【大学课件】电力变压器运行与维护

电力变压器运行与维护本课程将深入探讨电力变压器的运行原理、维护策略和未来发展趋势。我们将从基础概念开始，逐步深入到复杂的技术细节和实践应用。变压器概述定义变压器是利用电磁感应原理来改变交流电压的静止电气设备。重要性在电力系统中起着至关重要的作用，是电网运行的核心设备之一。发展历史从19世纪末期的简单结构发展到今天的高效复杂系统。变压器的作用和构成主要作用升高或降低交流电压，实现电能的远距离传输和分配。基本构成铁芯、绕组、绝缘系统、冷却系统、外壳和附件等。变压器的主要参数额定电压变压器正常工作时的设计电压值。额定电流变压器在额定电压下可以长期承受的电流。额定容量变压器在规定条件下能够输出的最大视在功率。变压器的三大损耗1铁损由铁芯材料的磁滞和涡流引起。2铜损由绕组导体的电阻引起。3杂散损耗由绕组漏磁通等因素引起。变压器的温升及冷却方式温升定义变压器工作时各部位温度与环境温度之差。油浸自冷适用于小容量变压器，利用油的自然对流冷却。油浸风冷在油浸自冷基础上增加风扇，提高冷却效率。水冷使用水作为冷却介质，适用于大容量变压器。变压器的短路电流定义变压器二次侧发生短路时流过的最大电流。影响因素系统短路容量、变压器阻抗和短路点位置。危害可能导致绕组变形、绝缘破坏和设备过热。防护措施安装保护装置，定期检查和维护。变压器的空载电流1定义变压器一次侧通电、二次侧开路时的电流。2组成主要包括励磁电流和铁损电流。3特点通常很小，约为额定电流的1%~5%。4意义反映变压器铁芯的磁化特性和损耗情况。变压器的负载特性电压特性负载增加时，二次侧电压降低。电流特性负载增加时，一次侧电流增大。效率特性负载为额定值75%~100%时，效率最高。变压器的等效电路及参数计算T型等效电路包括励磁支路和漏抗支路，适用于精确计算。Γ型等效电路简化模型，忽略励磁支路，适用于大多数工程计算。参数测试通过空载试验和短路试验获得等效电路参数。变压器的类型和应用电力变压器用于电力系统的发电、输电和配电。特种变压器如整流变压器、电炉变压器等，用于特定工业场合。配电变压器将中压电网电压降低为用户使用电压。变压器的励磁特性和饱和特性励磁特性描述铁芯磁通与励磁电流的关系，反映材料的磁化性能。饱和特性当励磁电流增大到一定程度，磁通增长变缓，铁芯进入饱和状态。变压器的励磁涌流1定义变压器突然通电时，一次绕组中出现的瞬时大电流。2原因铁芯剩磁和电压合闸相角的综合影响。3特点幅值可达额定电流的5~10倍，持续时间约0.1~1秒。4影响可能导致保护装置误动作、机械应力增大。变压器的载流特性和电压调整特性载流特性描述变压器在不同负载下的电流分布情况。电压调整率负载从空载到满载时，二次侧电压的变化百分比。影响因素变压器阻抗、负载功率因数和负载大小。优化方法合理选择变压器容量，调整负载功率因数。变压器的调压方式无励磁调压通过改变绕组匝数比来调节电压，需停电操作。有载调压运行中可调节电压，常用于大容量变压器。感应调压利用附加绕组产生的感应电动势调节电压。变压器的并联运行目的提高供电可靠性，满足负荷变化需求。条件额定电压比相同，阻抗电压相近，联结组别相同。注意事项负荷分配均匀，避免环流，保护协调。变压器的接地方式直接接地中性点直接与大地相连，适用于低压系统。不接地中性点与大地隔离，适用于某些特殊场合。消弧线圈接地通过消弧线圈接地，用于抑制单相接地故障电流。小电阻接地通过小电阻接地，限制故障电流，便于保护。变压器的绝缘特性和绝缘试验绝缘特性包括介电强度、体积电阻率和表面电阻率等。绝缘试验包括工频耐压试验、雷电冲击试验和局部放电试验等。变压器的油绝缘特性及油品试验绝缘油功能提供电气绝缘，散热和灭弧。主要特性击穿电压、介质损耗、酸值和水分含量等。常规试验包括颜色、密度、闪点和粘度测定等。电气试验包括击穿电压、介质损耗因数测定等。变压器的常用绝缘材料及特性变压器油主要绝缘介质，具有良好的绝缘性能和散热能力。绝缘纸用于绕组绝缘，具有高介电强度和机械强度。环氧树脂用于干式变压器，具有良好的绝缘性能和防潮性。变压器的振荡波和浪涌电压1振荡波由开关操作引起，可能导致绝缘击穿。2浪涌电压由雷击或开关操作引起，对绝缘造成严重威胁。3防护措施安装避雷器、选用合适的绝缘水平。4监测方法使用在线监测系统，及时发现异常。变压器的保护方式差动保护检测变压器内部故障，反应速度快。过电流保护防止变压器过载和外部短路。温度保护监测油温和绕组温度，防止过热。压力保护检测内部故障引起的压力变化。变压器的正常运行管理日常巡检定期检查油位、温度、声音等。负载管理合理分配负载，避免过载运行。温度控制监控油温和绕组温度，确保冷却系统正常工作。油质管理定期取样检测，必要时进行滤油或换油。变压器的预防性试验绝缘电阻测试检查绝缘状况，发现潜在问题。介质损耗测试评估绝缘老化程度。局部放电测量检测内部绝缘缺陷。频率响应分析评估绕组机械变形情况。变压器的定期检修1外观检查检查油漏、锈蚀等问题。2内部检查检查绕组、铁芯和引线等。3附件维护检修冷却器、套管和分接开关等。4试验验证进行各项电气试验，确保性能正常。变压器的故障诊断和维修常见故障绝缘击穿绕组短路铁芯故障套管故障诊断方法气体分析红外热成像振动分析局部放电检测变压器的安全防护措施电气安全安装防雷装置，配备接地系统。消防安全配备灭火设备，设置防火墙。机械安全安装防护栏，设置警示标志。人身安全制定安全操作规程，进行安全培训。变压器的环境保护油品管理防止油泄漏，妥善处理废油。噪音控制采用低噪音设计，必要时增加隔音措施。材料回收报废变压器的铜、铁等材料进行回收利用。变压器的运行成本分析70%能耗成本变压器损耗导致的电能消耗，占总成本的主要部分。20%维护成本包括日常检修、定期试验和更换部件等费用。10%其他成本包括保险、人工和设备折旧等费用。变压器的节能减排措施选用高效变压器采用新材料、新工艺，降低损耗。优化负载率合理配置容量，使变压器在高效区运行。改善冷却系统采用智能控制，