电力变压器及其保护

电力变压器及其保护王虎201412956主要内容1.电力变压器基本结构和分类2.电力变压器的应用现状和发展趋势3.电力变压器故障类型及其相应保护4.国内外变压器制造厂家1.电力变压器的基本结构和分类概念电力变压器是一种静止的电气设备，它通过电磁感应作用，将某一数值的交流电压变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压的设备。电力变压器是发电厂和变电所的主要设备之一。变压器的主要作用包括：①升高电压把电能送到用电地区②把电压降低为各级使用电压，以满足用电的需要。在电力系统传送电能的过程中，必然会产生电压和功率两部分损耗，在输送同一功率时电压损耗与电压成反比，功率损耗与电压的平方成反比。利用变压器提高电压，减少了送电损失。1.电力变压器的基本结构和分类分类按用途分类：有升压（发电厂6.3kV/10.5kV或10.5kV/110kV等）、降压（配电用35kV/0.4kV或10.5kV/0.4kV）、联络（变电站间用220kV/110kV或110kV/10.5kV）等。按结构分类：有双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器。电力变压器按绝缘介质分类：油浸变压器（阻燃型、非阻燃型）、干式变压器、110kVSF6气体绝缘变压器等。按容量大小分类，有小型变压器（630kVA及以下）、中型变压器（800~6300kVA及以下）、大型变压器（8000~63000kVA及以下）和特大型变压器（90000kVA及以上）。1.电力变压器的基本结构和分类三相油浸式电力变压器结构1—铭牌；2—信号式温度计；3—吸湿器；4—油标；5—储油柜；6—安全气道；7—气体继电器；8—高压套管；9—低压套管；10—分接开关；11—油箱；12—放油阀门；13—器身；14—接地板；15—小车吸湿器（呼吸器）2.电力变压器的应用现状和发展趋势应用现状（截至2011年）国家统计局数据显示，2007-2011年，电力变压器制造行业的销售规模不断扩大，销售收入每年以13%以上的速度增长，2011年销售收入达到1784.36亿元，同比增长16.53%;实现利润总额102.14亿元，同比减少5.43%。总体来看，2011年，中国电力变压器制造行业发展稳定，但盈利能力有所下滑。出于全球经济环境的考虑，我国未来可能会加大可再生能源的比例。国网、南网都在研究轻型直流，这些都是新的趋势，将为变压器行业带来新的发展领域。2.电力变压器的应用现状和发展趋势应用现状（截至2011年）行业规模庞大，中小型企业居多我国有资质生产各种变压器的企业大约有2000家，而工业总产值超过l亿元人民币的只有130余家，员工人数超过2000人的也只有2O家左右。中小型变压器生产制造企业占企业总数的80％以上。行业集中度低，总体技术水平不高变压器市场容量较大，但是由于技术壁垒较低，生产厂家众多，导致行业集中度低。目前，我国有能力生产5O0kV级变压器的企业不超过10家，只有特变电工沈阳变压器厂、上海阿尔斯通变压器有限公司等企业，其中半数以上是中外合资或中外合作企业，自行独立生产技术水平较先进国家相比还有一定差距；而国内能生产220kV级变压器的企业不超过30家；能生产110kV级变压器的企业则只有100多家；年产超过1万台以上的变压器企业只有衡变、沈变、保变、青岛青波、华鹏等少数厂家。2.电力变压器的应用现状和发展趋势应用现状2013年，全球大功率变压器(100-500MVA)市场需求约为183.5亿美元(约合人民币1138亿元)，随着全球工业化进程持续推进以及发达国家和地区对老化电力基础设施升级换代，预计到2020年，大功率变压器市场需求将达到310.5亿美元(约合人民币1925.4亿元)，期间年复合增率达到7.8%。从数量来看，2013年，大功率变压器需求量为11,223台，预计到2020年，这一数据将增至18,709台，期间年复合增率为7.7%。从地区来看，受中国、印度等发展中国家电力基础设施的迅速发展所影响，预计到2020年，亚太地区将成为全球最重要的大功率区域市场。从供应商来看，全球电力和自动化专家ABB集团、阿尔斯通、康普顿、西门子、通用电气、韩国晓星和特变电工将继续成为全球领先的大功率变压器供应商。2.电力变压器的应用现状和发展趋势发展趋势1、节能低噪低损耗硅钢片、阶梯步迭铁心接缝、箔式绕组结构、噪声研究的深入、环境保护要求、计算机优化设计2、高可靠性在电磁场理论及其计算、浇注工艺、热点温升、局放机理、质保体系、可靠性工程3、大容量4、多功能组合及智能化

从只具单一变电功能的变压器，向带有强迫风冷、保护外壳、功率计量、封闭母线、各种低压侧向出线、计算机接口等多功能组合式变压器发展，从而使变压器成为一种多功能智能化、随时处于最佳运行状态的电气设备。2.电力变压器的应用现状和发展趋势行业前景十二五期间，国家电网公司将投入超过3000亿元用于交流特高压建设，2015年将形成以三纵三横为核心的三华交流特高压同步电网，新增特高压变电站38座、变电容量2.6亿千伏安，新建特高压交流线路2.6万千米；开发15项直流工程，总换流容量2.3亿千瓦，线路全长2.5万千米。

国内农网改造对变压器市场需求量增加提供了强劲动力。我国新一轮农网改造升级取得积极成效，截至2013年11月，两大电网企业共完成新一轮农网改造升级和无电地区电力建设投资2761.8亿元。根据国家电网和南方电网已披露的农网改造投资目标，十二五期间两大电网公司总计投资将超5000亿元，其中国网预计投资近4000亿元，南网预计投资1116亿元。农网改造将直接增加电网建设投资，为电力设备制造业做大份额，变压器产业将迎来新的发展机遇期。新能源发电为变压器带来新契机。从我国部分新能源发电行业来看，风电、光伏发电、垃圾发电、余热发电等的发电装机容量均保持增长。截至2012年底，全国累计风电装机容量为6083万千瓦，同比增长率达35%，光伏发电累计装机容量接近5000兆瓦，余热发电新增装机容量为800兆瓦左右等。3.电力变压器故障类型及其相应保护变压器的故障可分为油箱内和油箱外故障两种。油箱外的故障，主要是套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。油箱内的故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁心的烧损等。油箱内故障时产生的电弧，不仅会损坏绕组的绝缘、烧毁铁芯，而且由于绝缘材料和变压器油因受热分解而产生大量的气体，有可能引起变压器油箱的爆炸。对于变压器发生的各种故障，保护装置应尽快切除。3.电力变压器故障类型及其相应保护3.电力变压器故障类型及其相应保护3.电力变压器故障类型及其相应保护3.电力变压器故障类型及其相应保护保护配置要求对于220kV及以上电压等级、不同接线方式的变压器，应配置双套主保护、双套后备保护、非电量保护，并保证两套主保护完全独立，即交流电压电流回路、直流电源回路、出口跳闸回路完全独立。3.电力变压器故障类型及其相应保护变压器保护配置

1.瓦斯保护主

轻瓦斯（信号）和重瓦斯（跳闸）保

针对油箱内的各种故障及油面降低。护

优点：结构简单，能全面反应变压器油箱内部的各种故障。

缺点：不能反应油箱外部的故障。

2.纵差保护或电流速断保护3.电力变压器故障类型及其相应保护2.纵差保护或电流速断保护

（根据变压器容量选择）

主要反应绕组、套管及引出线上的相间短路，并在一定程度上反应绕组内部匝间短路及中性点侧的接地短路。特点：瞬时动作切除故障3.电力变压器故障类型及其相应保护延时跳闸或发出信号3.外部相间短路的后备保护1）过电流保护2）复合电压起动的过电流保护3）负序电流保护和单相式低压起动的过电流保护4）阻抗保护4.外部接地短路的后备保护1）零序电流保护（中性点接地）2）零序过电压保护、在中性点装放电间隙加零序电流保护5.过负荷保护（绕组发热，损耗增加）6.过励磁保护(变压器励磁电流升高，导致铁芯损耗增加)7.其他非电量保护（油箱内温度、压力检测，冷却系统故障）3.电力变压器故障类型及其相应保护变压器采用YNynd的接线方式，高压侧的中性点装设了放电间隙，中压侧中性点直接接地运行。图TA1、TA2、TA3表示高、中、低压侧的电流互感器；TA01、TA01’、TA02表示高、中压侧中性线以及放电间隙回路的电流互感器；TV1、TV2、TV3表示高、中、低压侧的电压互感器；带有数字的小方框表示各种保护，例如方框7表示变压器高压侧装设了零序电流电压保护，电压引自TV1，电流引自TA01和TA01’。1—瓦斯保护；2—第一纵差动保护（二次谐波制动原理）；3—第二纵差动保护（间断角鉴别原理）；4、5、6—高、中、低压侧的复合电压启动的过电流保护；7—高压侧的零序电流保护；8—中压侧的零序电流保护；9、10、11—高、中、低压侧的过负荷保护；12—其他非电量保护4.国内外变压器制造厂家1.施耐德全球能效管理专家施耐德电气电气设备-电工十大品牌，拥有170多年的辉煌历史，全球配电设备领域领先品牌，电气领域的著名制造商。在国内项目有:水立方、中央电视台、万达广场、解放军总医院、上海和平饭店、欧尚超市、香港汇丰银行、北京奔驰、宝洁、可口可乐、英特尔、米其林、国家计算机网络中心、莱芜钢铁、北京卷烟厂、大连中远造船厂、福州华能电厂、广州港、京沪高铁、东海大桥海上风电、国家石油储备基地、杭州湾跨海大桥、苏州地铁等。Trihal干式变压器树脂真空浇注，含防火填料4.国内外变压器制造厂家2.ABB集团总部位于瑞士苏黎世。ABB发明、制造了众多产品和技术，其中包括全球第一套三相输电系统、世界上第一台自冷式变压器、高压直流输电技术和第一台电动工业机器人。ABB拥有55个变压器厂和30个服务中心，是目前世界上最大的变压器制造商和服务提供商。ABB全球范围内的重要供货记录包括：1）在过去的半个世纪中，ABB多次打破了全球容量最大变压器的记录，从全球首批400kV（20世纪50年代）和800kV（20世纪60年代）交流输电变压器，到世界上容量最大的UHVDC（特高压直流）输电变压器。2）能够在水深3,000米的近海油气田中运行的世界最高效的海底变压器。3）ABB还开发了油浸式和干式高能效配电变压器，它们可以减少40%至70%的电能损耗。配电变压器可以使用非晶合金或者取向硅钢铁芯，以及可以生物降解的变压器油。4.国内外变压器制造厂家3.特变电工特变电工股份有限公司是中国变压器行业首家上市公司，是