电力设备简介

1、1 电力设备简介1.1. 电力变压器1.1.1 电力变压器的基本功能1.1.2 油浸式电力变压器的基本结构及组成1.1.3 电力变压器的基本原理1.1.4 电力变压器的物理属性1.1.5 电力变压器的基本类型1.1.6 电力变压器的主要技术性能指标1.1.7 电力变压器主要参数与结构复杂程度的关系1.1.8 电力变压器的损耗1.1.9 变压器的检验1.1.10 大型电力变压器的出厂试验1.1.11 变压器的运行检查1.2. 并联电抗器1.3. 电流互感器1.4. 电容式电压互感器1.5. SF6断路器1.6. 真空断路器1.7. 金属封闭气体绝缘开关设备1.8. 避雷器1.1. 大型电力变压器

2、简介1.1.1 电力变压器的基本功能1) 变电压大小；2) 变电流大小；3) 变阻抗大小；4) 变相数、序、位（特殊结构时）；5) 变频率（特殊工况下）； 注：总功率不变。1.1.2 油浸式电力变压器的基本结构及组成1.1.2.1 油浸式电力变压器的基本构成包含：器身、油箱、冷却装置、保护装置、出线装置和变压器油。器身也称心体，包括铁心、绕组、引线、分接开关等组部件，器身放入油箱，再装上其它组附件，充满油就构成一台油浸式电力变压器1.1.2.2 油浸式电力变压器的物理组成1) 磁路铁心、屏蔽；2) 电路线圈、套管、分接开关、绝缘件；3) 油路箱壳、油枕、冷却器（散热器）；1.1.2.3 油浸式

3、电力变压器的主材和组附件1) 主材 ：导线、矽钢片、绝缘材料（纸、板、成型件、绝缘油）、钢材（钢板、型钢）；2) 组件 ：套管、分接开关、冷却器（散热器）、储油柜；3) 附件 ：气体继电器、温度计、阀门、释压阀；1.1.3 电力变压器的基本原理1) 电磁转换：E = 4.44fBS ；2) 磁势平衡：I11=I01+I22 ；3) 能量守恒：P入=P换+P出 ；4) 电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，阻抗与匝数平方成正比，1.1.4 电力变压器的物理属性1) 电：电场、电路和绝缘；2) 磁：磁场、磁路和屏蔽；3) 热：热场、温升和冷却；4) 机械力：应力场、紧固和变形；5) 流速：流速场、导

4、向和静电。1.1.5 电力变压器的基本类型1) 按相数可分为：三相变压器和单相变压器；2) 按绝缘材质可分为：油纸变压器、SF6变压器、- - - ；3) 按铁心结构型式可分为：心式变压器和壳式变压器； 4) 按电压等级可分为：220kV变压器、330kV变压器、500kV变压器、750kV变压器、1000kV变压器- - - ；5) 按绕组型式可分为：自耦变压器和非自耦变压器；6) 按绕组数可分为：双绕组变压器、三绕组变压器、- - - ；7) 变压器按在电网中的作用可分为：升压变压器、降压变压器和联络变压器、接地变压器、换流变压器、- - - ； 8) 按调压方式可分为：有载调压变压器和无

5、励磁调压变压器；9) 按冷却方式可分为：自冷变压器(ONAN)、油自然循环风冷变压器(ONAF)、强迫油循环风冷变压器(OFAF)、强迫油循环水冷变压器(OFWF)、强迫油导向循环风冷变压器(ODAF)、强迫油导向循环水冷变压器(ODWF)；10) 按接地方式可分为：直接接地变压器、不直接接地变压器、经小电抗接地变压器、- - - ；11) 其他变压器：电流互感器、电压互感器、串联电抗器、并联电抗器、- - - ；。型号注解：OSFPSZ9-240/220、BKD-100/800;1.1.6 电力变压器的主要技术性能指标1) 相数：2) 额定参数：a 额定频率：b 额定电压：H/M/L ； c

6、 额定容量: H/M/L ；3) 电压分接组合：4) 绕组联接组别：5) 绝缘水平：a 雷电冲击全波LI（峰值电压）: H/M/L/0;b 雷电冲击截波LIC（峰值电压）: H/M/L/0;c 操作波冲击SI（峰值电压）;d 工频耐受电压AC（有效值）: H/M/L/0 ；6) 温升：a 顶层油温升;b 绕组平均温升：H/M/L；c 绕组最热点温升；d 油箱、铁心及金属结构件表面温升；7) 短路阻抗及其偏差：H-M、H-L、M-L ；8) 负载损耗PK：H-M、H-L、M-L ；9) 空载损耗P0 ；10) 空载电流I0 ；11) 噪声（dB）；12) 局放(PC)；13) 动稳定水平：0.2

7、5S,H/M/L；14) 热稳定水平：2S对称短路电流后的绕组平均温升；15) 过载能力；16) 抗震能力；17) 套管的主要技术性能指标；a 类别和型号b 额定电压: H/M/L/0 ；c 额定电流：H/M/L/0 ；d 绝缘水平（LI/SI/AC）: H/M/L/0 ;e 泄漏比距：H/M/L/0 ;f 干闪距离：H/M/L/0 ;g 伞裙数据: H/M/L/0 ;18) 套管CT的主要技术性能指标a 数量：H/M/L/0 ；b 容量：H/M/L/0 ；c 变比：H/M/L/0 ；d 准确级次：H/M/L/0 ；e 保护系数（Kssc、Fs、ALF）：H/M/L/0 ；19) 分接开关的主

8、要技术性能指标a 类别和型号 ；b 额定电压 ；c 额定电流 ；d 绝缘水平（LI/SI/AC）; e 级电压。20) 其它重要组件的主要技术性能指标a 储油柜的类型（型号）和容积 ；b 散热器（或冷却器）的组数和散热能力（kW/组） ；c 压力释放阀的型号和数量 。1.1.7 一般而言，电力变压器主要参数与结构复杂程度的关系。可简述如下1)额定电压额定电压高的变压器比额定电压低的变压器结构复杂(前提是：其他条件基本不变。以下同)。主要复杂在绝缘结构上，至少绝缘要厚了，直接导致对电场分布均匀化的要求高了，进而对材质及其组合也就会有新的要求了。电压高到一定水平，电路、磁路的结构也会相应复杂。如：

9、单相的特高压变压器的磁路就有多达五柱的，同一电压等级的一相绕组由套在三个心柱上，电气上并联联接的三个线圈组成。2)额定容量额定容量大的变压器比额定容量小的变压器复杂。因为：发热量大了，散热的要求高了，保证热稳定的难度大了，保证动稳定的难度也相对大了；阻抗随之加大，漏磁增大；这些都增大了结构处理的难度。3)相数三相变压器与由单相变压器组成的三相变压组相比，在同一箱壳内，前者三相之间既有电的联系又有磁的联系，而后者三相之间没有磁的联系，而且电的联系在箱壳外。很明显。前者的电场和磁场都比后者复杂，结构处理的难度必然要大些。可以说，有能力作好单相250MVA/500kV变压器的厂家，能不能作好三相24

10、0MVA/330kV（甚至容量更小一些的三相变压器）变压器是需要考量的；有能力作好3*250MVA/500kV变压器组的厂家，要作好三相720MVA/500kV变压器更有不止一、二个台阶要上的。4)绕组数绕组（含：平衡绕组）多的变压器比绕组少的变压器复杂。很显然，无论是绝缘、动、热稳定，乃至漏磁等的处理都增大了难度，会使内部结构复杂些5)短路阻抗阻抗高的变压器增大了绝缘、动稳定、漏磁、涡流发热等问题处理的难度，增大主材的用量。阻抗高到一定程度，有可能需要在箱壳内装电抗器或将绕组作非常规布置。阻抗高到一定程度的变压器，结构上会大大地复杂于常规阻抗的变压器。6)调压方式和调压位置(1) 有载调压变

11、压器比无励磁调压变压器复杂。至少调压开关的体积大了好几倍，引线多了好几倍，支撑、固定、绝缘都有更高的要求。(2) 线端调压（含串联线卷末端调压）变压器又比中性点调压变压器复杂。分接引线和调压开关的电位都高了；更突出的是：分接引线出处及过邻近相处的电场特不均匀，对绝缘结构和材质的要求也高了。最直接的证明就是：串联线圈末端调压的自耦变压器，出厂试验时短时感应耐压(ACSD)通不过的几率就相对较高。7)冷却方式(1) 强油冷却变压器与自（风）冷变压器在结构上各有所求。目的都一样：保证上层油温不超限和降低绕组最热点温度与平均温度之差；但冷却的机理是不一样的。前者外加了机械驱油系统，这就要注意避免油流带

12、电、“滴水穿石”效应等问题。后者仅靠自身的热胀冷缩形成对流带走热量，需要油道宽畅一些。相比而言，强冷变压器组部件会多一些，自冷变压器主材会用得稍多一些。要说出故障的几率和制作的难度或许还是强冷比自冷稍稍大一些。(2) 导向冷却的变压器比不导向冷却的变压器结构上稍复杂些。导向冷却的油进入油箱后经导流孔涌进绕组，绕组内还设置有许多遮流圈（或叫挡油板），驱使油流与各线匝进行热交换，目的是想更有效地降低绕组最热点温度与平均温度之差；完全不导向冷却的变压器油进入油箱后，在腔内散流，当然不必有导流孔和遮流圈。设计得当，导向冷却的变压器能节省些铜材，但也会降低些运行的安全可靠性。8)自耦变压器自耦与否，在能

13、量转换原理上是有根本性区别的。自耦变压器传递能量既通过磁路，还通过电路；而非自耦变压器只能通过磁路传递能量，在设计计算时，无论基理或结果都有很大的不同。相比而言，自耦变压器能省些铜、铁，且损耗低，但运行的灵活性差。如：中性点需固定接地，调压时第三绕组电压逆向增减等。自耦变压器短路阻抗作大较难，继电保护配置往往亦稍多些困难。就结构而言，变压器自耦与否很难作简单与复杂之分。但：能此，未必能彼；善彼，更未必善此。9)噪声低噪声变压器比高噪声变压器作起来讲究较多。如：硅钢片及其磁密的选用，裁片毛刺和叠片接缝的控制，都有较高的要求；铁心、绕组、器身紧固的恰到好处，尤其要注意远离谐振点。对噪声要求过高的变

14、压器，可能须在结构上有所措施。如：增大器身与箱壳连接的弹性度，提高箱壳的减振、隔音能力（如：不得已时作双层油箱等）。10)外绝缘影响外绝缘的因素有：高海拔、重污染等。外绝缘仅涉及套管的尺寸、形状、爬电距离、对地距离及其彼此间的距离等，对变压器内部结构的影响不大11)新思路，新技术新思路大凡出自于运行方的需求，新思路大凡会对结构或工艺技术有新要求，必须考虑必要性和可行性，如：(1) 变压器解体运输（ASA）这一需求，会随变压器大型化和路桥当局安全要求这一对矛盾而逐年增加，从结构上讲，这种变压器并无太大的复杂化，但对运输、现场组装、现场试验确须有全新的考量和措施，对工厂工艺质量的控制水平更要达到相

15、当高的水平才行。否则最终得到的将是一台完全达到合格出厂要求而可靠性显著降低的产品。(2) 在自耦变压器中性点前后两侧，配置电流互感器，提此要求的用户为数不少，这将使箱壳内的引线结构复杂，从而降低安全运行的可靠性。应审慎确认其必要性。(3) 有些用户要求三相变压器角形绕组引出六支套管，的确方便了运行中的预防性试验和万一有问题时的针对性诊断，但不仅套管数量增加，而且将使结构和布置略现麻烦，亦应审慎权衡利弊。12)新材料、新工艺新材料，新工艺大多是厂家考虑的，大凡都会有利于提高劳动生产率和产品质量，有的会使结构简化。对于先进的材料，先进的工艺，必须考虑两大要素。(1) 新材料质量的可靠性和新工艺的成

16、熟性。(2) 宣称的商业价值和实际上的可操作性和可核对性。注：本文在此仅仅从产品自身结构的角度考量，并未涉及制造厂的能力。一台产品制作起来的难易，甚至能否，主要取决于该工厂的工艺装备，试验设备，人员素质，制作经验、生产环境，管理体系等“硬件”、“软件”的质量。1.1.8 电力变压器的损耗1) 损耗由电磁流通和转换伴生； 2) 空载损耗P0 铁损；3) 负载损耗PK 铜损；4) 介质损耗tg 绝缘材料；5) 杂散损耗局部过热；6) 电能损耗转换成热能和动能； 7) 热能引起温升； 8) 温度升到一定程度危及绝缘，需要冷却；9) 动能导致变压器内部磨损、变形；1.1.9 变压器的检验1) 型式试验

17、；考核设计是否达到预定技术要求的试验。预定技术要求通常反映在技术规范书和技术协议里。通常，型式试验项目较多，包括（但不限于）例行试验的全部项目。同型号规格的产品在出厂试验时，型式试验的项目可以用五年以内的试验报告代替。2) 例行试验：考核产品是否达到设计要求的试验。重点考核工艺制作质量。通常例行试验的每个项目，每台产品都必须进行。3) 特殊试验：供需双方由于某方的特殊要求而商议确定的试验项目。通常是由于运行环境、运行要求的特殊性或产品采用了某项新技术、新材料、新工艺，4) 半成品检验：产品在制造工程中的检查试验。5) 交接试验：是考核设备经过运输、安装或大修理之后，其技术状况是否仍然在允许的范

18、围内。6) 预防性试验：是考核设备经过运行之后，设备技术状况的变化有没有超出允许的范围。其试验项目，对设备技术状况考核具有代表性，并且在运行现场有条件进行。变压器的型式试验、例行试验、交接试验都是有国家标准的，预防性试验是有行业标准的。1.1.10 大型电力变压器的出厂试验1.1.10.1 试验方案试验方案的内容应包括测试项目、次序、所用的仪器仪表、判据、某些项目的接线图或示意图。1) 项目: 不能少于技术协议书上的规定，每个项目的内涵不能小于技术协议书上的规定。2) 次序：有些项目不止作一次，如空载试验、局放(ACLD)、油中含气的色谱分析都会在某项试验之前、之中或之后重复进行，上述项目均有考核功能，必须先后有序；又如有载分接开关的试验会多次穿插在其他项目的进行过程中进行。以安排有序收提高检验效率之果。3) 判据：试验方案上的每项判据应有具体数值。4) 接线图：绝缘耐受试验和经济技术指标测试应附上接线图和表示施加电压或电流量值及其持续时间的示意图；5) 标明本次试验所用互感器、分压器和测试仪器仪表的型号、规格、量程、精度、有效期，并简要说明测试仪器的功能。1.1.10.2 试验项目1) 绕组电阻测试2) 变比测试3) 接线组别测试4) 绝缘电阻测试5) 本体介损、电容(包括测量套管电容及介损) 测试6) 零序阻抗测试7) 套管电容及介损测试8） 套管电流互感器试验（电流比