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油浸式变压器知识大全

发布日期:2017-10-11   微信公众号名称:变压器技术
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    核心提示:配电变压器为工矿企业与民用建筑供配电系统中的重要设备之一,它将10(6)kV或35kV网络电压降至用户使用的

    配电变压器为工矿企业与民用建筑供配电系统中的重要设备之一,它将10(6)kV或35kV网络电压降至用户使用的230/400V 母线电压。

    此类产品适用于交流50(60)Hz,三相最大额定容量2500kVA(单相最大额定容量833kVA,一般不推荐使用单相变压器),可在match户内(外)使用。

    容量在315kVA 及以下时可安装在杆上,环境温度不高于40℃,不低于-25℃,最高日平均温度30℃,最高年平均温度20℃,相对湿度不超过90%(环境温度25℃)。

    海拔高度不超过1000m。若与上述使用条件不符时,应按GB6450-86的有关规定,作适当的定额调整。

    一、分类

    相数区分

    可以分为三相变压器和单相变压器。在三相电力系统中,一般应用三相变压器,当容量过大且受运输条件限制时,在三相电力系统中也可以应用三台单相式变压器组成变压器组。

    绕组区分

    可分为双绕组变压器和三绕组变压器。通常的变压器都为双绕组变压器,即在铁芯上有两个绕组,一个为原绕组,一个为副绕组。

    三绕组变压器为容量较大的变压器(在5600千伏安以上),用以连接三种不同的电压输电线。在特殊的情况下,也有应用更多绕组的Satons变压器。

    结构分类

    则可分为铁芯式变压器和铁壳式变压器。如绕组包在铁芯外围则为铁芯式变压器;如铁芯包在绕组外围则为铁壳式变压器。

    二者不过在结构上稍有不同,在原理上没有本质的区别。电力变压器都系铁芯式。

    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。

    1、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。

    2、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。

    3、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。

    绝缘冷却分类

    可分为油浸式变压器和干式变压器。为了加强绝缘和冷却条件,变压器的铁芯和绕组都一起浸入灌满了变压器油的油箱中。在特殊情况下,例如在路灯,矿山照明时,也用干式变压器。

    油浸式型式

    1、非封闭型油浸式变压器:主要有S8、S9、S10等系列产品,在工矿企业、农业和民用建筑中广泛使用。

    2、封闭型油浸式变压器:主要有S9、S9-M、S10-M 等系列产品,多用于石油、化工行业中多油污、多化学物质的场所。

    3、密封型油浸式变压器:主要有BS9、S9- 、S10- 、S11-MR、SH、SH12-M等系列产品,可做工矿企业、农业、民用建筑等各种场所配电之用。

    此外,尚有各种专门用途的特殊变压器。例如,试验用高压变压器,电炉用变压器,电焊用变压器和可控硅线路中用的变压器,用于测量仪表的电压互感器与电流互感器。

    二、性能特点

    a、油浸式变压器低压绕组除小容量采用铜导线以外,一般都采用铜箔绕抽的圆筒式结构;高压绕组采用多层圆筒式结构,使之绕组的安匝分布平衡,漏磁小,机械强度高,抗短路能力强。

    b、铁心和绕组各自采用了紧固措施,器身高、低压引线等紧固部分都带自锁防松螺母,采用了不吊心结构,能承受运输的颠震。

    c、线圈和铁心采用真空干燥,变压器油采用真空滤油和注油的工艺,使变压器内部的潮气降至最低。

    d、油箱采用波纹片,它具有呼吸功能来补偿因温度变化而引起油的体积变化,所以该产品没有储油柜,显然降低了变压器的高度。

    e、由于波纹片取代了储油柜,使变压器油与外界隔离,这样就有效地防止了氧气、水份的进入而导致绝缘性能的下降。

    f、根据以上五点性能,保证了油浸式变压器在正常运行内不需要换油,大大降低了变压器的维护成本,同时延长了变压器的使用寿命。

    三、选用要点

    负荷性质

    1)、有大量一级或二级负荷时,宜装设二台及以上变压器,当其中任一台变压器断开时,其余变压器的容量能满足一级及二级负荷的用电。一、二级负荷尽可能集中,不宜太分散。

    2)、季节性负荷容量较大时,宜装设专用变压器。如大型民用建筑中的空调冷冻机负荷、采暖用电热负荷等。

    3)、集中负荷较大时,宜装设专用变压器。如大型加热设备、大型X 光机、电弧炼炉等。

    4)、当照明负荷较大或动力和照明采用共用变压器严重影响照明质量及灯泡寿命时,可设照明专用变压器。一般情况下,动力与照明共用变压器。

    使用环境

    在正常介质条件下,可选用油浸式变压器或干式变压器,如工矿企业、农业的独立或附建变电所、小区独立变电所等。可供选择的变压器有S8、S9、S10、SC(B)9、SC(B)10 等。

    温度环境

    ①在220℃温度下,保持长期稳定性

    ②在350℃温度下,可承受短期运行

    ③在很广的温度和湿度范围内,保持性能稳定

    ④在250℃温度下,不会熔融,流动和助燃

    ⑤在750℃温度下,不会释放有毒或腐蚀性气体

    用电负荷

    1)配电变压器的容量,应综合各种用电设备的设施容量,求出计算负荷(一般不计消防负荷),补偿后的视在容量是选择变压器容量和台数的依据。一般变压器的负荷率85%左右。此法较简便,可作估算容量之用。

    2)GB/T17468-1998《电力变压器选用导则》中,推荐配电变压器的容量选择,应根据GB/T15164-94《油浸式电力变压器负载导则》或GB/T17211-1998《干式电力变压器负载导则》及计算负荷来确定其容量。上述二导则提供了计算机程序和正常周期负载图来确定配电变压器容量。

    四、特点

    优点

    1 、变压器油绝缘性能好、导热性能好,同时变压器油廉价。

    2、能够解决变压器大容量散热问题和高电压绝缘问题。

    缺点

    1、变压器油具有可燃性,当遇到火焰时可能会燃烧、爆炸;

    2、变压器油对人体有害

    3 、变压器油需定期检查

    4、油浸式变压器密封性能不良且宜老化,在运行场所渗漏油严重,影响设备安全运行,同时影响环境

    5、油浸式变压器绝缘等级低,按A级绝缘设计、制造

    五、故障分析

    1、焊接处渗漏油

    主要是焊接质量不良,存在虚焊,脱焊,焊缝中存在针孔,砂眼等缺陷,油浸式变压器出厂时因有焊药和油漆覆盖,运行后隐患便暴露出来,另外由于电磁振动会使焊接振裂,造成渗漏。

    对于已经出现渗漏现象的,首先找出渗漏点,不可遗漏。针对渗漏严重部位可采用扁铲或尖冲子等金属工具将渗漏点铆死,控制渗漏量后将治理表面清理干净,多采用高分子复合材料进行固化,固化后即可达到长期治理渗漏的目的。

    2、密封件渗漏油

    密封不良原因,通常箱沿与箱盖的密封是采用耐油橡胶棒或橡胶垫密封的,如果其接头处处理不好会造成渗漏油故障。

    有的是用塑料带绑扎,有的直接将两个端头压在一起,由于安装时滚动,接口不能被压牢,起不到密封作用,仍是渗漏油。

    可用福世蓝材料进行粘接,使接头形成整体,渗漏油现象得到很大的控制;若操作方便,也可以同时将金属壳体进行粘接,达到渗漏治理目的。

    3、法兰连接处渗漏油

    法兰表面不平,紧固螺栓松动,安装工艺不正确,使螺栓紧固不好,而造成渗漏油。

    先将松动的螺栓进行紧固后,对法兰实施密封处理,并针对可能渗漏的螺栓也进行处理,达到完全治理目的。对松动的螺栓进行紧固,必须严格按照操作工艺进行操作。

    4、螺栓或管子螺纹渗漏油

    出厂时加工粗糙,密封不良,油浸式变压器密封一段时间后便产生渗漏油故障。

    采用高分子材料将螺栓进行密封处理,达到治理渗漏的目的。另一种办法是将螺栓(螺母)旋出,表面涂抹福世蓝脱模剂后,再在表面涂抹材料后进行紧固,固化后即可达到治理目的。

    5、铸铁件渗漏油

    渗漏油主要原因是铸铁件有砂眼及裂纹所致。针对裂纹渗漏,钻止裂孔是消除应力避免延伸的最佳方法。

    治理时可根据裂纹的情况,在漏点上打入铅丝或用手锤铆死。然后用丙酮将渗漏点清洗干净,用材料进行密封。铸造砂眼则可直接用材料进行密封。

    6、散热器渗漏油

    散热器的散热管通常是用有缝钢管压扁后经冲压制成在散热管弯曲部分和焊接部分常产生渗漏油,这是因为冲压散热管时,管的外壁受张力,其内壁受压力,存在残余应力所致。

    将散热器上下平板阀门(蝶阀)关闭,使散热器中油与箱体内油隔断,降低压力及渗漏量。确定渗漏部位后进行适当的表面处理,然后采用福世蓝材料进行密封治理。

    7、瓷瓶及玻璃油标渗漏油

    通常是因为安装不当或密封失效所制。高分子复合材料可以很好的将金属、陶瓷、玻璃等材质进行粘接,从而达到渗漏油的根本治理。

    高分子材料治理油浸式变压器故障

    六、冷却方式

    油浸式电力变压器在运行中,绕组和铁芯的热量先传给油,然后通过油传给冷却介质。油浸式电力变压器的冷却方式,按容量的大小,可分为以下几种:

    1、自然油循环自然冷却(油浸自冷式)

    2、自然油循环风冷(油浸风冷式)

    3、强迫油循环水冷却

    4、强迫油循环风冷却

    正常使用条件

    1.海拔不超过1000m 户内或户外

    2.最高环境气温+40℃最高日平均温度+30℃

    3.最高年平均温度+20℃最低气温-25℃

    4.根据用户要求可提供在特殊使用条件下运行的变压器

    七、故障分析

    变压器在运行中常见的故障有绕组、套管和分接开关及铁芯、油箱及其它附件的故障等。

    绕组故障

    主要有匝间短路、绕组接地、相间短路,断线及接头开焊等。

    套管故障

    变压器套管积垢,在大雾或小雨时造成污闪,使变压器高压侧单相接地或相间短路。

    严重渗漏

    变压器运行渗漏油严重或连续从破损处不断外溢以致油位计已看不到油位,此时应立即将变压器停用进行补漏和加油,引起变压器渗漏油的原因有焊缝开裂或密封件失效,运行中受到震动外力冲撞油箱锈蚀严重而破损等。

    分接开关

    常见的故障有分接开关接触不良或位置不准,触头表面熔化与灼伤及相间触头放电或各分接头放电。

    过电压

    运行中的变压器受到雷击时,由于雷电的电位很高,将造成变电压器外部过电压,当电力系统的某些参数发生变化时,由于电磁振荡的原因,将引起变压器内部过电压,这两类过电压所引起的变压器损坏大多是绕组主绝缘击穿,造成变压器故障。

    铁芯

    铁芯的故障大部分原因是铁芯柱的穿心螺杆或铁芯的夹紧螺杆的绝缘损坏而引起的。

    渗漏油

    变压器油的油面过低,使套管引线和分接开关暴露于空气中,绝缘水平将大大降低,因此易引起击穿放电。

    八、油系统

    油浸式变压器有几个互相隔离的独立油系统。在油浸式变压器运行时,这些独立油系统内的油是互不相通的,油质与运行工况也不相同,要分别做油中含气色谱分析以判断有无潜在故障。

    (1) 主体内油系统。与绕组周围的油相通的油系统都是主体内系统,包括冷却器或散热器内的油,储油柜内的油,35kV 及以下注油式套管内油。

    注油时必须将这个油系统内存储的气体放气塞放出,一般而言,上述部件都应有各自的放气塞。

    主体内油主要起绝缘与冷却作用。油还可增加绝缘纸或绝缘纸板的电气强度。在真空注油时,如有些部件不能承受与主体油箱能承受的相同真空强度时,应用临时闸隔离,如储油柜与主油箱间的闸阀。

    冷却器上潜油泵扬程要够,以免由于负压而吸入空气。这个油系统要有释压装置的保护系统,以排除器身有故障时所产生的压力。

    (2)、有载分接开关切换开关室内的油。这部分油有本身的保护系统,即流动继电器、储油柜、压力释放阀。这个开关室内的油起绝缘与熄灭电流作用。

    油会在切换开关切断负载电流时产生的油中去,这个油系统要良好的密封性能,即使在切换过程中产生电弧压力也要保护密封性能。

    有载分接开关切换开关室内的油虽与主体内油隔离,但在真空注油时,为避免破坏切换开关室的密封,应与主体内油同时真空注油,在真空注油时。

    使这两个系统具有相同的真空度,必要时也应将这个系统的储油柜在抽真空时隔离。为结构上方便,主体的储油与切换开关室的储油柜设计成一互相隔离的整体。

    (3)、60kV 及以上电压等级的全密封。这个油系统内的主要起绝缘作用,或增加油电容式套管内绝缘纸的电气强度。在主体内注油时,应将套管端部接线端子密封好,以免进气。

    (4)、高压出线箱内油、或点气出线箱内油。三相 500kV 变压器的高压出线通过波纹绝缘隔离油系统。这个油系统主要起绝缘作用。

    为简化结构,这个油系统也可通过连管与主体内油系统相联或设计成单独的油系统。

    (5)、在对油浸式变压器进行各种绝缘试验时,首先是放气,通过放气塞释放可能存储的气体。

    可通过分析各个系统的油中含气色谱分析可预判有无潜在故障。每一油系统都要满足运行的要求,如吸收油膨胀与收缩时油体积的变化,放油用阀门、放气塞、冷却器与散热器与主油箱的隔离阀等。

    每一油系统具有良好的密封性能,有载分接开关切换开关室内的油应能单独更换而不放出主体内油,运输时主体内油可放出而充干燥氮气。

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