【大學(xué)課件】電力變壓器運(yùn)行與維護(hù)

電力變壓器運(yùn)行與維護(hù)本課程將深入探討電力變壓器的運(yùn)行原理、維護(hù)策略和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。我們將從基礎(chǔ)概念開(kāi)始，逐步深入到復(fù)雜的技術(shù)細(xì)節(jié)和實(shí)踐應(yīng)用。變壓器概述定義變壓器是利用電磁感應(yīng)原理來(lái)改變交流電壓的靜止電氣設(shè)備。重要性在電力系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，是電網(wǎng)運(yùn)行的核心設(shè)備之一。發(fā)展歷史從19世紀(jì)末期的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)發(fā)展到今天的高效復(fù)雜系統(tǒng)。變壓器的作用和構(gòu)成主要作用升高或降低交流電壓，實(shí)現(xiàn)電能的遠(yuǎn)距離傳輸和分配?；緲?gòu)成鐵芯、繞組、絕緣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、外殼和附件等。變壓器的主要參數(shù)額定電壓變壓器正常工作時(shí)的設(shè)計(jì)電壓值。額定電流變壓器在額定電壓下可以長(zhǎng)期承受的電流。額定容量變壓器在規(guī)定條件下能夠輸出的最大視在功率。變壓器的三大損耗1鐵損由鐵芯材料的磁滯和渦流引起。2銅損由繞組導(dǎo)體的電阻引起。3雜散損耗由繞組漏磁通等因素引起。變壓器的溫升及冷卻方式溫升定義變壓器工作時(shí)各部位溫度與環(huán)境溫度之差。油浸自冷適用于小容量變壓器，利用油的自然對(duì)流冷卻。油浸風(fēng)冷在油浸自冷基礎(chǔ)上增加風(fēng)扇，提高冷卻效率。水冷使用水作為冷卻介質(zhì)，適用于大容量變壓器。變壓器的短路電流定義變壓器二次側(cè)發(fā)生短路時(shí)流過(guò)的最大電流。影響因素系統(tǒng)短路容量、變壓器阻抗和短路點(diǎn)位置。危害可能導(dǎo)致繞組變形、絕緣破壞和設(shè)備過(guò)熱。防護(hù)措施安裝保護(hù)裝置，定期檢查和維護(hù)。變壓器的空載電流1定義變壓器一次側(cè)通電、二次側(cè)開(kāi)路時(shí)的電流。2組成主要包括勵(lì)磁電流和鐵損電流。3特點(diǎn)通常很小，約為額定電流的1%~5%。4意義反映變壓器鐵芯的磁化特性和損耗情況。變壓器的負(fù)載特性電壓特性負(fù)載增加時(shí)，二次側(cè)電壓降低。電流特性負(fù)載增加時(shí)，一次側(cè)電流增大。效率特性負(fù)載為額定值75%~100%時(shí)，效率最高。變壓器的等效電路及參數(shù)計(jì)算T型等效電路包括勵(lì)磁支路和漏抗支路，適用于精確計(jì)算。Γ型等效電路簡(jiǎn)化模型，忽略勵(lì)磁支路，適用于大多數(shù)工程計(jì)算。參數(shù)測(cè)試通過(guò)空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)獲得等效電路參數(shù)。變壓器的類型和應(yīng)用電力變壓器用于電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電和配電。特種變壓器如整流變壓器、電爐變壓器等，用于特定工業(yè)場(chǎng)合。配電變壓器將中壓電網(wǎng)電壓降低為用戶使用電壓。變壓器的勵(lì)磁特性和飽和特性勵(lì)磁特性描述鐵芯磁通與勵(lì)磁電流的關(guān)系，反映材料的磁化性能。飽和特性當(dāng)勵(lì)磁電流增大到一定程度，磁通增長(zhǎng)變緩，鐵芯進(jìn)入飽和狀態(tài)。變壓器的勵(lì)磁涌流1定義變壓器突然通電時(shí)，一次繞組中出現(xiàn)的瞬時(shí)大電流。2原因鐵芯剩磁和電壓合閘相角的綜合影響。3特點(diǎn)幅值可達(dá)額定電流的5~10倍，持續(xù)時(shí)間約0.1~1秒。4影響可能導(dǎo)致保護(hù)裝置誤動(dòng)作、機(jī)械應(yīng)力增大。變壓器的載流特性和電壓調(diào)整特性載流特性描述變壓器在不同負(fù)載下的電流分布情況。電壓調(diào)整率負(fù)載從空載到滿載時(shí)，二次側(cè)電壓的變化百分比。影響因素變壓器阻抗、負(fù)載功率因數(shù)和負(fù)載大小。優(yōu)化方法合理選擇變壓器容量，調(diào)整負(fù)載功率因數(shù)。變壓器的調(diào)壓方式無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓通過(guò)改變繞組匝數(shù)比來(lái)調(diào)節(jié)電壓，需停電操作。有載調(diào)壓運(yùn)行中可調(diào)節(jié)電壓，常用于大容量變壓器。感應(yīng)調(diào)壓利用附加繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)調(diào)節(jié)電壓。變壓器的并聯(lián)運(yùn)行目的提高供電可靠性，滿足負(fù)荷變化需求。條件額定電壓比相同，阻抗電壓相近，聯(lián)結(jié)組別相同。注意事項(xiàng)負(fù)荷分配均勻，避免環(huán)流，保護(hù)協(xié)調(diào)。變壓器的接地方式直接接地中性點(diǎn)直接與大地相連，適用于低壓系統(tǒng)。不接地中性點(diǎn)與大地隔離，適用于某些特殊場(chǎng)合。消弧線圈接地通過(guò)消弧線圈接地，用于抑制單相接地故障電流。小電阻接地通過(guò)小電阻接地，限制故障電流，便于保護(hù)。變壓器的絕緣特性和絕緣試驗(yàn)絕緣特性包括介電強(qiáng)度、體積電阻率和表面電阻率等。絕緣試驗(yàn)包括工頻耐壓試驗(yàn)、雷電沖擊試驗(yàn)和局部放電試驗(yàn)等。變壓器的油絕緣特性及油品試驗(yàn)絕緣油功能提供電氣絕緣，散熱和滅弧。主要特性擊穿電壓、介質(zhì)損耗、酸值和水分含量等。常規(guī)試驗(yàn)包括顏色、密度、閃點(diǎn)和粘度測(cè)定等。電氣試驗(yàn)包括擊穿電壓、介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)定等。變壓器的常用絕緣材料及特性變壓器油主要絕緣介質(zhì)，具有良好的絕緣性能和散熱能力。絕緣紙用于繞組絕緣，具有高介電強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度。環(huán)氧樹(shù)脂用于干式變壓器，具有良好的絕緣性能和防潮性。變壓器的振蕩波和浪涌電壓1振蕩波由開(kāi)關(guān)操作引起，可能導(dǎo)致絕緣擊穿。2浪涌電壓由雷擊或開(kāi)關(guān)操作引起，對(duì)絕緣造成嚴(yán)重威脅。3防護(hù)措施安裝避雷器、選用合適的絕緣水平。4監(jiān)測(cè)方法使用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常。變壓器的保護(hù)方式差動(dòng)保護(hù)檢測(cè)變壓器內(nèi)部故障，反應(yīng)速度快。過(guò)電流保護(hù)防止變壓器過(guò)載和外部短路。溫度保護(hù)監(jiān)測(cè)油溫和繞組溫度，防止過(guò)熱。壓力保護(hù)檢測(cè)內(nèi)部故障引起的壓力變化。變壓器的正常運(yùn)行管理日常巡檢定期檢查油位、溫度、聲音等。負(fù)載管理合理分配負(fù)載，避免過(guò)載運(yùn)行。溫度控制監(jiān)控油溫和繞組溫度，確保冷卻系統(tǒng)正常工作。油質(zhì)管理定期取樣檢測(cè)，必要時(shí)進(jìn)行濾油或換油。變壓器的預(yù)防性試驗(yàn)絕緣電阻測(cè)試檢查絕緣狀況，發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題。介質(zhì)損耗測(cè)試評(píng)估絕緣老化程度。局部放電測(cè)量檢測(cè)內(nèi)部絕緣缺陷。頻率響應(yīng)分析評(píng)估繞組機(jī)械變形情況。變壓器的定期檢修1外觀檢查檢查油漏、銹蝕等問(wèn)題。2內(nèi)部檢查檢查繞組、鐵芯和引線等。3附件維護(hù)檢修冷卻器、套管和分接開(kāi)關(guān)等。4試驗(yàn)驗(yàn)證進(jìn)行各項(xiàng)電氣試驗(yàn)，確保性能正常。變壓器的故障診斷和維修常見(jiàn)故障絕緣擊穿繞組短路鐵芯故障套管故障診斷方法氣體分析紅外熱成像振動(dòng)分析局部放電檢測(cè)變壓器的安全防護(hù)措施電氣安全安裝防雷裝置，配備接地系統(tǒng)。消防安全配備滅火設(shè)備，設(shè)置防火墻。機(jī)械安全安裝防護(hù)欄，設(shè)置警示標(biāo)志。人身安全制定安全操作規(guī)程，進(jìn)行安全培訓(xùn)。變壓器的環(huán)境保護(hù)油品管理防止油泄漏，妥善處理廢油。噪音控制采用低噪音設(shè)計(jì)，必要時(shí)增加隔音措施。材料回收?qǐng)?bào)廢變壓器的銅、鐵等材料進(jìn)行回收利用。變壓器的運(yùn)行成本分析70%能耗成本變壓器損耗導(dǎo)致的電能消耗，占總成本的主要部分。20%維護(hù)成本包括日常檢修、定期試驗(yàn)和更換部件等費(fèi)用。10%其他成本包括保險(xiǎn)、人工和設(shè)備折舊等費(fèi)用。變壓器的節(jié)能減排措施選用高效變壓器采用新材料、新工藝，降低損耗。優(yōu)化負(fù)載率合理配置容量，使變壓器在高效區(qū)運(yùn)行。改善冷卻系統(tǒng)采用智能控制，