压 的位置。3个分接头的相邻分头电压相差5%,多个分头的相邻分头电压相差2. 5%或1. 25%o操 作部分装于变压器顶部,经传动杆伸入变压器的油箱。根据系统运行的需要,按照指 示的标记来选择分接头的位置。变压器的高压装置分为无载调压和有载调压两种。 无载分接开关,是在不带电情况下切换,其结构简单。有载分接开关,是在不停电情 况下切换,在带负荷下进行，故在电力系统中被广泛采用。3、油浸式变压器正常使用条件：(1)海拔不超过1000m户内或户外；(2)最高环境气温+40,最高日平均温度+30;(3)最高年平均温度+20,最低气温-25。根据用户要求可提供在特殊使用条件下运行的变压器4、油浸式变压器性能特点(1)油浸式变压器低压绕组除小容量采用铜导线以外,一般都采用铜箔绕抽的 圆筒式结构;高压绕组采用多层圆筒式结构,使之绕组的安匝分布平衡,漏磁小,机械 强度高，抗短路能力强。(2)铁芯和绕组各自采用了紧固措施，器身高、低压引线等紧固部分都带自锁 防松螺母,采用了不吊芯结构,能承受运输的颠震。(3)线圈和铁芯采用真空干燥,变压器油采用真空滤油和注油的工艺，使变压器 内部的潮气降至最低。(4)储油柜具有呼吸功能来补偿因温度变化而引起油的体积变化，并与外界隔 离,这样就有效地防止了氧气、水份的进入而导致绝缘性能的下降。5、油浸式变压器的油系统油浸式变压器有几个互相隔离的独立油系统。在油浸式变压器运行时,这些独 立油系统内的油是互不相通的，油质与运行工况也不相同,要分别做油中含气色谱分 析以判断有无潜在故障。(1)主体内油系统:与绕组周围的油相通的油系统都是主体内系统,包括冷却器 或散热器内的油，储油柜内的油，35kV及以下注油式套管内油。注油时必须将这个油系统内存储的气体放气塞放出。一般而言，上述部件都应 有各自的放气塞。主体内油主要起绝缘与冷却作用。油还可增加绝缘纸或绝缘纸板 的电气强度。在真空注油时，如有些部件不能承受与主体油箱能承受的相同真空强 度时，应用临时闸隔离，如储油柜与主油箱间的闸阀。冷却器上潜油泵扬程要够，以 免由于负压而吸入空气。这个油系统要有释压装置的保护系统，以排除器身有故障 时所产生的压力。(2)有载分接开关切换开关室内的油：这部分油有本身的保护系统，即流动继电 器、储油柜、压力释放阀。这个开关室内的油起绝缘与熄灭电流作用。油会在切换 开关切断负载电流时产生的油中去，这个油系统要良好的密封性能,即使在切换过程 中产生电弧压力也要保护密封性能。有载分接开关切换开关室内的油虽与主体内油隔离，但在真空注油时，为避免 破坏切换开关室的密封,应与主体内油同时真空注油，在真空注油时，使这两个系统 具有相同的真空度,必要时也应将这个系统的储油柜在抽真空时隔离。为结构上方 便,主体的储油与切换开关室的储油柜设计成一互相隔离的整体。(3)60kV及以上电压等级的全密封。这个油系统内的主要起绝缘作用，或增加 油电容式套管内绝缘纸的电气强度。在主体内注油时,应将套管端部接线端子密封 好，以免进气。(4)高压出线箱内油、或电气出线箱内油：三相500kV变压器的高压出线通过 波纹绝缘隔离油系统。这个油系统主要起绝缘作用。为简化结构，这个油系统也可 通过连管与主体内油系统相联或设计成单独的油系统。(5)在对油浸式变压器进行各种绝缘试验时，首先是放气,通过放气塞释放可能 存储的气体。可通过分析各个系统的油中含气色谱分析可预判有无潜在故障。每一 汕系统都要满足运行的要求,如吸收油膨胀与收缩时油体积的变化,放油用阀门、放 气塞、冷却器、散热器与主油箱的隔离阀等。每一油系统具有良好的密封性能，有 载分接开关切换开关室内的油应能单独更换而不放出主体内油，运输时主体内油可 放出而充干燥氮气。(6)即使同一油系统，油基不同的油是不能混用的。每一油系统应注意在负温 时的汕特性,如主体内油在负温时油的粘度大,流动性差,散热性差。有载分接开关 切换开关室内油在负温时会使切换过程加长，使过渡电阻温升增加。对超高压汕浸式变压器的主体内油系统而言,还应注意汕流带电现象,要防止 油流带电过渡到油流放电现象。要控制油的电阻率、各部分油速、释放油中电荷的 空间。三、变压器安装及运行维护1、确保负荷在变压器的设计允许范围之内。油浸变压器中需要仔细地监视顶层油温,变压器的安装地点应4其设计和建造的标准相适应。若置于户外,确定该变 压器适于户外运行，保护变压器不受雷击及减少外部损坏危险。