電機(jī)變壓器原理與維修課件：電力變壓器

電力變壓器任務(wù)２電力變壓器的檢測(cè)任務(wù)１電力變壓器的認(rèn)識(shí)任務(wù)３電力變壓器的故障檢修任務(wù)１電力變壓器的認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)¤了解電力變壓器的種類(lèi)和新型變壓器的特點(diǎn)?！枋煜る娏ψ儔浩鞯幕窘Y(jié)構(gòu)和主要附件?！枥斫怆娏ψ儔浩縻懪粕蠑?shù)據(jù)的含義?！鑼W(xué)會(huì)正確維護(hù)和檢查電力變壓器。任務(wù)引入本任務(wù)將以一臺(tái)電力變壓器為例，認(rèn)識(shí)其附件結(jié)構(gòu)和功能，進(jìn)而對(duì)變壓器投入運(yùn)行前和運(yùn)行中進(jìn)行檢查，并做好檢查記錄。相關(guān)知識(shí)一、電力變壓器的種類(lèi)１．按功能分電力變壓器按功能分，有升壓變壓器和降壓變壓器兩大類(lèi)。２．按相數(shù)分電力變壓器按相數(shù)分，有單相和三相兩大類(lèi)。３．按調(diào)壓方式分電力變壓器按調(diào)壓方式分，有無(wú)載調(diào)壓（又稱(chēng)無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓）和有載調(diào)壓兩大類(lèi)。４．按繞組結(jié)構(gòu)分電力變壓器按繞組結(jié)構(gòu)分，有單繞組自耦變壓器、雙繞組變壓器、三繞組變壓器。５．按繞組絕緣及冷卻方式分類(lèi)電力變壓器按繞組絕緣及冷卻方式分，有油浸式、干式和充氣式（SF6）等。小容量變壓器一般采用油浸自冷式。大容量的變壓器為了提高冷卻效果，加裝冷卻風(fēng)扇，稱(chēng)風(fēng)冷。６．按繞組導(dǎo)體材質(zhì)分電力變壓器按繞組導(dǎo)體材質(zhì)分，有銅繞組變壓器和鋁繞組變壓器兩大類(lèi)。二、電力變壓器的結(jié)構(gòu)電力變壓器一般是三相變壓器，容量較大，且多數(shù)為油浸式的。油浸式三相電力變壓器外形結(jié)構(gòu)圖１—油位計(jì)２—儲(chǔ)油柜３—?dú)怏w繼電器４—低壓套管５—高壓套管６—壓力釋放閥７—油箱８—放油閥門(mén)９—引線接地螺栓１０—散熱器１１—銘牌油浸式電力變壓器的基本結(jié)構(gòu)組成如下：１．鐵心三相電力變壓器鐵心采用三相三柱式結(jié)構(gòu)，如圖所示。三相電力變壓器的鐵心１—上下夾片拉桿２—上夾件３—接地片４—心柱綁扎５—鐵心疊片６—下夾件２．繞組電力變壓器的繞組廣泛采用同心式結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是低壓繞組與高壓繞組在同一鐵心柱上同心排列，一般低壓繞組在內(nèi)，高壓繞組在外。圓筒式繞組ａ）低壓繞組ｂ）高壓繞組電力變壓器的器身三、電力變壓器的銘牌參數(shù)某電力變壓器的銘牌1．電力變壓器的型號(hào)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，變壓器的型號(hào)由漢語(yǔ)拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字組成，它表示變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、額定容量（kV·A）和高壓側(cè)的電壓等級(jí)（kV）。2．相數(shù)電力變壓器分單相和三相兩種，220kV及以下電壓等級(jí)的電力變壓器都是三相變壓器。3．額定頻率(fN)變壓器的額定頻率是指所設(shè)計(jì)的運(yùn)行頻率，我國(guó)電網(wǎng)電壓的額定頻率規(guī)定為50Hz（常稱(chēng)“工頻”），有些國(guó)家規(guī)定頻率為60Hz。4．額定電壓(U1N、U2N)額定電壓是指變壓器線電壓的有效值，它應(yīng)與所連接的輸變電線路電壓相符合，單位為V或kV。我國(guó)輸變電線路的電壓等級(jí)（即線路終端電壓）為0.38、3、6、10、35、110、220、330、500、750、1000（kV）。變壓器一次繞組的額定電壓U1N是指變壓器正常工作時(shí)，加到變壓器一次繞組端點(diǎn)的線電壓。二次側(cè)的額定電壓U2N是指一次側(cè)為額定電壓時(shí)，分接開(kāi)關(guān)位于額定分接頭上，二次側(cè)空載時(shí)的線電壓。5．額定電流（I1N、I2N）額定電流是變壓器繞組允許長(zhǎng)期連續(xù)通過(guò)的工作電流，是指在某環(huán)境溫度、某種冷卻條件下允許的滿載線電流值。一次側(cè)、二次側(cè)的額定電流分別用I1N、I2N表示，單位為A。6．額定容量(SN)變壓器的額定容量是指變壓器的視在功率，表示制造廠所規(guī)定的在額定工作狀態(tài)（即在額定電壓、額定頻率、額定電流使用條件下的工作狀態(tài)）下變壓器輸出的最大功率。單相變壓器的額定容量為:三相變壓器的額定容量為:7．繞組聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)變壓器的三相繞組可以連接成星形（Y）或三角形（D），變壓器按高壓、中壓和低壓繞組聯(lián)接的順序組合起來(lái)就是繞組的聯(lián)接組別。8．阻抗電壓(Uk)阻抗電壓Uk也稱(chēng)短路電壓，指二次側(cè)短接，一次側(cè)加電壓，使其一次電流到達(dá)額定值時(shí)的一次電壓。9．溫升（T）溫升是變壓器在額定工作條件下，內(nèi)部繞組允許的最高溫度與周?chē)h(huán)境溫度之差，它取決于所用絕緣材料的等級(jí)。10．冷卻方式電力變壓器繞組和鐵心在運(yùn)行中，雖然效率高達(dá)99%，但還是有部分損耗的電能轉(zhuǎn)化成熱能，使變壓器的鐵心和繞組的溫度升高。溫度越高，絕緣老化越快。四、電力變壓器的簡(jiǎn)單計(jì)算從運(yùn)行原理來(lái)看，三相變壓器在對(duì)稱(chēng)負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，各相的電壓和電流大小相等，相位互差120°，就其某一相來(lái)說(shuō)，和單相變壓器沒(méi)什么區(qū)別。在這種情況下，單相變壓器的基本方程式、等效電路以及運(yùn)行特性的分析方法和結(jié)論完全適用于三相變壓器。只是三相變壓器在計(jì)算時(shí)要注意三相電功率的計(jì)算和繞組的連接方式等問(wèn)題。任務(wù)２電力變壓器的檢測(cè)學(xué)習(xí)目標(biāo)¤掌握電力變壓器繞組的連接方法。¤掌握電力變壓器聯(lián)結(jié)組別的判別方法。¤了解電力變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件。¤能判別電力變壓器繞組極性和首尾端，并能檢測(cè)繞組絕緣電阻和直流電阻。任務(wù)引入本任務(wù)將以一臺(tái)電力變壓器為檢測(cè)對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行三相繞組的連接方法和變壓器的聯(lián)結(jié)組別判斷，并利用兆歐表和電橋等設(shè)備，測(cè)量繞組的絕緣電阻和直流電阻。相關(guān)知識(shí)一、三相電力變壓器繞組的連接方式1．星形（Y）接法一次繞組的星形接法如圖a所示，它是把三個(gè)一次繞組的尾端1U2、1V2、1W2連接在一起構(gòu)成中性點(diǎn)N；而將它的三個(gè)首端1U1、1V1、1W1引出，接到三相電源上。星形接法用符號(hào)“Y”表示。一次繞組的星形接法ａ）正確接法ｂ）錯(cuò)誤接法二次繞組的星形接法ａ）正確接法ｂ）正確接法時(shí)的電動(dòng)勢(shì)相量圖ｃ）錯(cuò)誤接法ｄ）錯(cuò)誤接法時(shí)的電動(dòng)勢(shì)相量圖2．三角形接法一次繞組的三角形接法如圖a所示，它是把三個(gè)一次繞組的首尾端依次連接在一起構(gòu)成一個(gè)閉合回路，三個(gè)連接點(diǎn)引出接三相電源。如果首尾接反，如圖b所示V相接反，輸入端短路。一次繞組的三角形接法a）正確接法b）錯(cuò)誤接法一次繞組的兩種三角形接法ａ）正相序接法ｂ）反相序接法二次繞組的三角形接法ａ）正確接法ｂ）正確接法時(shí)的電動(dòng)勢(shì)相量圖ｃ）錯(cuò)誤接法ｄ）錯(cuò)誤接法時(shí)的電動(dòng)勢(shì)相量圖

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的三相變壓器繞組的五種標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組別國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的三相變壓器繞組的五種標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組別三、電力變壓器的并聯(lián)運(yùn)行電力變壓器的并聯(lián)運(yùn)行，就是把兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的變壓器的一次、二次繞組端子分別連接到一次、二次側(cè)的公共母線上，共同向負(fù)載供電的運(yùn)行方式。１．三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行的原因（１）當(dāng)某臺(tái)變壓器需要檢修或出現(xiàn)故障時(shí)，就可以由備用變壓器并列運(yùn)行，以保證不停電從而提高了供電質(zhì)量。（２）當(dāng)負(fù)載隨晝夜、季節(jié)而波動(dòng)時(shí)，可根據(jù)需要將某些變壓器斷開(kāi)（稱(chēng)為解列）或投入（稱(chēng)為并列）以提高運(yùn)行效率，減少不必要的損耗。（３）隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，供電站的用戶不斷增加，需擴(kuò)展容量而增加變壓器并列的臺(tái)數(shù)。２．三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件（１）各臺(tái)變壓器的一次、二次繞組的額定電壓應(yīng)分別相等，即變壓比相等。一般要求兩臺(tái)變壓器變壓比的誤差不超過(guò)±0.5％。（２）聯(lián)結(jié)組別應(yīng)相同。聯(lián)結(jié)組別不同的變壓器絕不允許并聯(lián)運(yùn)行。（３）短路電壓即短路阻抗應(yīng)相等。要求并聯(lián)運(yùn)行的變壓器短路電壓要盡量接近，一般相差不允許超過(guò)10％。任務(wù)３電力變壓器的故障檢修學(xué)習(xí)目標(biāo)¤了解電力變壓器的故障檢查方法和常見(jiàn)故障現(xiàn)象?！枵莆针娏ψ儔浩鞯墓收显蚍治龊蜋z修方法?！枘軐?duì)電力變壓器的鐵心、繞組、分接開(kāi)關(guān)、氣體繼電器等部件進(jìn)行檢修。任務(wù)引入本任務(wù)將針對(duì)電力變壓器的常見(jiàn)檢修項(xiàng)目，包括吊心和吊心后器身外部、鐵心、繞組、氣體繼電器、絕緣套管、儲(chǔ)油柜等進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練。相關(guān)知識(shí)一、電力變壓器的故障檢查方法１．直觀法運(yùn)行中的變壓器，易發(fā)生的故障是繞組故障，約占故障的60％～70％。（１）檢查變壓器的保護(hù)裝置如氣體繼電器、差動(dòng)保護(hù)繼電器和過(guò)電流保護(hù)裝置等是否動(dòng)作，繼電保護(hù)是否按規(guī)定的電流和整定的時(shí)限發(fā)出信號(hào)或跳閘。（２）檢查變壓器的其他現(xiàn)象比如有無(wú)異常聲響和氣味，油的顏色是否正常，溫度指示值是否超出規(guī)定，儲(chǔ)油柜油位是否正常，防爆膜是否破裂，箱外有無(wú)漏油，一、二次引線接頭是否因過(guò)熱而變色，絕緣套管是否完好。（３）檢查熔絲檢查小型電力變壓器時(shí)應(yīng)檢查熔絲規(guī)格是否符合要求、有無(wú)局部損傷或接觸不良。２．實(shí)驗(yàn)法（１）測(cè)絕緣電阻用2500V的兆歐表測(cè)量繞組之間和繞組對(duì)地的絕緣電阻，若其值為零，則繞組之間或繞組對(duì)地可能有擊穿現(xiàn)象。（２）繞組的直流電阻實(shí)驗(yàn)當(dāng)分接開(kāi)關(guān)于不同分接位置時(shí)，測(cè)得的直流電阻若相差很大，可能是分接開(kāi)關(guān)接觸不良或觸點(diǎn)有污垢等現(xiàn)象造成。二、電力變壓器的常見(jiàn)故障１．繞組故障繞組絕緣受潮、絕緣老化、層間或匝間發(fā)生短路，繞組與外部接線連接不好引起局部過(guò)熱，電力系統(tǒng)短路引起繞組機(jī)械損傷，沖擊電流引起的機(jī)械損傷等。２．鐵心故障硅鋼片間絕緣老化，鐵心疊裝不良引起鐵耗增加，夾件松動(dòng)引起電磁振動(dòng)和噪聲，鐵心接地不良形成間歇性放電等。３．變壓器油的故障絕緣油高溫氧化、絕緣性能降低造成閃絡(luò)放電，油泥沉積阻塞油道使散熱性能變壞等。４．其他結(jié)構(gòu)的故障油箱漏油，安全氣道出現(xiàn)故障或油受潮，分接頭接觸不良引起局部過(guò)熱，分接頭間因油污造成相間短路或表面閃絡(luò)等。三、電力變壓器的故障檢修電力變壓器的常見(jiàn)故障及檢修方法電力變壓器的常見(jiàn)故障及檢修方法電力變壓器的常見(jiàn)故障及檢修方法四、變壓器的事故處理方法變壓器的不正常運(yùn)行和事故處理方法為：１．發(fā)現(xiàn)變壓器運(yùn)行中有不正?，F(xiàn)象應(yīng)設(shè)法及時(shí)消除、報(bào)告上級(jí)并做好記錄。２．變壓器有下列情況之一者應(yīng)立即停運(yùn)：（１）變壓器聲響明顯增大、不正常、內(nèi)部有爆裂聲；（２）嚴(yán)重漏油、噴油，油面下降到油位指示下限以下；（３）套管有嚴(yán)重破裂和放電現(xiàn)象；（４）變壓器冒煙著火；（５）負(fù)載發(fā)生危及變壓器安全的故障，而變壓器保護(hù)裝置拒動(dòng)；（６）變壓器附近發(fā)生火災(zāi)、爆炸等情況，危及變壓器安全。３．變壓器油超過(guò)規(guī)定值時(shí)應(yīng)及時(shí)處理，迅速查明原因，根據(jù)