主变新源版资料.doc

变压器变压器是一种静止的电器， 它是应用电磁感应的原理将一种形式的交流电能 改变成另一种形式的交流电能电力变压器作为发电厂和变电所的主设备之一， 主要作用是变换电压， 以利于功率的传输 在同一段线路上 ,传送相同的功率 , 电 压经升压变压器升压后，线路传输的电流减小 ,可以减少线路损耗，提高送电经济性，达到远距离送电的目的，而降压则能满足各级使用电压的用户需要天荒坪电站的主变铭牌数据如下：变压器型式为户内、 三相、油浸、 铜线、双绕组、带有载分接开关的变压器 额定容量： 360MVA额定电压： 515/18kV额定频率： 50Hz接线方式： YN,d11阻抗电压： 13.5%冷却方式：OFWF （强迫油循环水冷）有载调压： 515kV ±10％第一部分、变压器的结构及辅助系统 以天荒坪变压器为例，变压器的主要结构分铁芯、绕组、绝缘结构、油箱及 附件一、 铁芯 铁芯是变压器的磁路按照铁芯结构，变压器可分为芯式和壳式两类壳式 结构的机械强度好，但制造复杂，耗料多，芯式结构简单，工艺性好，目前世界 上大多厂家都采用芯式结构铁芯通常用含硅量约为 5%表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成为了减少其涡流 损耗，要求硅钢片越薄越好。

出于成本及制造工艺的限制，一般选用 0.23mm~0.35mm 厚度的硅钢片另外，由于冷轧硅钢片具有各向异性的特点， 即铁芯片中磁通方向与硅钢片轧制方向不一致时， 铁芯的损耗会明显增大 为此 铁芯片的接缝应采用斜接缝结构以降低铁芯损耗铁芯接缝处的间隙尺寸极小， 但间隙的磁阻却远大于铁芯片的磁阻， 在接缝处多采用阶梯接缝， 可有效地减少 铁芯片中局部损耗增大的现象图1.1三相铁芯的叠装次序图1.2 冷轧硅钢片的叠装法铁芯为框形闭合结构，它分为铁芯柱和铁轭两部分铁芯柱上套绕组，铁轭 上不套绕组，它将铁芯柱连接起来，起着闭合磁路的作用变压器正常运行时，带电的绕组及引线与油箱间构成的电场为不均匀电场， 铁芯和其他金属构件就处于该电场中 绕组、铁芯、油箱之间都存在着寄生电容， 当铁芯不接地时，带电绕组将通过寄生电容的耦合作用使铁芯对地产生一定的电 位，通常称为悬浮电位，由于铁芯及金属构件所处的位置不同， 具有的悬浮电位也不同，当两点之间的电位差达到能够击穿其间绝缘时， 便产生火花放电这种放电是断续的，长期下去会使变压器油分解，固体绝缘损坏所以铁芯必须接地 使铁芯处于零电位铁芯需要有一点接地，但不能有两点或多点接地。

如果存在 铁芯两点或多点接地，铁芯在激磁电压下，铁芯、接地点之间形成的闭合回路， 会造成环流并造成局部过热导致油分解，产生可燃气体，严重的还可能使接 地片熔断，烧坏铁芯等因此， 铁芯必须接地，而且必须是一点接地天荒坪电站的主变压器分别由英国 Peebles公司和常州东芝公司供货铁芯 结构为三相五柱式，只在中间三个铁芯柱上套装绕组 这种铁芯结构可以适当降 低铁轭的高度铁芯片采用的是厚度为 0.23m m,表面经激光处理的冷轧晶粒取 向硅钢片，在1.7T磁密下的损耗为0.8W/kg接缝处用45°斜接缝、六级阶梯 叠装铁芯柱与铁轭用环氧玻璃丝带进行绑扎固定， 高、低压侧的夹件和铁芯分 别经套管引至油箱外进行接地二、绕组绕组是变压器的电路，一般用绝缘扁导线或圆导线绕成按照高、低压绕组 之间的相对位置分为同心式和交叠式两类 芯式变压器的高、低压绕组都做成圆 筒式，同心地套在芯柱外，故称为同心式绕组为了减少绝缘距离，通常靠近铁 芯处放低压绕组交叠式绕组都做成圆饼式，高、低压绕组互相交叠放置同心式绕组按其结构分又可分为圆筒式、螺旋式、连续式、纠结式、内屏蔽 式和箔式天荒坪电厂主变压器的高、 低压及调压绕组同轴布置， 由内及外分别是低压 绕组、高压绕组、调压绕组。

低压绕组采用双螺旋式结构，使用自粘性换位铜导线换位导线是以并列的 多根漆包扁线不断交叉换位， 改变其所在位置的一种导体组合 换位导线中每根 漆包扁线的长度相同 （其磁链也相同 ），因而消除了循环电流所产生的损耗；另外 换位导线的单根尺寸小， 因此既可降低涡流损耗， 又可提高电流密度， 增加容量高压绕组： 2~4 号主变压器采用的是纠结连续式的绕制方式， 1、5、6 号则 采用内屏蔽式绕组 这两种线圈结构纵向电容大， 有利于改善绕组内雷电冲击电 压的起始分布调压绕组采用单螺旋式的绕组三、绝缘结构 变压器在运行中所承受的电压有长期运行工频工作电压、短时工频过电压、 操作过电压、 雷电过电压及某种情况下可以承受的快速暂态过电压 为了使变压 器能安全可靠地运行，必须有足够的绝缘强度变压器的绝缘由外绝缘和内绝缘两部分组成 变压器油箱外部以空气为绝缘 介质的绝缘称为外绝缘，如各个绝缘套管带电部分彼此之间和对地之间的绝缘， 沿绝缘套管瓷件表面上对地的沿面绝缘等 空气绝缘介质的绝缘强度取决于海拔 高度、空气湿度和空气污染程度等大气条件 外绝缘发后击穿后能够自然恢复绝 缘强度，所以外绝缘属于自恢复性绝缘。

变压器油箱内部以变压器油 （或绝缘气 体）和绝缘纸板、 绝缘纸为绝缘介质的绝缘结构部分称为内绝缘 这些绝缘介质 中的水、气体和杂质的含量决定内绝缘强度， 内绝缘发生击穿后一般不能自然恢 复绝缘强度 内绝缘中，绕组与绕组之间、 绕组与铁芯和油箱之间的绝缘叫做主 绝缘；而绕组的匝间、 层间及线饼间的绝缘叫做纵绝缘 变压器内绝缘结构又分 为全绝缘结构和分级绝缘结构两类： 变压器绕组中性点和绕组出线端具有相同绝 缘水平时为全绝缘结构， 全绝缘结构变压器适用于中性点绝缘的电力系统中； 变 压器绕组中性点的绝缘水平低于绕组出线时为分级绝缘结构， 分级绝缘结构变压 器适用于有效接地系统四、 油箱及附件图1.3天荒坪主变高压套管1. 油箱 油浸式变压器油箱具有容纳器身、变压器油及散热冷却作用，它 用钢板焊成，呈椭圆桶状油箱内的变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质天 荒坪抽水蓄能电站主变油箱为钟罩式，由高强度的厚钢板焊接而成，并用型钢加 强铁心和绕组被可靠地固定在密封的油箱内，并在真空下干燥油箱内壁设有 磁屏蔽以减小杂散损耗2. 套管 套管是带电的引线与接 地的油箱间的绝缘套管装在油箱盖上 套管中心穿有导电杆，下端伸进油箱， 与绕组引线相连，上端露出油箱外，以 便与外电路连接。

它的结构主要由电压 等级决定，有瓷套管、充油型、油纸电 容型、充胶型、胶纸电容型、胶纸型等 天荒坪主变高压套管型式为油/SF6 （如 图1.3），低压套管为油/空气端头胶纸电 容型套管，中性点套管为油纸电容型套 管套管的末屏有一试验抽头引出，供 试验时使用3. 储油柜（油枕）和油位计 储油柜是一种油保护装置，用于缩小变压器 油与空气接触的表面，减少油受潮和氧化的程度，同时为变压器油提供一个热胀 冷缩的空间为了防止大气中的水分和氧气侵入储油柜中，更有效地保护油质， 天荒坪电厂的储油柜中设有橡胶隔膜式胶囊油位计用于监测储油柜中的油位4. 吸湿器（呼吸器） 为使储油柜内上部的空气是干燥的气体，避免工业 粉尘的污染，储油柜下面通过连管装有吸湿器在吸湿器内部装有氧化钙或硅胶 等干燥剂，使外界的空气必须经过吸湿器才能进入储油柜， 用来清除吸入空气中 的潮气和杂质对于装有胶囊的储油柜，如果不装吸湿器，潮湿空气很容易在胶 囊内部结露，一旦胶囊破裂，结露水极容易进入储油柜的油中5. 压力释放阀 变压器内部一旦发生放电时会产生电弧， 电弧的高温能够 分解变压器油而产生大量气体 这些气体将使油箱内部压力急剧 增大，由于变压器油具有不可压 缩性，因而如不能及时释放这个 巨大的内部压力，将会使油箱破 裂。

为此应在变压器油箱顶部装 设压力释放阀，当油箱内部压力 达到危险值时，压力释放阀动作 以释放油箱内部压力压力释 放阀结构见图1.4）0天荒坪主变 在油箱的高、低压侧各安装了一 个压力释放阀，阀上装有微动开 关，当压力释放阀动 作时，发信号跳开主变高压侧开关会进入到气体继电器并积聚起来 积 聚的气体将迫使气体继电器内的油 面降低当油面降低到一定程度时， 将使继电器中的一对干簧接点导通 而发出报警信号（俗称轻瓦斯动作） 当变压器内部故障严重时会产生大 量的气体并速带动油以一定的流速 涌入气体继电器内，当流速达到设定 值时，会冲动气体继电器内下部挡板 而使另一对干簧接点导通，从而接通 跳闸回路，切断变压器的电源以保护PETCOCKALAfiM SWITCHGYllHDEIt、UVELl.lOOlimuubalamll CYtlNDERCOUNTER BALANCE CTLINMR□PAIN PLUG图1.5气体继电器结构图6. 气体继电器 气体继电器安装于变压器油箱与储油柜连接的管路上 变 压器内部有潜在故障时会产生气体，这些气体从油中析出后会上升到油箱顶部后变压器气体继电器的结构见图1.5。

而变压器油箱还是迸裂了究其原因，认为这二种保护装置的灵敏度不够高， 动 作时间不快压力变发继电器的作用就是当油纸绝缘变压器内部发生故障时， 由 于绝缘油和绝缘材料分解产生气体致使变压器内部压力突然升高， 当压力上升率 达到设定值时动作，发信或跳闸8. 冷却系统 变压器运行产生的损耗转化为热能， 引起各部分发热使温度 升高，由于各部分与周围介质存在温差，热量就散发到周围介质中去当发热量 与散热量相等时，变压器温度就达到了稳定值，这时变压器中某部分的温度与周 围冷却介质温度之差称之为温升国家标准中对于变压器各部分的温升都有严格 限制，如果变压器运行时长期超过限值， 会加快绝缘的老化，从而缩短变压器的 寿命变压器的散热主要靠对流和辐射，其散热量与温差成正比根据变压器的 容量大小，冷却方式也有所不同油浸式变压器的冷却方式的标志方法见下表：冷却方式标志方法标志字母及意义变压器内部绕组和铁芯冷 去卩方式变压器外部冷却装置部分 冷却方式第1个字母（冷却介质）第2个字母（循环方式）第3个字母（冷却介质）第4个字母（循环方式）油浸自冷ONAN油热虹吸自然循环空气自然对流循环油浸风冷ONAF油热虹吸自然循环空气风扇吹风强迫空气循环强油风冷OFAF油油泵强迫油循环空气风扇吹风强 迫空气循环强油水冷OFWF油油泵强迫油循环水水泵强迫冷却水循环强油导向风冷ODAF油油泵强迫油 按导向结构 进入绕组内 部循环空气风扇吹风强 迫空气循环天荒坪电厂主变压器的冷却方式是强迫油循环水冷（OFWF），每台主变有四组水冷却器。

水冷却器（见图1.6）呈圆筒形，里面有铜管将油水隔开，油回 路中沿高度方向有隔板间隔，以延长油流的冷却路径，提高冷却效率由于主变 的冷却水取自下水库，其压力远大于变压器的油压，为防止铜管破裂时水进入到 绝缘油中，冷却中的冷却铜管采用双层铜胀管 在冷却器的底部装有一个浮子开 关，用于监视冷却器的渗漏如果胀管破裂，渗漏液会沿着管壁间的空腔流至底 部的容器，使得浮子开关动作，发出报警信号油泵装在冷却器的入口侧，在每 组冷却器油、水回路的出口处均装有热电阻（RTD），用于测量冷却器出口处的 温度，与入口温度比较，以判别冷却效果每组冷却器的油、水回路还装有带节 点的示流计，用来监视流量情况丁口 5； Ltrhcr^i mrmpfwlf flhfSjchr-hfi t * 吗a Fiu L 电□opp?申 e Pc卄tiod^r丿 c a u b I e 和」ne。