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變壓器是一種用于交流電能轉(zhuǎn)換的電氣設(shè)備。它可以把一種交流電壓、交流電流的電能轉(zhuǎn)換成相同頻率的另一種交流電壓、交流電流的電能。變壓器在電力系統(tǒng)中的主要作用是變換電壓,以利于電能的傳輸。電壓經(jīng)升壓變壓器升壓后,可以減少線(xiàn)路損耗,提高送電經(jīng)濟(jì)性,達(dá)到遠(yuǎn)距離送電的目的。電壓經(jīng)降壓變壓器降壓后,獲得各級(jí)用電設(shè)備的所需電壓,以滿(mǎn)足用戶(hù)使用的需要。
一、變壓器的構(gòu)成
為了改善散熱條件,大、中容量的電力變壓器的鐵心和繞組浸入盛滿(mǎn)變壓器油的封閉油箱中,各繞組對(duì)外線(xiàn)路的聯(lián)接由絕緣套管引出。變壓器由器身、油箱、冷卻裝置、保護(hù)裝置、出線(xiàn)裝置及調(diào)壓裝置等部分組成:器身包括鐵心、繞組、絕緣結(jié)構(gòu)及引線(xiàn)等;油箱包括本體(箱蓋、箱壁和箱底)和一些附件(放油閥門(mén)、小車(chē)、油樣油門(mén)、接地螺栓及銘牌等);冷卻裝置包括散熱器和冷卻器;保護(hù)裝置包括儲(chǔ)油柜、油位計(jì)、安全氣道、吸濕器、測(cè)溫元件、浮油器及氣體繼電器等;出線(xiàn)裝置包括高壓套管、低壓套管等;調(diào)壓裝置即分接開(kāi)關(guān),分為無(wú)載調(diào)壓和有載調(diào)壓裝置。
二、變壓器的噪音極其措施
變壓器在運(yùn)行中產(chǎn)生的聲音主要是硅鋼片在磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生的磁致伸縮和器身由于電磁力所引起的振動(dòng),和冷卻系統(tǒng)風(fēng)機(jī)和風(fēng)扇產(chǎn)生的噪音。聲音的振動(dòng)頻率在16Hz~2000 Hz之間可引起人們的聽(tīng)覺(jué),次聲和超聲都是人們的聽(tīng)覺(jué)所感受不到的。電力變壓器噪聲的傳播是由鐵心到夾件、繞組,同時(shí)由鐵心到空氣。為了降低噪聲可以減少鐵心硅鋼片磁致伸縮,降低磁通密度是降低噪聲的有效措施,但降低磁密又會(huì)導(dǎo)致鐵心尺寸增大,從而增加鐵心硅鋼片的數(shù)量,會(huì)造成成本的增加。所以應(yīng)該把成本控制在一定的范圍內(nèi)來(lái)降低噪聲。也可以在變壓器適當(dāng)?shù)奈恢眉泳彌_件,如在鐵心和低壓繞組間加橡膠適形撐塊,其作用是一面撐緊低壓繞組,一方面起到緩沖作用,使聲音通過(guò)緩沖結(jié)構(gòu)而得到衰減。
三、變壓器的防雷
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),年平均雷暴日數(shù)在35-45的地區(qū),10kV級(jí)配電變壓器被雷擊損壞率占其總數(shù)的4%-10%。損壞的主要原因是變壓器避雷器裝設(shè)不當(dāng)和接地引下線(xiàn)接線(xiàn)不妥。主要表現(xiàn)為:變壓器高壓側(cè)避雷器利用支架作接地引下線(xiàn);變壓器中性點(diǎn)及高低壓側(cè)避雷器分別接地;避雷器未作預(yù)防性試驗(yàn);低壓側(cè)未裝設(shè)避雷器;接地引下線(xiàn)截面過(guò)小及引線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)等。
四、變壓器故障
根據(jù)變壓器運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀態(tài),在發(fā)生以下情況變化時(shí):需對(duì)變壓器進(jìn)行故障診斷。正常停電狀態(tài)下進(jìn)行的交接、檢修驗(yàn)收或預(yù)防性試驗(yàn)中一項(xiàng)或幾項(xiàng)指標(biāo)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn);運(yùn)行中出現(xiàn)異常而被迫停電進(jìn)行檢修和試驗(yàn);運(yùn)行中出現(xiàn)其他異常(如出口短路)或發(fā)生事故造成停電,但尚未解體(吊心或吊罩)。當(dāng)出則上述任何一種情況時(shí),往往要迅速進(jìn)行有關(guān)試驗(yàn),以確定有無(wú)故障情況。
故障判斷的步驟:①判斷變壓器是否存在故障,是隱性故障還是顯性故障。②判斷屬于什么性質(zhì)的故障,是電性故障還是熱性故障,是固體絕緣故障還是油性故障等。③判斷變壓器故障的狀況,如熱點(diǎn)溫度、故障功率、嚴(yán)重程度、發(fā)展趨勢(shì)以及油中氣體的飽和程度和達(dá)到飽和而導(dǎo)致繼電器動(dòng)作所需的時(shí)間等。④提出相應(yīng)的反事故措施,如能否繼續(xù)運(yùn)行,繼續(xù)運(yùn)行期間的安全技術(shù)措施和監(jiān)視手段或是否需要內(nèi)部檢查修理等。
由于變壓器故障涉及面較廣,具體類(lèi)型的劃分方式較多,如從回路劃分主要有電路故障、磁路故障和油路故障。而對(duì)變壓器本身影響最嚴(yán)重、目前發(fā)生機(jī)率最高的又是變壓器出口短路故障,同時(shí)還存在變壓器放電故障等。
變壓器短路故障主要指變壓器出口短路,以及內(nèi)部引線(xiàn)或繞組間對(duì)地短路、及相與相之間發(fā)生的短路而導(dǎo)致的故障。這類(lèi)故障的案例很多,特別是變壓器低壓出口短路時(shí)形成的故障一般要更換繞組,嚴(yán)重時(shí)可能要更換全部繞組,從而造成十分嚴(yán)重的后果和損失,因此,尤應(yīng)引起足夠的重視。例如:某110kV、31.5MVA變壓器(SFS2E8—31500/110)發(fā)生短路事故,重瓦斯保護(hù)動(dòng)作,跳開(kāi)主變壓器三側(cè)開(kāi)關(guān)。返廠(chǎng)吊罩檢查,發(fā)現(xiàn)C相高壓繞組失團(tuán),C相中壓繞組嚴(yán)重變形,并擠歡囚板造成中、低壓繞組短路;C相低壓繞組校燒斷二股;B相低壓、中壓繞組嚴(yán)重變形;所有繞組匝問(wèn)散布很多細(xì)小銅珠、銅末;上部鐵芯、變壓器底座有銹跡(事故發(fā)生當(dāng)天有雷雨)。原因:①變壓器繞組松散。②該變壓器撐條不齊且有移位、墊塊有松動(dòng)位移。③絕緣結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度不高。
放電對(duì)絕緣有兩種破壞作用:一種是由于放電質(zhì)點(diǎn)直接轟擊絕緣,使局部絕緣受到破壞并逐步擴(kuò)大,使絕緣擊穿。另一種是放電產(chǎn)生的熱、臭氧、氧化氯等活性氣體的化學(xué)作用,使局部絕緣受到腐蝕,介質(zhì)損耗增大,最后導(dǎo)致熱擊穿。如某63MvA、220kv變壓器在進(jìn)行1.5倍電壓局部放電時(shí),有放電聲響,放電量達(dá)4000—5000pC。改為匝間1.0倍電壓,線(xiàn)端1.5倍電壓的支撐法時(shí),無(wú)放電聲響,放電量也降為1000pC以下。拆升變壓器檢查,發(fā)現(xiàn)沿端部絕緣角環(huán)有樹(shù)枝狀放電痕跡,系絕緣角環(huán)材質(zhì)不良所致。沿固體絕緣表面的局部放電,以電場(chǎng)強(qiáng)度同時(shí)有切線(xiàn)和法線(xiàn)分量時(shí)最嚴(yán)重。原因:局部放電故障可能發(fā)生在任何電場(chǎng)集中或絕緣材質(zhì)不良的部位,如高壓繞組靜電屏出線(xiàn)、高電壓引線(xiàn)、相間圍屏以及繞組匝間等處。