变压器的运行维护和事故处理Word文档格式.docx
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ABSTRACTII
1绪论1
1.1变压器的发展现状1
1.2本文研究的意义和主要内容2
1.2.1本文研究的意义2
1.2.2本文研究的主要内容3
2变压器的结构和功能原理4
2.1变压器的结构4
2.2变压器的功能5
2.3变压器的基本原理6
3变压器的运行维护8
3.1变压器运行前检查8
3.1.1变压器外表的检查8
3.1.2测量变压器绝缘8
3.1.3测量绕组连同套的直流电阻8
3.1.4保护检查9
3.2变压器运行中巡视检查9
3.3油系统检查及维护10
4变压器故障诊断与处理13
4.1绕组故障13
4.2套管故障14
4.3分接开关故障14
4.4铁芯故障14
4.5瓦斯保护故障15
5结论16
致谢18
参考文献19
原文原创性声明20
摘要I
5结束语16
致谢17
参考文献18
论文原创性声明19
1绪论
1.1变压器的发展现状
一个世纪以来,电力变压器原理未曾改变,随着年代的推进,先进生产设备日臻完善,因而各项技术参数越来越先进。
国外在世界范围内形成了几大集团:
乌克兰扎布洛斯变压器厂,年生产能力100GVA;
俄罗斯陶里亚第变压器厂,年生产能力40GVA,ABB公司29个电力变压器厂年生产能力80~100GVA,英法年生产能力为40GVA,日本各厂总和年生产能力65GVA,德国TU集团年生产能力40GVA。
这些公司生产的已在系统运行的代表性产品:
1150kV、1200MVA,735~765kV、800MVA,400~500kV、3?
750MVA或1?
550MVA,220kV、3?
1300MVA电力变压器;
直流输电±
500kV、400MVA换流变压器。
电力变压器主要为油浸式,产品结构有两类:
心式和壳式。
心式生产量占95%,壳式只占5%。
心式与壳式互无压倒性的优点,只是心式工艺简单一些,因而为大多数厂家采用,而壳式结构与工艺都要复杂一些,只有传统工厂采用。
壳式特别适用于高电压、大容量,其绝缘、机械及散热都有优点且适宜于山区水电站的运输,因而仍有其生命力。
我国沈阳变压器厂、西安变压器厂、保定变压器厂均已成批生产。
500kV级电力变压器,在500kV系统内运行,最长的已超过17年,经过十几年的不断改进,其运行指标与进口变压器完全相当,总产量达150GVA。
组件①套管。
国外原全苏电瓷厂已生产供应1150kV电容式套管,日本NGK已生产供应1100kV电容式套管。
我国南京电瓷厂、西安电瓷厂可成批量供应500kV电容式套管。
②有载分接开关。
德国MR分接开关厂是世界著名工厂,已做出了一系列有载分接开关,如V型、M型,供应世界各国,国产变压器及国内进口变压器已装用多台V型及M型开关,运行上基本可靠。
遵义长征电器厂早已做出了V型与M型分接开关,沈阳变压器厂也能生产。
其产品已在国内众多的变压器上应用,运行证明也是可靠的。
③冷却器。
国外风、水冷却器和片式散热器都有,但水冷却器用得不多。
风冷为板翅式,由专业工厂钎焊,用料少、冷却效率高。
我国这三种冷却器都有。
水冷却器也只在部分水电站用。
风冷却器为肋管式,制造工艺简单,效率尚可,只是与板翅式相比,体积大、用料多。
我们也曾对板翅式作过科研,具备了设计数据,只因生产工艺复杂未能投产。
另外,国外配电变压器容量到2500kVA,有两种铁心型式:
圆形与椭圆形。
圆形的占绝大多数,椭圆形的由于M0(铁心柱的间距)小,因而用料可以减少,其对应线圈为椭圆形。
低压线圈有线绕式与箔式,油箱有带散热管的(少数)与波纹式的(大多数)。
另外,美洲用三相四线制供电,多用单相变压器,这种供电制线路损耗小,运行经济,但变压器因多为单相(油浸式单相占四分之三,干式单相占不到10%),用料用工较三相多。
我国因供电制与欧洲一样,历来只做三相变压器,主要产品为新S9型,容量到1600kVA。
新S9有较好的经济指标(与国外不相上下),也有很高的可靠性,做了800台产品的短路试验,从1996年试制鉴定,到1999年末已有400家工厂取得生产资格。
有约10家工厂生产波纹式油箱,运行的新S9约占25%。
国外环氧树脂浇注干式变压器(简称干变),国外从60年代生产,技术日趋成熟。
这种变压器有:
带填料的(石英粉)、纯树脂的、绕包的,各种工艺、结构并存。
据德国一位专家谈,电压最大到36kV,容量可达30MVA。
美国配电市场干变年产38万台(28336MVA),油浸式变压器148万台(68150MVA),干变台数占20%,容量占30%。
欧洲配电油浸式变压器总有量小于2500kVA的200万台,大于2500kVA的160万台;
干变总有量40万台,占10%。
国内浇注式干式变压器科研工作开始比较早,70年代中期即生产船用160kVA变压器,成批生产还是在80年代末,目前带填料、纯树脂、绕包的3种均生产,以纯树脂的占多数,最大容量做到16~20MVA/35kV,再加吹风可提高50%容量即24~30MVA。
特别应该提出的是,山东金乡金曼克变压器公司1999年末已研制成功单相DCZ910.5MVA/110kV干式变压器,这是迄今为止,世界上生产的最高电压等级的干式变压器,可以为电力系统提供一种新型防火灾变压器。
其后组成了三相SCZ-X31.5MVA/110kV,已于2000年9月在山东兖州供电局运行,情况良好。
从众多配电变压器看,其技术经济指标已与国外处于同一水平。
此外,顺德特种变压器厂还为长江三峡发电机配套“九五”国家重点科研项目,试制成功新型干式励磁变压器,已通过鉴定,达到世界水平。
1.2本文研究的意义和主要内容
1.2.1本文研究的意义
变压器是用来改变交流电压的值,它不仅能改变交流电的电压,同时还能改变阻抗,在不超设计功率时,还可改变电流。
在不同的环境下,变压器的用途也不同。
改革开放的大好形势和电力工业的强力需求,极大地推动了我国变压器行业的发展和技术进步。
目前,我国变压器的年生产能力已跃居全球第一,产品技术水平也接近或达到世界先进水平。
2004年,全国变压器总产量已达到5亿千伏安,产品的最高电压等级已上升到750千伏。
我国第一个750千伏输变电工程的建设带动了特高压变压器、电抗器产品的研制开发工作,在高压直流换流变压器的国产化方面,国内企业也取得了重大突破。
大多数与电有关的都要用到变压器,在日常生活中变压器应用范围是很广的。
因此如何来对变压器的运行进行维护和处理其故障就成了变压器运用中的一贯外重要环节。
本文研究变压器的运行维护和事故处理也就有着重要的意义。
1.2.2本文研究的主要内容
变压器是用来改变交流电压的置,它不仅能改变交流电的电压,同时还能改变阻抗,在不超设计功率时,还可改变电流。
2变压器的结构和功能原理
2.1变压器的结构
变压器主要由铁心、绕组和附件组成:
1、变压器铁心:
1)变压器铁心材料
铁心是变压器磁路的主体,变压器铁心分为铁心柱和铁轭,铁心柱上套装绕组,铁轭的作用是使磁路闭合。
为减少铁心内的磁滞损耗和涡流损耗,提高铁心导磁能力,铁心采用含硅量约为5%,厚度为0.35mm或0.5mm,两面涂绝缘漆或氧化处理的硅钢片叠装而成。
2)变压器铁心结构
变压器铁心分为心式结构和壳式结构。
(1)心式变压器:
心式变压器的原、副绕组套装在铁心的两个铁心柱上。
结构简单,电力变压器均采用心式结构。
(2)壳式变压器:
壳式变压器的铁心包围绕组的上下和侧面。
制造复杂,小型干式变压器多采用。
2、变压器绕组:
绕组是变压器的电路部分,用绝缘铜线或铝线绕制而成。
绕组的作用是电流的载体,产生磁通和感应电动势。
高压绕组:
工作电压高的绕组;
低压绕组:
工作电压低的绕组。
绕组有同心式和交叠式。
同心式绕组:
高低压绕组在同一芯柱上同芯排列,低压绕组在里,高压绕组在外,便于与铁芯绝缘,结构较简单。
交叠式绕组:
高低压绕组分成若干部分形似饼状的线圈,沿芯柱高度交错套装在芯柱上。
同心式绕组
1、高压绕组
2、低压绕组
3、变压器附件
电力变压器的附件有油箱、油枕、分接开关、安全气道、绝缘套管等。
电力变压器的附件作用是保证变压器的安全和可靠运行。
(1)变压器油箱:
即油浸式变压器的外壳,用于散热,保护器身,箱中有用来绝缘的变压器油。
(2)变压器储油柜:
装在油箱上,使油箱内部与外界隔绝。
(3)变压器安全气道:
装在油箱顶盖上,保护设备,防止出现故障时损坏油箱。
当变压器发生故障而产生大量气体时,油箱内的压强增大,气体和油将冲破防爆膜向外喷出,避免油箱爆裂。
(4)变压器瓦斯继电器:
装在变压器的油箱和储油柜间的管道中,主要保护装置。
内部有一个带有水银开关的浮筒和一块能带动水银开关的挡板。
当变压器发生故障,产生的气体聚集在气体继电器上部,油面下降,浮筒下沉,接通水银开关而发出信号;
当变压器发生严重故障,油流冲破挡板,挡板偏转时带动一套机构使另一水银开关接通,发出信号并跳闸。
(5)变压器分接开关:
在电力系统,为了使变压器的输出电压控制在允许变化的范围内,变压器的原边绕组匝数要求在一定范围内调节,因而原绕组一般备有抽头,称为分接头。
利用开关与不同接头连接,可改变原绕组的匝数,达到调节电压的目的。
分接开关分为有载调压分接开关和无载调压分接开关。
(6)变压器绝缘套管:
装在变压器的油箱盖上作用是把线圈引线端头从油箱中引出,并使引线与油箱绝缘。
电压低于1KV采用瓷质绝缘套管,电压在10-35KV采用充气或充油套管,电压高于110KV采用电容式套管。
作用:
加强绝缘和散热。
(7)变压器测温装置:
监测变压器的油面温度。
小型的油浸式变压器用水银温度计,较大的变压器用压力式温度计。
2.2变压器的功能
在不同的环境下,变压器的用途也不同,如:
1、远距输入电线路,为减小线路损耗,从发电厂出来的电,要先升压到几万伏(如11KV),到达目的地时,再降压(如220V)。
2、在电子放大线路中,为达到两线放大间转输能量消耗最少,要进行阻抗匹配,用变压器联接,可起到改变阻抗的作用。
3、电焊时,在焊条与焊件间所需电流很大(几十~几百安),而电压很小(几伏)。
电焊机就是一个变压器,它把高电压(如220V)变成低压。
而在不改变功率的条件下,在输出端产生很大的电流。
4、有时,在一个环境中需要不同的电压,变压器又可制成多绕组的或中间抽头式的。
进而产生多种电压。
5、在交流稳压器中,采用即时改变输出线圈的圈数,来达到调速输出电压的目的。
2.3变压器的基本原理
图2.1单相双绕组变压器原理图
变压器的基本原理是电磁感应原理,现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理:
如图一当一次侧绕组上加上电压1时,流过电流1,在铁芯中就产生交变磁通1,这些磁通称为主磁通,在它作用下,两侧绕组分别感应电势1,2,感应电势公式为:
E=4.44fN豰式中:
E--感应电势有效值
f--频率
N--匝数
豰--主磁通最大值
由于二次绕组与一次绕组匝数不同,感应电势E1和E2大小也不同,当略去内阻抗压降后,电压1和2大小也就不同。
当变压器二次侧空载时,一次侧仅流过主磁通的电流(0),这个电流称为激磁电流.当二次侧加负载流过负载电流2时,也在铁芯中产生磁通,力图改变主磁通,但一次电压不变时,主磁通是不变的,一次侧就要流过两部分电流,一部分为激磁电流0,一部分为用来平衡2,所以这部分电流随着2变化而变化.当电流乘以匝数时,就是磁势。
上述的平衡作用实质上是磁势平衡作用,变压器就是通过磁势平衡作用实现了一、二次侧的能量传递。
3变压器的运行维护
3.1变压器运行前检查
变压器投入运行前在现场检测的项目如下:
3.1.1变压器外表的检查
1.检查油枕上的油位计是否完好,油位是否清晰且在与环境温度相符的油位线上,不能过高或过低。
过高了,在变压器投入运行带上负荷后,油温上升,油膨胀,很可能使油枕顶部的呼吸器连通管处溢出;
过低了,则在冬季轻负或短时期内停止运行时,很可能使油位下降至油位计上看不到的位置。
2.检查盖板、套管、油位计及排油阀等处是否密封良好,有无渗漏油现象。
否则当变压器带上负荷后,在热状态下,会发生更严重的渗漏现象。
3.检查防爆管(安全气道)的防爆膜是否完好。
4.检查呼吸器的吸潮剂是否失效。
5.检查变压器的外壳接地是否牢固可靠,因为它对变压器起着直接的保护作用。
6.检查变压器一、二次出线套管及它与导线的连接是否良好,相色是否正确。
7.检查变压器上的铭牌与所要求选择的变压器规格是否相符。
例如各侧电压等级、变压器的接线组别、变压器的容量及分接开关位置等。
3.1.2测量变压器绝缘
用1000~2500V兆欧表测量变压器的一、二次绕组对地绝缘电阻(测量时非被测绕组接地),以及一、二次绕组间的绝缘电阻,并记录测量时的环境温度,绝缘电阻的允许值没有硬性规定,但应与历史情况或原始数据相比较,不低于出厂值的70%(当被测试变压器的温度与制造厂试验时的温度不同时,应换算到同一温度进行比较),但最低值不能低于25~130M。
3.1.3测量绕组连同套的直流电阻
根据国家标准《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》第6。
0。
2条的有关规定;
配电变压器各相直流电阻的相互差值小于平均值的4%,线间直流电阻的相互差值应小于平均值的2%。
由于变压器结构等原因,直流电阻的相互差值不能满足上述要求时,可与同温度下产品出厂实测数值进行比较,相应变化不大于2%,即属正常。
测量变压器直流电阻时应注意两点。
表笔应接触良好,以表针稳定不动值为准;
测量后注意放电。
3.1.4保护检查
对于一、二次采用熔丝保护的变压器,在送电投入运行前,必须检查所用的熔丝规格是否与规定的数值相符合,因为熔丝是用来保护变压器的一、二次出线套管,二次配线和变压器的内部短路故障所用,所以熔丝选择过大,将不会起到保护的作用。
例如,当二次出线套管短路时,如果熔丝不熔断,则变压器会被烧毁;
反之,熔丝若选择过小,则在正常运行情况下。
例如,在额定负荷或允许的过负荷情况下熔丝熔断,就会造成对用户供电的中断,此时若三相熔丝只熔断一相,则对用户造成的危害更大,因为用户使用的是三相动力负荷(如电动机),若长时间处于两相受电运行,会产生过热而被烧毁。
一次熔丝选用的标准通常是变压器一次额定电流的1.5-2倍。
二次熔丝的选用标准通常是变压器二次额定电流。
如以上四个方面的检查全部合格,则先将变压器空投(不带负荷),听变压器的电磁声应无异常,并测量二次侧电太是否平衡,如平衡说明变压器变比正常,无匝间短路,变压器可以带负荷正式运行。
3.2变压器运行中巡视检查
变压器运行中应做以下项目检查:
1检查变压器上层油温是否超过允许范围。
由于每台变压器负荷大小、冷却条件及季节不同,运行中的变压器不能以上层油温不超过允许值为依据,还应根据以往运行经验与实际的油温比较。
如油温突然增高,则应检查冷却装置是否正常,油循环系统是否损坏等,来判断变压器内部是否有故障。
2检查油质,应为透明、微带黄色,由此判断油质的好坏。
油面应符合周围温度的标准线,如油面过低应检查变压器是否漏油等。
油面过高应检查冷却装置的使用情况,是否有内部故障。
3变压器的声音应正常。
正常运行时一般有均匀的“嗡嗡”电磁声。
如声音有改变,则应细心检查,并迅速汇报值班调度员并请检修单位处理。
4应检查套管是否清洁,有无裂纹和放电痕迹,冷却装置应正常。
工作、备用电源及油泵应符合运行要求等。
5天气有变化时,应重点进行特殊检查。
大风时,检查引线有无剧烈摆动,变压器顶盖、套管引线处应无杂物;
大雪天,各部触点在落雪后,不应立即熔化或有放电现象;
大雾天,各部有无火花放电现象;
等等。
当变压器在特殊条件下运行时,应对其进行特殊巡视检查,检查内容包括以下各项;
1在过负荷情况下,应监视负荷、油温和油位的变化,接头接触应良好,示温蜡片应无熔化现象,冷却系统应运行正常;
2在大风天气时,应注意引线的松紧、摆动情况,以及变压器、引线上有无异物搭挂;
3在雷雨天气时,应着重检查瓷套管有放电闪络现象,避雷器
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