干式变压器基本知识

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2、三只指示灯均不亮，开关处于ON位置，门可以打开；3、使用钥匙，不论何种状态，均可以把门打开。,开关的闭锁设置,1、干式变压器的外壳由4个（或两个）行程开关输出的常开接点全部串联到高压的,合闸回路,里，即任何一个门没有关闭到位，变压器无法合闸送电。,行程开关的常闭接点并联，任何一个动作可发出信号。,2、高压开关（或GIS）的接地刀闸（接地状态时）的常闭接点，串联到变压器外壳上的带电指示器的电源里，接地刀闸接地后常闭带电后门打开。,5.变压器的分类,变压器的种类很多，根据不同的分类标准会得出不同的分类结果。按用途分：分为电力变（用于电力系统的变压器）和特种变（其它各类变压器又称为杂类变压器）；按相数分：单相变压器，三相变压器和多相变压器；按绕组分：双绕组变压器，自耦变压器，三绕组变压器和多绕组变压器；按冷却条件分：油浸式变压器（包括油浸自冷，油浸风冷，强风冷却，强油水冷等），干式变压器和充气式变压器；按调压方式分：有载调压和无励磁调压等。,地铁用整流变压器,6.变压器的调压方式,变压器的调压方式分为两种，无励磁调压和有载调压。所谓无励磁调压指的是变压器二次侧不带负载，一次侧也与电网断开（无电源励磁）的调压方式。,带负载进行变换线圈分接的调压，称为有载调压。,部件：有载调压分接开关，高压引线、低压出线铜排。,绕组低压母排,7.阻抗电压和负载损耗,双绕组变压器当二次绕组短路，一次绕组流过额定电流时施加的电压称为阻抗电压Uz，通常阻抗电压以额定电压的百分数表示，即uz（Uz/UN）100,阻抗电压百分数uzux2ur2其中ux为电抗电压百分数，ur为电阻电压百分数。,阻抗电压大小与变压器成本和性能、系统稳定性和供电质量有关。从运行角度来看，希望短路阻抗值要小些，使变压器的输出电压随负载变化波动较小，从安全角度来看，希望短路阻抗值大些，使变压器短路电流倍数较小。一般来说，中小型变压器的uz410.5，大型变压器uz12.517.5。,二次绕组短接，一次绕组流过额定电流时所汲取的有功功率称为负载损耗Pf。.,8.温升,运行中，干式变压器和油浸式变压器一样，铁心由于磁滞损耗、涡流损耗，绕组由于电阻损耗、杂散损耗及引线损耗等而产生热量。其中一部分热量储存于变压器的发热体中，使发热体本身温度升高，另一部分热量则周围的介质中。干变所有的电磁载体，如铁心、绕组、引线以及漏磁场所能交链的结构件等，均为发热体，其中铁心和绕组则为主要的发热体。发热体产生的热量，除使自身的温度升高外，也使周围介质温度升高，特别是局部温升过高可能造成绝缘过早损坏，或由于绝缘介质长期受高温作用而发生绝缘老化，也会逐渐丧失绝缘性能。众所周知，变压器的寿命就是绝缘寿命，当要求变压器具有一定的寿命（2030年），则其绝缘材料就应保证在一定温度下具有相应的寿命。,各种绝缘材料的耐热等级的允许最高工作温度是一定的。如表,变压器部位,耐热等级,允许最高工作温度（）,温升限值（,K）,测量方式,绕组,A,105,60,电阻法,E,120,75,B,130,80,F,155,100,H,180,125,C,220,150,铁心及结构件表面,应使相邻绝缘不损伤的温升,温度计法,由于应用场合对于干变的要求较严格，因此，干变常用的耐热等级为,B、F、H绝缘材料。,提高绝缘材料的耐热等级，采用H级绝缘材料是干式变压器当前的发展方向。,干式变压器各部位的温度是不同的。在额定运行条件下，并保证绝缘具有正常寿命时，各部位的温度不应超过相应的绝缘材料的允许最高工作温度。,干式电力变压器各部位的温升是指发热体对周围空气的温升，但周围空气温度在一年四季是变化的，负载也是随时间而变化的，因而变压器各部位的温度也是随时间而变化的。变压器绝缘寿命取决于变压器整个绝缘系统的最热点温度，干式变压器在额定负载下，最热点温度不超过绝缘允许的最高工作温度，在此温度下干式电力变压器可连续运行2025年。,对于不同耐热等级的干式电力变压器，绕组最热点与平均温度之差是不同的。对于H级绝缘而言，由于绝缘的耐热等级提高，变压器体积的相对减少，散热条件变差，从而使温度增大。在干式电力变压器中，虽然在一定的时间允许绕组最热点温度达到各耐热等级绝缘材料允许的最高温度，但是不能长时间维持此温度，否则也会影响绝缘的寿命。,为提高干式变压器的负载能力，对于容量较大的采用强迫风冷，以提高干变的散热效果。,干式变压器的铁心和绕组中产生的热量靠热传导、对流和辐射形式直接散于周围的冷却介质（空气）中去。它的主要散热方式为对流散热。对流分为自然对流和强迫对流两种。,9.空载电流，空载损耗,当变压器二次绕组开路，一次绕组施加额定频率的额定电压时，一次绕组中流过的电流称为空载电流I,空载电流的无功分量I0r是励磁电流，它使铁心励磁，在铁心中产生主磁通0。有功分量I0a是损耗电流，所汲取的有功功率称空载损耗P0，忽略空载运行状态下一次绕组的电阻损耗时又称为铁损。,10.匝间短路,干式电力变压器的层间、匝间，特别是树脂绝缘干式电力变压器二次绕组的匝间，若发生短路故障是无法修复的，只能整台变压器报废或更换相应绕组。因此保证绕组匝间绝缘机械和电气强度具有重要意义。,树脂绝缘干变的匝间短路原因了，多数是由于绝缘中含气隙（气泡）或者是在绕组绕制过程中由于工艺原因，在匝间绝缘处绝缘树脂未填满以及绝缘树脂流失，造成绝缘首先发生局部放电，从而导致匝间绝缘损坏。,由于在匝间短路时，短路线匝中的电流可能超过绕组额定电流值上百倍或更多。此时短路线匝很快发热，尽管短路时间很短，一般时间不超过0.2s温度就达到了铜（铝）导线的熔点。实际线匝短路时，一般均伴随短路线匝融化。,另外，由于短路电流增大而产生很大的机械力，从而使绕组及相邻部分发生变形。,为了防止干式电力变压器绕组匝间短路，主要采取的措施是保证匝间绝缘厚度，并留有裕度，对于树脂绝缘干变的绕组在浇注过程中树脂应填充饱满，防止绝缘树脂流失。,11.绝缘水平,变压器的绝缘水平也称绝缘强度，是与保护水平以及与其它绝缘部分相配合的水平，即为耐受的电压值，由设备的最高电压决定。,12.干式电力变压器的种类：,1、,浸渍空气绝缘干式变压器：目前使用很少。绕组导线绝缘、绝缘结构材料根据需要选用不同耐热等级的绝缘材料，制成,B级、F级和H级绝缘干式变压器。,2、,环氧树脂浇注干式变压器：采用的绝缘材料有,聚酯树脂和环氧树脂,。目前浇注绝缘干式电力变压器多采用环氧树脂。,3、,绕包绝缘干式变压器：绕包绝缘干式变压器也是树脂绝缘的一种，目前生产厂家较少。,4、,复合式绝缘干式变压器：,（,1）、高压绕组采用浇注式，低压绕组采用浸渍绝缘；,（2）、高压采用浇注式，低压采用铜箔、铝箔绕制的箔式绕组。,环氧浇注干变与其它类型干变相比，有着下列一些主要优点。,、 浇注线圈的整体机械强度好，耐受短路的能力最强,、 耐受冲击过电压的性能好，基准冲击水平（BIL）值高,、 防潮及耐腐蚀性能特别好，尤其适合极端恶劣的环境条件下工作,、可以制造大容量的干变,、局放小，运行寿命长,由于线圈经过真空处理和浇注成型，匝间和层间无气泡，在同类产品中，其局部放电最低；此外环氧浇注式干变的机械强度高，在短路电动力的作用下不会变形，且防尘、防污性能好。根据国外的报导，其运行寿命较之OVDT类干变要长。,以往影响环氧浇注变压器运行可靠性与寿命的主要问题，是浇注线圈的开裂。但是随着薄绝缘玻璃纤维增强结构的采用以及原材料的进步和浇注工艺的改进，目前这一问题已很好解决。,、可以立即从备用状态下投入运行而无需预热去潮,但是，对环氧浇注式干变而言，由于它的防潮、防尘性能好，因而完全没有这种预热的必要，对停运中的干变可以根据电网的需要，立即投运并带负荷运行。,、损耗低，过负荷能力强,对环氧浇注式干变而言，环氧树脂的耐电压强度较之空气要高出许多（约3.54倍）,另一方面，在同等绝缘水平和尺寸条件下，相同的绝缘等级(H级)，由于环氧浇注干变的额定损耗和额定温升低，具有节约能源环保的优点，同时由于额定温升低，其过负荷能力强。,13.干式变压器的结构铁芯：芯柱，上、下铁轭，上、下夹件，穿心螺杆，拉板组成；,、铁心的作用,铁心是变压器的基本部件，由磁导体和夹紧装置组成。所以它有两个作用：,在原理上：铁心的磁导体是变压器的磁路。它把一次电路的电能转化为磁能，又把自己的磁能转变为二次电路的电能，是能量转化的媒介。因此，铁心由磁导率很高的电工钢片制成。电工钢片又很薄，且带有绝缘，涡流很小。磁导体是铁心的主体。,在结构上：铁心的夹紧装置不仅使磁导体成为一个机械上完整的结构，而且在其上面套有带绝缘的线圈，支撑着引线，几乎安装了变压器的所有部件。,铁心的重量在变压器各部件中占绝对优势，在干变中占,60左右，在油变中占40左右。,、铁心的分类,1、按铁心的基本结构：铁心有两大基本结构形式，即壳式和心式。线圈被铁心包围的称为壳式；铁心被线圈包围称为心式。,2.铁心的绝缘,铁心的绝缘与变压器的其它绝缘一样，占有重要的地位。铁心绝缘不良，将影响变压器安全运行。铁心的绝缘有两种，即铁心间的绝缘和铁心片与结构件间的绝缘,14.干式电力变压器的绕组,干式变压器绕组是干式变压器的重要组成部分，也可以说是干式变压器的心脏。绕组是干式变压器的电路，它完成电能的传输和转换。在频率不变的情况下，一次绕组将电力系统的电能引入变压器中，二次绕组将电能传输出去，因此干式变压器绕组是传输和转换电能的静止的设备。,绕组结构决定了干式电力变压器的额定容量、电压等级和使用条件。绕组由导线和绝缘等构成，当额定容量小时用圆导线，额定容量大时用扁导线。干式变压器的电压等级多数为10、35kV，我们试制了110kV的产品。,绕组：高压线圈、低压线圈,绕组型式,干式电力变压器绕组型式主要决定于其电压等级和额定容量，考虑到采用的工艺与所用材料时的结构型式也有不同。目前主要采用的绝缘型式为浸渍式与树脂绝缘式，树脂绝缘可分为浇注式和绕包式干式电力变压器。,层式绕组 树脂绝缘干式变压器的高压绕组多采用层式绕组或分段层式绕组，低压绕组采用“类似螺旋式”，即取消气道的螺旋式绕组、箔式绕组。当高压绕组采用层式结构时，若层数一定，则各层的匝数增多，层间电压升高，这样就造成层间绝缘、绕组的辐向尺寸增大。为了改善这种情况而采用分段式绕组，即将层式绕组改为由几个层式绕组串连的结构形式。,箔式绕组,箔式绕组是采用铜箔或铝箔在专用的箔绕机上绕组而成，其结构与层式绕组类似，但每层为一匝，层间绝缘即为匝间绝缘。在干式变压器中，箔式绕组常作为低压绕组。,箔式绕组的轴向气道一是采用相应耐热等级的引拔条，或短玻璃纤维板按规定长度和宽度制成，随绕制过程绕入而形成气道；另一种是在引拔条上面涂上脱模剂，再包上玻璃纤维带，随绕制过程绕入低压线圈，进行浇注，然后脱模而形成气道。这两种方式相比，第一种的引拔条是一次性的，而第二种则是可以反复利用的，他们分别用在不同形式的干式变压器上。,低压箔式产品的优越性：,1)、低压采用箔式绕组，线圈两端无螺旋角，因而不平衡安匝大幅度减小。短路时，因幅向漏磁产生的轴向电动力大大减小。,2)、绕组匝数按幅向布置，风道设置可以更加灵活适用，散热性能可以做得更好。,3)、绕组匝间电容大，电位梯度小，抗冲击电压能力强。,浇注绝缘干式变压器的制造技术的关键是提高绝缘树脂的抗开裂性，降低产品的局部放电量。为此，可以采取的措施有：,1.在抗开裂方面，由于不同材料的膨胀系数不同，因此通过缓冲浇注固化时绝缘内产生的应力来提高抗开裂性，即在导线和绝缘间形成缓冲层；导线处理，如喷砂、滚花和导电涂层等；增厚嵌件周围绝缘层；适当增加导线圆角；制定科学的浇注与固化工艺，并严格按工艺执行。,2.降低局放方面，主要是消除绝缘中的气隙。如绝缘胶的填料应干燥处理；采用无溶剂绝缘胶；采用合理的浇注模具；应避免为防止绝缘树脂固化收缩而采用加压固化的方法；浇注时在真空下应使绝缘胶由底部到顶部吸入，并严格控制设备的密封，保证整个浇注过程中不带入空气。,干式电力变压器的局部放电,当外加电压在干式电力变压器绕组绝缘中产生的场强，足以使绝缘部分区域发生放电，但未达到绝缘发生贯穿性击穿的放电现象，称为局部放电。,树脂绝缘和绕包绝缘的干式电力变压器的包封绕组，由于在制造过程中，不可能完全消除绝缘内部的气隙或气泡，在电场作用下，由于电场强度与绝缘材料的介电系数成反比分配，因此气泡或气隙的场强升高。当达到一定值后，就会导致气隙或气泡发生局部放电，这种放电称为内部放电；发生于绝缘表面的局部放电称为表面局部放电。,当施加在气体上的场强增加到一定程度时，气体由绝缘状态变为导电状态，这种现象称为气体放电或气体击穿。,随电场情况的不同，电离放电进一步发展和转变为气体击穿。在均匀电场中，由于各处场强基本相同，只要任意一处形成自持放电，电子崩所形成的空间电荷将促进其它部分场强增强，自持放电将迅速发展到整个间隙，气体被击穿，其电压即形成自持放电的临界电压。,在不均匀电场中，当电压较低时，电极尖角处的场强,就可能已超过临界场强值，尖角附近即发出自持放电。远 图142电子崩中的电荷分布离尖角处，由于场强已大为降低，故电离只限于尖角附近的空间，不能扩展开。该空间形成的离子在复合时（被激励的气体分子回到常态时）将辐射出光子，其中有一部分在可见光的频谱范围内，并有可见均匀稳定发光层笼罩在电极周围，即发生了电晕。电压再提高时，若电极间距不大，则可能转化为间隙的火花击穿；若间隙较大，则可能由电晕转变为到击穿之间的刷形放电阶段，此时放电集中成为个别的光束，从一个电极向另一个电极延伸，但达不到另一电极，并在放电空间不断变换位置。若电压继续升高，刷形放电达到对面电极，当电源功率足够时，即形成电弧放电。,当绕组绝缘发生局部放电时就会影响绝缘寿命。每次放电，高能量电子或加速电子的冲击，特别是长期局部放电作用都会引起多种型式的物理效应和化学变化，即带电质点撞击气泡壁上时，就可能打断绝缘的化学键而产生裂解，破坏绝缘的分子结构，造成绝缘劣化，加速绝缘破坏过程。当然实际绝缘损坏情况还与绝缘材料有关。,干式电力变压器绝缘中存在某些弱点，如浇注绝缘和绕包绝缘中含有气隙（气泡）时，就会在高电场作用下发生局部放电，这是制造厂和使用部门最关心的问题之一，因为它腐蚀绝缘，导致绝缘劣化，甚至发生绝缘击穿，当然会对安全运行构成威胁。在JB/T560091998干式电力变压器产品质量分等中明确规定了局部放电量要求。,干式电力变压器的局部放电量是对产品设计，特别是对制造工艺的严格考验。,15.干式变压器的安装:,1、变压器的安装场地必须干净干燥，在基建施工没有基本完成最好变压器不要进场，避免变压器受到现场施工的损伤和绝缘损坏。变压器移动进场不应损伤变压器上的任何部件，特别是风机、铁心、外部调压连接铜杆、和高低压绝缘子等。变压器在装吊、移动时还要特别注意人员的安全问题，防止倾倒和失控。,2、变压器的安装比较简单，,（1）只要把温度计的传感器线插入温度显示器的相应的插座内，并把螺丝固定。,（2）并且把高、低压两组风机电源线接到温度控制器相应的标识的接线端子上。,（3）一根电源线连到开关上，一根电源线接到温度控制器的端子上即可。,3、变压器的就位必须考虑到变压器线圈与各金属件的（接地）,绝缘距离,，以及高压电缆接头、高压连接铜杆和外壳的距离，必须符合各电压等级对地的绝缘距离。由于高压连杆我公司已有相应电压等级的热缩绝缘套包封，所以可低于空气中要求的正常绝缘距离。,绝缘距离控制要求：,0.4KV 15mm 工频耐压： 3KV,6KV: （90mm） 70mm 工频耐压： 25KV,10KV: （125mm） 70mm 工频耐压： 35KV,20KV （180mm） 150mm 工频耐压； 50KV,35KV （300mm） 230mm 工频耐压； 70KV,中国工程建设标准化协会,CECS115:2000标准干式电力变压器选用、验收、运行维护规程,16.干式变压器的运行维护,1、干式变压器运行的环境要求：防雨防湿防尘，防止由害气体和小动物的入侵。应该具备对变压器有效的通风散热条件。尤其在温度高的季节，应注意室内温度的降低。通风量按每千瓦损耗（P0PK）34m3/min.kw选择。在密闭的空间（即变压器外壳内）变压器周围温度不应超过40，运行时空气相对湿度不要超过95。对于沿海湿热地区，地下室和通风不畅的运行的变压器，建议变压器室内安装空调除湿和降温。,2、变压器的调档，如果是无励磁调压，应该把变压器的高、低压电源切断，经验电，接好接地线。三个线圈应同时调到同一位置。若要求输出电压降低，则向1档方向调，要求输出电压升高则向n档方向调。同时注意档位螺丝紧固程度，没有紧到位，容易发生放电烧坏接线柱，如果太紧会把螺丝拧断。所以要有手感。建议输出电压390400V为宜。,3、变压器的并联运行。必须符合三个条件：输入、输出电压相同；联结组别相同；阻抗电压相差不大于10。（最好容量相近）投运前发现相序不对，一般是用户把低压或高压的接线反了。我公司出厂前联结组别的测量要反复进行几次，应该是有保证的。我公司出厂的变压器目前还没有发现联结组别有错误的。除非用户改变了变压器的出厂状态。,4、变压器的维护注意事项：,变压器的温度计一般设置：风机启动100,风机停80,报警130,跳闸150。（F级绝缘允许的最高温度155）,变压器停运和包管期间应保持绝缘干燥。,- 风机启动的温度不宜降低，否则风机容易损坏和增加能耗,5、保养和预防性试验：,参照中国工程建设标准化协会标准CECS115:2000干式电力变压器选用/验收/运行及维护规程,每年一次定期吸尘和除尘工作，以及检查电气连接部分的状态。,平常检查看电流和温度的对应关系，用红外线测温仪检查变压器电气连接部分温度是否正常。,主变温控装置的定期校验和预防性试验一起，宜每三年一次。送计量机构进行周期检定。,17.干式变压器的冲击合闸,由于送电瞬间，变压器作为电感元件，存在一个过渡过程。即存在很大的励磁涌流，铁芯极度饱和。,干式变压器的励磁涌流可以达到额定电流的,810倍。,励磁涌流的大小和合闸瞬间电压的初相角和变压器铁芯的剩磁方向有关。也和受电绕组距离铁芯的远近有关。,合闸时可能会引起过流、速断或差动保护的跳闸。,冲击合闸不仅是对变压器本身质量的一个检验，而且是对继电保护的一个检验。,由于励磁涌流是客观存在的，变压器送电外表没有异常，那么继电保护就应该躲过励磁涌流。,继电保护多次不能躲过励磁涌流，应该对继电保护的定值设置进行改进和调整。,18.干式变压器的异常情况处理,1、变压器的声音异常：,首先应区分是电磁声还是机械声。一般情况有：,1、变压铁心夹件螺杆松动,用户运输就位、安装时把铁心尖角碰变形，或有异物搭接在铁心某处。,产生机械声：风机固定螺丝松动，有杂物在内部。外壳固定螺丝松动，引起面板震动有杂声。变压器的低压母排固定螺丝松动，或母排没有采用软连接，因此震动产生杂音。,2、输入电源电压过高，产生过励磁，声音较大。,3、高次谐波产生的声音。特点是没有规律。声音时大时小，时有时无。主要是电源侧或负载有电炉、可控硅整流设备产生高次谐波反馈到了变压器。,4、环境问题。主要是变压器室周围空间小，墙面光滑，容易产生音箱效果，使变压器声音听起来较大。,温度计显示异常：,温度计一般是福建力德的产品，型号是,LD-B10-10D（B）,另有LD-B10-10E（B）,增加三路独立的420mA信号输出。,LD-B10-B10F（B）,增加RS-485/232串行通讯功能,由于温度计的传感器采用的是铂电阻，由非常细的金属丝绕制而成，可能出现温度计显示异常。一般常见问题是：,没有把传感器插到温度显示器后面的插座内，显示故障灯亮，屏幕显示,OP,传感器接插件之间松动，电阻增大，温度值显示较高。,某相温度值无穷大，传感器的铂电阻丝开路,某相温度值高，传感器的铂电阻处于似断非断的状态。,4、变压器线圈表面有爬电。这种情况一般是空气潮湿、表面积尘、漏水引起。也有异物（二次导线，温控器的传感器引线等）接近线圈产生的放电。对于夹件等金属表面的放电，一般是紧固件松动的悬浮电位的放电。,谢 谢 大 家,