1、電力變壓器,電力變壓器的用途和分類,一、電力變壓器的用途,變壓器是傳輸電能而不改變其頻率的靜止的電能轉(zhuǎn)換器。,變壓器是電力系統(tǒng)中數(shù)量極多且地位十分重要的電氣設(shè)備，。其功能是將電力系統(tǒng)中的電能電壓升高或降低，以利于電能的合理輸送、分配和使用。 在電力系統(tǒng)中，輸送同樣功率的電能，電壓越高，電流就越小，輸電線路上的功率損耗也越??；輸電線的截面積也可以減小，這樣就可以減少導(dǎo)線的金屬用量。,二、電力變壓器的分類,1、按功能分： 電力變壓器按功能分，有升壓變壓器和降壓變壓器兩大類。工廠變電所都采用降壓變壓器。終端變電所的降壓變壓器，也稱配電變壓器。,2、按容量分： 電力變壓器按容量系列分，有R8容量系列和

2、R10容量系列兩大類。 R8容量系列指容量等級(jí)是按R81.33倍數(shù)遞增的，我國(guó)老的變壓器容量等級(jí)采用此系列，如：100kvA、135kvA、180kvA、240kvA、320kvA、420kvA、560kvA、750kvA、1000kvA等。 R10容量系列 指容量等級(jí)是按R10 1.26倍數(shù)遞增的。R10系列的容量等級(jí)較密，便于合理選用，是IEC（國(guó)際電工委員會(huì)）推薦采用的。我國(guó)新的變壓器容量等級(jí)采用此系列，如：100KVA、125kvA、160kvA、200kvA、250kvA、315kvA、400kvA、500kvA、630kvA、800kvA、1000kvA。,3、按相數(shù)分： 電力變壓

3、器按相數(shù)分，有單相和三相兩大類。發(fā)電廠通常都采用三相電力變壓器。,4、按調(diào)壓方式分： 電力變壓器按調(diào)壓方式分，有無載調(diào)壓（又稱無勵(lì)磁調(diào)壓）和有載調(diào)壓兩大類。發(fā)電廠大多數(shù)采用無載調(diào)壓變壓器。,5、按繞組結(jié)構(gòu)分： 電力變壓器按繞組結(jié)構(gòu)分，有單繞組自耦變壓器、雙繞組變壓器、三繞組變壓器。發(fā)電廠大多采用雙繞組變壓器。,6、按繞組絕緣及冷卻方式分類： 電力變壓器按繞組絕緣及冷卻方式分，有油浸式、干式和充氣式（SF6）等。其中油浸式變壓器，又有油浸自冷式、油浸風(fēng)冷式、油浸水冷式和強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻式等。 所謂充氣式變壓器是指變壓器的磁路（鐵心）與繞組均位于一個(gè)充有絕緣氣體的外殼內(nèi)的變壓器。以往，一般情況下是采

4、用SF6氣體，所以又稱氣體絕緣變壓器,7、按繞組導(dǎo)體材質(zhì)分： 電力變壓器按繞組導(dǎo)體材質(zhì)分，有銅繞組變壓器和鋁繞組變壓器兩大類。,1、產(chǎn)品類別代號(hào) O-自耦變壓器，通用電力變壓器不標(biāo) H-電弧爐變壓器 C-感應(yīng)電爐變壓器 Z-整流變壓器 K-礦用變壓器 Y-試驗(yàn)變壓器,2、相數(shù) D-單相變壓器 S-三相變壓器,3、冷卻方式 F-風(fēng)冷式 W-水冷式 注：油浸自冷式和空氣自冷式不標(biāo)注,三、電力變壓器的型號(hào),4、油循環(huán)方式 N自然循環(huán) O強(qiáng)迫導(dǎo)向循環(huán) P強(qiáng)迫循環(huán),5、繞組數(shù) S三繞組 注：雙繞組不標(biāo)注,6、導(dǎo)線材料 L鋁繞組 注：銅繞組不標(biāo)注,7、調(diào)壓方式 Z有載調(diào)壓 注：無載調(diào)壓不標(biāo)注,油浸式電力變

5、壓器的結(jié)構(gòu),油 浸 式 電 力 變 壓 器,器身,油箱,冷卻裝置,保護(hù)裝置,出線裝置,鐵心、繞組、絕緣結(jié)構(gòu)、引線、分接開關(guān),油箱本體（箱蓋、箱壁、箱底）和附件（放油閥門、油樣活門、接地螺栓、銘牌,散熱器和冷卻器,儲(chǔ)油柜（油枕）、油位表、防爆管（安全氣道）、吸濕器(呼吸器)、溫度計(jì)、凈油器、氣體繼電器（瓦斯繼電器）,高壓套管、低壓套管,2.分接開關(guān),1.高壓套管,4.瓦斯繼電器,3.低壓套管,6.油枕,5.防爆管,8.吸濕器,7.油位表,10.銘牌,9.散熱器,12.油樣活門,11.接地螺栓,14.活門,13.放油閥門,16.溫度計(jì),15.繞組,18.凈油器,17.鐵芯,20.變壓器油,19.油

6、箱,1 . 鐵芯,鐵芯在電力變壓器中是重要的組成部件之一。它由高導(dǎo)磁的硅鋼片疊積和鋼夾件夾緊而成，鐵心具有兩個(gè)方面的功能。 在原理上，鐵心是構(gòu)成變壓器的磁路。它把一次電路的電能轉(zhuǎn)化為磁能，又把該磁能轉(zhuǎn)化為二次電路的電能，因此，鐵心是能量傳遞的媒介體。 在結(jié)構(gòu)上，它是構(gòu)成變壓器的骨架。在它的鐵心柱上套上帶有絕緣的線圈，并且牢固地對(duì)它們支撐和壓緊。,變壓器鐵芯渦流的形成,當(dāng)成塊的金屬放在變化的磁場(chǎng)中或者在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種電流在金屬內(nèi)自成閉合回路，猶如水的旋渦故稱渦流，由于成塊金屬的電阻很小，所以渦流很強(qiáng)，使成塊金屬大量發(fā)熱，同時(shí)電能遭到大量的浪費(fèi)。,為了減少鐵心的磁滯和渦流

7、損耗，鐵心用厚度為0.30.5mm的硅鋼片沖剪成幾種不同尺寸，并在表面涂厚為0.010.13mm的絕緣漆，烘干后按一定規(guī)則疊裝而成。 由于硅鋼片比普通鋼的電阻串大，因此利用硅鋼片制成的鐵心可以進(jìn)一步減小渦流損耗。,鐵心的結(jié)構(gòu),接地片,上夾件,拉螺桿,芯柱綁扎,下夾件,繞組,繞組是變壓器最基本的組成部分，它與鐵心合稱電力變壓器本體，是建立磁場(chǎng)和傳輸電能的電路部分。電力變壓器繞組由高壓繞組，低壓繞組，對(duì)地絕緣層（主絕緣），高、低壓繞組之間絕緣件及由燕尾墊塊，撐條構(gòu)成的油道，高壓引線，低壓引線等構(gòu)成。,變壓器調(diào)壓是在變壓器的某一繞組上設(shè)置分接頭，當(dāng)變換分接頭時(shí)就減少或增加了一部分線匝，使帶有分接頭的

8、變壓器繞組的匝數(shù)減少或增加，其他繞組的匝數(shù)沒有改變，從而改變了變壓器繞組的匝數(shù)比。繞組的匝數(shù)比改變了，電壓比也相應(yīng)改變，輸出電壓就改變，這樣就達(dá)到了調(diào)整電壓的目的。,調(diào)壓方式有無勵(lì)磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種。無勵(lì)磁調(diào)壓時(shí)，不是變壓器二次不帶負(fù)載，而是把變壓器各側(cè)都與電網(wǎng)斷開，在變壓器無勵(lì)磁情況下變換繞組的分接頭；有載調(diào)壓時(shí)，變壓器時(shí)在不中斷負(fù)載的情況下進(jìn)行變換繞組的分接頭。,高、低壓套管,壓力釋放閥,油枕,對(duì)于膠囊式油枕，為了使變壓器油面與空氣完全隔絕，其油位計(jì)間接顯示油面。該油枕是通過在油枕下部的小膠囊，使之成為一個(gè)單獨(dú)的油循環(huán)系統(tǒng)，當(dāng)油枕的油面升高時(shí)，壓迫小膠囊的油柱壓力增大，小膠囊的體積被縮小

9、了一些，于是在油位計(jì)反映出來的油位也高起來一些，且其高度與油枕中的油面成正比；相反，油枕中的油面降低時(shí)，壓迫小膠囊的油柱壓力也將減少，使小膠囊體積也相對(duì)地要增大一些，反應(yīng)在油位計(jì)中的油面就要降低一些，且其高度與油枕中的油面成正比。換句話說，它使通過油枕油面的高、低變化，導(dǎo)致小膠囊壓力大小發(fā)生變化，從而使油面間接地、成正比地反應(yīng)油枕油面高低的變化。,氣體繼電器,呼吸器的作用是提供變壓器在溫度變化時(shí)內(nèi)部氣體出入的通道，解除正常運(yùn)行中因溫度變化產(chǎn)生對(duì)油箱的壓力。 呼吸器內(nèi)硅膠的作用是在變壓器溫度下降時(shí)對(duì)吸進(jìn)的氣體去潮氣。 油封杯的作用是延長(zhǎng)硅膠的使用壽命，把硅膠與大氣隔離開，只有進(jìn)入變壓器內(nèi)的空氣才

10、通過硅膠。,.吸濕器,1-連接管 2-螺釘 3-法蘭盤 4-玻璃管 5-硅膠 6-螺桿 7-底座 8-底罩 9-變壓器油,為了顯示硅膠受潮情況，一般采用變色硅膠。變色硅膠原理是利用二氯化鈷（CoCL2）所含結(jié)晶水?dāng)?shù)量不同而有幾種不同顏色做成，二氯化鈷含六個(gè)分子結(jié)晶水時(shí)，呈粉紅色；含有兩個(gè)分子結(jié)晶水時(shí)呈紫紅色；不含結(jié)晶水時(shí)呈藍(lán)色。,大型變壓器都裝有測(cè)量上層油溫的帶電接點(diǎn)的測(cè)溫裝置，它裝在變壓器油箱外，便于運(yùn)行人員監(jiān)視變壓器油溫情況。,溫度計(jì),變壓器的故障情況,油浸式電力變壓器的故障分為內(nèi)部故障和外部故障,內(nèi)部故障：變壓器油箱內(nèi)發(fā)生的各種故障，其主要類型有：各相繞組之間發(fā)生的相間短路、繞組的線匝之

11、間發(fā)生的匝間短路、繞組或引出線通過外殼發(fā)生的接地故障等。,外部故障：變壓器油箱外部絕緣套管及其引出線上發(fā)生的各種故障，其主要類型有：絕緣套管閃絡(luò)或破碎而發(fā)生的解體短路，引出線之間發(fā)生相間故障等而引起變壓器內(nèi)部故障或繞組變形。,變壓器內(nèi)部故障從性質(zhì)上一般又分為熱故障和電故障兩大類。熱故障通常為變壓器內(nèi)部局部過熱、溫度升高。根據(jù)其嚴(yán)重程度，熱故障常被分為輕度過熱（低于150），低溫過熱（150300 ）；中溫過熱（300700 ）、高溫過熱（一般高于700 ）四種故障情況。,電故障通常指變壓器內(nèi)部在高電場(chǎng)的作用下，造成絕緣性能下降或劣化的故障。根據(jù)放電的能量密度不同，電故障又分為局部放電、火花放電

12、和高能電弧放電三種故障類型。,1.短路故障,主要指變壓器出口短路，以及內(nèi)部引線或繞組間對(duì)地短路、及相與相之間發(fā)生的短路而導(dǎo)致的故障。,短路電流引起絕緣過熱故障 變壓器突發(fā)短路時(shí)，其高、低壓繞組可能同時(shí)通過為額定值數(shù)十倍的短路電流，它將產(chǎn)生很大的熱量，使變壓器嚴(yán)重發(fā)熱。當(dāng)變壓器承受短路電流的能力不夠，熱穩(wěn)定性差，會(huì)使變壓器絕緣材料嚴(yán)重受損，而形成變壓器擊穿及損毀事故。,短路電動(dòng)力引起繞組變形故障 變壓器受短路沖擊時(shí)，如果短路電流小，繼電保護(hù)正確動(dòng)作，繞組變形將是輕微的， 如果短路電流大，繼電保護(hù)延時(shí)動(dòng)作甚至拒動(dòng)，變形將會(huì)很嚴(yán)重，甚至造成繞組損壞。對(duì)于輕微的變形，如果不及時(shí)檢修，恢復(fù)墊塊位置，緊固

13、繞組的壓釘及鐵軛的拉板、拉桿，加強(qiáng)引線的夾緊力，在多次短路沖擊后，由于累積效應(yīng)也會(huì)使變壓器損壞。,2.放電故障,放電故障對(duì)變壓器絕緣的影響 放電對(duì)絕緣有兩種破壞作用：一種是由于放電質(zhì)點(diǎn)直接轟擊絕緣，使局部絕緣受到破壞并逐步擴(kuò)大，使絕緣擊穿。另一種是放電產(chǎn)生的熱、臭氧、氧化氮等活性氣體的化學(xué)作用，使局部絕緣受到腐蝕，介質(zhì)損耗增大，最后導(dǎo)致熱擊穿。,3.絕緣故障,.固體絕緣故障 固體紙絕緣是油浸式變壓器絕緣的主要部分之一，包括：絕緣紙、絕緣板、絕緣墊、絕緣卷、絕緣綁扎帶等，其主要成分是化纖素，一般信紙的聚合度為13000左右，當(dāng)下降至250左右，其機(jī)械強(qiáng)度已下降了一半以上，極度老化致使壽命終止的聚

14、合度為150200,絕緣紙老化后，其聚合度和抗張強(qiáng)度將逐漸降低，并生成水、CO、CO2,這些老化產(chǎn)物大都對(duì)電氣設(shè)備有害，會(huì)使絕緣紙的擊穿電壓和體積電阻率降低、介質(zhì)增大、抗拉強(qiáng)度下降，甚至腐蝕設(shè)備中的金屬材料。,變壓器油劣化 按輕重程度可分為污染和劣化兩個(gè)階段 污染是油中混入水分和雜質(zhì)，這些不是油氧化的產(chǎn)物，污染的絕緣性能會(huì)變壞，擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度降低，介質(zhì)損失角增大。 劣化是油氧化后的結(jié)果，當(dāng)然這種氧化并不僅的產(chǎn)物，污染油的絕緣性能會(huì)變壞，擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度降低，介質(zhì)損失角增大。,溫度的影響 電力變壓器為油、紙絕緣，在不同溫度下油、紙中含水量有著不同的平衡關(guān)許曲線，一般情況下，溫度升高，紙內(nèi)水分要向油中析

15、出；反之，則紙要吸收油中的水分，因此溫度較高時(shí)，變壓器內(nèi)絕緣油的微水含量較大，反之，微水含量就小。 變壓器的壽命取決于絕緣的老化程度，而絕緣的老化又取決于運(yùn)行的溫度。如油浸式變壓器在額定負(fù)載下，繞組平均溫升為65 ，最熱點(diǎn)溫升為78 ，若平均環(huán)境溫度為20，則最熱點(diǎn)溫度為98 ，在這個(gè)溫度下，變壓器可運(yùn)行2030年，若變壓器超載運(yùn)行，溫度升高，促使壽命縮短。 國(guó)際電工委員會(huì)認(rèn)為，A級(jí)絕緣的變壓器載80140 溫度范圍內(nèi)，溫度每增加6度，變壓器絕緣有效壽命降低的速度就會(huì)增加一倍，這就是6度法則，說明對(duì)熱的限制已比過去認(rèn)可的8度法則更為嚴(yán)格。,濕度的影響 水分的存在將加速紙纖維素降解，因此，CO和

16、CO2的產(chǎn)生與纖維素材料的含水量也有關(guān)。當(dāng)濕度一定時(shí)，含水量越高，分解出的CO2越多，反之，含水量越低，分解出的CO就越多。,過電壓的影響 暫態(tài)過電壓的影響，三相變壓器正常運(yùn)行產(chǎn)生的相、地間電壓時(shí)相間電壓的58，但發(fā)生單相故障時(shí)，主絕緣的電壓對(duì)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)將增加30，對(duì)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)將增加73，因而可能損傷絕緣 雷電過電壓的影響，雷電過電壓由于波頭陡，引起縱絕緣（匝間、相間絕緣）上電壓分布很不均勻，可能在絕緣上留下放電痕跡，從而使固體絕緣受到破壞。 操作過電壓的影響，由于操作過電壓的波頭相當(dāng)平緩，所以電壓分布近似先行，操作過電壓由一個(gè)繞組轉(zhuǎn)移到另一個(gè)繞組上時(shí)，約與這兩個(gè)繞組間的匝數(shù)成正比，

17、從而容易造成主絕緣或相間絕緣的劣化和損壞。,短路電動(dòng)力的影響 出口短路時(shí)的電動(dòng)力可能會(huì)使變壓器繞組變形、引線移位，從而改變了原有的絕緣距離，使絕緣發(fā)熱，加速老化或受到損傷造成放電、拉弧及短路故障。,4.鐵心故障,電力變壓器正常運(yùn)行時(shí)，鐵心必須有一點(diǎn)可靠接地。若沒有接地，則鐵心對(duì)地的懸浮電壓，會(huì)造成鐵心對(duì)地?cái)嗬m(xù)性擊穿放電，鐵心一點(diǎn)接地后消除了形成鐵心懸浮電位的可能，但鐵心出現(xiàn)兩點(diǎn)以上接地時(shí)，鐵心間的不均勻電位就會(huì)在接地點(diǎn)之間形成環(huán)流，并造成鐵心多點(diǎn)接地發(fā)熱的故障。變壓器的鐵心接地故障會(huì)造成鐵心局部過熱，嚴(yán)重時(shí)，鐵心局部溫升增加，輕瓦斯動(dòng)作，甚至將會(huì)造成重瓦斯動(dòng)作而跳閘的事故。燒熔的局部鐵心片間的

18、短路故障，使鐵損變大，嚴(yán)重影響變壓器的性能和正常工作，以致不許更換鐵心硅鋼片加以修復(fù)。有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)表明，因鐵心問題造成的故障比例，占變壓器各類故障的第三位。,故障原因： 1、安裝過程重的疏忽。完工后未將變壓器油箱頂蓋上運(yùn)輸用的定位釘翻轉(zhuǎn)或卸除。 2、制造或大修過程重的疏忽。鐵心夾件的支板距心柱太近，硅鋼片翹凸而觸及夾件支板或鐵軛螺桿。 3、鐵心下夾件墊腳與鐵軛間的紙板脫落，造成墊腳與硅鋼片相碰或變壓器進(jìn)水紙板受潮形成短路接地。 4、潛油泵軸承磨損，金屬粉末沉積箱底，受電磁力影響形成導(dǎo)電小橋，使鐵軛與墊腳或箱底接通。,5、油箱中不慎落入金屬異物，如銅絲、焊條或鐵心碎片等造成多點(diǎn)接地。 6、下夾件與鐵軛階梯間的木墊受潮或表面附有大量油泥、水分、雜質(zhì)使其絕緣被破壞。 7、變壓器的油泥污垢堵塞鐵心縱向散熱油道，形成短路接地。 8、變壓器油箱和散熱器等在制造過程中，由于焊渣清理不徹底，當(dāng)變壓器運(yùn)行時(shí)，在油流的作用下，雜質(zhì)往往被堆積在一起，使鐵心與油箱壁短接。,故障影響 鐵心