变压器运行及管理技术20问
1. 主变压器的学习内容有哪些 ?
答 :
(1) 学习内容 : 基本原理、本体结构、辅助设备及其作用、运行规定、巡视检查、 大小修的项目、验收、异常运行及处理、事故处理等。
(2) 学习方法 ( 举冷却器为例说明 ): ①冷却器的组成及作用 ; ②冷却器控制箱各小开 关、操作把手、信号指示灯、主要的继电器、接触器等设备的作用 ; ③冷却器启动方式 ; ④ 冷却器手动、自动操作 ; ⑤冷却器交、直流电源配置 ; ⑥看懂冷却器控制回路图 ; ⑦冷却器 有哪些异常信号 , 各信号的含义是什么 ; ③冷却器的异常运行及处理 ; ⑨冷却器的巡视检查 内容 ; ⑩检修冷却器时如何布置安全措施及验收。
2. 变压器在电力系统中的主要作用是什么 ? 其基本原理是什么 ?
答 :
变压器在电力系统中的主要作用是变换电压 , 以利于功率的传输。电压经升压变压 器升压后 , 可以减少线路损耗 , 提高送电的经济性 , 达到远距离送电的目的 ; 降压变压器能把高电压变为用户所需要的各级使用电压 , 满足用户需要。
变压器是一种按电磁感应原理工作的电气设备 , 当一次线圈加上电压、流过交流电流 时 , 在铁芯中就产生交变磁通。磁通中的大部分交链着二次线圈 , 称它为主磁通。在主磁通 的作用下 , 两侧的线圈分别产生感应电势 , 电势的大小与匝数成正比。变压器的原、副线圈匝数不同 , 这样就起到了变压作用。
变压器一次侧为额定电压时 , 其二次侧电压随着负载电流的大小和功率因素的高低而变化。
3. 变压器的基本结构如何 ?
答 : 变压器主要由 : 铁芯、绕组、绝缘以及辅助设备组成。
(1) 铁芯。铁芯型式有芯式和壳式。电力变压器的铁芯结构型式普遍采用芯式铁芯 , 芯式铁芯有分为以下三种 :
1) 单相二铁芯柱 , 它有两个铁芯柱 , 用上、下两个铁扼将芯柱连接起来 , 构成闭合磁 路。绕组分别放在两个铁芯柱上 , 两个铁芯柱上的绕组可以接成串联 , 也可以接成并联。通 常将低压绕组放在内侧 , 即靠近铁芯 , 而把高压绕组放在外侧 , 即远离铁芯。这主要是为了 满足绝缘和其他方面 ( 如处理绕组的分接头抽头等 ) 的要求。
2) 三相三铁芯柱 , 它是将三相的三个绕组分别放在三个铁芯柱上 , 三个铁芯柱也由上、下两个铁辄将芯柱连接起来 , 构成闭合磁路。绕组的布置方式同单相变压器一样。
3) 三相五铁芯柱 , 它与三相铁芯相比较 , 在铁芯柱的左右两侧多了两个分支铁芯柱 , 成为旁扼。各电压级的绕组分别按相套在中间三个铁芯柱上 , 而旁扼没有绕组 , 这样就构成 了三相五铁芯柱变压器。
(2) 绕组。国产电力变压器 , 基本上都是芯式变压器 , 所以绕组也都是采用同心绕组 ,主要有同圆形绕组、螺旋形绕组、换位导线绕成绕组、连续式绕组、纠结式绕组。
(3) 绝缘。变压器的内部绝缘分主绝缘和纵向绝缘两大部分。主绝缘是指绕组对地之间、相间和同一相而不同电压等级的绕组之间的绝缘 , 主绝缘主要采用油 -隔板绝缘结构 ,这种结构通常采用加覆盖层、包绝缘层及隔板油隙形成 ; 纵向绝缘是指同一电压等级的一个绕组 , 其不同部位之间 , 例如层间、匣间、绕组与静电屏之间的绝缘。
(4) 辅助设备。指油箱、油枕、呼吸器、防爆管 ( 压力释放装置 ) 、散热器、绝缘套管、分接开关、气体继电器、温度计、净油器等。
4. 变压器主要技术参数的含义是什么 ?
答 :
(1) 额定容量 : 指变压器在额定电压、额定电流时连续运行所输送的容量。
(2) 额定电压 : 指变压器长时间运行所能承受的工作电压。
(3) 额定电流 : 指变压器在额定容量下 , 允许长期通过的电流。
(4) 容量比 : 指变压器各侧额定容量之比。 i
(5) 电压比 : 指变压器各侧额定电压之比。
(6) 短路损耗 ( 铜损 ): 指变压器一、二次电流流过一、二次绕组 , 在绕组电阻上所消耗的能量之和。铜损与一、二次电流的平方成正比。
(7) 空载损耗 ( 铁损 ): 指变压器在额定电压时 , 变压器铁芯所产生的损耗。铁损包括激磁损耗和涡流损耗。
(8) 空载电流 : 指变压器在额定电压下空载运行时 , 一次侧通过的电流。(不是指刚合闸瞬间的激磁涌流峰值 , 而是指合闸后的稳态电流。)
(9) 百分比阻抗 ( 短路电压 ): 指变压器二次绕组短路 , 使一次侧电压逐渐升高 , 当二次绕组的短路电流达到额定值时 , 此时一次侧电压与额定电压比值百分数。
变压器的容量与短路电压的关系是 : 变压器容量越大 , 其短路电压越大。
5. 自耦变压器的额定容量、标称容量、通过容量的含义是什么 ?
答 : 设自耦变压器二次侧的功率、电流、电压分别为 P2 、I2、 U2, 则功率与电流、电压的关系为 P2=U2I2=U2(I+II)=U2I+U2II=Pdc+Pd；
式中 :Iz=I+I1;Pz 为二次功率 , 也是自耦变压器的 " 额定容量 " 或叫 " 通过容量 "； Pdc为电磁功率 , 也叫自耦变压器的 " 标准容量 ", 这部分功率表示通过公共线圈 ;Pd 为传导功率, 通过自耦变压器的串联线圈利用电路直接由一次传到二次侧去的功率。传导功率不需要增加二次线圈的容量。
自耦变压器铭牌上所标的额定容量 , 指的是额定 " 通过容量 ", 同时也是高压侧串联线圈的额定容量。自耦变压器的 " 标准容量 " 总是小于其通过容量 , 换句话说 , 用自耦变压来传输功率时 , 它本身某部分线圈的容量可以不比其通过容量小。因为变压器的尺寸、重量及铁芯截面是由通过其磁路传输的功率决定的 , 因此 , 对于自藕变压器来说 , 其尺寸和重量则是由公共线圈的容量 , 也即由其额定标准容量决定的。
6. 什么叫变压器的接线组别 ? 常用的有哪几种 ?
答 : 为了表明变压器各侧线电压的相位关系 , 将三相变压器的接线分为若干组 , 称为接线组别。
常用的有 Y,Yn12 、 Y,d11 、0-YN,d12,d11,500KV 主变压器常采用0-YN,d12,d110
7. 变压器的绝缘是怎样划分的 ?
答 :
变压器的绝缘可分为内绝缘和外绝缘 , 内绝缘是指汹箱内的各部分绝缘 , 开绝缘是指套管上部对地和彼此之间的绝缘。内绝缘又可分为主绝缘和纵绝缘两部分。主绝缘是绕组写在泡部分之间以及绕组之间的绝缘。在油浸式变压器中 , 主绝缘以油纸屏障绝缘结构最为常用。纵绝缘是同一绕组各部分之间的绝缘 , 如不同线段间、层间和匝间的绝缘等。通常以 冲击电压在绕组上的分布作为绕组纵绝缘设计的依据 , 但匝间绝缘还应考虑长期工频工作电压的影响。
8. 什么叫变压器的分级绝缘 ? 什么叫变压器的全绝缘 ?
答 :
分级绝缘就是指变压器的绕组靠近中性点的主绝缘水平比绕组端部的绝缘水平低。 相反 , 若变压器首端与尾端绝缘水平一样就称为全绝缘。
9. 变压器内部主要绝缘材料有哪些 ?
答 : 变压器内部主要绝缘材料有 : 变压器油 , 绝缘纸板 , 电缆纸 , 皱纹纸。
10. 变压器温度与使用寿命关系如何 ?
答 :
变压器的使用寿命与温度有密切关系。绝缘温度经常保持在 95 ℃时 , 使用年限为 20 年 ; 温度为 105 ℃ , 约为 7 年 , 温度为 120 ℃ , 约为两年 ; 温度为 170 ℃ , 仅约为 10～12 天。
11. 什么叫绝缘老化 ? 什么是绝缘寿命六度法则 ?
答 :
变压器中所使用的绝缘材料 , 长期在温度的作用下 , 会逐渐降低原有的绝缘性能 ,这种绝缘在温度作用下逐渐降低的变化 , 叫做绝缘的老化。
所谓绝缘寿命六度法则是指变压器用的电缆纸 , 在 80～140 ℃的范围内 , 温度每升高60C , 绝缘寿命将要减少一半。
12. 为什么降压变压器的低压绕组在里边 , 而高压绕组在外边 ?
答 :
这主要是从绝缘方面考虑的。因为变压器的铁芯是接地的 , 低压绕组靠近铁芯 , 容易满足绝缘要求。若将高压绕组靠近铁芯 , 由于高压绕组的电压很高 , 要达到绝缘要求就需来传输功率时 , 它本身某部分线圈的容量可以不比其通过容量小。因为变压器的尺寸、重量 及铁芯截面是由通过其磁路传输的功率决定的 , 因此 , 对于自藕变压器来说 , 其尺寸和重量 则是由公共线圈的容量 , 也即由其额定标准容量决定的。
13. 变压器绝缘套管的作用是什么 ?
答 :
(1) 将变压器内部的高、低压引线引到油箱的外部 ;
(2) 固定引线。
14. 变压器冷却器的作用是什么 ? 变压器的冷却方式有哪几种 ?
答 :
当变压器上层油温与下部油温产生温差时 , 通过冷却器形成油温对流 , 经冷却器冷却后流回油箱 , 起到降低变压器温度的作用。变压器的冷却方式有 :
(1) 油浸式自然空气冷却方式。
(2) 油浸风冷式。
(3) 强迫油循环水冷式。
(4) 强迫油循环风冷式。
(5) 强迫油循环导向冷却。
在 500KV 变电站中一般大型变压器采用强油强风冷式 , 而超大型变压器采用强迫油循环 导向冷却方式。
15. 强油强凤冷变压器冷却器由哪些主要元件组成 ? 备元件的作用是什么 ?
答 :
冷却器由热交换器、风扇、电动机、气道、油泵油流指示器等组成。冷却风扇是用 : 于排出热交换器中所发射出来的热空气。油泵装在冷却器的下部 , 使热交换器的顶部油向下部循环。油流指示装在冷却器的下部较明显的位置 , 以利运行人员观察油泵的运行状态。
16. 变压器在正常运行时为什么要调压 ?
答 :
变压器正常运行时 , 由于负载变动或一次侧电源电压的变化 , 二次侧电压也是经常在变动的。电网各点的实际电压一般不能恰好与额定电压相等。这种实际电压与额定电压之差称为电压偏移。电压偏移的存在是不可避免的 , 但要求这种偏移不能太大 , 否则就不能保证供电质量 , 就会对用户带来不利的影响。因此 , 对变压器进行调压( 改变变压器的变比 )，是变压器正常运行中一项必要的工作。
17. 什么叫分接头开关 ? 什么叫无载调压 ? 什么叫有载调压 ?
答 :
连接以及切换变压器分接拙头的装置 , 称为分接开关。 如果切换分接头时必须先将变压器从电网中退出来 , 即不带电切换 , 称为无励磁调压或无载调压。这种分接头开关称为无励磁分接头开关或无载调压分接头开关。
如果切换分接头时不需要将变压器从电网中退出 , 即可以带着负载切换 , 则称为有载调压。这种分接头开关称为有载调压分接头开关。
18. 有载调压变压器与无载调压变压器有什么不同 ? 各有何优缺点 ?
答 :
有载调压变压器与无载调压变压器不同点在于 : 前者装有带负荷调压装置 , 可以带负荷调压 , 后者只能在停电的情况下改变分头位置 , 调整电压。有载调压变压器用于电压质 量要求较严的地方 , 加装有自动调压检测控制部分 , 在电压超出规定范围时自动调整电压。 其主要优点是 : 能在额定容量范围内带负荷调整电压 , 且调整范围大 , 可以减少或避免电压 大幅度波动 , 母线电压质量高 , 但其体积大 , 结构复杂 , 造价高 , 检修维护要求高。无载调压变压器改变分接头位置时必须停电 , 且调整的幅度较小 ( 每改变一个分头 , 其电压调整 2.5% 或 5%), 输出电压质量差 , 但比较便宜 , 体积较小。
有载调压的基本原理 , 就是在变压器的绕组中 , 引出若干分接抽头 , 通过有载调压分接开关 , 在保证不切断负荷电流的情况下 , 由一个分接头切换到另一个分接头 , 以达到改变绕组的有效匝数 , 即改变变压器变比的目的。
19. 有载调压分接开关由哪些主要部件组成 ? 各部件的作用是什么 ?
答 : 有载调压分接开关由下列主要部件组成 :
(1) 有载分接开关。它是能在变压器励磁或带负荷状态下调换线圈分接头运行位置的切 换开关 , 通常它由一个带过渡阻抗的切换开关和一个带 ( 或不带 ) 范围开关的分接选择器所 组成。整个开关是通过驱动机构来操作的 ( 在有些型式的分接开关中 , 切换开关和分接选择 器的功能被结合成为一个选择开关 ) 。
(2) 分接选择器。它是能承载但不能接通或断开电流的一种装置 , 与切换开关配合使用 , 以选择分接头的连接位置。
(3) 切换开关。它是与分接选择器配合作用 , 以承载、接通和断开巳选电路中的电流的一种装置。
(4) 选择开关。把分接选择器和切换开关的作用结合在一起 , 能承载接通和断开电流的一种装置。
(5) 范围开关。它具有通电能力 , 但不能切断电流。它可将分接绕组的一端或另一端接到主绕组上。
(6) 驱动机构。是驱动分接开关的一种装置。
(7) 过渡阻抗。在切换时用以限制在两个分接头间的过渡电流 , 以限制其循环电流。 (8) 主触头。它承载通过电流的触头 , 是不经过过渡阻抗而直接与变压器绕组相连接的触头组 , 但不用于接通和断开任何电流。
(9) 主通断触头。它是不经过过渡阻抗而直接与变压器绕组相连接 , 直接能接通或断开电流的触头组。