1、電力變壓器與互感器運行維護知識電力變壓器與互感器運行維護知識高壓營銷部高壓營銷部孫文孫文電力變壓器運行維護安全知識電力變壓器運行維護安全知識第一節(jié)變壓器分類和技術參數(shù)第二節(jié)變壓器的結構第三節(jié)變壓器的工作原理第四節(jié)變壓器安裝和運行第五節(jié)變壓器保護第六節(jié)變壓器運行中的維護與檢查第七節(jié)變壓器故障處理與事故處理電力互感器運行維護安全知識電力互感器運行維護安全知識第一節(jié)互感器的作用和分類第二節(jié)電流互感器第三節(jié)電壓互感器什么是變壓器什么是變壓器變壓器由鐵芯鐵芯（或磁芯）和線圈線圈組成。鐵鐵芯芯的作用是加強兩個線圈間的磁耦合。變壓器鐵芯內(nèi)的交變磁通會產(chǎn)生磁滯損耗和渦流損耗。為了減小損耗，鐵芯常用含硅5%厚度

2、為0.35mm或0.3mm、0.27mm的冷軋硅鋼硅鋼片片疊制而成，硅鋼片的兩面涂有絕緣用的硅鋼片漆(0.010.13mm厚)并經(jīng)過烘烤。線圈線圈可以變換交流電壓、電流和阻抗。線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈（或原線圈） ，其余的繞組叫次級線圈（或副線圈） 。線圈通常采用絕緣銅線或鋁線銅線或鋁線繞制而成。鐵鐵芯芯是變壓器的磁路部分。由鐵芯柱鐵芯柱和鐵軛鐵軛組成。套繞組的部分稱鐵芯柱，連接鐵芯柱的部分叫鐵軛，磁通在鐵芯中形成閉合回路。按鐵芯型式，變壓器可分為芯芯式式和殼式殼式兩種。芯式變壓器的繞組包圍著鐵芯，殼式變壓器則是鐵芯包圍著繞組。由于芯式變壓器的結構簡單，繞組的布置

3、和絕緣比較容易，我國主要采用芯式鐵芯，只有特種變壓器才采用殼式鐵芯。繞組繞組可分為同心式同心式和交疊式交疊式兩種。同心式繞組是把一次、二次繞組分別繞成直徑不同的圓筒形線圈套裝在鐵芯柱上，高、低壓繞組之間用絕緣紙相互隔開。低壓繞組靠進鐵芯，高壓繞組在外層。這樣可以降低繞組對地的絕緣水平，節(jié)省投資,同時便于從高壓繞組引出分接頭。交疊式繞組是把一次、二次繞組按一定的交替次序套裝在鐵芯柱上。這種繞組的高、低壓繞組之間間隙較多。變壓器分類變壓器分類電力變壓器電力變壓器電力系統(tǒng)一次回路中供輸、配、供用電的變壓器。特殊用途變壓器特殊用途變壓器特殊電源、控制系統(tǒng)、電信裝置中用的用途特殊、性能特殊、結構特殊的變

4、壓器。電力變壓器電力變壓器按作用分：按作用分：升壓變壓器、降壓變壓器、配電變壓器、聯(lián)絡變壓器配電變壓器配電變壓器升壓變壓器升壓變壓器降壓變壓器降壓變壓器聯(lián)絡變壓器聯(lián)絡變壓器(interconnecting transformer)是在發(fā)電廠升壓站中連接有交換功率的兩種電壓等級母線的變壓器。大容量發(fā)電機一般采用發(fā)電機一雙繞組變壓器單元接線，以省去價格昂貴的發(fā)電機出口斷路器。如發(fā)電廠升壓站有兩種電壓等級的母線，并有功率交換時，需在升壓站增設聯(lián)絡變壓器。電力變壓器電力變壓器按相數(shù)分按相數(shù)分單相變壓器單相變壓器用于單相負荷和三相變壓器組三相變壓器三相變壓器用于三相系統(tǒng)的升、降電壓多多相相變壓器變壓器用

5、于多相系統(tǒng)的升、降電壓。 按繞組數(shù)目分單單繞組繞組( (自耦自耦) )變壓器：變壓器：不同電壓的電力系統(tǒng)。也可做為普通的升壓或降后變壓器用。雙繞組變壓器雙繞組變壓器：用于連接電力系統(tǒng)中的兩個電壓等級。多繞組變壓器：多繞組變壓器：一種電壓等級輸入變換得到多種不同電壓等級。如分裂變壓器。 三繞組變壓器三繞組變壓器：一般用于電力系統(tǒng)區(qū)域變電站中，連接三個電壓等級。 電力變壓器電力變壓器按調(diào)壓方式分：有載調(diào)壓變壓器、無載調(diào)壓變壓器有載調(diào)壓變壓器有載調(diào)壓變壓器無無載載調(diào)調(diào)壓變壓器壓變壓器電力變壓器電力變壓器按冷卻介質(zhì)和冷卻方式分：干式變壓器、油浸式變壓器、充氣式變壓器干式干式變壓器：變壓器：依靠空氣對流

6、進行冷卻，一般用于局部照明、電子線路等小容量變壓器。油浸式油浸式變壓器變壓器：依靠油作冷卻介質(zhì)、如油浸自冷、油浸風冷、油浸水冷、強迫油循環(huán)等。充氣式變壓器充氣式變壓器：依靠新型材料和工藝生產(chǎn)，優(yōu)化體積和重量。特別是新絕緣介質(zhì)SF6氣體（高效絕緣、滅弧和不可燃）的使用，使其安全性能有效大幅提升。用于各種高壓電力、電氣設備檢測和預防性試驗的升壓試驗設備。電力變壓器電力變壓器按繞組使用材料分：銅線變壓器、鋁線變壓器按容量分：小型、中型、大型和特大型變壓器特殊用途變壓器特殊用途變壓器按用途分類，主要有整流變壓器、電爐變壓器、電焊變壓器、礦用變壓器、船用變壓器、中頻變壓器、試驗變壓器、調(diào)壓變壓器等。一、

7、一、 型號型號 型號表示一臺變壓器的結構、額定容量、電壓等級、冷卻方型號表示一臺變壓器的結構、額定容量、電壓等級、冷卻方式等內(nèi)容，表示方法為式等內(nèi)容，表示方法為 如如OSFPSZ-250000/220OSFPSZ-250000/220表明自耦三相強迫油循環(huán)風冷三繞組銅表明自耦三相強迫油循環(huán)風冷三繞組銅線有有載調(diào)壓，額定容量線有有載調(diào)壓，額定容量250000kVA250000kVA，高壓額定電壓，高壓額定電壓220kV220kV電力變電力變壓器。壓器。變壓器變壓器的銘牌數(shù)據(jù)的銘牌數(shù)據(jù)二、額定值二、額定值三者關系三者關系：NNNNNNNNNNIUIUSIUIUS2211221133:三相:單相 此

8、外此外，額定值還有，額定值還有額定額定頻率頻率、效率、溫升。效率、溫升。)kV(UUNN21和額定電壓指長期運行時所能承受的工作電壓指長期運行時所能承受的工作電壓.,U,N2電壓對三相變壓器指的是線二次的開路電壓是指一次側加電壓是指加在一次側的額定1N1NUU)kVA(SN額定容量指銘牌規(guī)定的額定使用條指銘牌規(guī)定的額定使用條件下所能輸出的視在功率件下所能輸出的視在功率。)A(IINN21和額定電流指在額定容量下，允許長期通過的額定指在額定容量下，允許長期通過的額定電流。在三相變壓器中指的是線電流電流。在三相變壓器中指的是線電流絕緣等級絕緣等級A級級E級級B級級F級級H級級C級級N級級R級級最高

9、溫度（最高溫度（）105120130155180200220240繞組溫升限值（繞組溫升限值（K）607580105125135150170性能參考溫度（性能參考溫度（）變壓器結構變壓器結構絕緣和分接開關絕緣和分接開關 變壓器的絕緣絕緣分為外絕緣外絕緣和內(nèi)絕緣內(nèi)絕緣兩種。外絕緣指的是油箱外部的絕緣；內(nèi)絕緣指的是油箱內(nèi)部的絕緣，主要是繞組絕緣和內(nèi)部引線的絕緣以及分接開關的絕緣等，主要材料有變壓器油、絕緣紙板、電纜紙、皺紋紙等。 分接開關分接開關的作用是調(diào)整電壓，分為無無勵磁調(diào)壓勵磁調(diào)壓分接開關和有載調(diào)壓有載調(diào)壓分接開關。高壓繞組有若干分接頭，低壓繞組為固定匝數(shù)，通過改變高壓繞組的匝數(shù)來改變低壓繞

10、組的輸出電壓。分接頭之所以在高壓繞組，一是高壓繞組匝數(shù)多、電壓高、電流小，分接開關的引線和開關的載流部分截面小，有利于分接開關的接觸和調(diào)整分接開關時減小電?。欢歉邏豪@組布置在外層，便于引出接線。分接開關分接開關 無勵磁調(diào)壓分接開關無勵磁調(diào)壓分接開關: : 10kV的配電變壓器只有一對5%的分接頭，共3個抽頭，表示為UN5%；容量在8000kVA及以上，相電流在800A及以下，電壓35kV及以上高壓繞組有兩對2.5分接頭，共5個抽頭。 有載調(diào)壓開關有載調(diào)壓開關: :是從變壓器繞組（高壓繞組）中引出若干分接頭，通過有載分接開關，在保證不切斷負載電流的情況下，由一個分接頭“切換”到另一分接頭，以變

11、換繞組的有效匝數(shù)。單電阻、單臂、有載調(diào)壓電路示意圖 (a)切換前；(b)K1接到“1”上； (c)K2離開“2”；(d)切換后油箱和冷卻裝置油箱和冷卻裝置油箱油箱油箱是變壓器的承載部件，也是變壓器的外殼，里面裝滿了變壓器油，繞組和鐵芯也放置在里面。油浸式電力變壓器油箱按容量分為：吊器身式和吊箱殼式吊器身式：6300KVA及以下變壓器吊箱殼式（鐘罩式）：8000KVA及以上變壓器 冷卻冷卻裝置裝置小容量：油浸自冷式，容量較小無散熱管，僅靠油箱散熱。容量稍大，加裝散熱片或散熱管。大容量：為了提高冷卻效果，加裝冷卻風扇，稱風冷。50000KVA以上：強迫油循環(huán)水冷或風冷。儲油柜儲油柜( (又稱油枕又

12、稱油枕) ) 儲油柜儲油柜位于變壓器油箱上方，通過氣體繼電器與油箱相通，作用：1、儲油和補油的作用：使變壓器的油箱總是裝滿油。2、減小空氣與絕緣油的接觸面積，從而減緩絕緣油被氧化和吸濕的速度。 防爆管防爆管安裝在變壓器油箱頂蓋上，是一個鋼質(zhì)園管，出口處有玻璃防爆膜密封，作為油箱內(nèi)部發(fā)生故障而產(chǎn)生過高壓力時的一種釋放保護，所以又稱為安全氣道變壓器變壓器的的數(shù)學關系數(shù)學關系變壓器的變比：變壓器的變比：（討論變壓器一、二次側電壓的關系） 設：一次繞組的匝數(shù)為N1，二次繞組的匝數(shù)為N2 ，則有：一次繞組感應電勢 E E1 1=4.44fN=4.44fN1 1m m (V)(V)二次繞組感應電勢 E E

13、2 2=4.44fN=4.44fN2 2m m (V)(V)KNNEE2121 由于變壓器一、二次側的漏電抗和電阻都比較小，可忽略不計，故可近似地認為：U1E1；U2E2。即變壓器一次側的端電壓有效值近似等于一次側的感應電勢有效值，二次側端電壓有效值近似電壓二次側感應電勢的有效值。即公式：212121UUNNEEK一一, ,二次電流的關系二次電流的關系: : 由于變壓器的內(nèi)部損耗很小，可以忽略不計，則變壓器的輸出功率等于輸入功率，即從而2211IUIUKUUII吸濕器和絕緣套管吸濕器和絕緣套管吸濕器吸濕器里面裝滿了吸濕劑硅膠硅膠（氯化鈣或氯化鈷）變色硅膠受潮后由藍色變?yōu)榉奂t色變色硅膠受潮后由藍

14、色變?yōu)榉奂t色吸濕器的作用：1.使進入變壓器儲油柜上部空間的空氣被吸濕，過濾掉工業(yè)粉塵和其它雜質(zhì)2.呼吸作用高高、低壓絕緣套管、低壓絕緣套管 變壓器的套管是將變壓器繞組的高、低壓引線引到油箱外部的絕緣裝置。作用：1.引線對地(油箱)的絕緣。 2.固定和支持引線。套管結構：帶電部分和絕緣部分帶電部分：導電桿、導電管、電纜或銅排絕緣部分：外絕緣（瓷管）和內(nèi)絕緣（變壓器油）氣體繼電器（瓦斯繼電器）氣體繼電器（瓦斯繼電器）安裝地點：儲油柜與箱蓋的聯(lián)管上作用：變壓器內(nèi)部故障的主保護（匝間短路、繞組與外殼擊穿、相間短路、油面下降等）輕瓦斯作用于信號重瓦斯作用于跳閘1 1. .電力變壓器是依據(jù)電磁感應定律進行

15、交流電能傳遞的靜止電電力變壓器是依據(jù)電磁感應定律進行交流電能傳遞的靜止電器。它是利用一次側、二次側匝數(shù)不等實現(xiàn)變壓的；但一、器。它是利用一次側、二次側匝數(shù)不等實現(xiàn)變壓的；但一、二次側的頻率是相同的，等于電源的頻率。二次側的頻率是相同的，等于電源的頻率。2.2.變壓器的結構由器身、油箱、保護裝置、冷卻裝置四大部分變壓器的結構由器身、油箱、保護裝置、冷卻裝置四大部分組成，鐵芯和繞組是它的主要部件。鐵芯用導磁性能良好的組成，鐵芯和繞組是它的主要部件。鐵芯用導磁性能良好的鐵磁性材料制成；一、二次側繞組套裝在鐵芯柱上，它們之鐵磁性材料制成；一、二次側繞組套裝在鐵芯柱上，它們之間沒有電的連接，只有磁耦合。

16、不同容量的變壓器的冷卻形間沒有電的連接，只有磁耦合。不同容量的變壓器的冷卻形式不一樣，容量越大，冷卻要求越高。式不一樣，容量越大，冷卻要求越高。 3.3.變壓器銘牌上的額定值，是正確、安全、可靠地使用變壓器變壓器銘牌上的額定值，是正確、安全、可靠地使用變壓器的依據(jù)。對于三相變壓器，額定電壓及額定電流均指線電壓的依據(jù)。對于三相變壓器，額定電壓及額定電流均指線電壓和線電流。和線電流。 總結總結答答: :變壓器一、二次繞組套在同一鐵芯上，當一次繞組接變壓器一、二次繞組套在同一鐵芯上，當一次繞組接上交流電源后，繞組中流過勵磁電流，產(chǎn)生勵磁磁動勢，上交流電源后，繞組中流過勵磁電流，產(chǎn)生勵磁磁動勢，在鐵芯

17、中產(chǎn)生交變主磁通，主磁通頻率與電源電壓頻率相在鐵芯中產(chǎn)生交變主磁通，主磁通頻率與電源電壓頻率相同。由電磁感應定律，一、二次繞組因交鏈該主磁通分別同。由電磁感應定律，一、二次繞組因交鏈該主磁通分別產(chǎn)生同頻率的感應電動勢。但由于一、二次繞組匝數(shù)不等產(chǎn)生同頻率的感應電動勢。但由于一、二次繞組匝數(shù)不等，所以一、二次繞組感應電動勢不等，若不考慮繞組阻抗，所以一、二次繞組感應電動勢不等，若不考慮繞組阻抗壓降時繞組的電壓近似等于繞組電動勢，因此一、二次繞壓降時繞組的電壓近似等于繞組電動勢，因此一、二次繞組電壓不等，變壓器從而實現(xiàn)變壓。但一、二次繞組感應組電壓不等，變壓器從而實現(xiàn)變壓。但一、二次繞組感應電動勢

18、由同一個交變主磁通感應產(chǎn)生，所以頻率相等，即電動勢由同一個交變主磁通感應產(chǎn)生，所以頻率相等，即變壓器不能改變頻率。變壓器不能改變頻率。 變壓器變壓器是怎樣變壓的是怎樣變壓的, ,為什么能變電壓為什么能變電壓, ,而不能變而不能變頻頻? ?在電機、變壓器的發(fā)展過程中，曾經(jīng)采用和目前在電機、變壓器的發(fā)展過程中，曾經(jīng)采用和目前應用的鐵芯材料有應用的鐵芯材料有：1 1. .純鐵、軟鋼和無硅鋼；純鐵、軟鋼和無硅鋼；2.2.硅鋼片；硅鋼片；3.3.鐵鎳合金鐵鎳合金（坡莫合金）；（坡莫合金）；4.4.鐵鋁合金；鐵鋁合金；5.5.非晶態(tài)合金；非晶態(tài)合金；6.6.微晶合金微晶合金;7.;7.電工鋼片絕緣層；電工

19、鋼片絕緣層；8.8.高溫超導體。高溫超導體?；ジ衅骰ジ衅骰ジ衅骰ジ衅鳎╥nstrument transformer）又稱為儀用變壓器，是電流互感器電流互感器和電壓互感器電壓互感器的統(tǒng)稱。能將高電壓變成低電壓、大電流變成小電流，用于量測或保護系統(tǒng)。其功能主要是將高電壓或大電流按比例變換成標準低電壓（標準低電壓（100V100V）或標準小電流（標準小電流（5A5A或或1A1A，均指額定值），均指額定值），以便實現(xiàn)測量儀表、保護設備及自動控制設備的標準化、小型化。同時互感器還可用來隔開高電壓系統(tǒng)，以保證人身和設備的安全。作用：作用： 1.擴大了電能表的量程； 2.減少了儀表的制造規(guī)格； 3.隔離高電

20、壓、大電流，保證了測量儀表與測試人員的安全。電流互感器電流互感器電流互感器電流互感器(current transformer)簡稱CT,是將一次回路的大電流成正比的變換為二次小電流以供給測量儀器儀表繼電保護及其他類似電器。電流互感器的基本電路電流互感器的基本電路電流互感器電流互感器電流互感器電流互感器在高壓供電用電的線路中，電流相差從幾安到幾萬安，電壓相差從幾伏到幾百萬伏。線路中電流電壓都比較高，如直接測量是非常危險的。為便于二次儀表測量需要轉換為比較統(tǒng)一的電流電壓，使用互感器起到變流變壓變流變壓和電氣隔電氣隔離離的作用。顯示儀表大部分是指針式的電流電壓表，所以電流互感器的二次電流大多數(shù)是安培

21、級的（如5等）。隨著時代發(fā)展，電量測量大多已經(jīng)達到數(shù)字化，而計算機的采樣的信號一般為毫安級（0-5V、4-20mA等）。微型電流互感器二次電流為毫安級，主要起大互感器與采樣之間的橋梁作用。微型電流互感器稱之為“儀用電流互感器儀用電流互感器”。（“儀用電流互感器”有一層含義是在實驗室使用的多電流比精密電流互感器，一般用于擴大儀表量程。）電流互感器電流互感器穿心式電流互感器穿心式電流互感器其本身結構不設一次繞組，載流（負荷電流）導線由L1至L2穿過由硅鋼片搟卷制成的圓形（或其他形狀）的鐵心起一次繞組作用（相當于一匝）。二次繞組直接均勻地纏繞在圓形鐵心上，與儀表、繼電器、變送器等電流線圈的二次負荷串

22、聯(lián)形成閉合回路。電流互感器的銘牌電流互感器的銘牌 在電流互感器的銘牌上，應標有電壓等級、一次和二次電流、準確度等級、額定容量（或額定負載）、安裝方式、絕緣方式、極性標志等。 我國規(guī)定用漢語拼音字母組成互感器的型號，不同字母分別表示電流互感器的主要結構型式、絕緣類別和用途。 國產(chǎn)電流互感器型號含義如下：電流互感器的主要參數(shù)電流互感器的主要參數(shù)1.1.額定電流比額定電流比：額定一次電流與額定二次電流之比。 額定一次電流標準值為：10、12、5、15、20、25、30、40、50、60、75以及它們的十進位倍數(shù)或小數(shù)。額定二次電流標準值為1A、2A和5A。其中5A為優(yōu)先值。2.2.額定容量額定容量：

23、額定二次電流通過二次額定負荷（阻抗）時所消耗的視在功率（VA）。 二次容量標準值有：2.5、5、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100VA。3.3.額定電壓額定電壓：一次繞組長期能承受的最大工頻有效值電壓，通常用線電壓表示，并注在型號的后面。4.4.準確等級準確等級：在額定電流下所規(guī)定的最大允許電流誤差百分數(shù)的標稱值。電流互感器使用注意事項電流互感器使用注意事項1.極性連接要正確。電流互感器的極性一般按減極性標注（一次電流從同名端流入互感器時，二次電流從同名端流出互感器）。如果電流互感器的極性連接不正確，不僅會造成計量錯誤，當同一線路有多個電流互感器并聯(lián)時，還可能造成短路

24、事故。電壓互感器電壓互感器電壓互感器電壓互感器（Potential transformer簡稱PT，Voltage transformer也簡稱VT）和變壓器很相像，都是用來變換線路上的電壓。但是變壓器變換電壓的目的是為了輸送電能，因此容量很大，一般都是以千伏安或兆伏安為計算單位；而電壓互感器變換電壓的目的，主要是用來給測量儀表和繼電保護裝置供電，用來測量線路的電壓、功率和電能，或者用來在線路發(fā)生故障時保護線路中的貴重設備、電機和變壓器，因此電壓互感器的容量很小，一般都只有幾伏安、幾十伏安，最大也不超過一千伏安。電壓互感器的基本結構和變壓器很相似，它也有兩個繞組，一個叫一次繞組，一個叫二次繞組

25、。兩個繞組都裝在或繞在鐵心上。兩個繞組之間以及繞組與鐵心之間都有絕緣，使兩個繞組之間以及繞組與鐵心之間都有電氣隔離。電壓互感器在運行時，一次繞組N1并聯(lián)接在線路上，二次繞組N2并聯(lián)接儀表或繼電器。因此在測量高壓線路上的電壓時，盡管一次電壓很高，但二次卻是低壓的，可以確保操作人員和儀表的安全。其特點是容量很小且比較恒定，正常運行時接近于空載狀態(tài)?；咀饔没咀饔秒妷夯ジ衅鞯淖饔檬牵喊迅唠妷喊幢壤P系變換成把高電壓按比例關系變換成100V100V或更或更低等級的標準二次電壓低等級的標準二次電壓，供保護、計量、儀表裝置使用。同時，使用電壓互感器可以將高電壓與電氣工作人員隔離將高電壓與電氣工作人員隔離

26、。電壓互感器雖然也是按照電磁感應原理工作的設備，但它的電磁結構關系與電流互感器相比正好相反。電壓互感器二次回路是高阻抗回路，二次電流的大小由回路的阻抗決定。當二次負載阻抗減小時，二次電流增大，使得一次電流自動增大一個分量來滿足一、二次側之間的電磁平衡關系。可以說，電壓互感器是一個被限定結構和使用形式的特殊變壓器。簡單的說就是“檢測元件”。電壓互感器本身的阻抗很小，一旦副邊發(fā)生短路，電流將急劇增長而燒毀線圈。為此，電壓互感器的原邊接有熔斷器，副邊可靠接地，以免原、副邊絕緣損毀時，副邊出現(xiàn)對地高電位而造成人身和設備事故。二次側接地也可防止因靜電荷累積而導致儀表讀數(shù)不準。主要類型主要類型按安裝地點可分為戶內(nèi)式戶內(nèi)式和戶外式戶外式。35kV及以下多制成戶內(nèi)式；35kV以上則制成戶外式。按相數(shù)可分為單相單相和三相三相式，35kV及以上不能制成三相式。按繞組數(shù)目可分為雙繞組雙繞組和三繞組三繞組電壓互感器，三繞組電壓互感器除一次側和基本二次側外，還有一組輔助二次側，供接地保護用。按絕緣方式可分為干式干式、澆注式澆注式、油浸式油浸式和充氣式充氣式。干式電壓互感器結構簡單、無著火和爆炸危險，但絕緣強度較低，只適用于6kV以下的戶內(nèi)式裝置；澆注式電壓互感器結構