油浸式變壓器知識(shí)大全詳解

時(shí)間：2020-02-05作者：河南省泰鑫電氣有限公司瀏覽：628

一、分類
相數(shù)區(qū)分
可以分為三相變壓器和單相變壓器。在三相電力系統(tǒng)中,一般應(yīng)用三相變壓器，當(dāng)容量過大且受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在三相電力系統(tǒng)中也可以應(yīng)用三臺(tái)單相式變壓器組成變壓器組。
繞組區(qū)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(gè)繞組，一個(gè)為原繞組，一個(gè)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(yīng)用更多繞組的Satons變壓器。
結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)上稍有不同，在原理上沒有本質(zhì)的區(qū)別。電力變壓器都系鐵芯式。
變壓器主要由鐵芯、繞組、油箱、油枕、絕緣套管、分接開關(guān)和氣體繼電器等組成。
1.鐵芯
鐵芯是變壓器的磁路部分。運(yùn)行時(shí)要產(chǎn)生磁滯損耗和渦流損耗而發(fā)熱。為降低發(fā)熱損耗和減小體積和重量，鐵芯采用小于0.35mm導(dǎo)磁系數(shù)高的冷軋晶粒取向硅鋼片構(gòu)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(fā)出的熱量能夠被絕緣油在循環(huán)時(shí)充分帶走，以達(dá)到良好的冷卻效果，常在鐵芯中設(shè)有冷卻油道。
2.繞組
繞組和鐵芯都是變壓器的**元件。由于繞組本身有電阻或接頭處有接觸電阻，由I2Rt知要產(chǎn)生熱量。故繞組不能長(zhǎng)時(shí)間通過比額定電流高的電流。另外，通過短路電流時(shí)將在繞組上產(chǎn)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(duì)外殼短路。匝間短路主要是由于絕緣老化，或由于變壓器的過負(fù)荷以及穿越性短路時(shí)絕緣受到機(jī)械的損傷而產(chǎn)生的。變壓器內(nèi)的油面下降，致使繞組露出油面時(shí)，也能發(fā)生匝間短路;另外有穿越短路時(shí)，由于過電流作用使繞組變形，使絕緣受到機(jī)械損傷，也會(huì)產(chǎn)生匝間短路。 匝間短路時(shí)，短路繞組內(nèi)電流可能**過額定值，但整個(gè)繞組電流可能未**過額定值。在這種情況下，瓦斯保護(hù)動(dòng)作，情況嚴(yán)重時(shí)，差動(dòng)保護(hù)裝置也會(huì)動(dòng)作。 對(duì)外殼短路的原因也是由于絕緣老化或油受潮、油面下降，或因雷電和操作過電壓而產(chǎn)生的。除此以外，在發(fā)生穿越短路時(shí)，因過電流而使繞組變形，也會(huì)產(chǎn)生對(duì)外殼短路的現(xiàn)象。對(duì)外殼短路時(shí)，一般都是瓦斯保護(hù)裝置動(dòng)作和接地保護(hù)動(dòng)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(nèi)，將箱蓋打開就可吊出器身進(jìn)行檢修。
可分為油浸式變壓器和干式變壓器。為了加強(qiáng)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(shí)，也用干式變壓器。
油浸式型式
1、非封閉型油浸式變壓器：主要有S8、S9、S10等系列產(chǎn)品，在工礦企業(yè)、農(nóng)業(yè)和民用建筑中廣泛使用。
2、封閉型油浸式變壓器：主要有S9、S9-M、S10-M 等系列產(chǎn)品，多用于石油、化工行業(yè)中多油污、多化學(xué)物質(zhì)的場(chǎng)所。
3、密封型油浸式變壓器：主要有BS9、S9- 、S10- 、S11-MR、SH、SH12-M等系列產(chǎn)品，可做工礦企業(yè)、農(nóng)業(yè)、民用建筑等各種場(chǎng)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(yàn)用高壓變壓器，電爐用變壓器，電焊用變壓器和可控硅線路中用的變壓器，用于測(cè)量?jī)x表的電壓互感器與電流互感器。
二、性能特點(diǎn)
a、油浸式變壓器低壓繞組除小容量采用銅導(dǎo)線以外，一般都采用銅箔繞抽的圓筒式結(jié)構(gòu)；高壓繞組采用多層圓筒式結(jié)構(gòu)，使之繞組的安匝分布平衡，漏磁小，機(jī)械強(qiáng)度高，抗短路能力強(qiáng)。
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松螺母，采用了不吊心結(jié)構(gòu)，能承受運(yùn)輸?shù)念嵳稹?br>c、線圈和鐵心采用真空干燥，變壓器油采用真空濾油和注油的工藝，使變壓器內(nèi)部的潮氣降至較低。
d、油箱采用波紋片，它具有呼吸功能來補(bǔ)償因溫度變化而引起油的體積變化，所以該產(chǎn)品沒有儲(chǔ)油柜，顯然降低了變壓器的高度。
e、由于波紋片取代了儲(chǔ)油柜，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(jìn)入而導(dǎo)致絕緣性能的下降。
f、根據(jù)以上五點(diǎn)性能，保證了油浸式變壓器在正常運(yùn)行內(nèi)不需要換油，大大降低了變壓器的維護(hù)成本，同時(shí)延長(zhǎng)了變壓器的使用壽命。
三、選用要點(diǎn)
負(fù)荷性質(zhì)
1) 有大量一級(jí)或二級(jí)負(fù)荷時(shí)，宜裝設(shè)二臺(tái)及以上變壓器，當(dāng)其中任一臺(tái)變壓器斷開時(shí)，其余變壓器的容量能滿足一級(jí)及二級(jí)負(fù)荷的用電。一、二級(jí)負(fù)荷盡可能集中，不宜太分散。
2) 季節(jié)性負(fù)荷容量較大時(shí)，宜裝設(shè)**變壓器。如大型民用建筑中的空調(diào)冷凍機(jī)負(fù)荷、采暖用電熱負(fù)荷等。
3) 集中負(fù)荷較大時(shí)，宜裝設(shè)**變壓器。如大型加熱設(shè)備、大型X 光機(jī)、電弧煉爐等。
4) 當(dāng)照明負(fù)荷較大或動(dòng)力和照明采用共用變壓器嚴(yán)重影響照明質(zhì)量及燈泡壽命時(shí)，可設(shè)照明**變壓器。一般情況下，動(dòng)力與照明共用變壓器。
使用環(huán)境
在正常介質(zhì)條件下，可選用油浸式變壓器或干式變壓器，如工礦企業(yè)、農(nóng)業(yè)的獨(dú)立或附建變電所、小區(qū)獨(dú)立變電所等?？晒┻x擇的變壓器有S8、S9、S10、SC（B）9、SC（B）10 等。
溫度環(huán)境
①在220℃溫度下，保持長(zhǎng)期穩(wěn)定性
②在350℃溫度下，可承受短期運(yùn)行
③在很廣的溫度和濕度范圍內(nèi)，保持性能穩(wěn)定
④在250℃溫度下，不會(huì)熔融，流動(dòng)和助燃
⑤在750℃溫度下，不會(huì)釋放有毒或腐蝕性氣體
用電負(fù)荷
1)配電變壓器的容量，應(yīng)綜合各種用電設(shè)備的設(shè)施容量，求出計(jì)算負(fù)荷（一般不計(jì)消防負(fù)荷），補(bǔ)償后的視在容量是選擇變壓器容量和臺(tái)數(shù)的依據(jù)。一般變壓器的負(fù)荷率85%左右。此法較簡(jiǎn)便，可作估算容量之用。
2)GB/T17468-1998《電力變壓器選用導(dǎo)則》中，推薦配電變壓器的容量選擇，應(yīng)根據(jù)GB/T15164-94《油浸式電力變壓器負(fù)載導(dǎo)則》或GB/T17211-1998《干式電力變壓器負(fù)載導(dǎo)則》及計(jì)算負(fù)荷來確定其容量。上述二導(dǎo)則提供了計(jì)算機(jī)程序和正常周期負(fù)載圖來確定配電變壓器容量。
四、特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
1 、變壓器油絕緣性能好、導(dǎo)熱性能好,同時(shí)變壓器油廉價(jià)。
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(diǎn)
1、變壓器油具有可燃性,當(dāng)遇到火焰時(shí)可能會(huì)燃燒、爆炸
2、變壓器油對(duì)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(yùn)行場(chǎng)所滲漏油嚴(yán)重,影響設(shè)備安全運(yùn)行,同時(shí)影響環(huán)境
5、油浸式變壓器絕緣等級(jí)低,按A級(jí)絕緣設(shè)計(jì)、制造
五、故障分析
1、焊接處滲漏油
主要是焊接質(zhì)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(shí)因有焊藥和油漆覆蓋，運(yùn)行后隱患便暴露出來，另外由于電磁振動(dòng)會(huì)使焊接振裂，造成滲漏。對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象的，首先找出滲漏點(diǎn)，不可遺漏。針對(duì)滲漏嚴(yán)重部位可采用扁鏟或尖沖子等金屬工具將滲漏點(diǎn)鉚死，控制滲漏量后將治理表面清理干凈，多采用高分子復(fù)合材料進(jìn)行固化，固化后即可達(dá)到長(zhǎng)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(huì)造成滲漏油故障。有的是用塑料帶綁扎，有的直接將兩個(gè)端頭壓在一起，由于安裝時(shí)滾動(dòng)，接口不能被壓牢，起不到密封作用，仍是滲漏油。可用福世藍(lán)材料進(jìn)行粘接，使接頭形成整體，滲漏油現(xiàn)象得到很大的控制；若操作方便，也可以同時(shí)將金屬殼體進(jìn)行粘接，達(dá)到滲漏治理目的。
3、法蘭連接處滲漏油
法蘭表面不平，緊固螺栓松動(dòng)，安裝工藝不正確，使螺栓緊固不好，而造成滲漏油。先將松動(dòng)的螺栓進(jìn)行緊固后，對(duì)法蘭實(shí)施密封處理，并針對(duì)可能滲漏的螺栓也進(jìn)行處理，達(dá)到完全治理目的。對(duì)松動(dòng)的螺栓進(jìn)行緊固，必須嚴(yán)格按照操作工藝進(jìn)行操作。
4、螺栓或管子螺紋滲漏油
出廠時(shí)加工粗糙，密封不良，油浸式變壓器密封一段時(shí)間后便產(chǎn)生滲漏油故障。采用高分子材料將螺栓進(jìn)行密封處理，達(dá)到治理滲漏的目的。另一種辦法是將螺栓（螺母）旋出，表面涂抹福世藍(lán)脫模劑后，再在表面涂抹材料后進(jìn)行緊固，固化后即可達(dá)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(duì)裂紋滲漏，鉆止裂孔是消除應(yīng)力避免延伸的較佳方法。治理時(shí)可根據(jù)裂紋的情況，在漏點(diǎn)上打入鉛絲或用手錘鉚死。然后用丙酮將滲漏點(diǎn)清洗干凈，用材料進(jìn)行密封。鑄造砂眼則可直接用材料進(jìn)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后經(jīng)沖壓制成在散熱管彎曲部分和焊接部分常產(chǎn)生滲漏油，這是因?yàn)闆_壓散熱管時(shí)，管的外壁受張力，其內(nèi)壁受壓力，存在殘余應(yīng)力所致。將散熱器上下平板閥門（蝶閥）關(guān)閉，使散熱器中油與箱體內(nèi)油隔斷，降低壓力及滲漏量。確定滲漏部位后進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚?，然后采用福世藍(lán)材料進(jìn)行密封治理。
7、瓷瓶及玻璃油標(biāo)滲漏油
通常是因?yàn)榘惭b不當(dāng)或密封失效所制。高分子復(fù)合材料可以很好的將金屬、陶瓷、玻璃等材質(zhì)進(jìn)行粘接，從而達(dá)到滲漏油的根本治理。
六、冷卻方式
油浸式電力變壓器在運(yùn)行中，繞組和鐵芯的熱量先傳給油，然后通過油傳給冷卻介質(zhì)。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(huán)自然冷卻（油浸自冷式）
2．自然油循環(huán)風(fēng)冷（油浸風(fēng)冷式）
3．強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻
4．強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻
正常使用條件
1．海拔不**過1000m 戶內(nèi)或戶外
2．較高環(huán)境氣溫+40℃較高日平均溫度+30℃
3．較高年平均溫度+20℃較低氣溫-25℃
4．根據(jù)用戶要求可提供在特殊使用條件下運(yùn)行的變壓器
七、故障分析
變壓器在運(yùn)行中常見的故障有繞組、套管和分接開關(guān)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(shí)造成污閃，使變壓器高壓側(cè)單相接地或相間短路。
嚴(yán)重滲漏
變壓器運(yùn)行滲漏油嚴(yán)重或連續(xù)從破損處不斷外溢以致油位計(jì)已看不到油位，此時(shí)應(yīng)立即將變壓器停用進(jìn)行補(bǔ)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(yùn)行中受到震動(dòng)外力沖撞油箱銹蝕嚴(yán)重而破損等。
分接開關(guān)
常見的故障有分接開關(guān)接觸不良或位置不準(zhǔn)，觸頭表面熔化與灼傷及相間觸頭放電或各分接頭放電。
過電壓
運(yùn)行中的變壓器受到雷擊時(shí)，由于雷電的電位很高，將造成變電壓器外部過電壓，當(dāng)電力系統(tǒng)的某些參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，由于電磁振蕩的原因，將引起變壓器內(nèi)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桿或鐵芯的夾緊螺桿的絕緣損壞而引起的。
滲漏油
變壓器油的油面過低，使套管引線和分接開關(guān)暴露于空氣中，絕緣水平將大大降低，因此易引起擊穿放電。
八、油系統(tǒng)
油浸式變壓器有幾個(gè)互相隔離的獨(dú)立油系統(tǒng)。在油浸式變壓器運(yùn)行時(shí)，這些獨(dú)立油系統(tǒng)內(nèi)的油是互不相通的，油質(zhì)與運(yùn)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。
(1) 主體內(nèi)油系統(tǒng)。與繞組周圍的油相通的油系統(tǒng)都是主體內(nèi)系統(tǒng)，包括冷卻器或散熱器內(nèi)的油，儲(chǔ)油柜內(nèi)的油，35kV 及以下注油式套管內(nèi)油。
注油時(shí)必須將這個(gè)油系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)的氣體放氣塞放出，一般而言，上述部件都應(yīng)有各自的放氣塞。主體內(nèi)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(qiáng)度。在真空注油時(shí)，如有些部件不能承受與主體油箱能承受的相同真空強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)用臨時(shí)閘隔離，如儲(chǔ)油柜與主油箱間的閘閥。冷卻器上潛油泵揚(yáng)程要夠，以免由于負(fù)壓而吸入空氣。這個(gè)油系統(tǒng)要有釋壓裝置的保護(hù)系統(tǒng)，以排除器身有故障時(shí)所產(chǎn)生的壓力。
(2)有載分接開關(guān)切換開關(guān)室內(nèi)的油。這部分油有本身的保護(hù)系統(tǒng)，即流動(dòng)繼電器、儲(chǔ)油柜、壓力釋放閥。這個(gè)開關(guān)室內(nèi)的油起絕緣與熄滅電流作用。油會(huì)在切換開關(guān)切斷負(fù)載電流時(shí)產(chǎn)生的油中去，這個(gè)油系統(tǒng)要良好的密封性能，即使在切換過程中產(chǎn)生電弧壓力也要保護(hù)密封性能。
有載分接開關(guān)切換開關(guān)室內(nèi)的油雖與主體內(nèi)油隔離，但在真空注油時(shí)，為避免破壞切換開關(guān)室的密封，應(yīng)與主體內(nèi)油同時(shí)真空注油，在真空注油時(shí)，使這兩個(gè)系統(tǒng)具有相同的真空度，必要時(shí)也應(yīng)將這個(gè)系統(tǒng)的儲(chǔ)油柜在抽真空時(shí)隔離。為結(jié)構(gòu)上方便，主體的儲(chǔ)油與切換開關(guān)室的儲(chǔ)油柜設(shè)計(jì)成一互相隔離的整體。
(3)60kV 及以上電壓等級(jí)的全密封。這個(gè)油系統(tǒng)內(nèi)的主要起絕緣作用，或增加油電容式套管內(nèi)絕緣紙的電氣強(qiáng)度。在主體內(nèi)注油時(shí)，應(yīng)將套管端部接線端子密封好，以免進(jìn)氣。
(4) 高壓出線箱內(nèi)油、或點(diǎn)氣出線箱內(nèi)油。三相 500kV 變壓器的高壓出線通過波紋絕緣隔離油系統(tǒng)。這個(gè)油系統(tǒng)主要起絕緣作用。為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，這個(gè)油系統(tǒng)也可通過連管與主體內(nèi)油系統(tǒng)相聯(lián)或設(shè)計(jì)成單獨(dú)的油系統(tǒng)。
(5) 在對(duì)油浸式變壓器進(jìn)行各種絕緣試驗(yàn)時(shí)，首先是放氣,通過放氣塞釋放可能存儲(chǔ)的氣體?？赏ㄟ^分析各個(gè)系統(tǒng)的油中含氣色譜分析可預(yù)判有無潛在故障。每一油系統(tǒng)都要滿足運(yùn)行的要求，如吸收油膨脹與收縮時(shí)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。每一油系統(tǒng)具有良好的密封性能，有載分接開關(guān)切換開關(guān)室內(nèi)的油應(yīng)能單獨(dú)更換而不放出主體內(nèi)油，運(yùn)輸時(shí)主體內(nèi)油可放出而充干燥氮?dú)狻?br>
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