4-水电厂机电设备运行_龚在礼_单元四变压器与保护运行及事故处理

单元四变压器与保护的运行及事故处理【主要岗位工作任务】变压器投运前的试验验收、冷却装置检查、投入试运行及冲击试验，变压器的正常运行操作，变压器的日常巡视检查，特殊巡视检查，变压器保护的巡视与操作，变压器异常运行监视及事故处理。第一讲油浸式变压器结构认知知识要求：1、熟悉油浸式变压器结构及各部分作用2、熟悉油浸式变压器巡视检查内容技能要求：1、熟悉油浸式变压器结构及各部分作用2、熟悉油浸式变压器巡视检查内容3、变压器巡视检查教学重点：变压器巡视检查。教学难点：变压器巡视检查。教学内容：变压器主要由铁芯、绕组、油箱、油枕、绝缘套管、分接开关和气体继电器等组成。一、铁芯铁芯是变压器的磁路部分。运行时要产生磁滞损耗和涡流损耗而发热。为降低发热损耗和减小体积和重量，铁芯采用小于0.35mm导磁系数高的冷轧晶粒取向硅钢片构成。依照绕组在铁芯中的布置方式，有铁芯式和铁壳式之分。在大容量的变压器中，为使铁芯损耗发出的热量能够被绝缘油在循环时充分带走，以达到良好的冷却效果，常在铁芯中设有冷却油道。二、绕组绕组和铁芯都是变压器的核心元件。由于绕组本身有电阻或接头处有接触电阻，由I2Rt知要产生热量。故绕组不能长时间通过比额定电流高的电流。另外，通过短路电流时将在绕组上产生很大的电磁力而损坏变压器。其基本绕组有同心式和交叠式两种。变压器绕组主要故障是匝间短路和对外壳短路。匝间短路主要是由于绝缘老化，或由于变压器的过负荷以及穿越性短路时绝缘受到机械的损伤而产生的。变压器内的油面下降，致使绕组露出油面时，也能发生匝间短路；另外有穿越短路时，由于过电流作用使绕组变形，使绝缘受到机械损伤，也会产生匝间短路。匝间短路时，短路绕组内电流可能超过额定值，但整个绕组电流可能未超过额定值。在这种情况下，瓦斯保护动作，情况严重时，差动保护装置也会动作。对外壳短路的原因也是由于绝缘老化或油受潮、油面下降，或因雷电和操作过电压而产生的。除此以外，在发生穿越短路时，因过电流而使绕组变形，也会产生对外壳短路的现象。对外壳短路时，一般都是瓦斯保护装置动作和接地保护动作。三、油箱油浸式变压器的器身（绕组及铁芯）都装在充满变压器油的油箱中，油箱用钢板焊成。中、小型变压器的油箱由箱壳和箱盖组成，变压器的器身放在箱壳内，将箱盖打开就可吊出器身进行检修。(图片1)(图片2)(图片3)漏油是油箱常见的问题四、油枕油枕又叫油柜，是一种油保护装置，它是由钢板做成的圆桶形容器，水平安装在变压器油箱盖上，用弯曲管与油箱连接。油枕的一端装有一个油位计（油标管），从油位计中可以监视油位的变化。油枕的容积一般为变压器油箱所装油体积的8％～10％。当变压器油的体积随着油的温度膨胀或缩小时，油枕起着储油及补油的作用，从而保证油箱内充满油。同时由于装了油枕，使变压器油缩小了与空气的接触面，减少了油的劣化速度。大型变压器为防止油与大气接触的机会，其油枕常用隔膜式油枕和胶曩式油枕。(图片1)(图片2)五、呼吸器呼吸器又称吸湿器，通常由一根管道和玻璃容器组成，内装干燥剂（硅胶或活性氧化铝）。当油枕内的空气随变压器油的体积膨胀或缩小时，排出或吸入的空气都经过呼吸器，呼吸器内的干燥剂吸收空气中的水分，对空气起过滤作用，从而保持油的清洁。浸有氯化钴的硅胶，其颗粒在干燥时是钴蓝色的，但是随着硅胶吸收水分接近饱和时，粒状硅胶将转变成粉白色或红色，据此可判断硅胶是否已失效。受潮后的硅胶可通过加热烘干而再生，当硅胶颗粒的颜色变成钴蓝色时，再生工作就完成了。(图片1)(图片2)六、压力释放装置压力释放装置在保护电力变压器方面起着重要作用。充有变压器油电力变压器中，如果内部出现故障或短路，电弧放电就会在瞬间使油汽化，导致油箱内压力极快升高。如果不能极快释放该压力，油箱就会破裂，将易燃油喷射到很大的区域内，可能引起火灾，造成更大破坏，因此必须采取措施防止这种情况发生。压力释放装置有防爆管和压力释放器两种，防爆管用于小型变压器，压力释放器用于大、中型变压器。（1）防爆管（又称喷油管）。防爆管装于变压器的顶盖上，喇叭形的管子与大气连接，管口有薄膜封住。当变压器内部有故障时，油温升高，油剧烈分解产生大量气体，使油箱内压力剧增。当油箱内压力升高至5×104Pa时，防爆管薄膜破碎，油及气体由管口喷出，防止变压器的油箱爆炸或变形。(图片1)(图片2)（2）压力释放器。压力释放器与防爆管相比，具有开启压力误差小、延迟时间短（仅2ms）、控制温度高、能重复动作使用等优点，故被广泛应用于大、中型变压器上。压力释放器也称减压器，它装在变压器油箱顶盖上，类似锅炉的安全阀。当油箱内压力超过规定值时压力释放器密封门（阀门）被顶开，气体排出，压力减小后，密封门靠弹簧压力又自行关闭。可在压力释放器投入前或检修时将其拆下来测定和校正其动作压力。压力释放器动作压力的调整，必须与气体继电器动作流速的整定相协调。压力释放器安装在油箱盖上部，一般还接有一段升高管使释放器的高度等于油枕的高度，以消除正常情况下油压静压差。七、散热器散热器形式有瓦楞性、扇形、圆形、排管等，散热面积越大，散热的效果就越好。当变压器上层油温与下部油温有温差时，通过散热器形成油的对流，经散热器冷却后流回油箱，起到降低变压器温度的作用。为提高变压器冷却效果，可采用风冷、强迫油风冷和强迫油水冷等措施。散热器的主要故障是漏油。(图片1)(图片2)八、绝缘套管变压器绕组的引出线从箱内穿出油箱引出时必须经过绝缘套管，以使带电的引线绝缘。绝缘套管主要由中心导电杆和磁套组成。导电杆在油箱内的一端与绕组连接，在外面的一端与外线路连接。它是变压器易出故障的部件。绝缘套管的结构主要取决于电压等级。电压低的一般采用简单的实心磁套管。电压较高时，为了加强绝缘能力，在瓷套和导电杆间留有一道充油层，这种套管称为充油套管。电压在110kV以上，采用电容式充电套管，简称为电容式套管。电容式套管除了在瓷套内腔中充油外，在中心导电杆（空心铜管）与法兰之间，还有电容式绝缘体包着导电杆，作为法兰与导电杆之间的主绝缘。变压器套管漏油是最常见的故障，套管漏油的原因是套管上部算盘珠状橡胶密封圈和套管底部橡胶平垫老化引起。(图片1)(图片2)九、.分接开关（又称切换器）分接开关是调整变压比的装置。双绕组变压器的一次绕组及三绕组变压器的一二次绕组一般有3、5、7个或19个分接头位置，分接头的中间分头为额定电压的位置。3个分接头的相邻分头电压相差5％，多个分头的相邻分头电压相差2.5％或1.25％。操作部分装于变压器顶部，经传动杆伸入变压器的油箱。根据系统运行的需要，按照指示的标记来选择分接头的位置。变压器的高压装置分为无载调压和有载调压两种。无载分接开关，是在不带电情况下切换，其结构简单。有载分接开关，是在不停电情况下切换，在带负荷下进行，故在电力系统中被广泛采用。分接开关发生事故时，一般是瓦斯保护装置动作。变压器分接头一般都从高压侧抽头，主要原因在于：①变压器高压绕组一般在外侧，抽头引出连接方便；②高压侧电流小，因而引出线和分接头开关的载流部分导体截面小，接触不良的问题易于解决。十、气体继电器气体继电器构成的瓦斯保护是变压器的主要保护措施之一，它可以反映变压器内部的各种故障及异常运行情况，如油位下降、绝缘击穿、铁芯、绕组等受潮、发热等放电故障等，且动作灵敏迅速，结构连线简单，维护检修方便。气体继电器装设于变压器油箱与油枕之间的连管上，继电器上的箭头方向应指向油枕并要求有1％～1.5％的安装坡度，以保证变压器内部故障时所产生的气体能顺利地流向气体继电器。(图片1)(图片2)(图片3)十一、净油器（又称温差过滤器）净油器是一个充满吸附剂（硅胶或活性氧化铝）的容器，它安装在变压器油箱的侧壁或强油冷却器的下部。在变压器运行时，由于上、下油层之间的温差，变压器油从上向下经过净油器形成对流。油与吸附剂接触，其中的水分、酸和氧化物等被吸收，使油质清洁，延长油的使用寿命。(图片1)(图片2)变压器结构图片单元四变压器与保护的运行及事故处理【主要岗位工作任务】变压器投运前的试验验收、冷却装置检查、投入试运行及冲击试验，变压器的正常运行操作，变压器的日常巡视检查，特殊巡视检查，变压器保护的巡视与操作，变压器异常运行监视及事故处理。第二讲变压器的允许运行方式知识要求：1、熟悉变压器温度温升允许运行方式、变压器允许过负荷类型2、熟悉变压器冷却装置冷却方式及运行方式技能要求：1、熟悉变压器温度温升允许运行方式、变压器允许过负荷类型2、熟悉变压器冷却装置冷却方式及运行方式3、变压器巡视检查教学重点：变压器巡视检查。教学难点：变压器巡视检查。教学内容：变压器是电力系统最核心的元件，它的运行，必须严格遵守变压器技术说明和要求进行。一、温度与温升的允许运行方式1、允许温度运行中的变压器，由于铜损耗和铁损耗的原因，必然温度要升高。空载时比停运时高，负载时比空载时高，过载时比轻载时高，短路时的温升更高而且是突然猛升的。因为铁损基本不变，而铜损是与电流的平方成正比的。变压器温度对变压器最主要的是影响变压器绝缘材料的绝缘强度。由于出厂运行的变压器的绝缘是一定的，其绝缘材料的绝缘强度（包括机械强度）也是一定的，随着时间的推移，特别是长期在温度的作用下，变压器绝缘材料的原有绝缘性能将会不断降低，这一过程，叫做变压器的绝缘老化。温度越高，其绝缘老化越快，同时变脆而碎裂，绕组的绝缘层的保护也会失去。经认证，当变压器绝缘材料的工作超过其允许的长期工作最高温度时，每升高6℃，其使用寿命将减少一半。这就是变压器运行的6℃原则（干式变压器是10℃）。油浸式变压器的最高温度到最低温度的秩序是：绕组→铁芯→上层油温→下层油温。变压器绕组热点温度的额定值（长期工作的允许最高温度）为正常寿命温度，绕组热点温度的最高允许值（非长期）为安全温度。油浸式变压器一般通过监测上层油温来监视变压器绕组的温度。变压器绝缘材料的耐热温度与绝缘材料等级有关，A级绝缘材料的耐热温度为105℃；B级绝缘材料的耐热温度为130℃。表4–1油浸式变压器上层油温允许值冷却方式环境温度（℃）长期运行上层油温度（℃）最高上层油温度（℃）自然循环冷却、风冷408595强迫油循环风冷407585强迫油循环水冷407585变压器运行上层油温一般为75℃，最高上层油温不超过85℃。为了监视和保证变压器不超温运行，变压器装有温度继电器和就地温度计。温度计用于就地监视变压器的上层油温。温度继电器的作用是：当变压器上层油温超过允许值，发出报警信号；根据上层油温的范围，自动地起、停辅助冷却器；当变压器冷却器全停，上层油温超过允许值时，延时将变压器从系统中切除。2、允许温升如果说允许温度是反映变压器绝缘材料耐受温度破坏能力的话，那么允许温升是反映变压器绝缘材料承受对应热损坏的允许空间。绝缘材料一定，其承受热损坏的空间温度就不允许超过对应要求值。变压器上层油温与周围环境温度的差值称为温升。温升的极限值（允许值），称为允许温升，故A级绝缘的油浸变压器，周围环境温度为＋40℃时，上层油的允许温升值规定如下：（1）油浸自冷或风冷变压器，在额定负荷下，上层油温升不超过55℃。（2）强迫油循环风冷变压器，在额定负荷下，上层油温升不超过45℃。强迫油循环水冷却变压器，冷却介质最高温度为＋30℃时，在额定负荷下运行，上层油温升不超过40℃。运行中的变压器，不仅要监视上层油温，而且还要监视上层油的温升。(图片1)(图片2)(图片3)二、变压器的允许过负荷在正常冷却条件下，变压器负荷的变化，也即电流的变化，是导致变压器温度波动的原因。过负荷电流或短路电流是导致变压器温度突变而影响寿命的根本原因。变压器的负荷变化，根据对变压器的影响及与时间的关系，把变压器的负荷划分为三种，即正常周期性负荷、长期急救周期性负荷和短期急救性负荷三类。其特点分别如下。1、正常周期性负荷（正常过负荷）2、长期急救周期性负荷3、短期急救负荷（事故过负荷）三、变压器运行的允许电压在电力系统中运行的变压器，因系统的电压波动及升压变压器绕组的特点，从而决定了变压器绕组不可能处在额定电压值下运行。当