變壓器運行及管理技術(shù)20問
1. 主變壓器的學(xué)習(xí)內(nèi)容有哪些 ?
答 :
(1) 學(xué)習(xí)內(nèi)容 : 基本原理、本體結(jié)構(gòu)、輔助設(shè)備及其作用、運行規(guī)定、巡視檢查、 大小修的項目、驗收、異常運行及處理、事故處理等。
(2) 學(xué)習(xí)方法 ( 舉冷卻器為例說明 ): ①冷卻器的組成及作用 ; ②冷卻器控制箱各小開 關(guān)、操作把手、信號指示燈、主要的繼電器、接觸器等設(shè)備的作用 ; ③冷卻器啟動方式 ; ④ 冷卻器手動、自動操作 ; ⑤冷卻器交、直流電源配置 ; ⑥看懂冷卻器控制回路圖 ; ⑦冷卻器 有哪些異常信號 , 各信號的含義是什么 ; ③冷卻器的異常運行及處理 ; ⑨冷卻器的巡視檢查 內(nèi)容 ; ⑩檢修冷卻器時如何布置安全措施及驗收。
2. 變壓器在電力系統(tǒng)中的主要作用是什么 ? 其基本原理是什么 ?
答 :
變壓器在電力系統(tǒng)中的主要作用是變換電壓 , 以利于功率的傳輸。電壓經(jīng)升壓變壓 器升壓后 , 可以減少線路損耗 , 提高送電的經(jīng)濟(jì)性 , 達(dá)到遠(yuǎn)距離送電的目的 ; 降壓變壓器能把高電壓變?yōu)橛脩羲枰母骷壥褂秒妷?, 滿足用戶需要。
變壓器是一種按電磁感應(yīng)原理工作的電氣設(shè)備 , 當(dāng)一次線圈加上電壓、流過交流電流 時 , 在鐵芯中就產(chǎn)生交變磁通。磁通中的大部分交鏈著二次線圈 , 稱它為主磁通。在主磁通 的作用下 , 兩側(cè)的線圈分別產(chǎn)生感應(yīng)電勢 , 電勢的大小與匝數(shù)成正比。變壓器的原、副線圈匝數(shù)不同 , 這樣就起到了變壓作用。
變壓器一次側(cè)為額定電壓時 , 其二次側(cè)電壓隨著負(fù)載電流的大小和功率因素的高低而變化。
3. 變壓器的基本結(jié)構(gòu)如何 ?
答 : 變壓器主要由 : 鐵芯、繞組、絕緣以及輔助設(shè)備組成。
(1) 鐵芯。鐵芯型式有芯式和殼式。電力變壓器的鐵芯結(jié)構(gòu)型式普遍采用芯式鐵芯 , 芯式鐵芯有分為以下三種 :
1) 單相二鐵芯柱 , 它有兩個鐵芯柱 , 用上、下兩個鐵扼將芯柱連接起來 , 構(gòu)成閉合磁 路。繞組分別放在兩個鐵芯柱上 , 兩個鐵芯柱上的繞組可以接成串聯(lián) , 也可以接成并聯(lián)。通 常將低壓繞組放在內(nèi)側(cè) , 即靠近鐵芯 , 而把高壓繞組放在外側(cè) , 即遠(yuǎn)離鐵芯。這主要是為了 滿足絕緣和其他方面 ( 如處理繞組的分接頭抽頭等 ) 的要求。
2) 三相三鐵芯柱 , 它是將三相的三個繞組分別放在三個鐵芯柱上 , 三個鐵芯柱也由上、下兩個鐵輒將芯柱連接起來 , 構(gòu)成閉合磁路。繞組的布置方式同單相變壓器一樣。
3) 三相五鐵芯柱 , 它與三相鐵芯相比較 , 在鐵芯柱的左右兩側(cè)多了兩個分支鐵芯柱 , 成為旁扼。各電壓級的繞組分別按相套在中間三個鐵芯柱上 , 而旁扼沒有繞組 , 這樣就構(gòu)成 了三相五鐵芯柱變壓器。
(2) 繞組。國產(chǎn)電力變壓器 , 基本上都是芯式變壓器 , 所以繞組也都是采用同心繞組 ,主要有同圓形繞組、螺旋形繞組、換位導(dǎo)線繞成繞組、連續(xù)式繞組、糾結(jié)式繞組。
(3) 絕緣。變壓器的內(nèi)部絕緣分主絕緣和縱向絕緣兩大部分。主絕緣是指繞組對地之間、相間和同一相而不同電壓等級的繞組之間的絕緣 , 主絕緣主要采用油 -隔板絕緣結(jié)構(gòu) ,這種結(jié)構(gòu)通常采用加覆蓋層、包絕緣層及隔板油隙形成 ; 縱向絕緣是指同一電壓等級的一個繞組 , 其不同部位之間 , 例如層間、匣間、繞組與靜電屏之間的絕緣。
(4) 輔助設(shè)備。指油箱、油枕、呼吸器、防爆管 ( 壓力釋放裝置 ) 、散熱器、絕緣套管、分接開關(guān)、氣體繼電器、溫度計、凈油器等。
4. 變壓器主要技術(shù)參數(shù)的含義是什么 ?
答 :
(1) 額定容量 : 指變壓器在額定電壓、額定電流時連續(xù)運行所輸送的容量。
(2) 額定電壓 : 指變壓器長時間運行所能承受的工作電壓。
(3) 額定電流 : 指變壓器在額定容量下 , 允許長期通過的電流。
(4) 容量比 : 指變壓器各側(cè)額定容量之比。 i
(5) 電壓比 : 指變壓器各側(cè)額定電壓之比。
(6) 短路損耗 ( 銅損 ): 指變壓器一、二次電流流過一、二次繞組 , 在繞組電阻上所消耗的能量之和。銅損與一、二次電流的平方成正比。
(7) 空載損耗 ( 鐵損 ): 指變壓器在額定電壓時 , 變壓器鐵芯所產(chǎn)生的損耗。鐵損包括激磁損耗和渦流損耗。
(8) 空載電流 : 指變壓器在額定電壓下空載運行時 , 一次側(cè)通過的電流。(不是指剛合閘瞬間的激磁涌流峰值 , 而是指合閘后的穩(wěn)態(tài)電流。)
(9) 百分比阻抗 ( 短路電壓 ): 指變壓器二次繞組短路 , 使一次側(cè)電壓逐漸升高 , 當(dāng)二次繞組的短路電流達(dá)到額定值時 , 此時一次側(cè)電壓與額定電壓比值百分?jǐn)?shù)。
變壓器的容量與短路電壓的關(guān)系是 : 變壓器容量越大 , 其短路電壓越大。
5. 自耦變壓器的額定容量、標(biāo)稱容量、通過容量的含義是什么 ?
答 : 設(shè)自耦變壓器二次側(cè)的功率、電流、電壓分別為 P2 、I2、 U2, 則功率與電流、電壓的關(guān)系為 P2=U2I2=U2(I+II)=U2I+U2II=Pdc+Pd；
式中 :Iz=I+I1;Pz 為二次功率 , 也是自耦變壓器的 " 額定容量 " 或叫 " 通過容量 "； Pdc為電磁功率 , 也叫自耦變壓器的 " 標(biāo)準(zhǔn)容量 ", 這部分功率表示通過公共線圈 ;Pd 為傳導(dǎo)功率, 通過自耦變壓器的串聯(lián)線圈利用電路直接由一次傳到二次側(cè)去的功率。傳導(dǎo)功率不需要增加二次線圈的容量。
自耦變壓器銘牌上所標(biāo)的額定容量 , 指的是額定 " 通過容量 ", 同時也是高壓側(cè)串聯(lián)線圈的額定容量。自耦變壓器的 " 標(biāo)準(zhǔn)容量 " 總是小于其通過容量 , 換句話說 , 用自耦變壓來傳輸功率時 , 它本身某部分線圈的容量可以不比其通過容量小。因為變壓器的尺寸、重量及鐵芯截面是由通過其磁路傳輸?shù)墓β蕸Q定的 , 因此 , 對于自藕變壓器來說 , 其尺寸和重量則是由公共線圈的容量 , 也即由其額定標(biāo)準(zhǔn)容量決定的。
6. 什么叫變壓器的接線組別 ? 常用的有哪幾種 ?
答 : 為了表明變壓器各側(cè)線電壓的相位關(guān)系 , 將三相變壓器的接線分為若干組 , 稱為接線組別。
常用的有 Y,Yn12 、 Y,d11 、0-YN,d12,d11,500KV 主變壓器常采用0-YN,d12,d110
7. 變壓器的絕緣是怎樣劃分的 ?
答 :
變壓器的絕緣可分為內(nèi)絕緣和外絕緣 , 內(nèi)絕緣是指洶箱內(nèi)的各部分絕緣 , 開絕緣是指套管上部對地和彼此之間的絕緣。內(nèi)絕緣又可分為主絕緣和縱絕緣兩部分。主絕緣是繞組寫在泡部分之間以及繞組之間的絕緣。在油浸式變壓器中 , 主絕緣以油紙屏障絕緣結(jié)構(gòu)最為常用�？v絕緣是同一繞組各部分之間的絕緣 , 如不同線段間、層間和匝間的絕緣等。通常以 沖擊電壓在繞組上的分布作為繞組縱絕緣設(shè)計的依據(jù) , 但匝間絕緣還應(yīng)考慮長期工頻工作電壓的影響。
8. 什么叫變壓器的分級絕緣 ? 什么叫變壓器的全絕緣 ?
答 :
分級絕緣就是指變壓器的繞組靠近中性點的主絕緣水平比繞組端部的絕緣水平低。 相反 , 若變壓器首端與尾端絕緣水平一樣就稱為全絕緣。
9. 變壓器內(nèi)部主要絕緣材料有哪些 ?
答 : 變壓器內(nèi)部主要絕緣材料有 : 變壓器油 , 絕緣紙板 , 電纜紙 , 皺紋紙。
10. 變壓器溫度與使用壽命關(guān)系如何 ?
答 :
變壓器的使用壽命與溫度有密切關(guān)系。絕緣溫度經(jīng)常保持在 95 ℃時 , 使用年限為 20 年 ; 溫度為 105 ℃ , 約為 7 年 , 溫度為 120 ℃ , 約為兩年 ; 溫度為 170 ℃ , 僅約為 10～12 天。
11. 什么叫絕緣老化 ? 什么是絕緣壽命六度法則 ?
答 :
變壓器中所使用的絕緣材料 , 長期在溫度的作用下 , 會逐漸降低原有的絕緣性能 ,這種絕緣在溫度作用下逐漸降低的變化 , 叫做絕緣的老化。
所謂絕緣壽命六度法則是指變壓器用的電纜紙 , 在 80～140 ℃的范圍內(nèi) , 溫度每升高60C , 絕緣壽命將要減少一半。
12. 為什么降壓變壓器的低壓繞組在里邊 , 而高壓繞組在外邊 ?
答 :
這主要是從絕緣方面考慮的。因為變壓器的鐵芯是接地的 , 低壓繞組靠近鐵芯 , 容易滿足絕緣要求。若將高壓繞組靠近鐵芯 , 由于高壓繞組的電壓很高 , 要達(dá)到絕緣要求就需來傳輸功率時 , 它本身某部分線圈的容量可以不比其通過容量小。因為變壓器的尺寸、重量 及鐵芯截面是由通過其磁路傳輸?shù)墓β蕸Q定的 , 因此 , 對于自藕變壓器來說 , 其尺寸和重量 則是由公共線圈的容量 , 也即由其額定標(biāo)準(zhǔn)容量決定的。
13. 變壓器絕緣套管的作用是什么 ?
答 :
(1) 將變壓器內(nèi)部的高、低壓引線引到油箱的外部 ;
(2) 固定引線。
14. 變壓器冷卻器的作用是什么 ? 變壓器的冷卻方式有哪幾種 ?
答 :
當(dāng)變壓器上層油溫與下部油溫產(chǎn)生溫差時 , 通過冷卻器形成油溫對流 , 經(jīng)冷卻器冷卻后流回油箱 , 起到降低變壓器溫度的作用。變壓器的冷卻方式有 :
(1) 油浸式自然空氣冷卻方式。
(2) 油浸風(fēng)冷式。
(3) 強迫油循環(huán)水冷式。
(4) 強迫油循環(huán)風(fēng)冷式。
(5) 強迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻。
在 500KV 變電站中一般大型變壓器采用強油強風(fēng)冷式 , 而超大型變壓器采用強迫油循環(huán) 導(dǎo)向冷卻方式。
15. 強油強鳳冷變壓器冷卻器由哪些主要元件組成 ? 備元件的作用是什么 ?
答 :
冷卻器由熱交換器、風(fēng)扇、電動機、氣道、油泵油流指示器等組成。冷卻風(fēng)扇是用 : 于排出熱交換器中所發(fā)射出來的熱空氣。油泵裝在冷卻器的下部 , 使熱交換器的頂部油向下部循環(huán)。油流指示裝在冷卻器的下部較明顯的位置 , 以利運行人員觀察油泵的運行狀態(tài)。
16. 變壓器在正常運行時為什么要調(diào)壓 ?
答 :
變壓器正常運行時 , 由于負(fù)載變動或一次側(cè)電源電壓的變化 , 二次側(cè)電壓也是經(jīng)常在變動的。電網(wǎng)各點的實際電壓一般不能恰好與額定電壓相等。這種實際電壓與額定電壓之差稱為電壓偏移。電壓偏移的存在是不可避免的 , 但要求這種偏移不能太大 , 否則就不能保證供電質(zhì)量 , 就會對用戶帶來不利的影響。因此 , 對變壓器進(jìn)行調(diào)壓( 改變變壓器的變比 )，是變壓器正常運行中一項必要的工作。
17. 什么叫分接頭開關(guān) ? 什么叫無載調(diào)壓 ? 什么叫有載調(diào)壓 ?
答 :
連接以及切換變壓器分接拙頭的裝置 , 稱為分接開關(guān)。 如果切換分接頭時必須先將變壓器從電網(wǎng)中退出來 , 即不帶電切換 , 稱為無勵磁調(diào)壓或無載調(diào)壓。這種分接頭開關(guān)稱為無勵磁分接頭開關(guān)或無載調(diào)壓分接頭開關(guān)。
如果切換分接頭時不需要將變壓器從電網(wǎng)中退出 , 即可以帶著負(fù)載切換 , 則稱為有載調(diào)壓。這種分接頭開關(guān)稱為有載調(diào)壓分接頭開關(guān)。
18. 有載調(diào)壓變壓器與無載調(diào)壓變壓器有什么不同 ? 各有何優(yōu)缺點 ?
答 :
有載調(diào)壓變壓器與無載調(diào)壓變壓器不同點在于 : 前者裝有帶負(fù)荷調(diào)壓裝置 , 可以帶負(fù)荷調(diào)壓 , 后者只能在停電的情況下改變分頭位置 , 調(diào)整電壓。有載調(diào)壓變壓器用于電壓質(zhì) 量要求較嚴(yán)的地方 , 加裝有自動調(diào)壓檢測控制部分 , 在電壓超出規(guī)定范圍時自動調(diào)整電壓。 其主要優(yōu)點是 : 能在額定容量范圍內(nèi)帶負(fù)荷調(diào)整電壓 , 且調(diào)整范圍大 , 可以減少或避免電壓 大幅度波動 , 母線電壓質(zhì)量高 , 但其體積大 , 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 , 造價高 , 檢修維護(hù)要求高。無載調(diào)壓變壓器改變分接頭位置時必須停電 , 且調(diào)整的幅度較小 ( 每改變一個分頭 , 其電壓調(diào)整 2.5% 或 5%), 輸出電壓質(zhì)量差 , 但比較便宜 , 體積較小。
有載調(diào)壓的基本原理 , 就是在變壓器的繞組中 , 引出若干分接抽頭 , 通過有載調(diào)壓分接開關(guān) , 在保證不切斷負(fù)荷電流的情況下 , 由一個分接頭切換到另一個分接頭 , 以達(dá)到改變繞組的有效匝數(shù) , 即改變變壓器變比的目的。
19. 有載調(diào)壓分接開關(guān)由哪些主要部件組成 ? 各部件的作用是什么 ?
答 : 有載調(diào)壓分接開關(guān)由下列主要部件組成 :
(1) 有載分接開關(guān)。它是能在變壓器勵磁或帶負(fù)荷狀態(tài)下調(diào)換線圈分接頭運行位置的切 換開關(guān) , 通常它由一個帶過渡阻抗的切換開關(guān)和一個帶 ( 或不帶 ) 范圍開關(guān)的分接選擇器所 組成。整個開關(guān)是通過驅(qū)動機構(gòu)來操作的 ( 在有些型式的分接開關(guān)中 , 切換開關(guān)和分接選擇 器的功能被結(jié)合成為一個選擇開關(guān) ) 。
(2) 分接選擇器。它是能承載但不能接通或斷開電流的一種裝置 , 與切換開關(guān)配合使用 , 以選擇分接頭的連接位置。
(3) 切換開關(guān)。它是與分接選擇器配合作用 , 以承載、接通和斷開巳選電路中的電流的一種裝置。
(4) 選擇開關(guān)。把分接選擇器和切換開關(guān)的作用結(jié)合在一起 , 能承載接通和斷開電流的一種裝置。
(5) 范圍開關(guān)。它具有通電能力 , 但不能切斷電流。它可將分接繞組的一端或另一端接到主繞組上。
(6) 驅(qū)動機構(gòu)。是驅(qū)動分接開關(guān)的一種裝置。
(7) 過渡阻抗。在切換時用以限制在兩個分接頭間的過渡電流 , 以限制其循環(huán)電流。 (8) 主觸頭。它承載通過電流的觸頭 , 是不經(jīng)過過渡阻抗而直接與變壓器繞組相連接的觸頭組 , 但不用于接通和斷開任何電流。
(9) 主通斷觸頭。它是不經(jīng)過過渡阻抗而直接與變壓器繞組相連接 , 直接能接通或斷開電流的觸頭組。