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變壓器行業知識:油浸式變壓器知識大全

來源:  發布時間:2016-12-07   點擊量:479

配電變壓器為工礦企業與民用建築供配電係統中的重要設備之一,它將10(6)kV或35kV網絡電壓降至用戶使用的230/400V 母線電壓。此類產品適用於交流50(60)Hz,三相最大額定容量2500kVA(單相最大額定容量833kVA,一般不推薦使用單相變壓器),可在match戶內(外)使用,容量在315kVA 及以下時可安裝在杆上,環境溫度不高於40℃,不低於-25℃,最高日平均溫度30℃,最高年平均溫度20℃,相對濕度不超過90%(環境溫度25℃),海拔高度不超過1000m。若與上述使用條件不符時,應按GB6450-86的有關規定,作適當的定額調整。

一分類

相數區分

可以分為三相變壓器和單相變壓器。在三相電力係統中,一般應用三相變壓器,當容量過大且受運輸條件限製時,在三相電力係統中也可以應用三台單相式變壓器組成變壓器組。

繞組區分

可分為雙繞組變壓器和三繞組變壓器。通常的變壓器都為雙繞組變壓器,即在鐵芯上有兩個繞組,一個為原繞組,一個為副繞組。三繞組變壓器為容量較大的變壓器(在5600千伏安以上),用以連接三種不同的電壓輸電線。在特殊的情況下,也有應用更多繞組的Satons變壓器。

結構分類

則可分為鐵芯式變壓器和鐵殼式變壓器。如繞組包在鐵芯外圍則為鐵芯式變壓器;如鐵芯包在繞組外圍則為鐵殼式變壓器。二者不過在結構上稍有不同,在原理上沒有本質的區別。電力變壓器都係鐵芯式。

變壓器主要由鐵芯、繞組、油箱、油枕、絕緣套管、分接開關和氣體繼電器等組成。

1.鐵芯

鐵芯是變壓器的磁路部分。運行時要產生磁滯損耗和渦流損耗而發熱。為降低發熱損耗和減小體積和重量,鐵芯采用小於0.35mm導磁係數高的冷軋晶粒取向矽鋼片構成。依照繞組在鐵芯中的布置方式,有鐵芯式和鐵殼式之分。

在大容量的變壓器中,為使鐵芯損耗發出的熱量能夠被絕緣油在循環時充分帶走,以達到良好的冷卻效果,常在鐵芯中設有冷卻油道。

2.繞組

繞組和鐵芯都是變壓器的核心元件。由於繞組本身有電阻或接頭處有接觸電阻,由I2Rt知要產生熱量。故繞組不能長時間通過比額定電流高的電流。另外,通過短路電流時將在繞組上產生很大的電磁力而損壞變壓器。其基本繞組有同心式和交疊式兩種。

變壓器繞組主要故障是匝間短路和對外殼短路。匝間短路主要是由於絕緣老化,或由於變壓器的過負荷以及穿越性短路時絕緣受到機械的損傷而產生的。變壓器內的油麵下降,致使繞組露出油麵時,也能發生匝間短路;另外有穿越短路時,由於過電流作用使繞組變形,使絕緣受到機械損傷,也會產生匝間短路。 匝間短路時,短路繞組內電流可能超過額定值,但整個繞組電流可能未超過額定值。在這種情況下,瓦斯保護動作,情況嚴重時,差動保護裝置也會動作。 對外殼短路的原因也是由於絕緣老化或油受潮、油麵下降,或因雷電和操作過電壓而產生的。除此以外,在發生穿越短路時,因過電流而使繞組變形,也會產生對外殼短路的現象。對外殼短路時,一般都是瓦斯保護裝置動作和接地保護動作。

3.油箱

油浸式變壓器的器身(繞組及鐵芯)都裝在充滿變壓器油的油箱中,油箱用鋼板焊成。中、小型變壓器的油箱由箱殼和箱蓋組成,變壓器的器身放在箱殼內,將箱蓋打開就可吊出器身進行檢修。

絕緣冷卻分類

可分為油浸式變壓器和幹式變壓器。為了加強絕緣和冷卻條件,變壓器的鐵芯和繞組都一起浸入灌滿了變壓器油的油箱中。在特殊情況下,例如在路燈,礦山照明時,也用幹式變壓器。

油浸式型式

1、非封閉型油浸式變壓器:主要有S8、S9、S10等係列產品,在工礦企業、農業和民用建築中廣泛使用。

2、封閉型油浸式變壓器:主要有S9、S9-M、S10-M 等係列產品,多用於石油、化工行業中多油汙、多化學物質的場所。

3、密封型油浸式變壓器:主要有BS9、S9- 、S10- 、S11-MR、SH、SH12-M等係列產品,可做工礦企業、農業、民用建築等各種場所配電之用。

此外,尚有各種專門用途的特殊變壓器。例如,試驗用高壓變壓器,電爐用變壓器,電焊用變壓器和可控矽線路中用的變壓器,用於測量儀表的電壓互感器與電流互感器。

二性能特點

a、油浸式變壓器低壓繞組除小容量采用銅導線以外,一般都采用銅箔繞抽的圓筒式結構;高壓繞組采用多層圓筒式結構,使之繞組的安匝分布平衡,漏磁小,機械強度高,抗短路能力強。

b、鐵心和繞組各自采用了緊固措施,器身高、低壓引線等緊固部分都帶自鎖防鬆螺母,采用了不吊心結構,能承受運輸的顛震。

c、線圈和鐵心采用真空幹燥,變壓器油采用真空濾油和注油的工藝,使變壓器內部的潮氣降至最低。

d、油箱采用波紋片,它具有呼吸功能來補償因溫度變化而引起油的體積變化,所以該產品沒有儲油櫃,顯然降低了變壓器的高度。

e、由於波紋片取代了儲油櫃,使變壓器油與外界隔離,這樣就有效地防止了氧氣、水份的進入而導致絕緣性能的下降。

f、根據以上五點性能,保證了油浸式變壓器在正常運行內不需要換油,大大降低了變壓器的維護成本,同時延長了變壓器的使用壽命。

三選用要點

負荷性質

1) 有大量一級或二級負荷時,宜裝設二台及以上變壓器,當其中任一台變壓器斷開時,其餘變壓器的容量能滿足一級及二級負荷的用電。一、二級負荷盡可能集中,不宜太分散。

2) 季節性負荷容量較大時,宜裝設專用變壓器。如大型民用建築中的空調冷凍機負荷、采暖用電熱負荷等。

3) 集中負荷較大時,宜裝設專用變壓器。如大型加熱設備、大型X 光機、電弧煉爐等。

4) 當照明負荷較大或動力和照明采用共用變壓器嚴重影響照明質量及燈泡壽命時,可設照明專用變壓器。一般情況下,動力與照明共用變壓器。

使用環境

在正常介質條件下,可選用油浸式變壓器或幹式變壓器,如工礦企業、農業的獨立或附建變電所、小區獨立變電所等。可供選擇的變壓器有S8、S9、S10、SC(B)9、SC(B)10 等。

溫度環境

①在220℃溫度下,保持長期穩定性

②在350℃溫度下,可承受短期運行

③在很廣的溫度和濕度範圍內,保持性能穩定

④在250℃溫度下,不會熔融,流動和助燃

⑤在750℃溫度下,不會釋放有毒或腐蝕性氣體

用電負荷

1)配電變壓器的容量,應綜合各種用電設備的設施容量,求出計算負荷(一般不計消防負荷),補償後的視在容量是選擇變壓器容量和台數的依據。一般變壓器的負荷率85%左右。此法較簡便,可作估算容量之用。

2)GB/T17468-1998《電力變壓器選用導則》中,推薦配電變壓器的容量選擇,應根據GB/T15164-94《油浸式電力變壓器負載導則》或GB/T17211-1998《幹式電力變壓器負載導則》及計算負荷來確定其容量。上述二導則提供了計算機程序和正常周期負載圖來確定配電變壓器容量。

四特點

優點

1 、變壓器油絕緣性能好、導熱性能好,同時變壓器油廉價。

2、能夠解決變壓器大容量散熱問題和高電壓絕緣問題。

缺點

1、變壓器油具有可燃性,當遇到火焰時可能會燃燒、爆炸

2、變壓器油對人體有害

3 、變壓器油需定期檢查

4、油浸式變壓器密封性能不良且宜老化,在運行場所滲漏油嚴重,影響設備安全運行,同時影響環境

5、油浸式變壓器絕緣等級低,按A級絕緣設計、製造

五故障分析

1、焊接處滲漏油

主要是焊接質量不良,存在虛焊,脫焊,焊縫中存在針孔,砂眼等缺陷,油浸式變壓器出廠時因有焊藥和油漆覆蓋,運行後隱患便暴露出來,另外由於電磁振動會使焊接振裂,造成滲漏。對於已經出現滲漏現象的,首先找出滲漏點,不可遺漏。針對滲漏嚴重部位可采用扁鏟或尖衝子等金屬工具將滲漏點鉚死,控製滲漏量後將治理表麵清理幹淨,多采用高分子複合材料進行固化,固化後即可達到長期治理滲漏的目的。

2、密封件滲漏油

密封不良原因,通常箱沿與箱蓋的密封是采用耐油橡膠棒或橡膠墊密封的,如果其接頭處處理不好會造成滲漏油故障。有的是用塑料帶綁紮,有的直接將兩個端頭壓在一起,由於安裝時滾動,接口不能被壓牢,起不到密封作用,仍是滲漏油。可用福世藍材料進行粘接,使接頭形成整體,滲漏油現象得到很大的控製;若操作方便,也可以同時將金屬殼體進行粘接,達到滲漏治理目的。

3、法蘭連接處滲漏油

法蘭表麵不平,緊固螺栓鬆動,安裝工藝不正確,使螺栓緊固不好,而造成滲漏油。先將鬆動的螺栓進行緊固後,對法蘭實施密封處理,並針對可能滲漏的螺栓也進行處理,達到完全治理目的。對鬆動的螺栓進行緊固,必須嚴格按照操作工藝進行操作。

4、螺栓或管子螺紋滲漏油

出廠時加工粗糙,密封不良,油浸式變壓器密封一段時間後便產生滲漏油故障。采用高分子材料將螺栓進行密封處理,達到治理滲漏的目的。另一種辦法是將螺栓(螺母)旋出,表麵塗抹福世藍脫模劑後,再在表麵塗抹材料後進行緊固,固化後即可達到治理目的。

5、鑄鐵件滲漏油

滲漏油主要原因是鑄鐵件有砂眼及裂紋所致。針對裂紋滲漏,鑽止裂孔是消除應力避免延伸的最佳方法。治理時可根據裂紋的情況,在漏點上打入鉛絲或用手錘鉚死。然後用丙酮將滲漏點清洗幹淨,用材料進行密封。鑄造砂眼則可直接用材料進行密封。

6、散熱器滲漏油

散熱器的散熱管通常是用有縫鋼管壓扁後經衝壓製成在散熱管彎曲部分和焊接部分常產生滲漏油,這是因為衝壓散熱管時,管的外壁受張力,其內壁受壓力,存在殘餘應力所致。將散熱器上下平板閥門(蝶閥)關閉,使散熱器中油與箱體內油隔斷,降低壓力及滲漏量。確定滲漏部位後進行適當的表麵處理,然後采用福世藍材料進行密封治理。

7、瓷瓶及玻璃油標滲漏油

通常是因為安裝不當或密封失效所製。高分子複合材料可以很好的將金屬、陶瓷、玻璃等材質進行粘接,從而達到滲漏油的根本治理。

高分子材料治理油浸式變壓器故障

六冷卻方式

油浸式電力變壓器在運行中,繞組和鐵芯的熱量先傳給油,然後通過油傳給冷卻介質。油浸式電力變壓器的冷卻方式,按容量的大小,可分為以下幾種:

1.自然油循環自然冷卻(油浸自冷式)

2.自然油循環風冷(油浸風冷式)

3.強迫油循環水冷卻

4.強迫油循環風冷卻

正常使用條件

1.海拔不超過1000m 戶內或戶外

2.最高環境氣溫+40℃最高日平均溫度+30℃

3.最高年平均溫度+20℃最低氣溫-25℃

4.根據用戶要求可提供在特殊使用條件下運行的變壓器

七故障分析

變壓器在運行中常見的故障有繞組、套管和分接開關及鐵芯、油箱及其它附件的故障等。

繞組故障

主要有匝間短路、繞組接地、相間短路,斷線及接頭開焊等。

套管故障

變壓器套管積垢,在大霧或小雨時造成汙閃,使變壓器高壓側單相接地或相間短路。

嚴重滲漏

變壓器運行滲漏油嚴重或連續從破損處不斷外溢以致油位計已看不到油位,此時應立即將變壓器停用進行補漏和加油,引起變壓器滲漏油的原因有焊縫開裂或密封件失效,運行中受到震動外力衝撞油箱鏽蝕嚴重而破損等。

分接開關

常見的故障有分接開關接觸不良或位置不準,觸頭表麵熔化與灼傷及相間觸頭放電或各分接頭放電。

過電壓

運行中的變壓器受到雷擊時,由於雷電的電位很高,將造成變電壓器外部過電壓,當電力係統的某些參數發生變化時,由於電磁振蕩的原因,將引起變壓器內部過電壓,這兩類過電壓所引起的變壓器損壞大多是繞組主絕緣擊穿,造成變壓器故障。

鐵芯

鐵芯的故障大部分原因是鐵芯柱的穿心螺杆或鐵芯的夾緊螺杆的絕緣損壞而引起的。

滲漏油

變壓器油的油麵過低,使套管引線和分接開關暴露於空氣中,絕緣水平將大大降低,因此易引起擊穿放電。

八油係統

油浸式變壓器有幾個互相隔離的獨立油係統。在油浸式變壓器運行時,這些獨立油係統內的油是互不相通的,油質與運行工況也不相同,要分別做油中含氣色譜分析以判斷有無潛在故障。match

(1) 主體內油係統。與繞組周圍的油相通的油係統都是主體內係統,包括冷卻器或散熱器內的油,儲油櫃內的油,35kV 及以下注油式套管內油。

注油時必須將這個油係統內存儲的氣體放氣塞放出,一般而言,上述部件都應有各自的放氣塞。主體內油主要起絕緣與冷卻作用。油還可增加絕緣紙或絕緣紙板的電氣強度。在真空注油時,如有些部件不能承受與主體油箱能承受的相同真空強度時,應用臨時閘隔離,如儲油櫃與主油箱間的閘閥。冷卻器上潛油泵揚程要夠,以免由於負壓而吸入空氣。這個油係統要有釋壓裝置的保護係統,以排除器身有故障時所產生的壓力。

(2)有載分接開關切換開關室內的油。這部分油有本身的保護係統,即流動繼電器、儲油櫃、壓力釋放閥。這個開關室內的油起絕緣與熄滅電流作用。油會在切換開關切斷負載電流時產生的油中去,這個油係統要良好的密封性能,即使在切換過程中產生電弧壓力也要保護密封性能。

有載分接開關切換開關室內的油雖與主體內油隔離,但在真空注油時,為避免破壞切換開關室的密封,應與主體內油同時真空注油,在真空注油時,使這兩個係統具有相同的真空度,必要時也應將這個係統的儲油櫃在抽真空時隔離。為結構上方便,主體的儲油與切換開關室的儲油櫃設計成一互相隔離的整體。

(3)60kV 及以上電壓等級的全密封。這個油係統內的主要起絕緣作用,或增加油電容式套管內絕緣紙的電氣強度。在主體內注油時,應將套管端部接線端子密封好,以免進氣。

(4) 高壓出線箱內油、或點氣出線箱內油。三相 500kV 變壓器的高壓出線通過波紋絕緣隔離油係統。這個油係統主要起絕緣作用。為簡化結構,這個油係統也可通過連管與主體內油係統相聯或設計成單獨的油係統。

(5) 在對油浸式變壓器進行各種絕緣試驗時,首先是放氣,通過放氣塞釋放可能存儲的氣體。可通過分析各個係統的油中含氣色譜分析可預判有無潛在故障。每一油係統都要滿足運行的要求,如吸收油膨脹與收縮時油體積的變化,放油用閥門、放氣塞、冷卻器與散熱器與主油箱的隔離閥等。每一油係統具有良好的密封性能,有載分接開關切換開關室內的油應能單獨更換而不放出主體內油,運輸時主體內油可放出而充幹燥氮氣。

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