《變電站一次設備》ppt課件

1、變電運行培訓內容一,變電站一次設備（充油式變壓器、干式變壓器、自耦變壓器、斷路器（空斷路器）、電壓互感器、電流互感器、電容器、電抗器、消弧線圈及過電壓設備等）作用、類型、原理、結構、輔助設備及作用、特點、運行規(guī)定、巡視檢查、大小修的項目、試驗項目、驗收、操作、異常運行及處理，故障及處理。,,第二章 變電站一次設備,第一節(jié) 變電站的主變壓器,一、變壓器的原理及分類1、變壓器的原理 變壓器是一種通過改變電壓而傳輸交流電能的靜止

2、感應電器。它有一個共用的鐵芯和與其交鏈的幾個繞組，且它們之間的空間位置不變。當某一個繞組從電源接受交流電能時，通過電感生磁、磁感生電的電磁感應原理改變電壓（電流），在其余繞組上以同一頻率、不同電壓傳輸出交流電能。因此，變壓器的主要結構就是鐵芯和繞組。鐵芯和繞組組裝了絕緣和引線之后組成變壓器的器身。器身一般在油箱或外殼之中，再配置調壓、冷卻、保護、測溫和出線等裝置，就成為變壓器的結構整體。2、變壓器的分類按照單臺變壓器的相數(shù)來區(qū)分,可

3、以分為三相變壓器和單相變壓器。在三相電力系統(tǒng)中,一般應用三相變壓器，當容量過大且受運輸條件限制時，在三相電力系統(tǒng)中也可以應用三臺單相式變壓器組成變壓器組。,按照繞組的多少來分，可分為雙繞組變壓器和三繞組變壓器。通常的變壓器都為雙繞組變壓器，即在鐵芯上有兩個繞組，一個為原繞組，一個為副繞組。三繞組變壓器為容量較大的變壓器（在5600千伏安以上），用以連接三種不同的電壓輸電線。在特殊的情況下，也有應用更多繞組的變壓器。 按照結構形式來分

4、類，則可分為鐵芯式變壓器和鐵殼式變壓器。如繞組包在鐵芯外圍則為鐵芯式變壓器；如鐵芯包在繞組外圍則為鐵殼式變壓器。二者不過在結構上稍有不同，在原理上沒有本質的區(qū)別。電力變壓器都系鐵芯式。 按照絕緣和冷卻條件來分，可分為油浸式變壓器和干式變壓器。為了加強絕緣和冷卻條件，變壓器的鐵芯和繞組都一起浸入灌滿了變壓器油的油箱中。二、油浸式變壓器1、油浸式變壓器的分類 目前，在無人值班變電站中用的較多的是油浸式變壓器。最初的變壓器都是空氣

5、冷卻的。后來變壓器的容量越做越大，電壓也逐步提高，用空氣來冷卻和作為絕緣就越來越困難，因此就產生了油浸式變壓器，把變壓器浸在盛于鐵箱中的油內。變壓器油是從石油中提煉出來的，有很好的絕緣性能，它除了作為絕緣介質外，還作為一個散熱的煤介。鐵箱除了作為油的容器外，還提供了一個對周圍空氣的散熱面。,油浸式電力變壓器在運行中，繞組和鐵芯的熱量先傳給油，然后通過油傳給冷卻介質。油浸式電力變壓器的冷卻方式，按容量的大小，可分為以下幾種：（1）自然油

6、循環(huán)自然冷卻（油浸自冷式）這種冷卻方式的特點就是依靠油箱壁的輻射和變壓器周圍空氣的自然對流把熱量從油箱的冷卻器表面帶走。一般認為，當變壓器容量在2500KVA及以下時，可以采用膨脹式散熱器，變壓器可不裝儲油柜，并可將其設計成全密封型，但是，較大容量的變壓器必須人為地增大油箱與空氣接觸的散熱表面。隨著低損耗技術的發(fā)展，采用油浸自冷式冷卻的容量上限在增加，40000kVA及以下額定容量的變壓器也可選用油浸自冷冷卻方式。這樣的優(yōu)點是不要輔助

7、供風扇用的電源，沒有風扇所產生的噪聲，散熱器可以直接裝在變壓器油箱上，也可以集中裝在變壓器附近，油浸自冷式變壓器的維護相對簡單，始終可以在額定容量下運行。（2）自然油循環(huán)風冷（油浸風冷式）通常情況下，當變壓器容量在8000KVA及以上、40000KVA及以下時，可采用管式或片式散熱器，可選用風冷冷卻方式，一般在散熱器上加裝風扇，因為表面散熱系數(shù)與流體在表面流動的速度有關，在吹風之后，對流部分的散熱系數(shù)將增大好幾倍，大大提高散熱器的冷

8、卻效率。風冷式散熱器是利用風扇改變進入散熱器與流出散熱器的油溫差，提高散熱器的冷卻效率，使散熱器數(shù)量減少，占地面積縮小。但此時要引入風扇的噪聲，風扇的輔助電源。停開風扇時可按自冷方式運行，但是輸出容量要減少，要降低到三分之二的額定容量。對管式散熱器而言，每個散熱器上可裝兩個風扇，對片式散熱器而言，可用大容量風機集中吹風，或一個風扇吹幾組散熱器。,對于油浸自循環(huán)風冷變壓器而言，油為自然循環(huán)，其循環(huán)動力是溫度差；變壓器的器身（鐵芯及線圈）由

9、于電磁損耗而發(fā)熱，這種熱量由靠近繞組和鐵芯部分的油所吸收；箱底油溫低，頂層油溫高，頂層油與散熱器連通散熱器內的油將熱量傳給散熱管或者散熱板片，再傳給空氣，這樣散熱器進出口就形成溫度降落（一般為20-30℃）。由溫度降落就形成油的密度變化，冷卻油的密度變大，靠自重而下沉；油箱內的油因被器身加熱使油溫升高，密度變小，形成浮升力；這樣油箱內的發(fā)熱與油箱外部的空氣靠動力循環(huán)，熱空氣被風扇吹走，冷空氣隨之補充進來形成冷熱空氣交換流動，變壓器的熱量

10、不斷地傳給空氣，形成一種動態(tài)平衡。維持變壓器各部（鐵芯、繞組、油等）溫升在標準規(guī)定的范圍以內，從而保障變壓器的壽命。（3）強迫油循環(huán)冷卻強迫油循環(huán)冷卻按冷卻器可以分為水冷卻和風冷卻。對于強迫油循環(huán)冷卻的變壓器，它的油箱上沒有油管或者散熱器，變壓器內的油經過管道和油泵被打到一個分開裝置的油冷卻器，油被冷卻后重新回到變壓器內。這種冷卻方式的優(yōu)點是：一方面，利用油泵后可以加強變壓器內部油的流動，降低內部繞組對油的溫升；另一方面，由于去掉了

11、龐大的散熱器，變壓器的安裝面積可以大大縮小，而且散熱器可以安裝在其他合適的地方，這一點對于巨型水電站的設計是很有利的。因為水電站的水源方便，一般采用水冷卻方式。在其他場合也可以用風冷，它的結構基本上與裝在變壓器上的冷卻器差不多。強迫油循環(huán)冷卻因為結構較為復雜，所以一般只用在容量為50000KVA及以上的巨型變壓器上。2、油浸式變壓器主要結構,油浸式變壓器主要由鐵芯、繞組、油箱、油枕、散熱器、套管和分接開關等組成。鐵芯構成了磁路，線圈套

12、在鐵芯上。線圈由導線繞制而成，繞組是指與電源（或負載）相接的線圈或線圈的組合，即繞組是由線圈所組成的。通常把鐵芯和繞組合在一起稱為變壓器的器身，是變壓器的最基本的組成部分。（1）鐵芯鐵芯是變壓器的磁路部分。運行時因產生磁滯損耗和渦流損耗而發(fā)熱。為降低發(fā)熱損耗和減小體積和重量，鐵芯由厚度小于0.35mm，導磁系數(shù)高的冷軋晶粒取向硅鋼片構成。依照繞組在鐵芯中的布置方式，有鐵芯式和鐵殼式之分。在大容量的變壓器中，為使鐵芯損耗發(fā)出的熱量能夠

13、被絕緣油在循環(huán)時充分帶走，以達到良好的冷卻效果，常在鐵芯中設有冷卻油道。（2）繞組繞組和鐵芯都是變壓器的核心元件。由于繞組本身有電阻或接頭處有接觸電阻，由I2Rt知要產生熱量。故繞組不能長時間通過比額定電流高的電流。另外，通過短路電流時將在繞組上產生很大的電磁力而損壞變壓器。其基本繞組有同心式和交疊式兩種。變壓器繞組主要故障是匝間短路和對外殼短路。匝間短路主要是由于絕緣老化，或由于變壓器的過負荷以及穿越性短路時絕緣受到機械的損傷而產

14、生的。對外殼短路的原因也是由于絕緣老化或油受潮、油面下降，或因雷電和操作過電壓而產生的。（3）油箱油浸式變壓器的器身（繞組及鐵芯）都裝在充滿變壓器油的油箱中，油箱用鋼板焊成。中、小型變壓器的油箱由箱殼和箱蓋組成，變壓器的器身放在箱殼內，將箱蓋打開就可吊出器身進行檢修。,（4）油枕油枕又叫油柜，是一種油保護裝置，它是由鋼板做成的圓桶形容器，水平安裝在變壓器油箱蓋上，用彎曲管與油箱連接。油枕的一端裝有一個油位計（油標管），從油位計中可

15、以監(jiān)視油位的變化。油枕的容積一般為變壓器油箱所裝油體積的8％～10％。當變壓器油的體積隨著油的溫度膨脹或縮小時，油枕起著儲油及補油的作用，從而保證油箱內充滿油。同時由于裝了油枕，使變壓器油縮小了與空氣的接觸面，減少了油的劣化速度。（5）呼吸器又稱吸濕器，通常由一根管道和玻璃容器組成，內裝干燥劑（硅膠或活性氧化鋁）。當油枕內的空氣隨變壓器油的體積膨脹或縮小時，排出或吸入的空氣都經過呼吸器，呼吸器內的干燥劑吸收空氣中的水分，對空氣起過濾

16、作用，從而保持油的清潔。浸有氯化鈷的硅膠，其顆粒在干燥時是鈷藍色的，但是隨著硅膠吸收水分接近飽和時，粒狀硅膠將轉變成粉白色或紅色，據(jù)此可判斷硅膠是否已失效。受潮后的硅膠可通過加熱烘干而再生，當硅膠顆粒的顏色變成鈷藍色時，再生工作就完成了。（6）壓力釋放裝置壓力釋放裝置在保護電力變壓器方面起著重要作用。充有變壓器油的電力變壓器中，如果內部出現(xiàn)故障或短路，電弧放電就會在瞬間使油汽化，導致油箱內壓力極快升高。如果不能盡快釋放該壓力，油箱就

17、會破裂，將易燃油噴射到很大的區(qū)域內，可能引起火災，造成更大破壞，因此必須采取措施防止這種情況發(fā)生。壓力釋放裝置有防爆管和壓力釋放器兩種，防爆管用于小型變壓器，壓力釋放器用于大、中型變壓器。（7）散熱器,,散熱器的形式有瓦楞形、扇形、圓形、排管等，散熱面積越大，散熱的效果就越好。當變壓器上層油溫與下部油溫有溫差時，通過散熱器形成油的對流，經散熱器冷卻后流回油箱，起到降低變壓器溫度的作用。（8）套管變壓器繞組的引出線從箱內穿出油箱引出

18、時必須經過絕緣套管，以使帶電的引線絕緣。絕緣套管主要由中心導電桿和磁套組成。導電桿在油箱內的一端與繞組連接，在外面的一端與外線路連接。絕緣套管的結構主要取決于電壓等級。電壓低的一般采用簡單的實心磁套管。電壓較高時，為了加強絕緣能力，在瓷套和導電桿間留有一道充油層，這種套管稱為充油套管。（9）分接開關分接開關是調整變壓比的裝置。雙繞組變壓器的一次繞組及三繞組變壓器的一、二次繞組一般有3、5、7個或19個分接頭位置，分接頭的中間分頭為額

19、定電壓的位置。3個分接頭的相鄰分頭電壓相差5％，多個分頭的相鄰分頭電壓相差2.5％或1.25％。操作部分裝于變壓器頂部，經傳動桿伸入變壓器的油箱。根據(jù)系統(tǒng)運行的需要，按照指示的標記來選擇分接頭的位置。變壓器的高壓裝置分為無載調壓和有載調壓兩種。無載分接開關，是在不帶電情況下切換，其結構簡單。有載分接開關，是在不停電情況下切換，在帶負荷下進行，故在電力系統(tǒng)中被廣泛采用。3、油浸式變壓器正常使用條件：（1）海拔不超過1000m 戶內或戶

20、外；(2)最高環(huán)境氣溫+40℃，最高日平均溫度+30℃；(3)最高年平均溫度+20℃，最低氣溫-25℃。根據(jù)用戶要求可提供在特殊使用條件下運行的變壓器,4、油浸式變壓器性能特點(1)油浸式變壓器低壓繞組除小容量采用銅導線以外，一般都采用銅箔繞抽的圓筒式結構；高壓繞組采用多層圓筒式結構，使之繞組的安匝分布平衡，漏磁小，機械強度高，抗短路能力強。(2)鐵芯和繞組各自采用了緊固措施，器身高、低壓引線等緊固部分都帶自鎖防松螺母，采用了

21、不吊芯結構，能承受運輸?shù)念嵳稹?3)線圈和鐵芯采用真空干燥，變壓器油采用真空濾油和注油的工藝，使變壓器內部的潮氣降至最低。(4)儲油柜具有呼吸功能來補償因溫度變化而引起油的體積變化，并與外界隔離，這樣就有效地防止了氧氣、水份的進入而導致絕緣性能的下降。5、油浸式變壓器的油系統(tǒng) 油浸式變壓器有幾個互相隔離的獨立油系統(tǒng)。在油浸式變壓器運行時，這些獨立油系統(tǒng)內的油是互不相通的，油質與運行工況也不相同，要分別做油中含氣色譜分析以判

22、斷有無潛在故障。 (1)主體內油系統(tǒng)：與繞組周圍的油相通的油系統(tǒng)都是主體內系統(tǒng)，包括冷卻器或散熱器內的油，儲油柜內的油，35kV及以下注油式套管內油。 注油時必須將這個油系統(tǒng)內存儲的氣體放氣塞放出。一般而言，上述部件都應有各自的放氣塞。主體內油主要起絕緣與冷卻作用。油還可增加絕緣紙或絕緣紙板的電氣強度。在真空注油時，如有些部件不能承受與主體油箱能承受的相同真空強度時，應用臨時閘隔離，如儲油柜與主油箱間的閘閥。冷卻器上潛油

23、泵揚程要夠，以免由于負壓而吸入空氣。這個油系統(tǒng)要有釋壓裝置的保護系統(tǒng)，以排除器身有故障時所產生的壓力。,(2)有載分接開關切換開關室內的油：這部分油有本身的保護系統(tǒng)，即流動繼電器、儲油柜、壓力釋放閥。這個開關室內的油起絕緣與熄滅電流作用。油會在切換開關切斷負載電流時產生的油中去，這個油系統(tǒng)要良好的密封性能，即使在切換過程中產生電弧壓力也要保護密封性能。 有載分接開關切換開關室內的油雖與主體內油隔離，但在真空注油時，為避免破壞切換開關室

24、的密封，應與主體內油同時真空注油，在真空注油時，使這兩個系統(tǒng)具有相同的真空度，必要時也應將這個系統(tǒng)的儲油柜在抽真空時隔離。為結構上方便，主體的儲油與切換開關室的儲油柜設計成一互相隔離的整體。(3)60kV及以上電壓等級的全密封。這個油系統(tǒng)內的主要起絕緣作用，或增加油電容式套管內絕緣紙的電氣強度。在主體內注油時，應將套管端部接線端子密封好，以免進氣。(4)高壓出線箱內油、或電氣出線箱內油：三相 500kV 變壓器的高壓出線通過波紋絕緣

25、隔離油系統(tǒng)。這個油系統(tǒng)主要起絕緣作用。為簡化結構，這個油系統(tǒng)也可通過連管與主體內油系統(tǒng)相聯(lián)或設計成單獨的油系統(tǒng)。 (5)在對油浸式變壓器進行各種絕緣試驗時,首先是放氣,通過放氣塞釋放可能存儲的氣體。可通過分析各個系統(tǒng)的油中含氣色譜分析可預判有無潛在故障。每一油系統(tǒng)都要滿足運行的要求，如吸收油膨脹與收縮時油體積的變化，放油用閥門、放氣塞、冷卻器、散熱器與主油箱的隔離閥等。每一油系統(tǒng)具有良好的密封性能，有載分接開關切換開關室內的油應能單獨

26、更換而不放出主體內油，運輸時主體內油可放出而充干燥氮氣。 (6)即使同一油系統(tǒng)，油基不同的油是不能混用的。每一油系統(tǒng)應注意在負溫時的油特性，如主體內油在負溫時油的粘度大，流動性差，散熱性差。有載分接開關切換開關室內油在負溫時會使切換過程加長，使過渡電阻溫升增加。,,,對超高壓油浸式變壓器的主體內油系統(tǒng)而言，還應注意油流帶電現(xiàn)象，要防止油流帶電過渡到油流放電現(xiàn)象。要控制油的電阻率、各部分油速、釋放油中電荷的空間。 三、變壓器安裝及

27、運行維護 1、確保負荷在變壓器的設計允許范圍之內。油浸變壓器中需要仔細地監(jiān)視頂層油溫，變壓器的安裝地點應與其設計和建造的標準相適應。若置于戶外,確定該變壓器適于戶外運行，保護變壓器不受雷擊及減少外部損壞危險。 2、對油的檢驗：變壓器油的介電強度隨著其中水分的增加而急劇下降。油中萬分之一的水分就可使其介電強度降低近一半。所有主變壓器的油樣應經常作擊穿試驗,以確保正確地檢測水分并通過過濾將其去除。 3、保持瓷套管

28、及絕緣子的清潔：在油冷卻系統(tǒng)中,檢查散熱器有無滲漏、生銹、污垢淤積以及任何可能限制油自由流動的機械損傷；保證電氣連接的緊固可靠；定期檢查分接開關。并檢驗觸頭的緊固、灼傷、疤痕、轉動靈活性及接觸的定位；每隔一定周期應對變壓器線圈、套管以及避雷器進行介損的檢測。 4、預防滲漏油：油浸式變壓器在油箱內充滿變壓器油，裝配中依靠緊固件對耐油橡膠元件加壓而密封。密封不嚴是變壓器滲漏油的主要原因，故在維護與保養(yǎng)中應特別注意。小螺栓是否經過震動

29、而松動，如有松動應加緊固，加緊程度應適當，并應各處一致。橡膠是否斷裂或變形嚴重。這時可更新的橡膠件，更換時應注意其型號規(guī)格是否一致，并保持密封面的清潔。,5、預防變壓器受潮：變壓器是高電壓設備，要求保持其絕緣性能良好。油浸式變壓器極易受潮，預防受潮是維護保養(yǎng)變壓器采取的主要措施之一。為此要求注意以下事項：變壓器就位后，應立即做交接試驗；加裝吸濕器，以防止內部器身不受潮濕。監(jiān)視吸濕器中的硅膠，受潮后應立即更換。吸濕器中的硅膠，起到吸收潮氣

30、，保護變壓器的作用。潮濕吸飽后，硅膠顏色改變，這時需更換新的干燥的硅膠。訂貨時應注意，要盡量減少變壓器送電前的存放時間。變壓器制造后，存放時極易受潮，存放時間越長受潮越嚴重，故應把計劃安排好，盡量縮短存放時間。如要進行起吊運輸，維修加油，油閥放油，吊芯等工作時，均應先通過油枕下面的放油塞把油枕內污油放掉，并用干布擦凈、封好，以免使油枕內污油進入油箱內。變壓器運行中，要經常注意油位、油溫、電壓、電流的變化，如有異常情況應及時分析處理。變壓

31、器安裝時嚴禁用鋁絞線、鋁排等與變壓器的銅導桿連接，以免腐蝕導桿。 四、變壓器的故障檢測 電力變壓器故障檢測主要有電氣量檢測和化學檢測方法。化學檢測主要是通過變壓器油中特征氣體的含量、產氣速率和三比值法進行分析判斷，它對變壓器的潛伏性故障及故障發(fā)展程度的早期發(fā)現(xiàn)具有有效性。實際應用過程中，為了更準確的診斷變壓器的內部故障，色譜分析應根據(jù)設備歷史運行狀況、特征氣體的含量等采用不同的分析模型確定設備運行是否屬于正?；虼嬖跐?/p>

32、伏性故障以及故障類別。 1、電力變壓器的內部故障主要有過熱性、放電性及絕緣受潮等類型 ⑴過熱性故障是由于設備的絕緣性能惡化、油等絕緣材料裂化分解。又分為裸金屬過熱和固體絕緣過熱兩類。裸金屬過熱與固體絕緣過熱的區(qū)別是以CO和CO2的含量為準，前者含量較低，后者含量較高。,⑵放電性故障是設備內部產生電效應（即放電）導致設備的絕緣性能惡化。又可按產生電效應的強弱分為高能放電（電弧放電）、低能量放電（火花放電）和局部放電三種。

33、 1)發(fā)生電弧放電時，產生氣體主要為乙炔和氫氣，其次是甲烷和乙烯氣體。這種故障在設備中存在時間較短，預兆又不明顯，因此一般色譜法較難預測。 2)火花放電，是一種間歇性的放電故障。常見于套管引線對電位未固定的套管導電管，均壓圈等的放電;引線局部接觸不良或鐵心接地片接觸不良而引起的放電;分接開關撥叉或金屬螺絲電位懸浮而引起的放電等。產生氣體主要為乙炔和氫氣，其次是甲烷和乙烯氣體，但由于故障能量較低，一般總烴含量不高。 3

34、)局部放電主要發(fā)生在互感器和套管上。由于設備受潮，制造工藝差或維護不當，都會造成局部放電。產生氣體主要是氫氣，其次是甲烷。當放電能量較高時，也會產生少量的乙炔氣體。 ⑶變壓器絕緣受潮時，其特征氣體H2含量較高，而其它氣體成分增加不明顯。值得注意的是，芳烴含量問題。因為它具有很好的“抗析氣”性能。不同牌號油含芳烴量不同，在電場作用下產生的氣體量不同。芳烴含量少的油“抗析氣”性能較差，故在電場作用下易產生氫和甲烷，嚴重時還會生成蠟狀

35、物質；而芳烴含量較多的絕緣油“抗析氣”性能較好，產生的氫氣和甲烷就少些，因此，具體判斷時要考慮這一因素的影響。 ⑷色譜分析診斷的基本程序 1)首先看特征氣體的含量。若H2、C2H2、總烴有一項大于規(guī)程規(guī)定的注意值的20%，應先根據(jù)特征氣體含量作大致判斷，主要的對應關系是：①若有乙炔，應懷疑電弧或火花放電；②氫氣很大，應懷疑有進水受潮的可能；③總烴中烷烴和烯烴過量而炔烴很小或無，則是過熱的特征。,,,2)計算產生速率，評估故障

36、發(fā)展的快慢。3)通過分析氣體成分含量，進行三比值計算，確定故障類別。4)核對設備的運行歷史，并且通過其它試驗進行綜合判斷。5)油中主要氣體含量達到注意值時故障分析方法在判斷設備內有無故障時，首先將氣體分析結果中的幾項主要指標，（H2，∑CH，C2H2）與色譜分析導則規(guī)定的注意值（表3-1）進行比較。,表3-1 正常變壓器油中氣，烴類氣體含量的注意值,①當任一項含量超過注意值時都應引起注意。但是這些注意值不是劃分設備有無故障的唯一

37、標準，因此，不能拿“標準”死套。如有的設備因某種原因使氣體含量較高，超過注意值，也不能斷言判定有故障，因為可能不是本體故障所致，而是外來干擾引起的基數(shù)較高，這時應與歷史數(shù)據(jù)比較，如果沒有歷史數(shù)據(jù)，則需要確定一個適當?shù)臋z測周期進行追蹤分析。又如有些氣體含量雖低于注意值，但含量增長迅速時，也應追蹤分析。就是說：不要以為氣體含量一超過注意值就判斷為故障，甚至采取內部檢查修理或限制負荷等措施，是不經濟的，而最終判斷有無故障，是把分析結果絕對值超

38、過規(guī)定的注意值，（注意非故障性原因產生的故障氣體的影響，以免誤判），且產氣速率又超過10%的注意值時，才判斷為存在故障。,②注意值不是變壓器停運的限制，要根據(jù)具體情況進行判斷，如果不是電路（包括絕緣）問題，可以緩停運檢查。③若油中含有氫和烴類氣體，但不超過注意值，且氣體成份含量一直比較穩(wěn)定，沒有發(fā)展趨勢，則認為變壓器運行正常。④表3-1中注意值是根據(jù)對國內19個省市6000多臺次變壓器的統(tǒng)計而制定的，其中統(tǒng)計超過注意值的變壓器臺數(shù)占

39、總臺數(shù)的比例為5%左右。⑤注意油中CO、CO2 含量及比值。變壓器在運行中固體絕緣老化會產生CO和CO2。同時，油中CO和CO2的含量既同變壓器運行年限有關，也與設備結構、運行負荷和溫度等因素有關，因此目前導則還不能規(guī)定統(tǒng)一的注意值。只是粗略的認為，開放式的變壓器中，CO的含量小于300µl/L，CO2/CO比值在7左右時，屬于正常范圍；而CO2/CO比值一般低于7時也屬于正常值。2、故障產氣速率判斷法（1）實踐證明，故

40、障的發(fā)展過程是一個漸進的過程,僅由對油中溶解的氣體含量分析結果的絕對值很難確定故障的存在和嚴重程度。因此，為了及時發(fā)現(xiàn)雖未達到氣體含量的注意值，但卻有較快的增長速率的低能量潛伏性故障，還必須考慮故障部位的產氣速率。根據(jù)GB/T7252—2001《變壓器油中溶解氣體分析判斷導則》中推薦通過產氣速率大小作為判斷故障的危害程度，對分析故障性質和發(fā)展程度（包括故障源的功率、溫度和面積等）具有重要的意義。當相對產氣速率（每運行月某種氣體含量增加值

41、占原有起始值的百分數(shù)的平均值），總烴的產氣速率大于10%時應引起注意，變壓器內部可能有故障存在，如大于40µl/L/月可能存在嚴重故障。但是,對總烴起始含量很低的變壓器不易采用此判據(jù)。,（2）根據(jù)總烴含量、產氣速率判斷故障的方法1)總烴的絕對值小于注意值，總烴產氣速率小于注意值，則變壓器正常；2)總烴大于注意值，但不超過注意值的3倍，總烴產氣速率小于注意值，則變壓器有故障，但發(fā)展緩慢，可繼續(xù)運行并注意觀察。3)總烴大于注

42、意值，但不超過注意值的3倍，總烴產氣速率為注意值的1～2倍，則變壓器有故障，應縮短試驗周期，密切注意故障發(fā)展；4)總烴大于注意值的3倍，總烴產氣速率大于注意值的3倍，則設備有嚴重故障，發(fā)展迅速，應立即采取必要的措施，有條件時可進行吊罩檢修；3、根據(jù)三比值法分析判斷方法所謂的IEC三比值法實際上是羅杰斯比值法的一種改進方法。通過計算，C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6的值，將選用的5種特征氣體構成三對比值，對應不同

43、的編碼，分別對應經統(tǒng)計得出的不同故障類型。應用三比值法應當注意的問題：（1）對油中各種氣體含量正常的變壓器，其比值沒有意義；（2）只有油中氣體各成份含量足夠高（通常超過注意值），氣體成分濃度應不小于分析方法靈敏度極限值的10倍，且經綜合分析確定變壓器內部存在故障后，才能進一步用三比值法分析其故障性質。如果不論變壓器是否存在故障，一律使用三比值法，就有可能將正常的變壓誤判斷為故障變壓器，造成不必要的經濟損失。 總之，變壓器油中氣

44、體含量色譜分析方法能有效診斷變壓器內部潛伏性故障的早期存在。具體應用中要根據(jù)故障或缺陷的不同發(fā)展階段,采用不同的分析方法,結合設備的實際運行狀況及外部電氣試驗數(shù)據(jù),充分發(fā)揮油化學檢測的靈敏性,正確評判設備狀況或制定針對性的檢修策略，提高變壓器的運行可靠性。,五、無人值班變電站的運行模式對主變壓器的要求 無論是有人值班還是無人值班變電站，站內的主變壓器是非常關鍵的設備。在早期的變電站中，油浸風冷、強油風冷的變壓器在運用中較多，

45、這一類變壓器散熱附件較多，包括電機、風扇、潛油泵、非片散式散熱器件、甚至凈油器，以及較多的蝶閥、油管道。附件多了，設備長久運行下去，出故障的幾率必然就高，自然在生產運行中容易發(fā)生較多的缺陷，甚至造成設備強迫停運。這樣一來，供電可靠性、連續(xù)性大大降低，檢修工作量增大，運行成本增加。 對于老舊的變電站進行綜自改造，如果僅局限于監(jiān)控系統(tǒng)改造，雖然能夠完成無人值班形式，但是，如果不能從設備的各個方面進行改造，尤其從細節(jié)上改造，則不是一

46、次成功的改造。 無人值班的變電站，其對設備的巡視次數(shù)必然不同于有人值班變電站形式的次數(shù)，其通過遙視系統(tǒng)監(jiān)視得到的信息又不可能像現(xiàn)場巡視設備得到的信息那樣全面，具體入微和確切。集控中心（監(jiān)控中心）值班的運行人員，對于無人變電站內的設備，總有一種不放心的感覺，尤其是主設備，如變壓器設備。 為了更好的保證變壓器主設備持續(xù)安全運行，使之適應無人值班變電站的運行模式，解除變電站運行人員的后顧之憂，以及減少檢修人員的勞動強度和工作

47、量，變壓器本體是現(xiàn)場無法改造的，但有必要對變壓器的一些附件進行改造，使之精練，干脆減少或取消某些原件，其功能又不缺失，故障幾率又大大下降。,,目前，現(xiàn)場中變壓器已經較少使用強迫油循環(huán)形式的散熱形式。早期變壓器的散熱系統(tǒng)，如：SFPSZ4-220/120000型，有九組散熱器，每組散熱器對應一只潛油泵、凈油器、油流繼電器，一只電源控制箱，5只風機以及油管及蝶閥。總共控制45只風扇。這種散熱系統(tǒng)，元件多，滲油點多，故障重復出現(xiàn)?，F(xiàn)在，對其改

48、造，可將眾多的相同元件取消，采取大片散，大風機，少量潛油泵，會取得同樣的散熱效果。而在新建變電站中，對于變壓器可要求廠家采取油浸自冷形式或油浸風冷形式，在元件數(shù)量上進行限制。 完善并綜合運用現(xiàn)場采取的各種監(jiān)測量，如：變壓器本體、上層的油溫量、各側的電流量的采取、傳輸、集控中心后臺的顯示，運行人員在集控中心針對各種負荷、天氣狀態(tài)下參數(shù)的變化是否符合變壓器運行規(guī)律，進行細心的收集，對比，技術管理人員認真總結分析，這樣，把現(xiàn)場收集到的實際運

49、行參數(shù)與該變壓器的額定參數(shù)進行對比，可以確定該臺變壓器是否在最佳狀態(tài)運行。在無人值班變電站遙視系統(tǒng)安裝當初，就針對變壓器的關鍵部位安裝設置專用監(jiān)視攝像頭，做到有的放矢，運行中時刻監(jiān)視關鍵參數(shù)，從而對重要設備心中有數(shù)。所謂關鍵參數(shù)，可以是變壓器現(xiàn)場油溫表，實時與傳遞到后臺的參數(shù)比對；可以是散熱系統(tǒng)（可以同時監(jiān)視潛油泵、油流繼電器、風扇等元件），在日負荷大小不同時段，可以隨時增加或減少現(xiàn)場散熱器數(shù)量。,第二節(jié) 變電站的高壓斷路器高壓斷路

50、器是變電站主要的電力控制設備，當系統(tǒng)正常運行時，它能切斷和接通線路及各種電氣設備的空載和負載電流；當系統(tǒng)發(fā)生故障時，它和繼電保護配合，能迅速切斷故障電流，以防止擴大事故范圍。因此，高壓斷路器工作的好壞，直接影響到電力系統(tǒng)的安全運行。目前，我國無人值班變電站最常用的兩種高壓斷路器是SF6斷路器和真空斷路器。一、SF6斷路器SF6斷路器采用具有優(yōu)良滅弧能力和絕緣能力的SF6氣體作為絕緣介質，具有開斷能力強、動作快、體積小等優(yōu)點，但金屬消

51、耗多，價格較貴。近年來，SF6斷路器發(fā)展很快，在高壓和超高壓系統(tǒng)中得到廣泛應用。尤其是以SF6斷路器為主體的封閉式組合電器，是高壓和超高壓電器的重要發(fā)展方向。1、SF6斷路器的基本結構（1）SF6斷路器功能部件 1)滅弧室：雙吹型、包括密封瓷套、靜觸頭、動觸頭。 2)接線端子，裝在外邊滅弧室下部。 3)支持瓷套：由三個瓷質絕緣套構成，作為斷路器的對地絕緣，并使操作桿動作動觸頭。 4)底部箱：作為斷口底座，可靠地置于支架上。

52、5)充氣與監(jiān)測裝置：給開關補充SF6氣體及監(jiān)視SF6氣體壓力。,,,（2）LW16—35型SF6斷路器結構LW16—35斷路器外形結構如圖3—5所示。對型號的解釋：L—產品名稱，SF6斷路器；W—戶外式；16—設計序號；35—額定電壓，單位為KV。它為三極分立的、落地罐式結構，三極固定于一個公共底架上，三極的SF6氣體與氣管16相通，每極底箱上有轉軸18伸出，裝有外拐臂17并與連桿7相連，L1相轉軸通過四連桿與過度軸12相連，后者再

53、通過另一四連桿與操動機構輸出軸9相連，分閘彈簧14連于L2、L3相轉軸的外拐臂17上。斷路器每極是由底箱和上、下瓷套構成。上瓷套內設有滅弧室和導電系統(tǒng)，承受斷口電壓，下瓷套承受對地電壓，內絕緣介質為SF6氣體。,圖3-1 LW16-35型斷路器外形結構圖,1-上接線座；2-靜觸頭；3-導電桿；4-中間觸指；5-下接線座；6-絕緣拉桿；7-連桿；8-彈簧機構；9-操動機構輸出圖；10-拐臂；11-分閘緩沖器；12-過渡軸；13-合閘緩沖器

54、；14-分閘彈簧；15-內拐臂；16-氣管；17-外拐臂；18-轉軸（3）LW16-35 型SF6斷路器實物圖,圖3-2 LW16-35 型SF6斷路器實物圖,（1）SF6 氣體特性SF6氣體比空氣重5.135倍，一個大氣壓時，其沸點為-60℃。在150℃以下時，SF6有良好的化學惰性，不與斷路器中常用的金屬、塑料及其他材料發(fā)生化學作用。在大功率電弧引起的高溫下分解成各種不同成分時，電弧熄滅后的極短時間內又會重新合成。 SF6中沒有

55、碳元素，沒有空氣存在，可避免觸頭氧化。SF6的介電強度很高，且隨壓力的增高而增長。在1大氣壓下，SF6的介電強度約等于空氣的2～3倍。絕對壓力為3大氣壓時，SF6的介電強度可達到或超過常用的絕緣油。SF6 滅弧性能好，在一個簡單開斷的滅弧室中，其滅弧能力比空氣大100倍。在SF6中，當電弧電流接近零時，僅在直徑很小的弧柱心上有很高的溫度，而其周圍是非導電層。這樣，電流過零后，電弧間隙介電強度將很快恢復。（2）LW16-35SF6斷路器

56、的工作原理1）機械傳動彈簧操動機構的合閘彈簧釋放其能量，通過連桿傳送到斷路器傳動箱的外拐臂上，使內外拐臂轉動，并由內拐臂經絕緣拉桿6推動動觸頭向上運動，使斷路器合閘，與此同時，外拐臂的轉動使分閘彈簧儲能。分閘時，當操動機構的扇形板與半軸的扣脫開后，分閘彈簧釋放能量帶動拐臂反向轉動，使動觸頭向下運動，斷路器分閘。分、合緩沖是為了吸收動觸頭在分、合閘動作完成后所剩余的動能，并限制動觸頭的終止位置。2) 滅弧原理①滅弧動作過程,,分

57、閘時，動觸頭向下運動，動、靜觸頭間產生電弧。當靜觸頭上的弧根轉移到弧環(huán)上之后，靜觸頭側的旋弧線圈便串聯(lián)進電路產生磁場，使電弧旋轉。均勻加熱SF6氣體，SF6中沒有碳元素，沒有空氣存在，可避免觸頭氧化。SF6的介電強度很高，且隨壓力的增高而增長。氣體壓力升高，與噴口下游形成壓差，產生強烈噴口氣吹，在電流過零時，自然熄弧，其熄弧能力隨開斷電流而自動調節(jié)。當開斷小電流時，動觸頭上的小活塞產生附加電流，進一步改善小電流滅弧性能。因此，無論開斷大

58、電流或小電流，均具有良好的性能。且由于電弧不斷的旋轉，使觸頭和滅弧室的燒損均勻且輕微。②吹弧在高壓斷路器中，常制成各種形式的滅弧室，使氣體產生較高的壓力，有力的吹向弧隙，吹弧的方式有縱、橫吹和縱橫混合吹等（如圖3-3）。吹動方向與弧柱軸線平行的叫縱吹；吹弧方向與弧柱軸線垂直的叫橫吹；既有縱吹又有橫吹的叫縱橫混合吹。吹弧的作用是使電弧強烈冷卻和拉長，加速擴散，促使電弧迅速熄滅。縱吹的滅弧室結構簡單，主要是使電弧冷卻變細最后熄滅；而橫吹

59、的滅弧室結構復雜，主要是把電弧拉長，增大散熱表面積，加強冷卻，熄滅電弧效果較好。然而不少總類的斷路器，把縱吹和橫吹的特點融為一體，廣泛采用縱橫混合吹弧的方式，熄弧效果更好。,,圖3-3 吹弧方式,（a）橫吹 （b）縱吹,利用SF6氣體作為滅弧和絕緣介質的斷路器稱為SF6斷路器，它是利用壓縮后的SF6來吹弧，一般壓力為0.5-0.7MPa。現(xiàn)在的SF6斷路器，一般采用縱吹方式?？v吹滅弧室又可分為單向縱吹滅弧室和雙向縱吹滅弧室兩種，雙向縱吹

60、式的熄弧能力更強，開斷容量更大。3）SF6氣壓監(jiān)測斷路器底架上裝有真空壓力表及密度控制器，通過銅管與三極相連。在充放氣、抽真空及運行時，SF6氣壓由真空壓力表顯示，其讀數(shù)可按產品出廠說明資料提供的溫度—壓力曲線換算到20攝氏度時的壓力值。密度控制器用于對斷路器內氣壓實行自動檢測，它能自動消除溫度對壓力的影響，只表現(xiàn)泄漏造成的壓力降低。當壓力降低至0.52—0.015MPa(20攝氏度表壓)，密度控制器的第二觸點動作，將斷路器分閘與合

61、閘回路閉鎖。,3、無人值班變電站對SF6斷路器的基本要求由于是無人值班變電站，設備巡視制度與常規(guī)變電站不同，人員又不在本變電站而集中在集控中心（集控站），對斷路器設備不能第一時間進行監(jiān)視，因此要做到對設備放心，首先要選用性能穩(wěn)定，質量可靠的斷路器產品。在符合SF6斷路器選型的前提下，要確保斷路器細節(jié)的質量---確保輔助開關切換可靠。由于斷路器的保護、控制、監(jiān)測回路大量取自斷路器輔助開關的接點，這是一次設備與二次設備緊密聯(lián)系的關鍵部件

62、，若出現(xiàn)切換不及時或不到位，將無法正確保證保護、控制、監(jiān)測功能的實現(xiàn)。近年來市場上出現(xiàn)的真空輔助開關，性能優(yōu)于早期的輔助開關，可以采用真空輔助開關替代暴露在空氣中的輔助開關或在設備選型時強調采用真空輔助開關。備足同批次SF6斷路器分合閘線圈，以避免設備在試驗、保護裝置定檢時容易發(fā)生燒線圈故障；準備合格的SF6氣體，以及相應型號SF6斷路器的配套充氣裝置，以便及時補氣。高壓開關運行中，其操作機構故障占據(jù)的比例較大，加強對機構中傳動部件

63、的維護，經常性的保持拐臂、凸輪、軸銷等動部件的潤滑。而對于液壓機構和氣動機構，必須準備常用的密封件，管路、液壓油、油泵、逆止閥等部件，總結運行已發(fā)生的常見故障，有針對性的準備常用部件，有利于斷路器迅速處理故障，恢復運行，避免長期非計劃停運。這也是供電公司喜歡選用結構簡單而小功率的彈簧操動機構的原因，一方面故障幾率小于液壓機構和氣動機構，另一方面液壓機構因滲漏造成設備臟污不易清潔，不符合變電站設備美觀清潔的要求。,及時跟蹤了解不同型號斷路

64、器的運行信息，廠家改型信息，本供電區(qū)域、省網供電區(qū)域或其他電網系統(tǒng)內的專業(yè)信息要及時掌握。結合實際運用經驗，斷路器設備生產廠家也在不斷的對其設備進行改型，諸如操動機構的改進，絕緣拉桿的改進。這些改進措施與實際運用是相輔相成的。在長期的實踐經驗中，某型號的斷路器出現(xiàn)相同的缺陷或某部件經常出故障，斷路器生產廠家及時總結提高給與并進行改進。同樣，變電站的運行人員要積極查找總結本單位變電站某批次、某型號的設備是否存在同類問題，總結規(guī)律，提前處理

65、，防范未然。在變電站規(guī)劃階段，在設備選型期，盡量使用成熟的、已經使用過的同型號的設備，不要搞得型號繁多，機構形式繁多，生產廠家繁多的設備。二、真空斷路器真空斷路器是指觸頭在真空中關合、開斷的斷路器。真空斷路器開斷能力強，開斷時間短、體積小、占用面積小、無噪聲、無污染、壽命長，可以頻繁操作，檢修周期長。真空斷路器目前在我國配電系統(tǒng)中已逐漸得到廣泛應用。1、真空斷路器的基本結構（1）真空斷路器功能部件真空斷路器按其結構的功能可分

66、為六個部分：1）支架：安裝各功能組件的架體。2）真空滅弧室：實現(xiàn)電路的關合與開斷功能的熄弧元件。3）導電回路：與滅弧室的動端及靜端連接構成電流通道。4）傳動機構：把操動機構的運動傳輸至滅弧室，實現(xiàn)滅弧室的合、分閘操作。5）絕緣支撐：絕緣支持件將各功能元件，架接起來滿足斷路器的絕緣要求。6）操動機構：斷路器合、分的動力驅動裝置。,,,,（2）ZW27-12真空斷路器結構斷路器本體如圖3-4。斷路器本體部分由導電回路，絕緣系統(tǒng)

67、，密封件和殼體組成。整體結構為三相共箱式。其中導電回路由進出線導電桿，進出線絕緣支座，導電夾，軟連接和真空滅弧室連接而成。,圖3-4 斷路器本體結構,1-導電桿絕緣套管組合體；2-真空滅弧室；3-絕緣隔離罩；4-導電夾；5-軟連結；6-絕緣拉桿；7-轉軸；8-外殼；9-分閘彈簧；10-電流互感器；11-出線套管；12-操作機構；13-傳動機構；14-電壓互感器,,,操作機構如圖3-5。此機構為電動儲能，電動分合閘，同時具有手動功能。這個

68、機構由合閘彈簧，儲能系統(tǒng)，過流脫扣器，分合閘線圈，手動分合閘系統(tǒng)，輔助開關，儲能指示等部件組成。,圖3-5 ZW27-12 真空斷路器操作機構圖,（3）ZW27—12戶外真空斷路器實物圖,圖3-6 ZW27—12戶外真空斷路器實物圖,,2、ZW27—12真空斷路器的工作原理真空斷路器是在高度真空中滅弧。真空中的電弧是在觸頭分離時電極蒸發(fā)出來的金屬蒸汽中形成的。電弧中的離子和電子迅速向周圍空間擴散。當電弧電流達到零值時，觸頭間的粒子因

69、擴散而消失的數(shù)量超過產生的數(shù)量時，電弧即不能維持而熄滅。真空斷路器工作原理與其他斷路器相比之是滅弧介質不同，真空不存在導電介質，使電弧快速熄滅，因此該斷路器的動靜觸頭之間的間距很少。真空斷路器利用高真空中電流流過零點時，等離子體迅速擴散而熄滅電弧，完成切斷電流的目的。其具體工作過程如下： （1）儲能過程：當儲能電機 14接通電源時，電機帶動偏心輪轉動，通過緊靠在偏心輪上的滾子10帶動拐臂9及連板7擺動，推動儲能棘爪6 擺動，使棘輪11

70、 轉動，當棘輪11 上的銷與儲能軸套32的板靠住以后，二者一起運動，使掛在儲能軸套上32 上的合閘彈簧21 拉長。儲能軸套32 由定位銷13 固定，維持儲能狀態(tài)，同時，儲能軸套32 上的拐臂推動行程開關5切斷儲能電機14 的電源，并且儲能棘爪被抬起，與棘輪可靠脫離。（2）合閘操作過程：當機構接到合閘信號后（開關處于斷開，已儲能狀態(tài)），合閘電磁鐵15的鐵心被吸向下運動，拉動定位件13向逆時針方向轉動，解除儲能維持，合閘彈簧21帶動儲能軸