第一篇 變電站的電氣設(shè)備1

1、第一篇 變電站的電氣設(shè)備第一章 電力變壓器1、變壓器的工作原理當(dāng)一次線圈加上電壓U1，流過交流電流I1時，在鐵芯中就產(chǎn)生交變磁通（電生磁）。這些磁通中的大部分，即1匝鏈著本線圈，也匝鏈著中壓、低壓線圈，故我們稱它為主磁通。在主磁通的作用下，三側(cè)的線圈分別會感應(yīng)起電勢E1、E2和E3（磁生電）。電勢的大小與匝數(shù)成正比。根據(jù)電磁感應(yīng)的原理，用公式表示如下：fwm由于二次線圈和一次線圈的匝數(shù)不同，感應(yīng)電勢E1和E2、E3的大小也不同。若忽略內(nèi)阻抗壓降，感應(yīng)電勢就等于端電壓。所以電勢大小不同也即電壓大小不同，這就是變壓器能變壓的道理。如果不考慮變壓器的損耗，則二次輸出功率就等于一次輸入動率（變壓器是輸

2、送電能的設(shè)備）。這樣，二次側(cè)電壓和電流的乘積，就等于一次側(cè)電壓和電流的乘積。它說明電壓高的一側(cè)，電流就?。浑妷旱偷囊粋?cè)，電流就大。當(dāng)變壓器二次空載時，一次側(cè)僅流過產(chǎn)生主磁通的電流，這個電流可稱它為變壓器的激磁涌流，或空載電流。外加一次側(cè)電壓不變，可以認(rèn)為激磁電流不變，鐵芯中的主磁通不變。當(dāng)二次側(cè)加負(fù)載流過電流后，該電流也在鐵芯中產(chǎn)生磁通，這個磁通必然改變鐵芯中原主磁通的分布情況，有減少I1所建立的磁勢的傾向。一次電流要保持主磁通不變，必須從電網(wǎng)中吸收相應(yīng)的電流，這部分電流產(chǎn)生磁通專門用來抵消二次側(cè)電流所產(chǎn)生磁通的影響。這樣，一次線圈就流過兩部分電流，一部分是用來激磁的，一部分是用來平衡二次電流

3、的，根據(jù)焦耳楞次定律，后一部分電流是隨著二次電流的增減而增減的。可見高壓繞組從電網(wǎng)獲得的功率，是通過電磁感應(yīng)，傳遞給中、低壓繞組的，這就是三繞組變壓器的工作原理。因為電流乘上匝數(shù)就是磁勢，所以上述這個過程也叫變壓器的磁勢平衡作用。變壓器就是通過這種平衡作用，實現(xiàn)從一次到二次的能量傳遞的。3、變壓器銘牌數(shù)據(jù)意義 額定容量：指變壓器在額定電壓、額定電流下連續(xù)運行時，電能所輸送的功率。單位是KVA。對于三相變壓器容量表示為： S = Ue Ie KVA式中Ue 為線電壓 Ie為線電流 單位：（KV、A） 三相三線圈變壓器的容量，以高壓繞組的容量作為變壓器的額定容量，即作為100%，其余兩個繞組的容量

4、以其與高壓繞組容量之比的百分?jǐn)?shù)來表示，其三相繞組的容量可以相等，也可以不相等。各側(cè)繞組的功率，以任何方式運行時，均不能超過其額定的允許值。 額定電壓：指變壓器長時間運行時所能承受的工作電壓。電力變壓器均有分接抽頭，分頭之間的電壓稱為分接級電壓，銘牌上的Ue值通常指中間抽頭的額定電壓值。電壓比（變比）是指變壓器各側(cè)額定電壓之間的比值。例如：220±3 2× 額定電流：指變壓器在額定容量下，允許長期通過的線電流。 阻抗電壓（短路電壓或短路阻抗）：把變壓器的二次線圈短路，在一次繞組上慢慢升壓，當(dāng)二次繞組上的短路電流等于其額定值時，一次側(cè)所施加的電壓Ud稱為短路電壓。銘牌上通常用U

5、d對一次額定電壓Ue比值的百分?jǐn)?shù)uk表示。如uk=8%，或?qū)懗勺杩闺妷旱陌俜种祏k%=8。 意義：兩臺變壓器并列運行時，其阻抗電壓應(yīng)相等，因并列運行時阻抗電壓大的帶負(fù)荷電流??；反之，阻抗電壓小的所帶負(fù)荷較大，造成兩臺變壓器負(fù)荷分配不均勻。繼電保護(hù)的計算、系統(tǒng)潮流計算、分析變壓器負(fù)荷變動時二次電壓波動情況，數(shù)值太大、太小對系統(tǒng)均不利。 空載電流：二次開路，一次加額定電壓所流入電流叫空載電流。它以占額定電流的百分?jǐn)?shù)來表示，空載電流的大小決定于變壓器的容量、磁路結(jié)構(gòu)、硅鋼片的質(zhì)量等因素，高壓試驗中常把空載電流和空載損耗的變化情況，做為判斷變壓器在運行中曾發(fā)生過某些故障的依據(jù)。 空載損耗：二次開路，一

6、次加額定電壓時變壓器所吸取的功率叫空載損耗。這損耗主要是此情況下鐵芯中的損耗和渦流現(xiàn)象引起的，變壓器運行后，空載損耗與以往的數(shù)值有顯著差異時，說明變壓器有缺陷。 短路損耗：二次短路，一次通以額定電流時變壓器所吸收的動率叫短路損耗。主要指變壓器在運行中各側(cè)線圈中的電阻發(fā)熱所引起的損耗，此時的鐵芯磁通密度小損耗可忽略不計。利用短路損耗可以檢查線圈結(jié)構(gòu)的正確性（新建或大修后）。 變壓器的接線組別：變壓器每一側(cè)都有三個線圈，可連接成星形或三角形；每一相的一、二次線圈還有不同的極性關(guān)系和不同的首、尾標(biāo)號方法。上述種種因素，就構(gòu)成了變壓器各側(cè)有不同的接線組合，影響著各側(cè)電壓、電流的相位和數(shù)值大小的關(guān)系。故

7、變壓器各側(cè)按線圈間的電壓、電流的相位關(guān)系的接線，就叫做變壓器的接線組別。時鐘表示法：把變壓器高壓側(cè)的線電壓向量作為長針，低壓側(cè)線電壓向量作為短針，讓長針（高壓側(cè)線電壓向量）永遠(yuǎn)固定在鐘面的“12”上，短針（低壓側(cè)線電壓向量）所指的鐘點，就是這臺變壓器的組別。例如Y/Y0-12 Y/-12 Y/Y0/-12-11 變壓器的型號及其意義符號含義代表符號符號含義代表符號變壓器結(jié)構(gòu)1、鐵芯：鐵芯是變壓器的磁路部分，變壓器的一、二次線圈都繞在鐵芯上，威力提高磁路的導(dǎo)磁系數(shù)和降低鐵芯內(nèi)的渦流損耗，鐵芯通常用厚度為0.35毫米表面涂有絕緣漆的硅鋼片制成。2、繞組：繞組是變壓器的電路部分，一般用絕緣紙包的鋁線

8、或銅線繞成。接在高壓電網(wǎng)的繞組稱為高壓繞組；接在中壓、低壓電網(wǎng)的繞組稱為中、低壓繞組。高、中、低繞組同心地套在鐵芯柱上，為了便于繞組和鐵芯的絕緣以及線圈分接頭的引出，通常低壓繞組靠近鐵芯。3、油箱與變壓器油：油箱是變壓器的外殼，變壓器的線圈與鐵芯置于油箱中，油箱內(nèi)注滿變壓器油，油箱和變壓器的油作用是絕緣和冷卻。4、絕緣套管：變壓器的引出線從油箱內(nèi)穿過油箱蓋時，必須經(jīng)過絕緣套管，以使帶電的引線和接地的油箱絕緣。35KV及以下套管為單體磁質(zhì)絕緣套管；110KV以上為全密封高壓油浸紙絕緣電容式套管。5、冷卻裝置：變壓器運行時，有鐵損、銅損及附加損耗，這些損耗轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃浚棺儔浩饔嘘P(guān)部分溫度升高。大型

9、變壓器采用強迫油循環(huán)導(dǎo)向風(fēng)冷（ODAF）裝置，使變壓器上部的熱油用潛油泵抽出，經(jīng)冷卻器風(fēng)冷卻后，再有潛油泵打入變壓器油箱底部，形成變壓器油的循環(huán)。6、凈油器（熱衡吸）：又叫溫差過濾器，是用來改善運行中的絕緣油特性，防止絕緣油劣化的裝置。7、油枕與呼吸器：油浸式變壓器的油箱內(nèi)充滿了變壓器油，當(dāng)油的溫度發(fā)生變化時，其體積會膨脹或縮小，這就會引起油面的升高和降低。油枕起到隨時補充油的作用，使變壓器的箱殼內(nèi)總是充滿著變壓器的油，當(dāng)變壓器油溫變化時，可通過連接在油枕上部的呼吸器調(diào)節(jié)油位的變化程度（呼吸器的檢查），采用油枕可使油與空氣相接觸的面積大大減小，同時油枕內(nèi)用膠囊隔膜密封油面，防止油的老化和氧化，

10、保證了油的絕緣強度。油枕側(cè)面上部安裝了磁力式電接點油位表，用來指示油面的變化和發(fā)出報警信號。8、壓力釋放閥：當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生劇烈的突發(fā)性故障時，油箱內(nèi)的壓力將迅速升高，為防止因壓力過分升高而引發(fā)油箱爆炸事故。動作后即釋放箱體內(nèi)部壓力并發(fā)出報警信號。9、強油循環(huán)風(fēng)冷的變壓器冷卻裝置：因為大型大功率變壓器運行時，其線圈發(fā)熱較嚴(yán)重，靠自行的熱虹吸作用循環(huán)散熱冷卻效果差，必須強迫油循環(huán)強力風(fēng)冷來完成。潛油泵將變壓器上部的熱油抽出，經(jīng)散熱器風(fēng)扇的冷卻，打回變壓器的低部，再經(jīng)導(dǎo)向管帶走線圈內(nèi)部的熱量上行完成循環(huán)。10、瓦斯氣體繼電器：利用法蘭將瓦斯繼電器安裝在油枕與變壓器油箱蓋的連接管之間，安裝瓦斯繼電器

11、一側(cè)比水平地面高出5，運行中瓦斯繼電器充滿油，當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障而產(chǎn)生氣泡時，它們會首先聚集在瓦斯繼電器的上部空間，并迫使油面下降，使上開口杯失去浮力自身質(zhì)量加重，從而反向偏轉(zhuǎn)，使磁鐵靠近干簧管動作。下接點擋板式原理相同。11、測溫裝置： 電觸點壓力式溫度計，此感溫包放在變壓器上部的油中，通過毛細(xì)管壓力式溫度計相連，電接點提供冷卻裝置啟動輔助冷卻器之用，同時試發(fā)變壓器上層油溫高信號。 電阻式溫度計，是利用電橋原理構(gòu)成的，一部分是動圈式溫度指示儀，另一部分為熱電阻檢測部分，系一銅和鉑元件，插在變壓器箱蓋上的上層油溫測溫管內(nèi)。 繞組溫度計和變壓器上部測溫管內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計。3、變壓器的運行

12、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定 允許運行電壓的標(biāo)準(zhǔn)：變壓器的運行電壓一般不應(yīng)高于該運行分接頭額定電壓的105%。以防止鐵芯過飽和出現(xiàn)高次諧波而產(chǎn)生過電壓、過熱并使鐵芯損壞，同時對二次電壓質(zhì)量產(chǎn)生影響。主變過負(fù)荷1.2倍以上時（運行中考慮過負(fù)荷），禁止操作主變有載調(diào)壓裝置。 允許溫度和溫升的標(biāo)準(zhǔn)：絕緣材料的耐熱能力比金屬低，包著線圈的紙質(zhì)絕緣材料的耐熱能力限制了變壓器的溫升值，國標(biāo)規(guī)定：一般油浸電纜紙或紙板等，按A級絕緣材料考慮，其最高耐熱溫度為105，我國南北統(tǒng)一規(guī)定的最高環(huán)境溫度（最高氣溫）為40，故油浸式變壓器線圈溫升不得超過10540=65，而強油循環(huán)風(fēng)冷變壓器線圈最高溫升不得超過55。 所謂變壓器線圈的最

13、高允許溫度為105，并不是說，線圈可以長期處在這個溫度下運行，如果連續(xù)處在105這個溫度下運行，絕緣會很快的損壞。變壓器在運行中能被運行人員直接監(jiān)視的溫度是上層油溫，上層油溫不超過限值，中、下、內(nèi)層也不會超過；針對線圈最高允許溫度105這個數(shù)值，考慮線圈對周圍油的溫差和中低部對上層油的溫差為10左右，故規(guī)定主變上層油溫不得超過95；為了防止變壓器油的過速劣化（老化）這個角度出發(fā)，希望上層油溫不要經(jīng)常超過85。 變壓器負(fù)荷運行的有關(guān)規(guī)定：A、正常周期性負(fù)載的運行：變壓器在額定使用條件下，全年可按額定電流運行。允許在平均相對老化率小于或等于1的情況下，周期性超額定電流運行。B、長期急救周期性負(fù)載的

14、運行：要求變壓器長時間在環(huán)境溫度較高，或超過額定電流下運行，這種運行方式可能持續(xù)幾個星期或幾個月，將導(dǎo)致變壓器老化加速，但不直接危及絕緣的安全，但應(yīng)盡量減少出現(xiàn)這種運行方式的機會。當(dāng)變壓器有嚴(yán)重缺陷或絕緣有薄弱點、冷卻系統(tǒng)有故障時，不宜超額定電流運行。C、短期急救負(fù)載的運行：要求變壓器大幅度超額定電流運行。這種負(fù)載可能導(dǎo)致繞組熱點溫度達(dá)到危險的程度。在這種情況下，應(yīng)盡量減少時間，一般不超過0.5小時。當(dāng)變壓器有嚴(yán)重缺陷或絕緣有薄弱點，冷卻系統(tǒng)有故障時，不宜超額定電流運行。 變壓器的并列運行：所謂“并列”，就是幾臺變壓器的一次和二次側(cè)分別接在兩側(cè)公共的母線上，并列運行應(yīng)該符合安全、經(jīng)濟原則，即：

15、在空載時，并聯(lián)的線圈間不應(yīng)有循環(huán)的電流通過；帶負(fù)荷時，各變壓器的負(fù)荷應(yīng)該按容量成比例地分配，使容量能得到充分的利用。 變壓器并列運行的條件： A、一次電壓相等，二次電壓也相等（變比相等）。允許相差±0.5%。變比不等的兩臺變壓器并列運行，在相同的一次電壓作用下，其二次會出現(xiàn)電壓差U2U 2。并聯(lián)線圈易產(chǎn)生環(huán)流，發(fā)熱、損耗影響變壓器出力。 B、接線組別必須相同。 不同接線組別的變壓器，一般是不允許并列運行的，否則易引起內(nèi)部短路事故。C、阻抗電壓相等、容量之比不超過31。因它們之間的負(fù)荷分配和短路阻抗成反比，即短路阻抗大的，流過的電流?。欢搪纷杩剐〉?，流過的電流大。宜使變壓器負(fù)荷分配不合

16、理。 冷卻裝置的運行要求： A、強油循環(huán)風(fēng)冷的變壓器在任何情況下，不允許無冷卻器運行。 B、強油循環(huán)風(fēng)冷裝置必須具備兩路電源，一個為備用電源，當(dāng)主電源出現(xiàn)故障失壓時，備用電源應(yīng)能自動投入運行。 C、根據(jù)變壓器的負(fù)荷和環(huán)境溫度，確定投入冷卻器的數(shù)量，并應(yīng)有根據(jù)變壓器負(fù)荷和上層油溫變化而自動投切輔助冷卻器的裝置。平時應(yīng)防止在空載和輕載時投入過多的冷卻器耗能源。 D、當(dāng)冷卻器全部失去電源時，變壓器在額定負(fù)荷條件下，允許運行時間為20分鐘，若上層油溫未達(dá)到75時，允許油溫上升到75，但此運行方式不得超過1小時。運行人員必須嚴(yán)格監(jiān)視上層油溫的變化，并采取措施迅速恢復(fù)冷卻器電源。 瓦斯繼電器的運行：當(dāng)并列

17、運行變壓器其中一臺停電備用時，應(yīng)將重瓦斯改接“信號”位置；當(dāng)主變油位計的油面異常升高時，為查明原因，在未將重瓦斯保護(hù)改接“信號”位置前，禁止打開放氣閥、放油閥或清理呼吸器或進(jìn)行其它工作，以防重瓦斯保護(hù)誤動作。對于主變壓器在運行中更換吸濕劑、潛油泵或油路系統(tǒng)進(jìn)行檢修或瓦斯保護(hù)及二次回路工作時，應(yīng)將重瓦斯保護(hù)改接信號。 有載分接開關(guān)的運行：變壓器有載分接開關(guān)的運行的調(diào)節(jié)次數(shù)，應(yīng)按制造廠或現(xiàn)場規(guī)程規(guī)定進(jìn)行。操作過程中應(yīng)遵守如下規(guī)定： A、應(yīng)逐級調(diào)壓，同時監(jiān)視分接位置及電壓電流變化情況，每次調(diào)壓一檔后應(yīng)間隔1分鐘，才能進(jìn)行下一檔調(diào)節(jié)。 B、兩臺有載變壓器并列運行時，其調(diào)壓操作應(yīng)輪流逐級進(jìn)行。 C、有載

18、與無載調(diào)壓變壓器并列運行時，有載調(diào)壓變壓器的分接應(yīng)盡量靠近無載調(diào)壓變壓器的分接位置。 D、運行中有載調(diào)壓裝置的重瓦斯保護(hù)應(yīng)投入跳閘位置。4、變壓器的操作規(guī)定 A、 主變壓器停、送電前，必須檢查其中性點接地刀閘在合閘位置。當(dāng)主變送電并列運行后，其中性點接地刀閘按規(guī)程規(guī)定執(zhí)行。B、主變壓器停電時先停低壓側(cè)，后停中壓側(cè)，再停高壓側(cè)，送電時與此相反，主變送電前應(yīng)投入冷卻裝置。C、主變停、送電后應(yīng)檢查主變避雷器動作記錄器是否動作，如動作應(yīng)匯報。D、主變壓器送電前，差動、瓦斯保護(hù)均應(yīng)投入運行，運行中不得同時停用。E、變壓器重瓦斯保護(hù)，當(dāng)進(jìn)行下列操作時，應(yīng)報告調(diào)度員，將重瓦斯保護(hù)由跳閘改接信號： a. 在瓦

19、斯繼電器或二次回路上工作時； b. 變壓器除取油樣外，其它所有地方打開放氣，打開進(jìn)、出油閥門，熱虹吸潛油泵的閥門時； c. 開、閉瓦斯繼電器連接管上的閥門時； d. 當(dāng)油位計出現(xiàn)假油面，需要打開各個放氣閥及呼吸器進(jìn)行疏通處理或進(jìn)行其它工作時； e. 主變潛油泵檢修更換放氣時；在上述工作完畢，經(jīng)2小時試運行后，方可將瓦斯保護(hù)改跳閘。 5、變壓器的故障分析與事故處理 A、輕瓦斯保護(hù)動作后的處理 嚴(yán)密監(jiān)視上浮子動作的變壓器運行情況（電壓、電流及聲音變化等）及上浮子動作的次數(shù)，間隔時間等，此時重瓦斯跳閘不能解除。對變壓器外部進(jìn)行檢查，變壓器油位、溫度，瓦斯繼電器油位，壓力釋放器，呼吸器，套管有無裂紋和噴油等現(xiàn)象，細(xì)聽變壓器內(nèi)部是否有異?，F(xiàn)象。 收集瓦斯繼電器內(nèi)部氣體進(jìn)行鑒別，利用備好的注射器取瓦斯氣體（不得一次取完），進(jìn)行觀察和點火試驗，注意：取氣體時不得碰觸重瓦斯試驗探針，根據(jù)氣體的顏色和可燃性，判斷其故障性質(zhì)：如鑒