知识盘点：变压器运行及管理知识点介绍

胶囊袋的作用是什么 ? 胶囊式油枕有何特点 ?

答 : 油的老化 , 除了由于油本身的质量原因外 , 油和大气相接触是一个非常主要的原 因。因为变压器油中溶解了一部分空气 , 空气中的氧将促使变压器油及浸泡在油中的纤维老化。为了防止和延缓油的老化 , 必须尽量避免变压器油直接和大气相接触。变压器油面与大气相接触的部位有两处 : 一是安全气道的油面 ; 二是油枕中的油面。安全气道改用压力释放阀 , 油枕采用胶囊密封 , 可以减少油与大气接触的面积 , 用这种方法能防止和减缓油质老 化。

胶囊式油枕是在油枕的内壁增加了一个胶囊袋。胶囊袋内部经过呼吸器及其连管与大气相通 , 胶囊袋的底面紧贴地浮在油枕上 , 使胶囊袋和油面之间没有空气 , 隔绝了油面和空气 的接触。这样空气中的氧不再和油中的气体相交换 , 油中溶解氧的含量渐渐下降 , 直到全部消耗完为止 , 从而可达到阻止油氧化的目的。用胶囊袋还可以防止外界的湿气、杂质等侵入变压器内部 , 使变压器能保持一定的干燥程度。当油面随温度变化时 , 胶囊袋也会随之膨胀和压缩 , 起到了呼吸的作用。

 隔膜式油枕有何特点 ?

答 : 油枕中隔膜使油枕中的油与空气隔离 , 达到减慢油质劣化速度的目的。隔膜式油枕就是在油枕的中间法兰处安装胶囊密封隔膜 , 隔膜底面紧贴在油枕的油面上 , 使隔膜和油面之间没有空气。在油枕的下部增加了一个集气室 , 其底部倾斜 , 便于污油 沉积和气体汇集。集气室底部有两个连接头 , 一个接排气管 , 另一个接注、放油管。

油位计的作用是什么 ?

答 :油枕的一端一般装有油位计 ( 表 ) 。油位计 ( 表 ) 是用来指示油枕中的油面。

对于胶囊式油枕 , 为了使变压器油面与空气完全相隔绝 , 其油位计间接显示油位。这种 油枕是通过在油枕下部的小胶囊袋 , 使之成为一个单独的油循环系统 , 当油枕的油面升高时 , 压迫小胶囊袋的油柱压力增大 , 小胶囊袋的体积被缩小了一些 , 于是在油表反应出来的 油位也高起来一些 , 且其高度与油枕中的油面成正比 ; 相反 , 油枕中的油面降低时 , 压迫小 胶囊袋的油柱压力也将减小 , 使小胶囊袋体积也相对地要增大一些 , 反应在油表中的油面就 要降低一些 , 且其高度与油枕中的油面成正比。换句话说 , 它是通过油枕油面的高、低变化 , 导致小胶囊袋压力大小发生变化 , 从而使油面间接地、成正比例地反应油枕油面高低的变化。

对于隔膜式油枕 , 可安装磁力式油表。油表连杆机构的滚轮在薄膜上不受任何阻力 , 能 自由、灵活地伸长与缩短。磁力表上部有接线盒 , 内部荔开关 , 当油枕的油面出现最高或最 低位置时 , 开关自动闭合 , 发出报警信号。

 防潮呼吸器、内部的硅胶、油封杯的作用 ?

答 : 呼吸器的作用是提供变压器在温度变化时内部气体出人的通道 , 解除正常运行中因温度变化产生对油箱的压力。呼吸器内硅胶的作用是在变压器温度下降时对吸进的气体去潮气。油封杯的作用是延长硅胶的使用寿命 , 把硅胶与大气隔离开 , 只有进入变压器内的空气才通过硅胶。

 引起呼吸器硅胶变色的原因主要有哪些 ?

答 : 正常干 ' 燥时呼吸器硅胶为蓝色。当硅胶颜色变为粉红色时 , 表明硅胶已受潮而且失效。一般变色硅胶达 2/3 时 , 值班人员应通知检修人员更换。硅胶变色过 ' 快的原因主要有 :

(1) 长时期天气阴雨 , 空气湿度较大 , 因吸湿量大而过快变色。

(2) 呼吸器容量过小。

(3) 硅胶玻璃罩罐有裂纹、破损。

(4) 呼吸器下部油封罩内无油或油位太低 , 起不到良好的油封作用 , 使湿空气未经油封 过滤而直接进入硅胶罐内。

(5) 呼吸器安装不当。如胶垫龟裂不合格、螺丝松动、安装不密封等。

 变压器压力释放阀的作用 ?

答 : 变压器压力释放阀的作用相当于早期变压器的防爆筒 , 起安全阀的作用。当变压器发生故障或穿越性的短路未及时切除 , 电弧或过流产生的热量使变压器油发生分解 , 产生大 量高压气体 , 使油箱承受巨大的压力 , 严重时可能使油箱变形甚至破裂 , 并将可燃性油喷洒 满地。压力释放阀在这种情况下动作排出故障产生的高压气体和油 , 以减轻和解除油箱所承 受的压力 , 保证油箱的安全。对主变压器 ( 日立公司 ), 其动作压力整定在10 ± 1 磅 / 平方英 寸 , 并在 2m 内全部开放。主、辅油箱各有一个压力释放阀。

温度计的作用是什么 ?

答 :一般大型变压器都装有测量上层油温的带电接点的测温装置 , 它装在变压器油箱外 , 便于运行人员监视变压器油温情况。用于测量变压器上层油温的测温装置有电触点压力式温度计和遥测温度计。电触点压力式温度计除了可以测量变压器的实时温度外 , 还带有电触点 , 若温度到达或超过上、下限给定值时 , 其触点会闭合 , 发出报警信号。

遥测温度计也称为电阻温度计。它是利用电桥原理构成的 ,主要由两个部件组成 , 一是 动圈式温度指示仪表 ; 一是热电阻检测元件。热电阻是装在变压器的箱盖上的 , 温度指示仪 则装在控制室 , 两者之间通过控制电缆或光缆连接起来 , 所以可以实现遥测测温。

 举例说明主变压器调压控制屏上各元件的作用是什么 ?

答 : 以日立公司 500KV 主变压器为例 :

(1)  M01Eo' 就地一远方 ' 选择把手 , 置于' 就地 ' 位置时 , 在本屏调到分头 ; 置于 ' 远方 ' 时 , 在控制屏 ( 或监控屏 ) 上调主变压器分头。

(2)  MANUAL-AUTOMATIC。' 手动一自动 ' 选择把手 , 置于 ' 手动' 位置时 , 在本屏通过升或降按钮调主变压器分头: 置于 ' 自动 ' 位置时 , 由无功补偿装置自动调节主变压器分头。

(3)  TAP CHANGER LomR 。将分头 ' 按钮。

(4)  TAP CHANWER RAISE 。' 升分头 ' 按钮。

(5)  HESEATINGo 步进迟缓信号灯。在主变压器调压过程中 , 如果完成一级的时间超过1Os 时此灯亮。

(6)  OUT OF STEP 。调压失步灯。每一组变压器分头位置不一致时此灯亮。

(7)  IN PROGRESS 。在调压过程中 , 从发调压命令到分头切换完毕之间此灯亮。

 举例说明主变压器有载调压装置的操作方式有哪些 ?

答 : 以日立公司 500KV 变压器为例 :

(1) 自动操作。由无功补偿装置自动控制。

(2) 远方操作。由网调进行远方遥控操作。

(3) 主控室集中操作。一是在主变调压控制屏上操作 , 一个是在主控制屏或监控屏上操作。

(4) 现场电气操作。变压器现场分相操作。

(5) 现场手动操作。靠人工在变压器现场分相操作。正常运行时禁止在现场进行操作。

 油在变压器中起什么作用 ?

答 :变压器的油箱内充满了变压器油 , 变压器油的作用一是绝缘 , 二是散热。变压器内的绝缘油可以增加变压器内部各部件的绝缘强度 , 因为油是易流动的液体 , 它能够充满变压 器内部的任何空隙 , 将空气排除 , 避免了部件因与空气接触受潮而引起的绝缘降低 ; 其次 , 因为油的绝缘强度比空气大户乡人而增加了变压器内部各部件之间的绝缘强度 , 使绕组与绕组 之间 , 绕组与铁芯之间 , 绕组与之由箱盖之间均保持良好的绝缘 ; 第三 , 可以使变压器的绕组 和铁芯得到冷却 , 因为变压器运行中 , 绕组与铁芯周围的油受热后 , 温度升高 , 体积膨胀 , 相对密度减小而上升, 经冷却后 , 再流入油箱的底部 , 从而形成了油的循环 , 这样 , 油在不 断循环的过程中, 将热量传给冷却装置 , 从而使绕组和铁芯得到冷却 ; 第四 , 能使木材、纸 等绝缘物保持原有的化学和物理性能 , 使金属得到防腐作用 , 能熄灭电弧。

常用变压器油有几种 ? 不同型号的变压器油能否混合使用 ?

答 :常用的变压器油有 3 种 , 其代号为 DB -10 、 DB -25 、 DB -45。

变压器油是矿物油 , 由于它的成分不同 , 若将不同的变压器油混合在一起 , 对油的安定 度有影响 , 会加快油质劣化 , 所以不同型号的变压器油一般不应混合使用。若因同型号油不足不得不混合使用时 , 则应经过混油 ( 化学、物理 ) 试验证明可以混合 , 方能混合使用。

变压器油的闪点指的是什么 ?

答 : 变压器油的闪点是指油蒸汽与空气的混合物用火一点就闪火的温度。

变应器的铁芯为什么要接地 ?

答 :运行中变压器的铁芯及其他附件都处于绕组周围的电场内 , 如不接地 , 在外加电压的作用下, 铁芯及其他附件必然感应一定的电压。当感应电压超过对地放电电压时 , 就会产生放电现象。为了避免变压器的内部放电 , 所以要将铁芯接地。

 

什么叫温升 ? 变压器温升额定值是怎样规定的 ? 为什么要限制变压器的温升 ?

答 :运行中 , 设备温度比环境温度高出的数值叫温升。

变压器温升额定值 , 油为 55 ℃ , 线圈为 65 ℃。

因为变压器绕组正常老化温度为 98 ℃。运行中绕组最热点温升约比其平均温升高 13OC，在环境温度等于 20 ℃时, 按以上温升标准设计的变压器 , 其绕组最热点温度为20+65+l3=98 ℃ , 恰与绕组正常老化温度一致。而变压器过负荷时 , 其各部分温升将超过额定值 , 使! 变压器的绝缘老化加速。一般认为 , 绕组绝缘温度比 98 ℃每高 6 ℃ , 其寿命老化损失将增加一倍。因此 , 对变压器的过负荷时间必须加以限制 , 否则会影响变压器的寿命。

为什么将变压器绕组的温升规定为 65 ℃ ?

答 : 变压器在运行中要产生铁损和铜损 , 这两部分损耗全部转化为热量 , 使铁芯和绕组发热、绝缘老化 , 影响变压器的使用寿命 , 国标规定变压器绕组的绝缘多采用 A 级绝缘叶 因此规定了绕组的温升为 65 ℃。

为什么变压器上层油温不宣经常起过 85 ℃ ?

答 : 上层油温的允许值应遵守制造厂的规定 , 对自然油循环自冷、风冷的变压器最高利得超过 95 ℃ , 为了防止变压器油劣化过速 , 上层油温不宜经常超过 85 ℃。这是因为温度刘 高 , 油的氧化速度增大 , 油的老化越快。根据试验得出 , 当平均温度每升高 10 ℃时 , 油剧 劣化速度就会增加1.5～2 倍。当然 , 规定再低一些对油的运行虽然有利 , 但却限制了变品 器的出力。为了兼顾二者 , 因此 , 变压器油温不宜经常超过 85 ℃。

 什么是变压器的过负荷 ? 变压器过负荷运行有哪几类 ?

答 : 变压器的过负荷是指变压器运行时 , 传输的功率超过变压器的额定容量。可分为 :

(1) 允许过负荷。顶部油温不太高 , 绕组热点温度还无损害 , 过负荷并不太大 , 负荷制况稳定, 但时间不宜太长。

(2) 限制过负荷。过负荷程度较重 , 顶部油温升高 , 绕组热点温度有一定危害 , 顶部泪度还未达到 140 ℃ , 但时间不能太长。

(3) 禁止过负荷。过负荷很大 , 运行时间很长 , 顶部油温很高 , 绕组热点温度也达到角险程度。

什么是变压器的正常过负荷 ? 变压器正常过负荷运行的依据是什么 ?

答 :所谓正常过负荷系指不影响变压器寿命的过负荷。其含义是变压器在运行中 , 负载是经常变化的 , 在高峰负荷期, 变压器可能短时过载 , 在低谷期 , 变压器欠载。因此 , 低谷期损失小 , 可延长使用寿命; 高峰期损失大 , 而缩短使用寿命。这样低谷可以补偿高峰 ,而不影响变压器的使用寿命。变压器正常过负荷运行的依据是变压器绝缘等值老化原则。即变压器在一段时间内时正常过负荷运行 , 其绝缘寿命损失大 , 在另一段时间内低负荷运行 , 其绝缘寿命损失小 , 两者绝缘寿命损失互补 , 保持变压器正常使用寿命不变。如在一昼夜内 , 高峰负荷时段 , 变压器过负荷运行 , 绕组绝缘温度高 , 绝缘寿命损失大 ; 而低谷负荷时段, 变压器低负荷运行 , 绕组绝缘温度低 , 绝缘寿命损失小 , 因此两者之间绝缘寿命损失互相补偿。同理 , 在夏季 , 变压器一般为过负荷或大负荷运行 , 冬季为低负荷运行 , 两者的绝缘寿命损失互为补偿。因此 , 若过负荷运行的变压器总的使用寿命无明显变化 , 则可以正常过负荷。

 

 什么是变压器的事故过负荷 ?

答 :在电力系统发生事故时 , 为了保证对重要用户的连续供电 , 允许变压器在短时间内 过负荷运行 , 称为事故过负荷。变压器在事故状态下过负荷运行 , 不考虑起始负荷倍数和年等值环境温度 , 只考虑变压器的冷却方式和当时的环境温度。

在事故过负荷状态下 , 将加速绝缘老化 , 减少变压器的寿命 , 但因这种损失要比对用户停电带来的损失小得多 , 因此在经济上仍然是合理的。

 变压器正常运行时 , 其运行参数的允许变化范围如何 ?

答 :(1) 变压器在运行中绝缘所受的温度越高 , 绝缘的老化也越快 , 所以必须规定绝缘 的允许温度。一般认为 : 油浸变压器绕组绝缘最热点温度为 98 ℃时 , 变压器具有正常使用寿命 , 约20～30 年。

(2) 上层油温的规定。上层油温的允许值应遵循制造厂的规定 ,对自然油循环自冷、风 冷的变压器最高不得超过 95 ℃ , 为防止变压器油劣化过速 , 上层油温不宜经常超过 85 ℃ ;对强油导向风冷式变压器最高不得超过 80 ℃ ; 对强迫油循环水冷变压器最高不得超过 75 ℃。

(3) 温升的规定。上层油温与冷却空气的温度差 ( 温升 ), 对自然油循环自冷、风冷的变压器规定为 55 ℃ , 而对强油循环风冷变压器规定为 40 ℃。

(4) 线圈温度规定。一般规定线圈最热点温度不得超过 105 ℃ , 但如在此温度下长期运行 , 则变压器使用年限将大为缩短 , 所以此规定仅限于当冷却空气温度达到最大允许值且变 压器满载的情况。

(5) 电压变化范围。规程规定变压器电源电压变动范围应在其所接分接头额定电压的 ± 5% 范围内 , 其额定容量也保持不变, 即当电压升高 ( 降低 )5% 时 , 额定电流应降低 ( 升 高 )5%。变压器电源电压最高不得超过额定电压的 10% 。

 什么是变压器的空载运行 ?

答 :变压器的空载运行是指变压器的一次绕组接入电源 , 二次绕组开路的工作状况。此时 , 一次绕组中的电流称为变压器的空载电流。空载电流产生空载磁场。在主磁场 ( 即同时 交链一、二次绕组的磁场 ) 的作用下 , 一、二次绕组中便感应出电动势。变压器空载运行 时 , 虽然二次侧没有功率输出 , 但一次侧仍要从电网吸取一部分有功功率 , 来补偿因磁通饱和 , 在铁芯内引起的磁滞损耗和涡流损耗 , 简称铁耗。磁滞损耗的大小取决于电源的频率和铁芯材料磁滞回线的面积 ; 涡流损耗与最大磁通密度和频率的平方成正比。另外还存在空载电流引起的铜耗。对于不同容量的变压器 , 空载电流和空载损耗的大小是不同的。

 什么是变压器的负载运行 ?

答 :变压器的负载运行是指一次绕组接上电源 , 二次绕组接有负载的运行形式。此时二次绕组便有电流 i2 流过 , 产生磁通势 i2 屿 , 该磁通势将使铁芯内的磁通趋于改变 , 使一次 电流 il 发生变化 , 但是由于电源电压 u1 为常值 , 故铁芯内的主磁通φm始终应维持常值， 所以 , 只有当一次绕组新增电流 Ai1 所产生的磁通势ω lAil 和二次绕组磁通势 i2ω2 相抵消时 , 铁芯内主磁通才能维持不变 , 即 : ω 1Ail+ ω 2i2=0, 称为磁通势平衡关系。变压器正是通过一、二次绕组的磁通势平衡关系 , 把一次绕组的电功率传递到了二次绕组 ,实现能量转 换。

什么是变压器的分列运行 ?

答 : 分列运行是指两台变压器一次母线并列运行 , 二次母线用联络断路器联络。正常运 行时 , 联络断路器是分断的 , 这时变压器通过各自的二次母线供给各自的负荷。

这种运行方式的特点是在故障状态下的短路电流小。

 什么是变压器的并列运行 ? 变压器并列运行有哪些优点 ?

答 :并列运行是指两台变压器一次母线并列运行 , 正常运行时两台变压器通过二次母线联合向负荷供电。或者说二次母线的联络断路器总是接通的。变压器并列运行优点有 :

(1) 保证供电的可靠性。当多台变压器并列运行时 , 如部分变压器出现故障或需停电检修 , 其余的变压器可以对重要用户继续供电。

(2) 提高变压器的总效率。电力负荷是随季节和昼夜发生变化的, 在电力负荷最高峰时 , 并列的变压器全部投入运行 , 以满足负荷的要求 ; 当负荷低谷时 , 可将部分变压器退出运行 , 以减少变压器的损耗。

(3) 扩大传输容量。一台变压器的制造容量是有限的 , 在大电网中 , 要求变压器输送 11大的容量时 ,只有采用多台变压器并列运行来满足需要。

(4) 提高资金的利用率。变压器并列运行的台数可以随负荷的增加而相应增加 , 以减少初次投资 , 合理利用资金。

 两台变压器并列运行的条件是什么 ?

答 :

(1) 变压比相等 , 仅允许相差± 0.5%;

(2) 接线组别相同 ;

(3) 阻抗电压的百分数相等 , 仅允许相差± 10%;

(4) 容量比不得超过 3:10

 

变压器正常运行的条件是什么 ?

答 :

(1) 变压器完好。主要包括变压器本体完好 , 无任何缺陷 ; 各种电气性能符合规 定 ; 变压器油的各项指标符合标准 , 油位正常 , 声响正常 ; 各辅助设备 ( 如冷却装置、调 11 装置、套管、气体继电器、压力释放阀等 ) 完好无损 , 其状态符合变压器的运行要求。

(2) 变压器额定参数符合运行要求 , 主要包括 : 电压、电流、容量、温度等 , 辅助设 4; 要求的额定运行参数 ( 如冷却器工作电源 , 控制回路所需的工作电源等 ) 也应满足要求。

(3) 运行环境符合要求。主要包括变压器接地良好 , 各连接接头紧固 ; 各侧避雷器工作正常 ; 各继电保护装置工作正常等。'

(4) 冷却系统完好。

 变压器运行中有哪些现象属于异常状态 ?

答 : 变压器在运行中出现下列情况之一者属于异常状态 :

(1) 严重漏油。

(2) 油位过低。

(3) 油位过高。

(4) 油枕、套管上看不到油位。

(5) 变压器油碳化。

(6) 绝缘油定期色谱分析试验有乙 : 快或氢气 , 总短超标且不断趋于严重。

(7) 变压器内部有异常声音。

(8) 有载调压分接开关调压不正常滑档 , 无载分接开关直流电阻数值异常。

(9) 变压器套管有裂纹或较严重破损 , 有对地放电声 , 接线桩头接触不良有过热现象。

(10) 气体继电器连续报警 , 且间隔趋短 , 气体继电器内气体不断集聚。

(11) 在同样环境温度和负荷下 , 变压器温度不正常 , 且不断上升。

(12) 其他如冷却系统等有不正常情况。

来源：电力技术生产