變壓器的運行和維護

1、單擊此處編輯母版標題樣式單擊此處編輯母版標題樣式單擊此處編輯母版標題樣式單擊此處編輯母版標題樣式高等職業(yè)教育數(shù)字化學(xué)習(xí)中心一.變壓器自身方面采取的過電壓保護措施： 變壓器運行中因某種原因使變壓器上的電壓超過額定值叫“過電壓”，分兩類：一種是大氣過電壓：是因打雷引起的過電壓，可達額定相電壓的8-12倍；另一種是操作過電壓：因系統(tǒng)開關(guān)操作時，電氣設(shè)備投入或退出運行過程中，因系統(tǒng)中電磁能的轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的過電壓，其數(shù)值一般為額定相電壓的2-4.5倍。因為操作過電壓是電力系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的，所以它的大小與系統(tǒng)的額定電壓有關(guān)，系統(tǒng)的額定電壓高了，操作過電壓的絕對值也高，因此，絕緣的耐電強度在220千伏以下系統(tǒng)，主

2、要由大氣過電壓決定，而220千伏以上系統(tǒng)，操作過電壓將占主要地位。 過電壓具有短時脈沖性質(zhì)，而操作過電壓常會引起周期性的沖擊波，大氣過電壓的沖擊波如下圖所示：變化過程很快的沖擊波作用在變壓器上與工頻電壓作用在變壓器上的后果不同，這是因為沖擊波的頻率很高，波前陡度很大，就好像一個很高頻率的正弦波的一部分，如一個波前時間為1.5微秒的沖擊波，其頻率相當(dāng)于160千周。如果說我們在分析工頻電壓下變壓器內(nèi)部的電壓分布情況時，只需考慮變壓器的電阻和電感（或感抗）的影響就行可在分析沖擊波作用下變壓器內(nèi)部電壓分布情況時，則還要考慮電容（變壓器線圈間，各線圈間和線圈與鐵心間都存在一定數(shù)值的電容）的影響。而不論變

3、壓器的中性點是否接地，在起始得瞬間的電壓分布，都使線圈的首端幾匝線圈間出現(xiàn)很大匝間電壓（或叫“電位梯度”），因此頭幾匝線圈的匝間絕緣受到威脅最嚴重。（這時最高匝間電壓可能高達額定電壓下運行的50-200倍）。如下兩圖所示：（注：曲線1為為沖擊波的起始電壓分布； 曲線2為過渡到最終電壓分布 曲線3為線圈各部分可能出現(xiàn)的最高對地電壓分布）： 在2.5倍額定電壓下的過電壓，變壓器是能夠承受的因設(shè)計時已考慮了必要的絕緣強度，超過2.5倍，不管哪種過電壓，變壓器絕緣都有損壞的可能，故一般都要采取保護措施：1.裝設(shè)避雷器：如在一二次母排安裝避雷器2.加強絕緣： 加厚絕緣 改善匝間電容：如在高壓側(cè)線圈端部加

4、靜電板（靜電環(huán)）或繞在絕緣紙板上制成的一個金屬開口環(huán)，放在高壓線圈的上端， 并且在電路方面和高壓線圈的首端相連，其作用就是增加附加電容因為靜電板與線圈端部各匝之間存在著附加電容使變壓器線圈各匝的對地電容電流可由通過附加電容的電流供給，這樣使得各匝間電容中流過的電流近似地相等，從而使起始電壓分布變得比較均勻，使線圈首端的砸間電壓降低了，且過渡階段的震蕩現(xiàn)象也大大減弱了。 如下圖所示：除了使用靜電板外，也還有使用靜電圈的，工作原理相似，它是一個開口金屬環(huán)，罩在最初幾個線圈的外面，作用也是增加附加電榮，改善起始電壓分布，減小震蕩。二.運行電壓太高或太低對變壓器的影響： 最理想的電壓是額定電壓。但由于

5、系統(tǒng)電壓在運行中隨負荷變化波動相當(dāng)大。兩種情況： 1.電壓低：這對變壓器本身沒有任何不良后果（當(dāng)然會受制于用電設(shè)備）2.電壓高于額定值：此時鐵心的飽和程度增加，這會使電壓和磁通的波形發(fā)生嚴重畸變，并使變壓器的空載電流大增。鐵心飽和后，電壓波形中的高次諧波值大大增加，如磁通密度在10000高斯的情況下，三次諧波等于基波的21.4%，在14000高斯的情況下，三次諧波等于基波的27.5%，而在20000高斯的情況下，則達到基波的69.2%，電壓波形的畸變也即出現(xiàn)高次諧波其害處是： 引起用戶電流波形的畸變，增加電機和線路上的附加損耗。可能在系統(tǒng)中造成諧波共振現(xiàn)象，并導(dǎo)致過電壓使絕緣損壞。影響電訊線路

6、，干擾電訊的正常。 規(guī)程規(guī)定：不論電壓分接頭在任何位置，變壓器外加電壓不超過額定值的105%，則變壓器二次側(cè)可帶額定電流。三.變壓器的不對稱運行： 出現(xiàn)不對稱運行的三中情況:三相負載不平衡；由三臺單相變壓器組成三相變壓器組其中有一臺變比或阻抗電壓不同；不對稱接線如二火一地制； 最常見的為三相負載不一樣造成的不對稱運行。例如小變壓器供電給照明、電焊、加熱、單相電機等性質(zhì)的負載，使流過變壓器的三相電流不對稱 造成二次側(cè)三相電壓不對稱，這種不對稱運行，主要需要考慮的是，在運行中要監(jiān)視按Y/Y0-12接線的變壓器的中性線電流不得超過低壓線圈額定電流的25%。如下圖所示的三相電路，若只在某相加負載，會使

7、該相電壓明顯加大，（即該相端電壓下降，另兩相端電壓升高）: 從圖中可以看出：由于各項疊加了零序電勢，使三相電壓變得不對稱，中性點發(fā)生了嚴重的位移現(xiàn)象，（三個線電壓仍保持對稱），從向量圖中可以看到，加負載的那相端電壓下降，另兩相端電壓升高。如果該相負載加得很大，就可能使該相端電壓急劇下降，就象一些配電變壓器當(dāng)某相接單相電焊機，電焊時使接在另兩相上的照明燈等單相用電設(shè)備燒壞就是這個道理。 四.變壓器運行中出現(xiàn)異常高熱的原因和判斷方法： 1.分接開關(guān)接觸不良：使接觸電阻增大引起發(fā)熱，由于損耗R，R大損耗大，于是形成異常發(fā)熱。分接開關(guān)接觸不良的原因是： 接觸點壓力不夠； 開關(guān)接觸處有油泥堆積，使動靜觸

8、點有一層油泥膜； 接觸面小使接點熔傷； 定位指示與開關(guān)實際位置不太對應(yīng)； 判斷方法：注意輕瓦斯動作情況；取油樣化驗作色譜分析（觀察油的閃點是否迅速下降）檢測三相分接頭的直流電阻值； 2.線圈匝間短路：（約占變壓器損壞的77%-80） 線圈制造時敲打，彎頭、壓緊等機械損傷，或銅刺鐵刺傷絕緣留下隱患； 運行日久絕緣老化，變松脆使導(dǎo)線聯(lián)通； 油的堵塞、油流死角使局部繞組高熱；油位下降，使線圈露出失去冷卻介質(zhì)； 電動力使某些線匝發(fā)生軸向或幅向位移將絕緣磨損； 油位下降使線圈露出油面失去冷卻介質(zhì)； 長期過負荷運行，使銅線溫度太高絕緣變脆。 判斷方法：（注意：匝間短路往往發(fā)生在過電壓或過電流后) 油溫不正

9、常上升； 從電流表觀察發(fā)現(xiàn)； 輕瓦斯動作（尤其短路匝處高熱時，油象沸騰似的注意聽能聽到“咕嚕咕?！甭暎?取氣體分析： 做變壓器三相繞組的直流電阻測試；3.鐵芯硅鋼片間存在短路回路：原因： 外力損傷或絕緣老化等原因使硅鋼片之間漆皮絕緣損壞，嚴 重時會熔傷造成所謂的“鐵芯起火”； 鐵芯的穿芯螺桿絕緣套管損壞，也會造成環(huán)流（包括兩端的絕緣墊圈夾件等因擰緊損傷； 判斷方法： 色譜分析： 檢測空載電流損耗比原來的明顯增加； 測穿心螺桿對鐵芯的絕緣電阻； 吊芯檢查；綜上所述，高熱、油的劣化是上述故障的共同現(xiàn)象，對運行人員來說，直接判斷是哪個部位的故障是比較困難的，但是可根據(jù)變壓器的歷史與當(dāng)前的運行現(xiàn)狀比

10、照，和綜合分析，監(jiān)視油溫，聽變壓器聲音及輕瓦斯動作后引起及時注意，是可以發(fā)現(xiàn)變壓器的運行故障。 變壓器的耐熱分析： 1.變壓器的材料組成為兩大類即金屬材料和絕緣材料。因金屬材料可耐住較高溫度，所以主要就考慮耐熱較低的絕緣材料，而不同種類的絕緣材料耐熱能力也不同，一般油浸電纜紙或紙板等為105，而云母石棉玻璃燈為基礎(chǔ)的絕緣材料的耐熱溫度為130，一般有油浸變壓器各部分允許溫升如下表所示： 五.變壓器的耐熱能力與允許溫升： 根據(jù)實驗得出這么一條法則：溫度每增加10，變壓器的2氧化速度增加一倍，也即老化速度加快，而油的老化會使油的一切性能都變壞，如油色變深暗、混濁、粘度酸度灰度增加，絕緣性能變壞等；

11、（油在其溫差20-30時散熱效率比空氣高15倍） 3.再看不變壓器壽命，引起絕緣老化的主要原因是溫度，研究結(jié)果顯示：若在正常的運行條件下，也即線圈溫度連續(xù)地維持在98時，變壓器的壽命一般為20年。 允許溫度：規(guī)定變壓器一般允許運行溫度不高于85，而上層油溫不得超95，這個數(shù)值是和線圈最高溫度105相對應(yīng)得，因為當(dāng)上層油溫為95時，即油的最高溫升為55，而對應(yīng)的油平均溫升為40，而一般變壓器線圈對油的溫升為25，所以當(dāng)規(guī)定上層油溫為95時，則線圈的最高允許溫度為：周圍氣溫最大值40加上油對空氣的平均溫升40，再加上線圈對有的溫升25，即404025105，監(jiān)視上層油溫不超過95，也就是相當(dāng)于監(jiān)視線圈的溫度不超過105. 需要說明的是：105并不是說變壓器可以長期處在這個溫度下運行，如果連續(xù)處在105這個溫度下，絕緣會很快損壞，應(yīng)當(dāng)說，變壓器的大部分時間處在較低的穩(wěn)定，只有異常時短短幾個小時處在這個較高允許溫度，那是沒有危險的。五.變壓器的短時過負荷運行： 變壓器是可以過負荷（即高出額定容量）運行的。而正常過負荷的必須條件是：不損害變壓器的使用期限。那么，變壓器過負荷的能力哪里來呢? 原來，變壓器的壽命由絕緣材料的老化程度決定，而絕緣材料的老化又取決于溫度、氧氣、含潮率（絕緣材料中的水分），不過溫度