電力變壓器的運行講義課件

1、一、 變壓器的外形與結(jié)構(gòu)二、變壓器的負荷能力三、變壓器的并列運行四、變壓器的運行與維護一、變壓器的外形與結(jié)構(gòu)特點一、變壓器的外形與結(jié)構(gòu)特點一、一、二、二、 三、 110kV電力變壓器電力變壓器概括概括 電力變壓器種類很多，110kV及以下的電力變壓器各廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品，型號規(guī)格各不相同，但主要參數(shù)基本相近。現(xiàn)以華鵬牌110kV電力變壓器為例加以介紹。 華鵬牌110kV級低損耗系列變壓器是在消化吸收國內(nèi)外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，自行研制開發(fā)的性能可靠的低局放、低損耗、低噪音、高可靠性、具有很強的抗突發(fā)短路能力的換代產(chǎn)品，其卓越的性能贏得了廣大用戶和有關(guān)專家的高度評價。全密封免吊罩的產(chǎn)品銷世界各地。如油浸

2、式電力變壓器外觀結(jié)構(gòu)圖。油浸式電力變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。 110kV電力變壓器電力變壓器主要參數(shù)主要參數(shù)1.5倍的額定電壓下，產(chǎn)品的視在放電量小于80pC； 63MVA及以下的產(chǎn)品噪音在58dB以下(AN)； 空載損耗比IEC標準低30%左右； 所有在役產(chǎn)品未發(fā)生損傷事故和滲漏油的現(xiàn)象； SZ9-31500/110，SSZ10-50000/110一次性通過國家變壓器質(zhì)量監(jiān)督檢測中心和意大利CESI實驗室承受短路的能力試驗。 110kV電力變壓器電力變壓器線圈線圈 （1） 高壓線圈采用糾結(jié)-連續(xù)式結(jié)構(gòu)，以改善沖擊電壓下的電壓特性，使能得到較均勻的電壓分布。 （2） 變壓器繞組內(nèi)部有曲折油導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，能

3、使繞組內(nèi)部各區(qū)域都能得到充分的冷卻，降低了繞組的溫升和繞組熱點溫升，延長了絕緣壽命。 （3）高壓和中壓調(diào)壓部分設(shè)置單獨的調(diào)壓繞組，使各繞組的安匝更趨平衡，有效降低變壓器短路時的軸向電動力，提高變壓器抗突發(fā)短路的能力。繞組輻向采用“0”裕度的設(shè)計，鐵芯與低壓繞組紙筒之間，低壓、高壓、調(diào)壓繞組之間及撐條和圍板套裝前均充分干燥、緊密配合，保證整個繞組具有極好的緊密度和同心度。 110kV電力變壓器電力變壓器鐵芯鐵芯 （1）鐵芯材料為高導(dǎo)磁晶粒取向優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼片，并采用先進的德國“GEORG”公司和比利時“SOENEN”公司出品的自動剪切線下料，控制剪切口的毛刺小于0.02毫米。 （2） 硅鋼片采用不

4、疊上鐵軛工藝，硅鋼片疊接接縫為45全斜接縫，鐵芯片疊好后采用整體加壓和環(huán)氧膠粘合使鐵芯三柱二軛成為堅固、平整、垂直精度高的整體，有效地提高了空載性能，同時降低了噪音。 （3） 鐵心柱和內(nèi)線圈之間用撐板將鐵心柱撐緊，鐵軛由浸有環(huán)氧樹脂的玻璃絲帶拉緊，下鐵軛與下節(jié)油箱之間由反壓釘螺栓頂緊。上鐵軛與上節(jié)油箱之間有三處固定。如圖12-3 油浸式電力變壓器鐵芯結(jié)構(gòu)圖。 110kV電力變壓器電力變壓器油箱及附件油箱及附件 （1）油箱箱壁采用寬幅鋼板不拼焊，折成“瓦楞結(jié)構(gòu)”，減少了焊縫，增加了機械強度， 同時瓦楞形箱壁有發(fā)散效應(yīng)，從而起到降低噪音的作用。二次回路走線槽板和控制柜全部采用不銹鋼制作，變壓器整體

5、美觀簡潔。 （2）所有密封表面采用精加工處理，全部采用優(yōu)質(zhì)的密封材料。 （3）箱沿采用雙道密封槽，利用外層密封材料遮擋大氣和紫外線對內(nèi)層密封材料的破壞，以最大限度的提高密封件的使用壽命，保證密封的可靠性。 如 110kV油浸式電力變壓器油箱及附件結(jié)構(gòu)圖。 110kV電力變壓器電力變壓器組部件組部件 （1）擁有和各大知名變壓器組部件生產(chǎn)商良好的合作關(guān)系，可以根據(jù)不同用戶的要求定制不同的組部件。 （2） 我公司自行生產(chǎn)享有國家專利技術(shù)的風冷設(shè)備，可以使風冷變壓器的噪音小于63dB。 （3） 降低變壓器的損耗，提高散熱效果。采用我公司自主開發(fā)生產(chǎn)的散熱器，該散熱器配套供應(yīng)日本東芝（日本名古屋公司）生

6、產(chǎn)的110kV產(chǎn)品。 如 110kV油浸式電力變壓器組部件結(jié)構(gòu)圖。如 110kV油浸式電力變壓器風機結(jié)構(gòu)圖。 電力變壓器電力變壓器外觀外觀和和線圈線圈結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖 電力變壓器電力變壓器鐵芯鐵芯和和內(nèi)部內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖 電力變壓器電力變壓器油箱油箱和和組部件組部件結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖 電力變壓器電力變壓器風機結(jié)構(gòu)圖風機結(jié)構(gòu)圖 干式干式電力變壓器的電力變壓器的總則總則華鵬公司生產(chǎn)的SC(B)9、SC(B)10為國內(nèi)首家領(lǐng)有產(chǎn)品型號證書的低噪聲低損耗樹脂澆注線圈干式變壓器。 本產(chǎn)品采用GB1094、GB6450-86、GB/T10228-1997標準，符合DIN42523、IEC726標準，按GB6450-

7、86、GB/T10228-1997標準進行出廠試驗、型式試驗和特殊試驗。 如 干式電力變壓器外觀結(jié)構(gòu)圖（一）。 干式干式電力變壓器的電力變壓器的特點特點 （1）抗短路、雷電沖擊水平高，損耗低，節(jié)能效果好，運行經(jīng)濟，可免維護。 （2）冷卻方式一般采用空氣自然冷卻（AN）。對于任何防護等級的變壓器，都可配置風冷系統(tǒng)（AF），以提高短時過載能力，確保安全運行。 （3）體積小，重量輕，占地空間小，安裝費用低，防火消防措施簡單。 干式干式電力變壓器的電力變壓器的特點特點 （4）因無火災(zāi)、爆炸之慮，可分散安裝在負荷中心，充分靠近用電點，從而降低線路造價和節(jié)省昂貴的低壓設(shè)施費用。 （5）雖然標準的樹脂絕緣干

8、式變壓器已能滿足大多數(shù)用戶要求，但是對于某些特殊的應(yīng)用場合與使用條件仍需進行特殊設(shè)計。諸如：單相、雙電壓變換、隔離、整流、接地以及有特殊出線排列的變壓器。我們將根據(jù)用戶的需求，提供最佳的設(shè)計和產(chǎn)品。 如 干式電力變壓器外觀結(jié)構(gòu)圖（二）。 干式干式電力變壓器的電力變壓器的鐵芯鐵芯 （1）選用日本優(yōu)質(zhì)冷軋晶粒取向硅鋼片，硅鋼片本身的磁滯振動?。辉O(shè)計時合理選擇磁通密度，保證正常工作電壓下有一定的裕度，在系統(tǒng)電壓為1.1U 時不出現(xiàn)磁飽和。 （2）進口德國GEORG公司和比利時SOENEN公司全自動硅鋼片剪切線，保證了剪片精度并有效控制毛刺；疊片采用全斜多階梯迭接，無孔綁扎，疊積端面平整，接縫小。 （

9、3）應(yīng)用我公司獨具的“整體鐵芯”工藝，合理控制鐵芯夾緊力，使整個鐵芯成為一個牢固的整體，保證了鐵芯具有良好的垂直度和平整度，有效地降低了噪音。 如 干式電力變壓器鐵芯結(jié)構(gòu)圖。 干式干式電力變壓器的電力變壓器的線圈線圈 （1）高壓繞組用銅線，低壓繞組用銅線或銅箔繞制，玻璃纖維氈填充包繞，真空狀態(tài)下用不加填料的環(huán)氧樹脂澆注，固化后形成堅固的圓筒形整體，機械強度高，局部放電小，可靠性高。 （2）阻燃、防爆、不污染環(huán)境。纏繞線圈的玻璃纖維等絕緣材料具有自熄特性，熱值小，不會因短路產(chǎn)生自持性火災(zāi)，高熱下樹脂不會產(chǎn)生有毒有害氣體。 干式干式電力變壓器的電力變壓器的線圈線圈 （3）線圈不吸潮，鐵心夾件有特殊

10、的防蝕保護層，可在100%相對濕度和其他惡劣環(huán)境中運行。間斷運行無須去潮處理。 （4）線圈內(nèi)外側(cè)樹脂層薄，散熱性能好。 （5）環(huán)氧樹脂為進口瑞士Vantico公司產(chǎn)品，并采用德國HEDRICH公司全自動真空澆注設(shè)備。確保環(huán)氧樹脂在玻璃纖維及銅導(dǎo)體間隙中徹底浸潤，固化后線圈無 “夾花”狀澆注缺陷。 如 干式電力變壓器線圈結(jié)構(gòu)圖。 干式干式電力變壓器的電力變壓器的溫控系統(tǒng)溫控系統(tǒng) 溫控系統(tǒng)由溫度控制器和安裝在產(chǎn)品熱點位置的Pt100鉑電阻測溫傳感器構(gòu)成。 溫度控制器具有溫度顯示和控制的功能，對變壓器的各相溫度巡回顯示和控制，若由于過載運行或故障引起變壓器繞組溫度過高，溫度控制器能發(fā)出報警信號；當繞

11、組溫度超過安全值時能自動跳閘。采用強迫風冷時則由溫度控制器根據(jù)繞組溫度高低自動啟停風機。 如 干式電力變壓器溫控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 干式干式電力變壓器的電力變壓器的防護外殼防護外殼 防護外殼的防護登記為IP20和IP23，IP20可以防止直徑大于12mm的固體異物進入殼體，IP23外殼除具有IP20的防護功能外，還可以防止與垂直位置成60度角范圍以內(nèi)淋水進入殼體。該防護外殼外殼外形美觀，易于拆卸，并可根據(jù)用戶的不同要求配套各種形式的低壓出線。 如 干式35kV電力變壓器防護外殼結(jié)構(gòu)圖。 干式干式電力變壓器電力變壓器 華鵬公司生產(chǎn)的35kV大容量樹脂澆注絕緣干式電力變壓器，具有低損耗、低噪音、低溫升、

12、低局放、短時超銘牌運行能力大，承受短路能力強的特點，很好地解決了城區(qū)企事業(yè)單位供用電中的消防壓力。華鵬公司生產(chǎn)的SC9-20000/35為目前亞洲最大容量產(chǎn)品。在上海等地方已有20臺以上的成功運行經(jīng)驗，目前最長運行記錄已達4年。 如 特大35kV干式電力變壓器外觀結(jié)構(gòu)圖。 干式干式電力變壓器的外觀結(jié)構(gòu)圖電力變壓器的外觀結(jié)構(gòu)圖圖圖12-8 干式電力變壓器的干式電力變壓器的 外觀結(jié)構(gòu)圖（一）外觀結(jié)構(gòu)圖（一）圖圖12-9 干式電力變壓器的干式電力變壓器的 外觀結(jié)構(gòu)圖（二）外觀結(jié)構(gòu)圖（二） 干式干式電力變壓器電力變壓器鐵芯鐵芯和和線圈線圈結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖圖圖 12-10 干式電力變壓器干式電力變壓器 的鐵

13、芯結(jié)構(gòu)圖的鐵芯結(jié)構(gòu)圖圖圖12-11 干式電力變干式電力變 壓器的線圈結(jié)構(gòu)圖壓器的線圈結(jié)構(gòu)圖 干式干式電力變壓器的電力變壓器的溫控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖溫控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖圖 12-12 干式電力變壓器的溫控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖干式電力變壓器的溫控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 電力變壓器防護外殼和電力變壓器防護外殼和35kV變壓器變壓器圖圖 12-13 干式電力變壓器干式電力變壓器 的的防護外殼結(jié)構(gòu)圖防護外殼結(jié)構(gòu)圖圖圖 12-14 特大干式特大干式35kV電電 力變壓器外觀結(jié)構(gòu)圖力變壓器外觀結(jié)構(gòu)圖 組合式電力變壓器的組合式電力變壓器的組合式變壓器是將變壓器器身、高壓負荷開關(guān)、熔斷器及高低壓連線放置在全密封的油箱內(nèi)，用變壓器油作為帶電部分相

14、間及對地的絕緣介質(zhì)的一種新型配電設(shè)備。由于組合式變壓器具有成套性強、體積小、占地少，能深入負荷中心、提高供電質(zhì)量、減少線路損耗，縮短送電周期，選址靈活、對環(huán)境適應(yīng)性強，且能美化城市環(huán)境、安裝方便、運行可靠及投資少、見效快等一系列優(yōu)點，所以組合式變壓器有著廣闊的使用范圍，它適用于城市公共配電、高層建筑、住宅小區(qū)、公園、高速公路等，還適用于油田、工礦企業(yè)及施工場所等，是城市電網(wǎng)建設(shè)與改造的必需設(shè)備。 組合式電力變壓器的組合式電力變壓器的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) （1）全絕緣、全密封結(jié)構(gòu)、可免維護、 安裝方便。 （2）體積小，占地面積少，美化城市環(huán)境。 （3）低損耗，性能水平為11型，低噪音，低溫升，超銘牌容量負載

15、能力大，抗突發(fā)短路能力強，性能優(yōu)越。 （4）采用高品質(zhì)鋼板制作配電柜，極大地提高了產(chǎn)品的防腐能力，可確保產(chǎn)品30年不生銹。 如如 組合式電力變壓器的外殼結(jié)構(gòu)圖。 組合式電力變壓器的組合式電力變壓器的高壓柜高壓柜 （1）高壓部分采用了全絕緣的高壓進出線端子和電纜附件，使高壓間隔內(nèi)沒有任何裸露的帶電部分，具有安全可靠的運行特點。 （2）壓雙熔絲保護，插入式熔絲具有溫度、電流雙敏保護特性，后備熔絲對變壓器故障進行保護；同時，具有齊全的運行檢視儀器儀表，如壓力表、壓力閥、油位計、油溫表等。 （3） 高壓電器元件全部采用進口件。 組合式電力變壓器的高壓柜結(jié)構(gòu)圖。 組合式電力變壓器的組合式電力變壓器的低壓

16、柜低壓柜 （1） 裝設(shè)綜合參數(shù)測試儀，可在線調(diào)看或離線抄錄35天配變運行參數(shù)，即定點測量電壓、電流、有功電度、無功電度、溫度等參數(shù)；裝設(shè)用戶自動抄表裝置，可通過載波或有線方式，自動抄錄本變壓器所有低壓用戶的用電量。 （2）低壓配電加裝缺相保護功能，可檢測缺相，并分勵各用戶，防止非全相運行帶來的危害。 （3）低壓柜加裝風扇，根據(jù)溫度自動投啟排熱，45啟動，40返回。 如如 組合式電力變壓器的低壓柜結(jié)構(gòu)圖。 組合式電力變壓器的外殼和低壓柜結(jié)構(gòu)圖組合式電力變壓器的外殼和低壓柜結(jié)構(gòu)圖圖圖 12-15 組合式電力變壓組合式電力變壓 器的器的外殼結(jié)構(gòu)圖外殼結(jié)構(gòu)圖圖圖 12-17 組合式電力變壓組合式電力變

17、壓 器的器的低壓柜結(jié)構(gòu)圖低壓柜結(jié)構(gòu)圖 組合式電力變壓器的組合式電力變壓器的圖圖12-16 組合式電力變壓器的組合式電力變壓器的高壓柜結(jié)構(gòu)圖高壓柜結(jié)構(gòu)圖二、電力變壓器的負荷能力二、電力變壓器的負荷能力 是指在規(guī)定的環(huán)境溫度下，變壓器能獲得經(jīng)濟而合理的效率和具有正常的預(yù)期壽命（約2030年）時所允許長期連續(xù)運行的容量。 指在短時間內(nèi)所能輸出的功率，在一定條件下，它可能超過額定容量。負荷能力的大小和持續(xù)時間決定于： 變壓器的電流和溫度不要超過規(guī)定的限值。 整個運行期間，變壓器的絕緣老化不超過正常值，即不損害正常的預(yù)期壽命。 為保證變壓器的安全和正常的預(yù)期壽命，國際電工標準（IEC）規(guī)定了變壓器過負荷

18、運行時不要超過表12-1的限值。 （1）發(fā)熱元件如鐵芯、高、低壓繞組等所產(chǎn)生的熱量都傳遞給油，其發(fā)熱過程是獨立的，只與其本身的損耗有關(guān)。 （2）在散熱過程中，引起的各部分溫度差別很大。沿變壓器的高度方向，繞組的溫度最高，最大熱點大約在高度方向的70%75%處；沿截面方向（徑向），溫度最高處位于線圈厚度的1/3處。 （3）變壓器主要有兩個散熱區(qū)段。一段是熱量由繞組和鐵芯表面以對流方式傳遞到變壓器油中，這部分約占總溫升的20%30%；另一段是熱量由油箱壁以對流方式和輻射方式擴散到周圍空氣中，這部分約占總溫升的60%70%。 是指絕緣受熱或其他物理、化學作用而逐漸失去其機械強度和電氣強度的現(xiàn)象。其主

19、要原因是溫度、濕度、氧氣以及油中劣化產(chǎn)物的影響，其中高溫是促成絕緣老化的直接原因。在實際運行中，絕緣介質(zhì)的工作溫度越高，氧化作用及其他化學反應(yīng)進行得越快，引起機械強度及電氣強度喪失得就越快，即絕緣老化速度越快，變壓器的使用壽命也越短。在80140的范圍內(nèi)基本按指數(shù)變化。 變壓器正常運行時，日負荷曲線的負荷率大多小于1。根據(jù)等值老化原則，只要使變壓器在過負荷期間所多損耗的壽命和在欠負荷期間所少損耗的壽命能相互補償，則仍可獲得規(guī)定的使用年限。就是以不犧牲就是以不犧牲其正常壽命為原則而制定的。其正常壽命為原則而制定的。即在整個時間間隔內(nèi)，只要做到變壓器絕緣老化率小于或等于1即可，且滿足以下條件： （

20、1）過負荷期間，繞組最熱點的溫度不得超過140，上層油溫不得超過95； （2）變壓器的最大過負荷不得超過額定負荷的50%。 在某些情況下，若選擇的變壓器額定容量小于它的最大負荷時，往往必須判斷該變壓器的過負荷能力是否在其正常過負荷能力的允許范圍以內(nèi)。這時，可根據(jù)實際負荷曲線和變壓器的數(shù)據(jù)，來計算變壓器絕緣的老化率，如果1，說明過負荷在允許范圍以內(nèi)，否則，應(yīng)重新選擇較大容量的變壓器。 為簡化計算，國際電工委員會（IEC）根據(jù)上述原則，制定了各種類型變壓器（自然油循環(huán)和強迫油循環(huán)）的正常允許過負荷曲線，如所示。 當系統(tǒng)發(fā)生故障時，首要任務(wù)是設(shè)法保證不間斷供電，而變壓器絕緣的老化加速則是次要的，事故

21、過負荷是以犧牲變壓器的壽命為代價的。絕緣老化率允許比正常過負荷時高得多。，是在較短的時間內(nèi)，讓變壓器多帶一些負荷，以作急用。為保證可靠性，在確定變壓器事故過負荷的允許值時，一般事故過負荷時繞組最熱點的溫度也不得超過140，負荷電流不得超過額定值兩倍。事故過負荷允許值和允許時間由制造廠規(guī)定，或參考表12-3。三、三、 變壓器的并列運行變壓器的并列運行 變壓器變壓器并列運行的優(yōu)點并列運行的優(yōu)點 在發(fā)電廠和變電所中，通常將兩臺或數(shù)臺變壓器并列運行，并列運行與一臺大容量變壓器單獨運行相比 （1）提高供電可靠性，當一臺退出運行時，其他變壓器仍可照常供電。 （2）提高運行經(jīng)濟性，在低負荷時，可停運部分變壓

22、器，從而減少能量損耗，提高系統(tǒng)的運行效率，并改善系統(tǒng)的功率因數(shù)，保證經(jīng)濟運行。 （3）減小備用容量，為了保證供電，必需設(shè)置備用容量，變壓器并列運用可使單臺變壓器容量較小，從而做到減小備用容量。 變壓器并列運行時，通常希望它們之間無平衡電流；負荷分配與額定容量成正比，與短路阻抗成反比；負荷電流的相位相互一致。要做到上述幾點， （1）具有相等的一、二次電壓，即變比相等； （2）額定短路電壓相等； （3）繞組連接組別相同，即要求極性相同，相位相同。 上述三個條件中，第一條和第二條往往不可能做到絕對相等，。 因變比不同，變壓器二次側(cè)的電動勢不相等，并在變壓器二次繞組和一次繞組的閉合回路中產(chǎn)生平衡電流。

23、 當變壓器有負荷時，平衡電流疊加在負荷電流上。這時一臺變壓器的負荷減輕，另一臺變壓器的負荷則加重。所以變比不同的變壓器并列運行時，有可能產(chǎn)生過負荷現(xiàn)象，如果增大后的負荷超過其額定負荷時，則必須校驗其過負荷能力是否在允許范圍內(nèi)。 當數(shù)臺變壓器并列運行時，如果短路阻抗不同，負荷并不按其額定容量成比例分配。負荷分配與短路阻抗的大小成反比，短路阻抗小的變壓器承擔的負荷比例大，容易出現(xiàn)過負荷。如果改變變比，使短路阻抗大的變壓器的二次電動勢抬高，則可減少過負荷。 這是因為對于短路阻抗較小的變壓器，平衡電流可以減輕其過負荷（因為平衡電流的方向與負荷電流的方向相位相反），而對于短路阻抗較大的變壓器，平衡電流可以使其負荷增加。 繞組連接組別不同的變壓器并列運行時，同名相電壓間出現(xiàn)位移角，其大小等于連接組號N與N之差乘以30，即 =（ N-N ）30o 當并列