6 变压器的运行.docx
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6变压器的运行
第六章变压器的运行
内容提要：
1．变压器的作用和运行方式
2．变压器投运前的检查和试验。
3．变压器的投运和退出。
4．变压器运行中的巡视检查。
5．变压器运行中的故障和事故处理。
第一节概述
变压器是一种静止的电器，它是由绕在同一个铁心（由硅钢片迭成）上的两个或多个的线圈组成的，线圈之间通过随时间交变的磁通相互联系着而传输能量（自藕变压器的线圈之间还有电的联系）。
它的功能是把一种等级的电压和电流变成为同频率的另一种等级的电压（升高或降低）和电流，从而把发电厂发出的电能远距离地输送并合理地分配和使用。
电力变压器是水电站的最重要的变压升压设备，而变电站又是一个电网里大量的重要组成部分。
水电站常用三相油浸式变压器。
如图6—1所示，它利用电磁感
应原理工作，将铁芯和绕组浸在盛满绝缘油的变压器油箱中；由各种绝缘材料，如：
绝缘油、绝缘纸、酚醛压制品、环氧制品、绝缘漆、电瓷、布带、黄蜡管、黄蜡绸、木材等组成变压器的绝缘；绕组引出线由变压器套管引出至油箱的外面；设有分接抽头可通过切换装置进行电压调整，调压分有载调压即带电切换分接开关和无载调压即不带电切换分接开关两种；由储油柜（俗称油枕）、油位计、净油器、吸湿器构成油保护装置，由安全气道、压力释放阀、瓦斯气体继电器等组成安全保护装置；温度计或温度讯号器具安装在油箱盖上测温孔内测量变压器顶层油温；中小型变压器（容量在7500KVA及以下）采用油浸自冷方式冷却；当变压器容量超过10000KVA时采用油浸风冷或强迫油循环水冷却方式，并在变压器外面另装冷却风扇或油泵和水泵等冷却装置。
图6—1油浸自冷式变压器外形
变压器的种类很多，一般分为电力变压器和特种变压器两大类。
电力变压器是电力系统中输配电的主要设备，容量从几十千伏安到几十万千伏安；电压等级从几百伏到500千伏以上。
电力变压器的主要类型有：
1、按它的用途可以分为：
升压变压器、降压变压器、配电变压器、联络变压器（联结几个不同电压等级的电力系统）、厂用变压器（供发电厂本身用电）。
2、按变压器的绕组可以分为：
双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器。
3、根据变压器冷却条件来分有：
油浸自冷变压器、干式空气自冷变压器、油浸风冷变压器、油浸水冷变压器、强迫油循环风冷变压器、强迫油循环水冷变压器。
还有干式浇铸绝缘变压。
4、按调压方式来分有：
无载调压变压器、有载调压变压器。
为了使变压器长期安全、正常、连续、稳定运行，最大限度地发挥变压器的效率，变压器一般应该按额定方式运行，但是由于变压器在运行中负荷是经常变化的，即负荷曲线有高峰和低谷，在高峰时可能过负荷。
当变压器过负荷时，绝缘寿命损失将增加，而轻负荷运行时绝缘寿命损失将减小，因此可以相互补偿，不增加变压器寿命损失的过负荷称为正常过负荷。
正常过负荷是每天都可以使用的，并不因此缩短变压器的正常使用寿命。
变压器在运行中冷却介质的温度也是变化的，在夏季油温升高，变压器带额定负荷时的绝缘寿命损失将增加，而在冬季油温降低，带额定负荷时的绝缘寿命损失将减小，因此，当按年等值环境温度运行时，变压器绝缘寿命损失冬夏自然补偿，而不降低变压器的正常使用寿命。
由此有些过负荷运行状态是允许的，有条件短时间过负荷对变压器不会造成危害；而超时过负荷运行状态是不允许的。
变压器是电力系统的数量较多的核心设备之一，它的故障将对发供电的可靠性和系统的正常运行带来严重的影响，同时大容量的变压器也是非常贵重的设备，因此必须根据变压器的容量大小和重要程度,装设性能良好、动作可靠的继电保护装置,让它及时跳闸停电退出运行。
变压器一般可能发生的故障有：
1）变压器内部绕组的多相短路、单相匝间短路、单相接地短路等。
2）变压器外部绝缘导管及引出线上的多相短路、单相接地短路等。
3）变压器内部绝缘油受潮等引起绝缘油不合格。
变压器内部故障不仅会损坏变压器，而且由于绝缘物和变压器油在电弧的作用下急剧气化，可能导致油箱爆炸。
导管及引出线上发生相间或一相碰壳短路，将产生大的短路电流，损坏变压器，破坏电力系统正常运行。
变压器的不正常工作状况主要有：
1）由于外部短路引起的过电流。
2）由于电动机自起动或并联工作的变压器被断开及高峰负荷等原因所引起的过负荷。
3）油箱油异常面降低。
4）绝缘油的温度异常升高。
变压器外部短路引起的过电流会使变压器线圈过热，线圈绝缘加速老化，引起内部故障。
变压器在不减少正常使用寿命条件下，有条件的允许过负荷。
根据上述故障和不正常工作状态，为了保证变压器的安全运行，变压器一般装设下列保护装置：
1）瓦斯保护
容量在800千伏安以上（车间内的变压器容量在400千伏安以上）的变压器应装设瓦斯保护，用以反应变压器油箱内部故障时产生的瓦斯气体而动作的保护，有动作时只发讯号的轻瓦斯保护和动作时跳闸的停电的重瓦斯保护.它也能反映油面下降的故障.
2）纵联差动保护
容量在10000千伏安及以上（并列运行时，容量在6300千伏安以上）变压器应装设纵联差动保护.用以反映变压器内部绕组,绝缘套管及引出线相间短路等.它和瓦斯保护一起构成变压器的主保护。
3）电流速断保护
对于小容量的变压器,不装差动保护,而在其电源侧装设电流速断保护作为主保护。
4）过电流保护
变压器的过电流保护用的电流互感器装在电源侧,是作为外部短路及变压变压内部短路的后备保护。
5）零序过流保护
在中性点直接接地系统中,在变压器中性点引线上安装保护用的电流互感器,用以装设零序过流保护,既作为变压器的单相接地保护,主要用作外部电网接地短路的后备保护。
6）过负荷保护
过负荷保护装置在变压器过负荷时,该保护发出提示告警信号。
7）温度讯号保护
温度讯号保护是变压器上层油面上引出温度讯号器,在变压器油温超过整定值时（一般整定在80-90°C）,即发出告警讯号,对运行人员进行提示。
下面就变压器运行方式必须遵守的条件及机械冷却变压器的允许运行方式做全面介绍。
（一）额定运行方式
1、变压器在制造厂规定的额定使用条件下，全年可按额定容量
运行。
变压器运行时，铁芯、绕组损耗使各部位发热，导致变压器温度升高。
若变压器的温度长时间超过允许值，将加速绝缘老化甚至绝缘破裂，或发生电气击穿而造成故障。
变压器在运行中，变压器各部分的温度不相同，绕组温度最高，铁芯次之，绝缘油温度最低，运行规程规定以变压器上层油温确定变压器运行中的允许温度，它主要取决于绕组所采用的绝缘材料。
我国电力变压器大多采用浸漆处理过的纸、木材和棉纱等有机材料作为绝缘材料，即通常所说的A级绝缘，它运行在40℃空气温度时，其绕组极限工作温度为105℃，变压器上层油温不超过95℃，而一般情况下为使变压器油不致过速氧化，上层油温以不超过85℃为宜。
一般变压器工作温度每升高8度，其绝缘寿命要降低一半，这就是变压器的8度规则。
2、油浸式变压器最高上层油温可按表4的规定运行（以温度计测量）。
当冷却介质温度下降时，变压器最高上层油温也应相应下降。
为防止绝缘油加速劣化，自然循环变压器上层油温一般不宜经常超过85。
C。
3、不应以额定负荷时上层油温低于表一规定作为该变压器过负荷运行的依据。
对于经改进结构或改善冷却方式的变压器，应通过温升试验以确定其负荷能力。
4、干式变压器各部分的温升不得超过表二的规定。
5、为了使三绕组及自耦变压器的各绕组温度不超过允许值，应按下列条件运行：
1）、每一绕组负荷不得超过其额定值；
2）、自耦变压器在高、低压侧同时向中压侧送电时（或相反方式送电时），应按公用绕组电流不超过其额定值监视变压器负荷。
6、变压器的外加一次电压可以较额定电压为高，但一般不得超过相应分头电压值的5%。
不论电压分头在任何位置，如果所加一次电压不超过其相应额定值的5%，则变压器的二次侧可带额定电流。
根据变压器的构造特点（铁心饱和程度等），经过试验或经制造厂认可，加在变压器一次侧的电压允许比该分头额定电压增高10%。
此时，允许的电流值应遵守制造厂的规定或根据试验确定。
7、无载调压变压器在额定电压±5%范围内改换分头位置运行时，其额定容量不变。
如果为－⒎5%和－10%分头时，额定容量应相应降低⒉5%和5%。
有载调压变压器各分头位置的额定容量，应遵守制造厂规定。
（二）允许的过负荷运行方式
变压器的过负荷能力是指在不损害绝缘和降低寿命的前提下，变压器在短时间内能输出的最大容量，它可能大于变压器的额定容量。
变压器允许过负荷的实质是变压器长期在低负荷或低环境温度（低于40℃）下运行所节存的寿命，来补偿短时过负荷使绝缘老化而缩短的寿命，最终保证变压器正常寿命（约20年）不变。
变压器可以在正常过负荷和事故过负荷的情况下运行。
正常过负荷可以经常使用，其允许值根据变压器的负荷曲线、冷却介质的温度及过负荷前变压器所带的负荷情况来确定。
事故过负荷只允许在事故情况下使用（如运行中一台变压器故障且无备用变压器，则其余变压器允许按事故过负荷运行）。
1、变压器在一定的严格条件下，可以正常过负荷和事故过负荷的情况下短时运行。
变压器存在较大的缺陷（例如；冷却系统不正常，严重漏油，色谱分析异常等）时不允许过负荷运行。
2、干式变压器的过负荷运行应遵照制造厂的规定。
油浸式变压器正常过负荷运行可参照下述规定：
1）全天满负荷运行的变压器不宜过负荷运行。
2）变压器在低负荷期间，负荷系数小于1时，则在高峰负荷期间变压器允许的过负荷倍数和持续时间，由运行现场规程确定。
3）在夏季，根据变压器的典型负荷曲线，其最高负荷低于变压器的额定容量时，则每低1%可允许冬季过负荷1%为限，但以过负荷15%为限。
并由现场情况确定。
4）变压器在过负荷运行前，应遵守现场规定。
应投入全部工作冷却器，必要时应投入备用冷却器。
5）油浸变压器事故过负荷的允许值，按照不同的冷却方式和环境温度，可参照表三、表四的规定运行（此时应投入备用冷却器）。
干式变压器可参照制造厂的规定。
6）变压器经过事故过负荷以后，应将事故过负荷的大小和持续时间记入值班记录及变压器的技术档案内。
（三）机械冷却变压器的运行方式
1、油浸风冷变压器在风扇停止工作时允许的负荷，应遵守制造厂的规定。
当上层油温不超过55。
C时，则可不开风扇在额定负荷下运行；当上层油温超过55。
C时则自动起动风扇。
2、油浸风冷变压器当冷却系统发生故障，切除全部风扇时，变压器允许带额定负荷运行的时间应遵守制造厂的规定，如制造厂无规定时，可参照表七的规定。
3、强油循环风冷及强油循环水冷的变压器，当冷却系统发生故障切除全部冷却器时（对于强油循环风冷变压器，系指停止油泵及风扇；强油循环水冷变压器系指停止油泵及循环水）；在额定负荷下允许的运行时间为20min（分）。
运行后，如油面温度尚未达到75oC时，则允许上升到75oC但切除冷却器后的最长运行时间不得超过1个小时。
4、强油循环风冷及强油循环水冷的变压器，运行时必须投入冷却器，在各种负荷情况下的冷却器台数，应在现场规程中予以规定。
5、吹风冷却的干式变压器，当冷却风机因故障停止工作时，其允许的运行时间应遵守制造厂的规定。
（四）允许的短路电流和不平衡电流
1、变压器的允许短路电流应根据变压器的阻抗与系统阻抗来确定。
但不应超过线圈额定电流的25倍。
当超过25倍时，应采取限制短路电流的措施。
应在设计时考虑。
短路电流的持续时间不得超过表六的规定。
2、变压器三相负荷不平衡时，应监视最大电流相的负荷。
结线组为Yyn0和Yd11的配电变压器，中性线电流的允许值分别为
变压器额定电流的25%和40%。
制造厂另有规定者应遵守制造厂的规定。
表一油浸式最高上层油温
冷却方式
冷却介质最高温度（oC）
最高上层油温度
（oC）
自然循环、自冷、风冷
40
95
强迫油循环风冷
40
85
强迫油循环水冷
30
70
表二干式温升
变压器的部位
温升限值（oC）
测量方法
绕
组
A绝缘
60
75
80
100
125
电阻法
E绝缘
B绝缘
F绝缘
H绝缘
铁心表面及结构零件表面
最大不得超过接触绝缘的允许温升
温度计法
表三油浸自然循环冷却变压器事故过负荷允许运行时间（小时：
分）
过负荷倍数
环境温度（oC）
0
10
20
30
40
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2.0
24:
00
24:
00
23:
00
8:
00
4:
45
3:
00
2:
05
1:
30
1:
00
0:
40
24:
00
24:
00
10:
00
5:
10
3:
10
2:
05
1:
25
1:
00
0:
35
0:
22
24:
00
13:
00
5:
30
3:
10
2:
00
1:
20
0:
55
0:
30
0:
18
0:
11
19:
00
5:
50
3:
00
1;45
1;10
0:
45
0:
25
0:
13
0:
09
0:
06
7;00
2:
45
1:
30
0:
55
0:
35
0:
18
0:
09
0:
06
0:
05
+
表四油浸强迫油循环冷却的变压器事故过负荷允许运行时间（小时：
分）
过负荷倍数
环境温度（oC）
0
10
20
30
40
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
24:
00
24:
00
11：
00
3：
40
1：
50
1：
00
0：
30
24：
00
21：
00
5：
10
2：
10
1：
10
0：
35
0：
15
24：
00
8：
00
2：
45
1：
20
0：
40
0：
16
0：
09
14：
30
3：
30
1：
30
0：
45
0：
16
0：
08
0：
05
5：
10
1：
35
0：
45
0：
15
0：
07
0：
05
+
表五油浸风冷切除风扇后
空气温度（oC）
一10
0
+10
+20
+30
+40
允许运行时间（h）
35
15
8
4
2
1
表六短路电流允许时间
短路电流倍数
20以上
20~15
15以下
持续时间（s）
2
3
4
表七冷却装置的检查、试验项目、周期和标准
序号
项目
周期
标准
1
强油水冷、强油风冷和油浸风冷控制箱的检查
大、小修时
应符合制造厂规定
2
潜油泵和风扇电机的检查试验：
①绝缘电阻的测量
②交流耐压试验
③振动检查
大、小修时
（1）绝缘电阻不低于0。
5MΩ
（2）交流耐压1000V持续时间1min
（3）转动正常，无明显振动和杂音（无基础电机），对有基础者振动不大于下表规定
（1）使用500V兆欧表
（2）小修时不作交流耐压试验
（3）潜油泵轴承内注入变压器油可允许运行30min，无油空转通电时间不超过20s
额定转速（r/min）
30001500
1000
振动值（双振幅，mm）
0。
060。
10
0。
13
3
差压继电器和流动继电器的试验
大、小修时
符合制造厂规定
4
水冷却器压力试验
（1）大修时
（2）1~2年一次
符合制造厂规定
5
风冷却器、散热器压力试验
大修时
符合制造厂规定
表八有载调压开关的试验项目、周期和标准
序号
项目
标准
周期
说明
1
测量触头接触电阻
一般不大于500μΩ
大小修时
2
测量触头接触压力
应符合制造厂规定
大修时
或检查切换开关的主触头与动触头的压缩量
3
测量限流电阻
应符合制造厂规定
大小修时
电阻式有载调压开关进行
4
大修时
应符合制造厂规定
大修时
5
参照《电气设备预防性试验规程》中绝缘油部分
（五）瓦斯保护装置的运行
1、变压器运行时轻瓦斯保护应投入信号，重瓦斯接入跳闸。
2、变压器在运行中进行滤油、加油及换硅胶时，应先将重瓦斯改接信号，此时变压器的其它保护装置（如差动保护、电流切断装置等），仍应接入跳闸位置。
工作完毕，变压器空气排尽后，方可将重瓦斯重新投入跳闸位置。
3、当油位计上指示的油面有异常升高，或油路系统有异常现象时，为查明原因，需要打开各个放气或放油塞子、阀门、检查吸湿器或进行其它工作时，必须先将重瓦斯改接信号，然后才能开始工作，以防瓦斯保护误动作跳闸。
4、在地震预报期间，根据变压器的具体情况和瓦斯继电器的类型来确定将重瓦斯投入跳闸或信号。
地震引起重瓦斯动作停运的变压器，在投运前应对变压器及瓦斯保护进行检查试验，确定无异状后方可投入。
（六）变压器分接开关的运行维护
1、对于无载调压变压器，由专责电试人员，按调度命令，在变换分接头时应正反方向各转动五周，以便消除触头上的氧化膜及油污，同时要注意分接头位置的正确性。
变换分接头后应测量线圈直流电阻及检查锁紧位置，并应对分头变换情况作好记录。
变压器分接头的位置应有专门的记录，以便能随时查核。
2、变压器的有载调压开关应按下列要求进行维护：
1）每三个月在切换开关中取油样做试验。
若低于标准时换油或过滤。
当运行时间满一年或变换次数达4000次时亦应换油。
其他维护要求参见表八。
2）新投入的调压开关，在变换5000次后，应将切换部分吊出检查，以后可按实际情况确定检修的期限。
换油与检查的步骤应按制造厂规定。
3）为防止开关在严重过负荷或系统短路时进行切换（应先查看负荷电流大小再操作！
！
），应在变压器回路中加装电流闭锁装置，其整定值不超过额定电流的1.5倍。
4）、开关应有瓦斯保护与防爆装置，当保护装置动作时，应查明原因。
5）、电动操作机构等应经常保持良好状态。
运行人员要定时巡视检查。
（七）变压器的并列运行
随着现代发电厂、变电站容量的增大需要将两台或多台变压器并列运行，以担负系统所分配的容量，并以此提高供电可靠性，减少备用容量，根据负荷大小调整投运变压器台数，达到提高经济效益的目的。
并列运行就是将两台或多台变压器的一次侧绕组、二次侧绕组分别并接到与其相应电压的母线上。
并列运行的变压器应满足以下条件：
1）各并列运行变压器接线组别相同；
2）各并列运行变压器的变比相同；（误差允许在±
）
3）各并列运行变压器的短路电压百分数相等；（误差允许在±10%）。
如此规定的目的是在满足条件1）、2）时，使变压器空载时绕组内无环流；满足条件3）时使变压器容量与负荷成正比。
为了使并列运行的每台变压器均能得到合理的利用，变压器容量大小比一般3：
1为宜。
新装或变动过内、外连线以及改变过接线组别的变压器，在并列运行前必须核定相位，并检查极性。
（八）变压器的经济运行
1、发电厂和经常有值班人员的变电所，应按照负荷变化情况确定使用变压器台数的数量。
2、予先编制变压器的停电送电计划，减少一昼夜中的操作次数，停用变压器的时间一般不少于2~3个小时，此时许可与变压器的经济运行方式有一定的出入，可以相互调配负荷，併列运行的变压器也应考虑负荷的经济分配，使在一定的期间内总的损失为最小。
第二节新变压器投运前的检查和试验
变压器在投运前，必须按规定进行检查和试验，合格后方可投入运行。
1）变压器安装完成，现场已清理，并经过业主单位验收合格；检修后的变压器电气试验验收合格（试验项目见附录），安全措施全部拆除，工作票已收回。
2）变压器本体及附件无缺陷，外表整洁，油漆完整无脱落。
3）冷却系统的风扇或强迫油循环系统的油泵及水泵正常，管路确认合格。
4）变压器主体无缺陷，瓷瓶无裂纹、破损，外表清洁无遗留杂物，各连接处紧固，接触良好，引线也良好，无异常；
5）各部密封均严密完好，无渗、漏油现象，储油柜油位正常，油箱与气体继电器的坡度符合要求；
6）呼吸器的气道应通畅，硅胶未变色或失效，呼吸器具油封内已注油，各部放气塞已经拧紧，且无剩余气体；
7）分接开关的手、电动操作均应灵活、准确，三相分接开关的位置应一致，档位置于符合电网和用户要求的位置上；
8）二次接线排列整齐可靠，继电保护装置模拟动作正确、可靠；
9）油泵、水泵、风扇等运转正常，信号指示正确；
10）变压器的接线组别与铭牌相符，相序正确，相色漆完整；
11）各种配套设备合格、齐全。
变压器外壳接地良好，接地线应牢固；
12）气体继电器完好，安全气道、防爆膜完好无裂纹，温度计与测温装置完整良好；
13）各部分油位应正常，而且，油枕的油位应标有﹣35℃，﹢15℃，﹢40℃的油位监视线。
14）油再生装置及呼吸器的吸湿剂颜色正常。
15）瓦斯继电器安装正确，有1——1．5%（以变压器的顶盖为准）的升高坡度；由顶盖管道引入瓦斯继电器的方向有2——4%的升高坡度，以便瓦斯继电器能正常动作。
16）变压器防雷保护应符合规程要求。
17）防爆管应无油，玻璃应完整。
18）进出线的相位标示正确，清晰
19）油的温度仪指示正确。
信号动作温度整定值正确。
20）变压器的消防设备完备，事故排油措施完善。
21）检查各散热器、热虹吸器及瓦斯继电器与油枕之间的阀门在打开位置。
22）110KV变压器中性点接地刀闸按调度要求已合上。
23）油的简化试验和绝缘强度试验应合格。
24）变压器外壳应有良好的接地，接地电阻应合格。
25）保护整定植和压板在投入位置。
。
26）继电保护、测量、信号及控制回路接线正确，二次部分模拟操作已验收合格。
保护整定植和压板在投入位置。
27）按国家标准，变压器绕组的绝缘电阻、直流电阻和耐压试验等各项电气试验合格。
检查记录或经生产主管进一步检查或确认。
28）对于有两台变压器并列运行的变电站，要进一步检查或确认是否符合倂列运行的条件。
即组别、相序、变比、短路电压都要相等。
另外，新装变压器投运前还必须作空载冲击合闸试验：
变压器投入运行前，应选择发电机做电源，作空载零起逐步升压通电试验，合格后，再选择大电网作电源，作全压空载冲击合闸试验。
冲击合闸试验。
以图1-3-1电站定电气主接线1B主变压器为例，开关200及400处在断开位，利用大电网作电源，用开关500跳合对主变1B作全压空载冲击合闸试验。
注意：
一般不允许用发电机全压对变压器进行冲击合闸试验，那样有可能损坏发电机。
新装变压器必须经过5次全压冲击合闸试验，大修后的变压器必须经过3次冲击合闸试验，每次间隔10分钟。
未发现异常情况时才能投入运行，在冲击合闸前，差动、瓦斯等所有保护都必须投入跳闸，并记录其冲击合闸电流值。
变压器带额定负荷后要由专责人员测三相电流的向量图，绘制出
六角图形。
第三节变压器的投运和退出
变压器的投运和停运操作，应严格遵守运行操作制度的规定，参见本教材有关运行制度的规定。
运行操作的总要求是：
必须根据电网值班调度员或电站值班负责人命令，受令人复诵无误后，写好操作票，按倒闸操作要求进行操作。
一、变压器的试运行
变压器首次带负荷运行前，必修经过零起升压及空载运行，然后必须经过至少5次的空载冲击合闸试验，停电检查合格后方能带负荷正常进行运行。
变压器首次投入空载运行应从零起升压，逐渐将电压升到额定值。
在升压过程中监视表计指示的变化，观察三相电压、电流是否平衡。
升压到
额定值时，暂时停止升压，对变压器进行全面检查，均正常后再升压至额定值。
在此过程中还要进行包括空载电流、空载损耗、变比等参数的记录检查。
空载运行无问题后，再作空载冲击合闸试验，经检查合格，并经技术主管确认，则
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