电力变压器的工作原理与应

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,电力变压器的工作原理与应用,王海峰 副教授,11/27/2024,电力变压器的工作原理与应用,主要内容：,第三节 电力变压器的工作原理,第二节 电力变压器的结构,第四节 电力变压器的故障分析,第一节 电力变压器的用途和分类,第五节,变压器的绝缘测试和巡视,11/27/2024,第一节 电力变压器的用途和分类,11/27/2024,一、电力变压器的用途,变压器是一种,静止,的电气设备，用以将一种等级电压与电流的,交流电,能变换为,同频率,的另一种等级电压与电流的电能。,11/27/2024,变压器是电力系统中数量极多且地位十分重要的电气设备，,变压器的总容量大约是发电机总容量的9倍以上。,其功能是将电力系统中的电能电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分配和使用。,在电力系统中，输送同样功率的电能，电压越高，电流就越小，输电线路上的功率损耗也越小；输电线的截面积也可以减小，这样就可以减少导线的金属用量。,11/27/2024,电力线路,额定电压,/kV,线路结构,传输功率,/MW,传输距离,/km,0.38,0.38,6,6,10,10,35,66,110,220,330,500,架空线,电缆线,架空线,电缆线,架空线,电缆线,架空线,架空线,架空线,架空线,架空线,架空线,0.1,0.175,1,3,2,5,210,3.530,1050,100500,2001000,10001500,0.25,0.35,10,8,620,10,2050,30100,50150,100300,200600,250850,由于电力线路的导体截面（载流量）是有限的，而且线路电压损失又不能超过允许值，所以各种额定电压等级的电力线路所能传输的功率与传输距离是有限的。,表 电力线路额定电压等级与传输功率、传输距离的经验估计,11/27/2024,一、电力变压器的用途,11/27/2024,一、电力变压器的用途,由于制造上的困难，发电机电压不可能很高（目前在20KV以下），所以在发电厂中要用升压变压器将发电机电压升到很高，才能将大量的电能送往远处的用电地区，如35KV、66KV、110KV、220kv、330kv、500kv等。而在用电负荷处，再用降压变压器将电压降低到适当的数值供用户电气设备使用。电力变压器在传输电能的时候，本身也有一些有功损耗，但数量不大，因而传输效率很高。,中小型变压器的效率不低于95，大型变压器效率可达到98以上。,11/27/2024,二、电力变压器的分类,1、按功能分：,电力变压器按功能分，有,升压变压器和降压变压器,两大类。工厂变电所都采用降压变压器。终端变电所的降压变压器，也称,配电变压器,。,11/27/2024,二、电力变压器的分类,2、按容量分,：,电力变压器按容量系列分，,有R8容量系列和R10容量系列两大类。,R8容量系列指容量等级是按R81.33倍数递增的，我国老的变压器容量等级采用此系列，如：100kvA、135kvA、180kvA、240kvA、320kvA、420kvA、560kvA、750kvA、1000kvA等。,R10容量系列 指容量等级是按R10 ,1.26倍数递增的。R10系列的,容量等级较密，便于合理选用,，是IEC（国际电工委员会）推荐采用的。我国新的变压器容量等级采用此系列，如：100KVA、125kvA、160kvA、200kvA、250kvA、315kvA、400kvA、500kvA、630kvA、800kvA、1000kvA。,11/27/2024,二、电力变压器的分类,3、按相数分：,电力变压器按相数分，有,单相和三相,两大类。,工厂变电所通常都采用三相电力变压器。,11/27/2024,二、电力变压器的分类,4、按调压方式分：,电力变压器按调压方式分，有,无载调压（又称无励磁调压）和有载调压两大类。,工厂变电所大多数采用,无载调压变压器,。,电力变压器通常都有调压开关，分三个档为：即10500V、10000V 9500V。一般变压器出厂时，调压开关都在10000V档位上，如果输入电压低于10000V时，则输出电压也达不到要求，这就需要把调压开关调到9500V档位。在操作调压开关前，,必须先把变压器的输入和输出端与系统线路断开后方可进行操作。这就叫无载调压。,11/27/2024,二、电力变压器的分类,5、按绕组结构分：,电力变压器按绕组结构分，有,单绕组自耦变压器、双绕组变压器、三绕组,变压器。工厂变电所大多采用双绕组变压器。,11/27/2024,二、电力变压器的分类,6、按绕组绝缘及冷却方式分类：,电力变压器按绕组绝缘及冷却方式分，,有油浸式、干式和充气式（SF6）,等。其中油浸式变压器，又有油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水冷式和强迫油循环冷却式等。,工厂变电所大多采用油浸自冷式变压器。,所谓充气式变压器是指变压器的磁路（铁心）与绕组均位于一个充有绝缘气体的外壳内的变压器。以往，一般情况下是采用,SF6气体,，所以又称,气体绝缘变压器,。,11/27/2024,二、电力变压器的分类,7、按绕组导体材质分：,电力变压器按绕组导体材质分，有,铜绕组变压器和铝绕组变压器,两大类。工厂变电所过去大多采用铝绕组变压器，但,低损耗的铜绕组变压器现在得到了越来越广泛的应用,。,11/27/2024,三、电力变压器的型号,特殊使用环境代号,额定电压,额定容量,特殊用途和特殊结构代号,设计序号,调压方式,导线材料,绕组数,油循环方式,冷却方式,相数,产品类别,11/27/2024,三、电力变压器的型号,1、产品类别代号,O-自耦变压器，通用电力变压器不标,H-电弧炉变压器,C-感应电炉变压器,Z-整流变压器,K-矿用变压器,Y-试验变压器,11/27/2024,三、电力变压器的型号,2、相数,D-单相变压器,S-三相变压器,11/27/2024,三、电力变压器的型号,3、冷却方式,F-风冷式,W-水冷式,注：油浸自冷式和空气自冷式不标注,11/27/2024,三、电力变压器的型号,4、油循环方式,N自然循环,O强迫导向循环,P强迫循环,11/27/2024,三、电力变压器的型号,5、绕组数,S三绕组,注：,双绕组不标注,11/27/2024,三、电力变压器的型号,6、导线材料,L铝绕组,注：铜绕组不标注,11/27/2024,三、电力变压器的型号,7、调压方式,Z有载调压,注：,无载调压不标注,11/27/2024,三、电力变压器的型号,8、性能水平代号（设计序号）,性能水,平代号,电压等级,kV,性 能 参 数,空 载 损 耗,负 载 损 耗,7,6、10,符合GB/T 6451组,符合GB/T 6451,35,符合GB/T 6451,8,6、10,符合GB/T 6451组,35,比GB/T 6451平均下降10%,9,6、10,配电变压器符合表A2,6、10,电力变压器比GB/T 6451组平均下降10%,比GB/T 6451平均下降10%,35,比GB/T 6451平均下降20%,10,6、10,比GB/T 6451组平均下降20%,比GB/T 6451平均下降15%,35,比GB/T 6451平均下降30%,11,6、10,比GB/T 6451组平均下降30%,35,比GB/T 6451平均下降40%,11/27/2024,三、电力变压器的型号,9、特殊用途或特殊结构代号,Z低噪声用；,L电缆引出,X现场组装式；,J中性点为全绝缘；,CY发电厂自用变压器,11/27/2024,三、电力变压器的型号,10、变压器的额定容量,变压器的,额定容量,，单位为,KVA,。,11/27/2024,三、电力变压器的型号,11、变压器的额定电压,变压器,高压侧,空载,时的额定,线电压,，单位为KV。,11/27/2024,三、电力变压器的型号,例1：,一台,三相,、,油浸,、,风冷,、,双绕组,、,无励磁调,压、,铝导线,、20000 kVA、110 kV级电力变压器产品，其性能水平符合,GB/T 6451,规定，该产品的型号为：,SFL720000/110,11/27/2024,三、电力变压器的型号,例2：,一台,三相,、油浸、,水冷,、强迫油循环、双绕组、有载调压、铜导线、360000 kVA、220 kV级低噪声用电力变压器的产品，其性能水平符合GB/T 6451规定，该产品的型号为：,S,W,PZ7Z360000/220,11/27/2024,第二节 油浸式电力变压器的结构,11/27/2024,11/27/2024,油,浸,式,电,力,变,压,器,油浸式电力变压器的结构,器身,油箱,冷却装置,保护装置,出线装置,铁心、绕组,、绝缘结构、引线、分接开关,油箱本体（箱盖、箱壁、箱底）和附件（放油阀门、油样活门、接地螺栓、铭牌,散热器,和,冷却器,储油柜（油枕）、油位表、,防爆管,（安全气道）、,吸湿器,(呼吸器)、温度计、净油器、,气体继电器,（瓦斯继电器）,高压套管、低压套管,11/27/2024,2.分接开关,1.高压套管,4.瓦斯继电器,3.低压套管,6.油枕,5.防爆管,8.吸湿器,7.油位表,10.铭牌,9.散热器,12.油样活门,11.接地螺栓,14.活门,13.放油阀门,16.温度计,15.绕组,18.净油器,17.铁芯,20.变压器油,19.油箱,油浸式电力变压器的结构,11/27/2024,1 . 铁芯,铁芯在电力变压器中是重要的组成部件之一。它由高导磁的硅钢片叠积和钢夹件夹紧而成，铁心具有两个方面的功能。,在原理上，铁心是构成变压器的磁路。,它把一次电路的电能转化为磁能，又把该磁能转化为二次电路的电能，因此，,铁心是能量传递的媒介体。,在结构上，它是构成变压器的骨架,。在它的铁心柱上套上带有绝缘的线圈，并且牢固地对它们支撑和压紧。,11/27/2024,变压器铁芯涡流的形成,当成块的金属放在变化的磁场中或者在磁场中运动时，金属内将产生感应电流。这种电流在金属内自成闭合回路，犹如水的旋涡故称涡流，由于成块金属的电阻很小，所以,涡流很强，使成块金属大量发热，同时电能遭到大量的浪费。,1 . 铁芯,11/27/2024,为了减少铁心的,磁滞和涡流损耗,，铁心用厚度为,0.30.5mm的硅钢片,冲剪成几种不同尺寸，并在表面涂厚为,0.010.13mm的绝缘漆,，烘干后按一定规则叠装而成。,由于硅钢片比普通钢的电阻串大，因此利用硅钢片制成的铁心可以进一步减小涡流损耗,。,1 . 铁芯,11/27/2024,接地片,上夹件,铁轭螺杆,拉螺杆,芯柱绑扎,铁心磁导线,下夹件,铁心的结构,1 . 铁芯,11/27/2024,2.绕组,绕组是变压器,最基本的组成部分,，,它与铁心合称电力变压器本体,，是建立磁场和传输电能的,电路,部分。电力变压器绕组由高压绕组，低压绕组，对地绝缘层（主绝缘），高、低压绕组之间绝缘件及由燕尾垫块，撑条构成的油道，高压引线，低压引线等构成。,11/27/2024,不同容量、不同电压等级的电力变压器，绕组形式也不一样。一般电力变压器中常采用,同心式和交叠式,两种结构形式。,2.绕组,11/27/2024,同心式绕组,是把,高压绕组与低压绕组套在同一个铁心上,，一般是将,低压绕组放在里边，高压绕组套在外边,，以便绝缘处理。但,大容量输出电流很大的电力变压器,，低压绕组引出线的工艺复杂，往往把,低压绕组放在高压绕组的外面,。同心式绕组结构简单、绕制方便，故被广泛采用。,绝缘方面,电压调节引线,2.绕组,11/27/2024,交叠式绕组又叫交错式绕组，在同一铁心上，,高压绕组、低压绕组交替排列,、绝缘较复杂、包扎工作量较大。它的优点是力学性能较好，引出线的布置和焊接比较方便、漏电抗较小，,一般用于电压为35KV及以下的,电炉变压器,中。,2.绕组,11/27/2024,3.分接开关,变压器调压是在变压器的,某一绕组上设置分接头,，当变换分接头时就减少或增加了一部分线匝，使带有分接头的变压器绕组的匝数减少或增加，其他绕组的匝数没有改变，从而改变了变压器绕组的匝数比。绕组的匝数比改变了，电压比也相应改变，输出电压就改变，这样就达到了,调整电压,的目的。,11/27/2024,在一般情况下是在,高压绕组上抽出适当的分接,头，因为高压绕组常套在外面，引出分接头方便；另外高压侧电流小，引出的分接引线和分接开关的载流部分截面积小，开关接触部分也容易解决。,3.分接开关,11/27/2024,调压方式有无励磁调压和有载调压两种。无励磁调压时，不是变压器二次不带负载，而是把,变压器各侧都与电网断开，变压器不带电的时候才能调压，在变压器无励磁情况下变换绕组的分接头,；有载调压时，变压器是在不中断负载的情况下进行变换绕组的分接头。,3.分接开关,11/27/2024,变压器无励磁分接开关的额定电压范围较窄，调节级数较少。额定调压范围以变压器额定电压的百分数表示为5或22.5。根据使用要求，在调压范围和级数不变的情况下，允许增加负分接级数，减少正分接级数。无励磁调压变压器在额定电压5范围内改变分接位置运行时，其额定容量不变。如为7和10%分接时，其容量按制造厂的规定；如无制造厂规定，则容量应相应降低2.5和5。,3.分接开关,11/27/2024,3.分接开关,3档输出电压最低，1档输出电压最高,11/27/2024,4.油枕,当变压器油的体积随着,油的温度膨胀或减小,时，油枕起着调节油量，,保证变压器油箱内经常充满油的作用,。,如没有油枕，油箱内的油面波动就会带来一下不利因素：,一是油面降低时露出铁芯和线圈部分会影响散热和绝缘；,二是随着油面波动空气从箱盖缝里排出和吸进，而由于上层油温很高，使油很快地氧化和受潮。油枕的油面比油箱的油面要小，这样，可以减少油和空气的接触面，防止油被过速地氧化和受潮。,三是油枕的油在平时几乎不参加油箱内的循环，它的温度要比油箱内的上层油温的低得多，油的氧化过程也慢的多，因此有了油枕，,可以防止油的过速氧化,。,11/27/2024,4.油枕,11/27/2024,A、罩,B、项针,C、气塞,D、磁铁,E、开口杯,F、重锤,G、探针,H、支架,K、弹簧,L、挡板,M、磁铁,N、螺杆,P、干簧接点（跳闸用）,Q、调节杆,R、干簧节点（信号用）,S、套管,T、嘴子,5.气体继电器,11/27/2024,重瓦斯动作整定,管路通径（毫米）,油速整定范围（米/秒）,80,0.71.5,50,0.61,5.气体继电器,11/27/2024,6.吸湿器,吸湿器又名,呼吸器,，常用吸湿器为吊式吸湿器结构。吸湿器内装有吸附剂,硅胶,，油枕内的绝缘油通过吸湿器与大气连通，内部吸附剂吸收空气中的水分和杂质，以保持绝缘油的良好性能。,11/27/2024,1-连接管,2-螺钉,3-法兰盘,4-玻璃管,5-硅胶,6-螺杆,7-底座,8-底罩,9-变压器油,6.吸湿器,11/27/2024,为了显示硅胶受潮情况，一般采用,变色硅胶,。变色硅胶原理是利用二氯化钴（CoCL2）所含结晶水数量不同而有几种不同颜色做成，二氯化钴含六个分子结晶水时，呈,粉红色,；含有两个分子结晶水时呈,紫红色,；不含结晶水时呈,蓝色,。,6.吸湿器,11/27/2024,呼吸器的作用是提供变压器在温度变化时内部气体出入的通道，,解除正常运行中因温度变化产生对油箱的压力,。,呼吸器内硅胶的作用是在变压器温度下降时对吸进的气体去潮气。,油封杯的作用是延长硅胶的使用寿命，把硅胶与大气隔离开，只有进入变压器内的空气才通过硅胶。,6.吸湿器,11/27/2024,8.防爆管,防爆管又名,安全气道,，装在油箱的上盖上，由一个喇叭形管子与大气相通，,管口用薄膜玻璃板或酚醛纸板封住,。为防止正常情况下防爆管内油面升高使管内气压上升而造成防爆薄膜松动或破损及引起气体继电器误动作，在防爆管与储油柜之间连接一小管，已使两处压力相等。,11/27/2024,8.防爆管,防爆管的作用使当变压器内部发生故障时，将油里分解出来的气体及时排出，以防止变压器内部压力骤然增高而引起油箱爆炸或变形。容量为,800KVA以上的油浸式变压器均装有防爆管,，且其保护膜的爆破压力应低于0662.5Pa。,11/27/2024,8.防爆管,1-储油柜,2-连接小管,3-防爆管,4-油箱,11/27/2024,9.散热器,散热器分为,片式散热器和扁管散热器,片式散热器是用板料厚度为1mm的波形冲片，靠上下集油盒或油管焊接组成。20KVA以下的油浸式电力变压器，平顶油箱的散热面已足够，50200KVA的油浸式电力变压器可采用固定式散热器；2006300KVA油浸式电力变压器，可采用可拆式片式散热器，散热器通过法兰盘固定再油箱壁上。,油浸式变压器冷却装置包括散热器和冷却器，,不带强油循环的称为散热器，带强油循环的称为冷却器。,11/27/2024,9.散热器,11/27/2024,9.散热器,11/27/2024,10.高、低压套管,绝缘套管是油浸式电力变压器箱外的主要绝缘装置，变压器绕组的引出线必须穿过绝缘套管，使引出线之间及引出线与变压器外壳之间,绝缘，,同时起到,固定引出线,的作用。,11/27/2024,11、变压器净油器,运行中的变压器因上层油温与下层油温的,温差,，使,油在净油器内循环,。油中的,有害物质,如：水分、游离碳、氧化物等随油的循环被净油器内的,硅胶吸收,，使油净化而保持良好的电气及化学性能，起到对,变压器油再生,的作用。,11/27/2024,干式变压器简介,干式变压器的铁芯和绕组的冷却介质为空气,。为了便于制造和维护，小容量、低电压的特种变压器，也有做成千式的。一般用于,安全防火要求较高的场合。,开启式。是常用的形式，其器身与大气直接接触，适用于比较干燥而洁净的,室内环境,(环境温度20时，相对湿度不超过85)，一般有空气自冷和风冷两种冷却方式。,11/27/2024,干式变压器简介,封闭式。器身处在封闭的外壳内，,与外部大气不直接接触,。可用于较为恶劣的环境中。由于密封、散热条件差，,主要有用于矿用的隔爆型变压器。,封闭式也可充以23个大气压下的六氟化硫气体，并加以强迫循环，则变压器的绝缘和散热能力均可和油浸式相比拟，适用于高电压等级的产品。不过，这种干式变压器已变为气体绝缘变压器了。,浇注式。用环氧树脂或其他树脂浇注作为主绝缘，结构简单、体积小，,适用于较小容量的产品,。,11/27/2024,第三节 变压器的工作原理,11/27/2024,变压器的一次绕组（一次绕组）与交流电源接通后，经,绕组内流过交变电流产生磁通,，在这个磁通作用下，铁芯中便有,交变磁通,，即一次绕组从电源吸取电能转变为磁能， 在铁芯中同时交（环）链原、副边绕组（二次绕组），由于,电磁感应,作用，分别在原、二次绕组产生频率相同的,感应电动势,。如果此时二次绕组接通负载，在二次绕组感应电动势作用下，便有,电流流过负载,，铁芯中的磁能又转,换为电能。这就是变压,器利用电磁感应原理将,电源的电能传递到负载,中的工作原理。,1. 变压器的工作原理,11/27/2024,在主磁通的作用下，两侧的线圈分别产生感应电势，电势的大小与匝数成正比，K为变压器变比。,1. 变压器的工作原理,变压器匝数多的一侧电流小，匝数少的一侧电流大。变压器的原、副线圈匝数不同，起到了,变压,作用。,变压器一次侧为额定电压时，,其二次侧电压随着负载电流的大小和功率因素的高低而变化。,变压器电流之比与一、二次绕组的匝数成反比，即,11/27/2024,2.变压器空载和负载运行,1）,变压器的空载运行,变压器一次绕组接电源，二次绕组开路，负载电流,为零，这种情况即为变压器的空载运行。,11/27/2024,2）,变压器的负载运行,一次侧接交流电源，二次侧接负载，二次侧中便有负载电流流过，这种情况称为负载运行。,3.变压器空载和负载运行,11/27/2024,4.变压器额定值的含义和作用,1）,额定容量 ：指变压器的,视在功率,。对三相变压器指三相容量之和。,单位：伏安（,VA,） 千伏安（,kVA,）,2 ）,额定电压 ： 指电源加到原边绕组上的电压， 是,副边绕组开路,即空载运行时副绕组的端电压。对于三相变压器一般指线电压值。,单位：伏（,V,） 千伏（,kV,）,11/27/2024,4.变压器额定值的含义和作用,3,）,额定电流 ：由 和 计算出来的电流，即为额定电流,对单相变压器：,对三相变压器：,11/27/2024,4,）,额定频率,：我国规定标准工业用电频率为,50,赫（,Hz,）有些国家采用,60,赫。,此外，额定工作状态下变压器的效率、温升等数据均属于额定值。,4.变压器额定值的含义和作用,11/27/2024,在泵站的低压配电系统中，一般是由两台电力变压器给低压设备供电。,两台电源的切换通过一台双电源切换控制柜，进行选择和切换,。通常情况下由一台变压器运行，另一台备用，但在某些情况下，需要两台变压器并列运行时，就要求两台变压器必须满足几个条件。,5.两台三相变压器的并联运行,11/27/2024,两台变压器并联运行的条件：,1,、两台并联运行的变压器,变比,必须相等；,2,、阻抗电压（即,短路电压,）相等；,3,、两台变压器的,连接组别,必须相同；,4,、,容量之比不超过,3,：,1,.,11/27/2024,第四节 电力变压器的故障分析,11/27/2024,油浸式电力变压器的故障分为内部故障和外部故障,内部故障：,变压器油箱内发生的各种故障，其主要类型有：各相绕组之间发生的,相间短路,、绕组的线匝之间发生的,匝间短路,、绕组或引出线通过外壳发生的,接地故障,等。,外部故障：,变压器油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障，其主要类型有：,绝缘套管,闪络或破碎而发生的解体短路，,引出线,之间发生相间故障等而引起变压器内部故障或绕组变形。,11/27/2024,变压器内部故障,从性质上一般又分为,热故障,和,电故障,两大类。,热故障,通常为变压器内部局部过热、温度升高。根据其严重程度，热故障常被分为轻度过热（低于150），低温过热（150300 ）；中温过热（300700 ）、高温过热（一般高于700 ）四种故障情况。,电故障,通常指变压器内部在高电场的作用下，造成绝缘性能下降或劣化的故障。根据放电的能量密度不同，电故障又分为局部放电、火花放电和高能电弧放电三种故障类型。,11/27/2024,主要指变压器出口短路，以及内部引线或绕组间对地短路、及相与相之间发生的短路而导致的故障。,短路电流引起绝缘过热故障,变压器突发短路时，其高、低压绕组可能同时通过为额定值数十倍的短路电流，它将产生很大的热量，使变压器严重发热。当变压器承受短路电流的能力不够，热稳定性差，会使变压器绝缘材料严重受损，而形成变压器击穿及损毁事故。,1.短路故障,11/27/2024,短路电动力引起绕组变形故障,变压器受短路冲击时，如果短路电流小，继电保护正确动作，绕组变形将是轻微的，,如果短路电流大，继电保护延时动作甚至拒动，变形将会很严重，甚至造成绕组损坏。对于轻微的变形，如果不及时检修，恢复垫块位置，紧固绕组的压钉及铁轭的拉板、拉杆，加强引线的夹紧力，在多次短路冲击后，由于累积效应也会使变压器损坏。,1.短路故障,11/27/2024,放电故障对变压器绝缘的影响,放电对绝缘有两种破坏作用：一种是由于放电质点直接轰击绝缘，使局部绝缘受到破坏并逐步扩大，使绝缘击穿。另一种是放电产生的热、臭氧、氧化氮等活性气体的化学作用，使局部绝缘受到腐蚀，介质损耗增大，最后导致热击穿。,2.,放电故障,11/27/2024,.,固体绝缘故障,固体纸绝缘是油浸式变压器绝缘的主要部分之一，包括：绝缘纸、绝缘板、绝缘垫、绝缘卷、绝缘绑扎带等，其主要成分是化纤素，一般信纸的聚合度为,13000,左右，当下降至,250,左右，其机械强度已下降了一半以上，极度老化致使寿命终止的聚合度为,150,200,绝缘纸老化后，其聚合度和抗张强度将逐渐降低，并生成水、,CO,、,CO,2,这些老化产物大都对电气设备有害，会使绝缘纸的击穿电压和体积电阻率降低、介质增大、抗拉强度下降，甚至腐蚀设备中的金属材料。,3.,绝缘故障,11/27/2024,液体油绝缘故障,液体绝缘的油浸变压器是,1887,年由美国科学家汤姆逊发明的，,1892,年被美国通用电气公司等推广应用于电力变压器，这里所指的液体绝缘即是变压器油绝缘。油浸变压器的特点：,大大提高了电气绝缘强度，缩短了绝缘距离，减小了设备的体积；,大大提高了变压器的有效热传递和散热效果，提高了导线中允许的电流密度，减轻了设备重量，它是将运行变压器器身的热量通过变压器油的热循环，传递到变压器外壳和散热器进行散热，从而提高了有效的冷却降温水平。,由于油浸式密封而降低了变压器内部某些零部件和组件的氧化程度，延长了使用寿命。,3.,绝缘故障,11/27/2024,变压器油劣化的原因,按轻重程度可分为污染和劣化两个阶段,污染,是油中混入水分和杂质，这些不是油氧化的产物，污染的绝缘性能会变坏，击穿电场强度降低，介质损失角增大。,劣化,是油氧化后的结果，当然这种氧化并不仅的产物，污染油的绝缘性能会变坏，击穿电场强度降低，介质损失角增大。,3.,绝缘故障,11/27/2024,温度的影响,电力变压器为油、纸绝缘，在不同温度下油、纸中含水量有着不同的平衡关许曲线，一般情况下，温度升高，纸内水分要向油中析出；反之，则纸要吸收油中的水分，因此温度较高时，变压器内绝缘油的微水含量较大，反之，微水含量就小。,变压器的寿命取决于绝缘的老化程度,，,而绝缘的老化又取决于运行的温度。,如油浸式变压器在额定负载下，绕组平均温升为65 ，最热点温升为78 ，若平均环境温度为20，则最热点温度为98 ，在这个温度下，变压器可运行2030年，若变压器超载运行，温度升高，促使寿命缩短。,国际电工委员会认为，A级绝缘的变压器载80140 温度范围内，,温度每增加6度，变压器绝缘有效寿命降低的速度就会增加一倍，这就是6度法则，,说明对热的限制已比过去认可的8度法则更为严格。,3.,绝缘故障,11/27/2024,湿度的影响,水分的存在将加速纸纤维素降解，因此，CO和CO,2,的产生与纤维素材料的含水量也有关。当湿度一定时，含水量越高，分解出的CO,2,越多，反之，含水量越低，分解出的CO就越多。,3.,绝缘故障,11/27/2024,过电压的影响,暂态过电压的影响，三相变压器正常运行产生的相、地间电压是相间电压的,58,，但发生单相故障时，主绝缘的电压对中性点接地系统将增加,30,，对中性点不接地系统将增加,73,，因而可能损伤绝缘,雷电过电压的影响，雷电过电压由于波头陡，引起纵绝缘（匝间、相间绝缘）上电压分布很不均匀，可能在绝缘上留下放电痕迹，从而使固体绝缘受到破坏。,操作过电压的影响，由于操作过电压的波头相当平缓，所以电压分布近似先行，操作过电压由一个绕组转移到另一个绕组上时，约与这两个绕组间的匝数成正比，从而容易造成主绝缘或相间绝缘的劣化和损坏。,3.,绝缘故障,11/27/2024,短路电动力的影响,出口短路时的电动力可能会使变压器绕组变形、引线移位，从而改变了原有的绝缘距离，使绝缘发热，加速老化或受到损伤造成放电、拉弧及短路故障。,3.,绝缘故障,11/27/2024,4.,铁心故障,电力变压器正常运行时，铁心必须有一点可靠接地。,若没有接地，则铁心对地的悬浮电压，会造成铁心对地断续性击穿放电，铁心一点接地后消除了形成铁心悬浮电位的可能，但铁心出现两点以上接地时，铁心间的不均匀电位就会在接地点之间形成环流，并造成铁心多点接地发热的故障。变压器的铁心接地故障会造成铁心局部过热，严重时，铁心局部温升增加，轻瓦斯动作，甚至将会造成重瓦斯动作而跳闸的事故。烧熔的局部铁心片间的短路故障，使铁损变大，严重影响变压器的性能和正常工作，以致不许更换铁心硅钢片加以修复。有关资料统计表明，,因铁心问题造成的故障比例，占变压器各类故障的第三位。,11/27/2024,4.,铁心故障,故障原因：,1、安装过程重的疏忽。完工后未将变压器油箱顶盖上运输用的定位钉翻转或卸除。,2、制造或大修过程重的疏忽。铁心夹件的支板距心柱太近，硅钢片翘凸而触及夹件支板或铁轭螺杆。,3、铁心下夹件垫脚与铁轭间的纸板脱落，造成垫脚与硅钢片相碰或变压器进水纸板受潮形成短路接地。,4、潜油泵轴承磨损，金属粉末沉积箱底，受电磁力影响形成导电小桥，使铁轭与垫脚或箱底接通。,11/27/2024,4.,铁心故障,故障原因：,5、油箱中不慎落入金属异物，如铜丝、焊条或铁心碎片等造成多点接地。,6、下夹件与铁轭阶梯间的木垫受潮或表面附有大量油泥、水分、杂质使其绝缘被破坏。,7、变压器的油泥污垢堵塞铁心纵向散热油道，形成短路接地。,8、变压器油箱和散热器等在制造过程中，由于焊渣清理不彻底，当变压器运行时，在油流的作用下，杂质往往被堆积在一起，使铁心与油箱壁短接。,11/27/2024,4.,铁心故障,故障影响,铁心局部过热甚至烧坏，造成磁路短路，使铁心损耗增加。,铁心局部过热，使变压器油分解，引起变压器油性能下降,变压器内气体不断增加析出，可能导致气体继电器动作跳闸事故。,11/27/2024,5.,分接开关故障,无载分接开关故障,电路故障：从影响到变压器气体组成变化的角度，可以看到无载分接开关的故障形式常表现在接触不良、触头锈蚀电阻增大发热、开关绝缘支架上的紧固螺栓接地断裂造成悬浮放电等。,机械故障：无载分接开关的故障反应在开关弹簧压力不足、滚轮压力不足、滚轮压力不匀、接触不良以致有效接触面积减小。此外，开关接触处存在的油污使接触电阻增大，在运行时将引起分接头接触面烧伤。,11/27/2024,5.,分接开关故障,无载分接开关故障,结构组合：分接开关编号错误、乱档，各级变比不成规律，导致三相电压不平衡，产生环流而增加损耗，引起变压器故障。,绝缘故障：分接开关上分接头的相间绝缘距离不够，绝缘材料上堆积油泥受潮，当发生过电压时，也将使分接开关相间发生短路故障。,11/27/2024,6.,变压器渗漏故障,变压器渗漏的原因：,变压器的焊点多、焊缝长：,油浸式电力变压器是以钢板焊接壳体为基础的多种焊接连接件的集合体。一台31500KVA变压器采用橡胶密封件的连接点约为27处，焊缝总长近20m左右，因此渗漏途径可能较多。,密封件材质低劣：,密封件材质低劣和缺损是变压器连接部位渗漏的主要原因。,11/27/2024,6.,变压器渗漏故障,变压器渗漏的类型,空气渗漏,空气渗漏是一种看不见的渗漏，如套管头部、储油柜的隔膜、安全气道的玻璃以及焊缝沙眼等部位的进出空气都是看不见的。但是由于渗漏造成绕组绝缘受潮和油加速老化的影响很大。,油渗漏,主要是指套管中油或有载调压分接开关室的油向变压器本体渗漏。充油套管正常油位高于变压器本体油位，若套管下部密封部位封不严，在油压差的作用下会造成套管中缺油现象，影响设备安全运行。,11/27/2024,第五节 变压器的绝缘测试和巡视,11/27/2024,测量变压器的,绝缘电阻,是检验变压器绕组相间绝缘和绕组对地绝缘是否符合要求的一种常用的检测方法。,1、测量方法：,A、测量1000V以下的低压绕组的绝缘电阻时，应选用,1000V兆欧表,。首先将高压侧绕组对地放电并短接在一起接地，接入兆欧表的E端；然后将低压绕组短路接入兆欧表的L端；摇动兆欧表达到120r/min。待指针稳定后读数。测量完毕要先拆线后停表，,并将被测绕组对地放电。,一、变压器的绝缘测试,11/27/2024,B、测量1000V以上的高压绕组的绝缘电阻时，应选用,2500V兆欧表,。首先将低压侧绕组对地放电并短接在一起接地，接入兆欧表的E端；然后将高压绕组短路接入兆欧表的L端；摇动兆欧表达到120r/min。待指针稳定后读数。测量完毕要先拆线后停表，并将被测绕组对地放电。,2、测量数据的判断：当缺乏制造厂数据时，电力变压器的绝缘电阻允许值可参考下表：,油浸式电力变压器绝缘电阻允许值 单位：兆欧,注：同一变压器中低压绕组的绝缘电阻与高压绕组相同,高压绕组电压等级,温度 （）,10,20,30,40,50,60,70,80,310KV,450,300,200,130,90,60,40,25,11/27/2024,二、变压器的巡视检查,1、电力变压器的检查周期,应定期在电力变压器最大负荷期间测量其三相负荷和中性线电流，如发现三相电流不平衡超过规定时，应重新分配负荷（,中性线电流不得超过变压器额定电流的25%,）。,应定期对电力变压器进行外观检查，检查周期每两个月至少一次，根据现场具体情况（大风、结冰、污秽等）适当增加检查次数。,在气候激变（冷、热）时应对变压器的油面进行额外检查；雷雨后应检查套管有无放电现象，避雷器的动作情况。,11/27/2024,2、配电变压器定期巡视的检查项目及标准,1）,储油柜,的油位油色应正常，且无渗漏油。,2）,套管,外部应清洁，无破损、裂纹，无放电痕迹及其他异常现象。,3）变压器,响声,应正常，本体无渗油漏油；吸潮器应完好，硅胶应干燥。,4）,引线接头,、电缆、母线等应无发热。,5）,安全气道,及保护膜应完好无损，瓦斯继电器内无气体。,11/27/2024,6）配电变压器,箱壳,发热正常；接地线、接地极应完好，接头接触良好。,7）变压器室的,门窗,应完整，房屋无渗漏；室外柱上变压器台或地上变压器围栏内无影响安全的物品。,8）配电变压器低压侧开关、计量箱及电气仪表正常；保护配电变压器的避雷器、跌落熔断器完好，无破损、闪络等现象。,11/27/2024,3、如何根据变压器的声音来判断变压器的运行情况？,变压器在运行中有,轻微的嗡嗡,声，这是交流电通过变压器线圈时产生的磁通，使变压器铁芯震动而发出的声音。正常运行时，这种声音是清晰而有规律的。但当变压器的负荷变动或运行出现异常以及发生故障时，将产生异常声音。因此，可以根据声音来判断变压器的运行情况：,（1）当发出的嗡嗡声有变化，但无杂音，这是负荷可能有大的变化；,（2）过负荷时，变压器内发出,很高而且沉重,的嗡嗡声；,（3）,系统短路或接地时,，因通过大量短路电流，使变压器内部发出,很大的噪音；,（4）变压器内个别零件松动时，变压器内部发出异常的声音；,（5）由于,变压器内部接触不良，或有击穿的,地方，使变压器发出,放电声；,11/27/2024,本课结束！谢谢大家！,11/27/2024,