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第二章變壓器2011年6月目錄第一節(jié)變壓器基本結(jié)構(gòu)和分類第二節(jié)變壓器的工作原理第三節(jié)高壓套管第四節(jié)吸濕器第五節(jié)壓力釋放閥第六節(jié)有載調(diào)壓開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理圖第七節(jié)瓦斯繼電器第八節(jié)溫度控制器第九節(jié)變壓器定期檢查與維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)第一節(jié)變壓器基本結(jié)構(gòu)和分類
變壓器是一種靜止的電機(jī),它利用電磁感應(yīng)原理將一種電壓、電流的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓、電流的電能。換句話說,變壓器就是實現(xiàn)電能在不同電壓等級之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
1、變壓器的基本結(jié)構(gòu):
鐵芯、繞組、絕緣套管、油箱及其他附件,其中鐵芯和繞組是變壓器的主要部件,稱為器身。1)鐵芯:構(gòu)成了變壓器的磁路,同時又是套裝繞組的骨架。鐵芯由鐵芯柱和鐵軛兩部分構(gòu)成。鐵芯柱上套繞組,鐵軛將鐵芯柱連接起來形成閉合磁路。鐵芯材料:為了提高磁路的導(dǎo)磁性能,減少鐵芯中的磁滯、渦流損耗,鐵芯一般用高磁導(dǎo)率的磁性材料——硅鋼片疊成。2)繞組:繞組是變壓器的電路部分,它由銅或鋁絕緣導(dǎo)線繞制而成。一次繞組(原繞組):輸入電能二次繞組(副繞組):輸出電能一次繞組和二次繞組通常套裝在同一個芯柱上,內(nèi)低外高,一次和二次繞組具有不同的匝數(shù),通過電磁感應(yīng)作用,一次繞組的電能就可傳遞到二次繞組,且使一、二次繞組具有不同等級的電壓和電流。其中兩個繞組中,電壓較高的我們稱為高壓繞組,電壓較低的稱為低壓繞組。3)其他部件:油枕、變壓器油、絕緣套管、瓦斯繼電器、壓力釋放閥、壓力突變繼電器、測溫裝置、調(diào)壓裝置等部件。下面我們看一下變壓器組成結(jié)構(gòu)實物圖:
A、變壓器冷卻器油枕高壓套管器身、油箱有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)箱油位計壓力釋放閥溫度控制器B、變壓器內(nèi)部構(gòu)造圖高壓繞組有載調(diào)壓開關(guān)鐵芯
2、變壓器的分類:
1)按用途分類,可分為電力變壓器(主要用在輸配電系統(tǒng)中,又分為升壓變壓器、降壓變壓器、聯(lián)絡(luò)變壓器和廠用變壓器)儀用互感器(電壓互感器和電流互感器)、特種變壓器(如調(diào)壓變壓器、試驗變壓器、整流變壓器、電焊變壓器等)。2)按繞組數(shù)目分類:可分為雙繞組變壓器,三繞組變壓器、多繞組變壓器和自耦變壓器。
3)按相數(shù)分類,有單相變壓器、三相變壓器和多相變壓器。
4)按冷卻介質(zhì)和冷卻方式分類,可分為油浸式變壓器(包括油浸自冷式、油浸風(fēng)冷式、油浸強(qiáng)迫油循環(huán)式)、干式變壓器。
5)電力變壓器按容量大小通常分為小型變壓器(容量為10~630kVA)、中型變壓器(容量為800~6300kVA)、大型變壓器(容量為8000~63000kVA)和特大型變壓器(容量在90000kVA及以上)。
1、變壓器原理簡化圖:
第二節(jié)變壓器的工作原理2、工作原理:
主磁通和漏磁通:1)由于鐵磁材料有飽和現(xiàn)象,所以主磁路的磁阻不是常數(shù),主磁通與建立它的電流之間呈非線性關(guān)系。漏磁路的磁阻基本上是常數(shù),漏磁通與產(chǎn)生它的電流呈線性關(guān)系2)主磁通在原、副繞組中均感應(yīng)電動勢,當(dāng)副方接上負(fù)載時便有電功率向負(fù)載輸出,故主磁通起傳遞能量的作用。而漏磁通僅在原繞組中感應(yīng)電動勢,不能傳遞能量,僅起壓降作用。因此,在分析變壓器和交流電機(jī)時常將主磁通和漏磁通分開處理。3)正方向的規(guī)定:從理論上講,正方向可以任意選擇,因各物理量的變化規(guī)律是一定的,并不依正方向的選擇不同而改變。通常按習(xí)慣方式規(guī)定正方向,稱為慣例。變壓器原理公式電動勢與磁通關(guān)系:e1(t)=-N1dφ/dt電動勢E=4.44fNφ(電動勢滯后磁通90°)視在功率:S=√3UI(U線電壓、I線電流)功率因數(shù):有功功率p與視在功率S的比值叫功率因數(shù)COSφ=P/S一次、二次繞組的電壓、電動勢的瞬時值均按正弦規(guī)律變化,則有U1/U2=E1/E2=N1/N2第三節(jié)高壓套管1–頂蓋螺帽;2–可伸縮連接段;3–頂部儲油室;4–油位指示;5–空氣側(cè)瓷套;6–導(dǎo)電管;7–變壓器油;8–電容紙;9–壓緊裝置;10–安裝法蘭;11–安裝電流互感器處;12–油側(cè)瓷套;13–底部螺帽;14–密封塞第四節(jié)吸濕器1.吸濕器工作原理:
吸濕器是一個圓形的容器,如上圖所示,它是目前使用得較多的一種懸掛式吸濕器。上端通過聯(lián)管接到油枕,下端有孔與大氣相通。在變壓器運行中,絕緣油的溫度變化時,油枕要發(fā)生吸氣和排氣作用,空氣就是通過吸濕器而進(jìn)出油枕的。吸濕器下端的空氣進(jìn)口處設(shè)有油封裝置。在容器內(nèi)部裝滿硅膠或氯化鈣等吸潮劑,用以除去吸入空氣中的塵埃和水分,所以吸濕器又叫做空氣濾過器。
吸濕器內(nèi)的硅膠宜采用同一種變色硅膠。當(dāng)較多硅膠受潮變色時,需要更換硅膠。對單一顏色硅膠,受潮硅膠不超過2/3。
2.吸濕器的安裝及檢修:
1、吸濕器安裝前,一定要進(jìn)行檢查,在安裝時應(yīng)將保存或運輸時為防潮而加裝的無孔膠墊及防潮劑去掉。
2、吸濕器拆卸時,首先擰開底部油封碗,卸下上部油枕連管或隔膜膠管的連接,取下呼吸器,將吸濕器解體,倒出內(nèi)部吸濕劑。
3、檢查吸濕器玻璃筒應(yīng)完好無破損,器身應(yīng)密封良好。
4、吸濕器底油封應(yīng)注油至油面線,無油面線時應(yīng)使油浸過進(jìn)氣口以上即可,以起到對氣體的過濾作用。5、變色硅膠應(yīng)呈藍(lán)色,如呈紅色則說明受潮失效,受潮的硅膠應(yīng)在烘干箱115~120℃溫度下干燥數(shù)小時,呈天藍(lán)色后方可再用。6、運行中的變壓器更換硅膠時,變壓器重瓦斯保護(hù)要退出運行改信號。第五節(jié)壓力釋放閥
A、作用:變壓器的壓力釋放閥是變壓器非電量保護(hù)的安全裝置。
即在變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生故障時,油箱內(nèi)的油被分解、氣化,產(chǎn)生大量氣體,油箱內(nèi)壓力急劇升高,此壓力如不及時釋放,將造成變壓器油箱變形、甚至爆裂。安裝壓力釋放閥可使變壓器在油箱內(nèi)部發(fā)生故障、壓力升高至壓力釋放閥的開啟壓力時,壓力釋放閥在2ms內(nèi)迅速開啟,使變壓器油箱內(nèi)的壓力很快降低。當(dāng)壓力達(dá)到54kPa時,壓力釋放閥在2ms內(nèi)開啟、釋放壓力;在壓力值為29kPa時,壓力釋放閥自動關(guān)閉。這樣,使變壓器油箱不致因壓力過大而變形爆炸。壓力釋放閥最大優(yōu)點是動作后能夠自動恢復(fù)原狀。B、壓力釋放閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)1一法蘭;2一墊圈;3一閥盤;4一密封圈(內(nèi));5一密封圈(外);6一罩蓋;7一彈簧;8一動作指示器;9一報警開關(guān);10一手動復(fù)位器C、壓力釋放閥的檢修項目:1.清除積塵,保持潔凈;2.各部連接螺栓及壓力彈簧應(yīng)完好,無銹蝕,無松動;3.開啟和關(guān)閉壓力應(yīng)符合規(guī)定;4.觸點接觸良好,信號正確;5.密封良好不滲油/水;6.防止內(nèi)部積聚氣體因溫度變化發(fā)生誤動。第六節(jié)有載調(diào)壓開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理圖A.有載調(diào)壓開關(guān)工作原理
在變壓器高壓繞組上設(shè)有抽頭,通過改變變壓器的變比來調(diào)整二次側(cè)電壓的大小。調(diào)壓變壓器分為有載調(diào)壓和無載調(diào)壓變壓器兩種。有載調(diào)壓變壓器可根據(jù)系統(tǒng)運行情況,在帶負(fù)荷的條件下隨時切換分接頭開關(guān),保證電壓質(zhì)量,而且分接頭數(shù)目多、調(diào)節(jié)范圍比較大,如SFPZ7—120000/220型有載調(diào)壓變壓器,額定電壓比為220±8×1.5%/38.5,其調(diào)壓范圍為±8×1.5%。采用有載調(diào)壓變壓器時,可以根據(jù)最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時分接頭電壓來分別選擇各自合適的分接頭。這樣就能縮小二次(側(cè))電壓的變化幅度,甚至改變電壓變化的趨勢。B.有載調(diào)壓開關(guān)運行維護(hù)注意事項1、分接開關(guān)運行一年或切換2000~4000次后,應(yīng)取切換開關(guān)油箱中的抽樣進(jìn)行工頻耐壓(不低于30KV)試驗,試驗應(yīng)合格,否則更換合格絕緣油。2、新投入的分接開關(guān),在切換5000次后,應(yīng)將切換開關(guān)吊出檢查,以后可按實際情況確定檢查周期。3、運行中的分接開關(guān)動作5000次后或絕緣油的擊穿電壓低于25kV時,應(yīng)更換切換開關(guān)油箱的絕緣油。4、為了防止分接開關(guān)在嚴(yán)重過負(fù)荷或系統(tǒng)短路時進(jìn)行切換,應(yīng)在有載分接開關(guān)控制回路中加裝電流閉鎖裝置,其整定值不超過變壓器額定電流的1.5倍。5、電動操作機(jī)構(gòu)應(yīng)經(jīng)常保持良好狀態(tài),有載分接開關(guān)配備的瓦斯保護(hù)及防爆裝置均應(yīng)運行正常。當(dāng)保護(hù)裝置動作時應(yīng)查明原因。6、分接開關(guān)的切換開關(guān)箱應(yīng)嚴(yán)格密封,不得滲漏。如發(fā)現(xiàn)其油位升高異?;驖M油位,說明變壓器與有載分接開關(guān)切換箱竄油。應(yīng)保持變壓器油位高于分接開關(guān)的油位,防止開關(guān)箱體油滲入變壓器本體,影響油質(zhì)絕緣,并及時安排停電處理。第七節(jié)瓦斯繼電器a.瓦斯繼電器作用:
瓦斯保護(hù)是變壓器內(nèi)部故障的主要保護(hù)元件,對變壓器匝間和層間短路、鐵芯故障、套管內(nèi)部故障、繞組內(nèi)部斷線及絕緣劣化和油面下降等故障均能靈敏動作。當(dāng)油浸式變壓器的內(nèi)部發(fā)生故障時,由于電弧將使絕緣材料分解并產(chǎn)生大量的氣體,其強(qiáng)烈程度隨故障的嚴(yán)重程度不同而不同。瓦斯保護(hù)就是利用反應(yīng)氣體狀態(tài)(又稱氣體繼電器)來保護(hù)變壓器內(nèi)部故障的。
A、瓦斯繼電器外形圖B、瓦斯繼電器工作原理
當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時,氣體產(chǎn)生的速度較緩慢,氣體上升至儲油柜途中首先積存于瓦斯繼電器的上部空間,使油面下降,開口杯5隨之下降而使干簧接點15閉合,接通延時信號,這就是所謂的“輕瓦斯”;重瓦斯時油流方向瓦斯繼電器的兩個坡度及作用
變壓器的氣體繼電器側(cè)有兩個坡度。一個是沿氣體繼電器方向變壓器大蓋坡度,應(yīng)為l%~1.5%。變壓器大蓋坡度要求在安裝變壓器時從底部墊好。另一個則是變壓器油箱到油枕連接管的坡度,應(yīng)為2%~4%(這個坡度是由廠家制造好的)。這兩個坡度一是為了防止在變壓器內(nèi)貯存空氣,二是為了在故障時便于使氣體迅速可靠地沖入氣體繼電器,保證氣體繼電器正確動作。C、瓦斯繼電器動作過程上圖為:瓦斯繼電器動作過程a)正常狀態(tài);b)輕瓦斯動作;c)重瓦斯動作;d)嚴(yán)重漏油時
當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時,則產(chǎn)生強(qiáng)烈的瓦斯氣體,油箱內(nèi)壓力瞬時突增,產(chǎn)生很大的油流流向油枕方向,因油流沖擊檔板10,檔板克服彈簧的阻力,帶動磁鐵11向干簧觸點13方向移動,使觸點13閉合,接通跳閘回路,使斷路器跳閘,這就是所謂的“重瓦斯”。重瓦斯動作,立即切斷與變壓器連接的所有電源,從而避免事故擴(kuò)大,起到保護(hù)變壓器的作用。
D、瓦斯繼電器檢修項目瓦斯繼電器的檢修項目:1.將瓦斯繼電器拆下,檢查容器、玻璃窗、放氣閥門、放油塞、接線端子盒、小套管等是否完整,接線端子及蓋板上箭頭標(biāo)示是否清晰,各接合處是否滲漏油;2.瓦斯繼電器密封檢查合格后,用合格的變壓器油沖洗干凈;3.瓦斯繼電器應(yīng)由專業(yè)人員檢驗,動作可靠,絕緣、流速校驗合格;4.瓦斯繼電器先裝兩側(cè)聯(lián)管,聯(lián)管與閥門、聯(lián)管與油箱頂蓋間的聯(lián)結(jié)螺栓暫不完全擰緊,此時將瓦斯繼電器安裝于其間,用水平尺找準(zhǔn)位置并使入出口聯(lián)管和氣體繼電器三者處于同一中心位置,后再將螺栓擰緊;5.復(fù)裝完畢后打開聯(lián)管上的閥門,使儲油柜與變壓器本體油路連通,打開瓦斯繼電器的放氣塞排氣;6.連接氣體繼電器二次引線,并做傳動試驗。
第八節(jié)變壓器溫度控制器變壓器用繞組溫控器BWR-04作用:是變壓器內(nèi)部溫度的主要保護(hù)元件,油浸式變壓器上層油溫一般不宜經(jīng)常超過85℃,當(dāng)上層油溫達(dá)到65℃啟動冷卻器;上層油溫降到55℃時,冷卻器能夠退出運行;當(dāng)上層油溫達(dá)到85℃能否發(fā)出報警信號;當(dāng)上層油溫達(dá)到97℃時能否發(fā)出跳閘信號或滿足廠家要求。變壓器繞組溫度測量原理第九節(jié)變
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