500kV主变压器知识及瓦斯继电器工作原理讲解

气体继电器
瓦斯保护作用
• 瓦斯保护是变压器的主要保护，它可以反映油箱 内的一切故障。包括：油箱内的多相短路、绕组 匝间短路、绕组与铁芯或与外壳间的短路、铁芯 故障、油面下降或漏油、分接开关接触不良或导 线焊接不良等。瓦斯保护动作迅速、灵敏可靠而 且结构简单。但是它不能反映油箱外部电路（如 引出线上）的故障，所以不能作为保护变压器内 部故障的唯一保护装置。另外，瓦斯保护也易在 一些外界因素（如地震）的干扰下误动作。轻瓦 斯投信号，重瓦斯投跳闸。
里底水电站主变压器技术参数：
型号 额定容量 额定频率 额定工频耐受 电压（有效值） 调压方式 SFP-160000/500 160MVA 50 Hz 680kV 高压侧无励磁分 接开关 型式 额定电压 阻抗电压 联接组标号 接地方式 瓦斯继电器型 号 三相双线圈强迫油循 环风冷 550±2×2.5％／ 15.75kV 14％ YN, dll 直接接地 华电云通，MT6000
500kV主变压器概述
• 乌弄龙水电站500kV主变压器及其附属设备 、（包括备用变压器）均布臵在地下厂房 EL1824.00m高程主变室内，相邻单相变压 器间设臵防爆隔墙。变压器低压侧与封闭 母线相连，高压侧与SF6 GIS管道母线相连 。变压器中性点穿墙套管（或支柱绝缘子 ）、横担绝缘子安装在相邻变压器隔墙上 ，用铝管母线相连。变压器中性点采用铝 绞线与铝管母线连接成“Y”形，并直接 接地。主变压器可通过交通洞汽车运输至 安装场（1824.00m高程），拟采用主厂房 桥机卸车。
乌弄龙水电站主变压器技术参数：
型号 额定容量 额定频率 额定工频耐受 电压（有效值） 调压方式 DSP-3*95000/500 3*95MVA 50 Hz 680kV 高压侧无励磁分接 开关 型式 额定电压 阻抗电压 联接组标号 接地方式 瓦斯继电器 型号 单相强迫油循环水冷 550/√3kV－ 2×2.5%/15.75kV 14％ I，I0（YN，d11） 直接接地 BF/80型，跳闸范围： 90～100cm/s
油箱及储油柜
油枕
油箱
6、冷却器
• 强迫油循环水冷变压器，热油从变压器油箱上部 流出，由油泵送入管式冷却器本体，在冷却器内 被水冷却后，回入油箱下部。出油连管按对角线 布臵，以减少循环油流死区，油泵在冷却器入口 侧，以加大油—水压差。 • 冷却器启动前，要遵循“先启动油泵，再开启冷 气器水阀” 的原则。绝缘油具有很好的运动粘度 ，先启动油泵对油水分离面起到一定的缓冲作用 ，防止突然启动的水压对冷气器油水分离的薄铜 管壁造成变形、损伤，减少油混水的风险。
基本结构
轻瓦斯动作原理
• 在瓦斯保护继电器内，上部是一个密封的浮筒， 下部是一块金属档板,两者都装有密封的水银接点 。浮筒和档板可以围绕各自的轴旋转。在正常运 行时，继电器内充满油，浮筒浸在油内，处于上 浮位置，水银接点断开；档板则由于本身重量而 下垂，其水银接点也是断开的。当变压器内部发 生轻微故障时，气体产生的速度较缓慢，气体上 升至储油柜途中首先积存于瓦斯继电器的上部空 间，使油面下降，浮筒随之下降而使水银接点闭 合，接通延时信号，这就是所谓的“轻瓦斯”；
500kV主变压器基本结构
• 铁芯及夹件接地用小套管；储油系统（包括储油 柜，吸潮器，瓦斯继电器集气器、过滤器、阀、 油气管路、阀门、旋塞等）变压器绝缘油（每台 变压器油量加上5%的裕度）； • 瓦斯继电器；压力释放装臵；测量装臵（包括油 位计及油位信号器、油温温度计及温度信号器、 测温电阻、绕组温度信号器、变送器等）； • 各种连接件、密封垫圈； • 冷却系统（包括水冷却器、管路、阀门、仪表， 油管路，油管路逆止阀及附属设施，联结波纹管 ，油管路上的监测设备等）； • 连接电缆；主变端子箱；冷却器控制柜等；
208系列， 压力释放装置 动作值： 型号 0.055N/mm2， 返回值： 0.0295N/mm2 变压器预期使 用寿命 ＞30年
生产厂家
特变电工沈阳变压器 集团有限公司
变压器介绍
下图是主变压器：
油浸式变压器
一、500kV主变压器基本结构
• 变压器主要包括以下部件: • 变压器主要由：铁芯、绕组、油箱、油枕、瓦斯 气体继电器、呼吸器、压力释放阀、冷却系统、 套管、温度计等附件等组成。 • 器身（包括铁芯、绕组、绝缘件等）； • 油箱（含有装于油箱上的气管、油管，各种阀门 ，旋塞，铭牌，接地端子，吊环、牵引点、顶起 垫、梯子等）； • 无励磁开关；高压套管（油/SF6套管）及附件（ 包括检漏设备）； • 低压套管及附件；中性点套管及附件；
500kV主变压器知识及瓦斯 继电器工作原理讲解
张利雄 2017年4月12日
课前思考内容 • 1、晋耀在巡检500kV主变室时发现 主变呼吸器内油封处不间断的冒出 “气泡”，请对此现象做出合理的 解释，发现此现象晋耀有没有必要 向值班负责人汇报？？？ • 2、为什么变压器的低压绕组在里面 ，而高压绕组在外面？？？
8、分接开关
• 变压器常用改变绕组匝数的方法来调压。一般从 变压器的高压绕组引出若干抽头，称为分接头， 用以切换分接头的装臵叫分接开关。分接开关分 为无载调压和有载调压两种，前者必须在变压器 停电的情况下切换；后者可以在变压器带负载情 况下进行切换。分接开关安装在油箱内，其控制 箱在油箱外。乌弄龙、里底水电站主变分接开关 属于无载调压式。
3、油箱
• 油浸式变压器均要有一个油箱，装入变压器油 后，将组装好的器身装入其中，以保证变压器 正常工作。变压器绝缘油用作加强变压器内部 绝缘强度、散热和灭弧的作用。 • 变压器油箱内部绝缘油介质流向：油箱本体上 部绝缘油→变压器外部输油管油管→油泵→主 变冷却器热交换器→变压器外部油管→油箱本 体下部绝缘油→油箱本体上部绝缘油。
4、储油柜
5、呼吸器
• 变压器随着负荷和气温变化，各变压器油温不断 变化，这样油枕内的油位随着整个变压器油的膨 胀和收缩而发生变化，为了使潮气不能进入油枕 使油劣化，将油枕用一个管子从上部连通到一个 内装硅胶的干燥器（俗称呼吸器），硅胶对空气 中水份具有很强的吸附作用，干燥状态状态为钴 蓝色，吸潮饱和后变为粉红色。吸潮的硅胶可以 再生。 • 调度规程规定，更换变压器呼吸器硅胶必须退出 主变重瓦斯保护。但从专业角度来看，分析油枕 结构，主变在正常运行时，呼吸器连管并没有直 接通向主变本体绝缘油，没有必要退出重瓦斯。
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分接开关
调压装置
9、压力释放阀
• 当变压器内部发生严重故障而产生大量气体时， 油箱内压力迅速增加，为防止变压器发生爆炸， 油箱上安装压力释放阀。
压力释放阀
• 压力释放阀是用来保护油浸电气设备的装置。即 在变压器油箱内部发生故障时，油箱内的油被分 解、气化，产生大量气体，油箱内压力急剧升高 ，此压力如不及时释放，将造成变压器油箱变形 、甚至爆裂。安装压力释放阀可使变压器在油箱 内部发生故障、压力升高至压力释放阀的开启压 力时，压力释放阀在2ms内迅速开启，使变压器 油箱内的压力很快降低。当压力降到关闭压力值 时，压力释放阀便可靠关闭，使变压器油箱内永 远保持正压，有效地防止外部空气、水份及其他 杂质进入油箱。
套管
10、气体继电器
• 气体继电器又称为瓦斯继电器，是变压器的一种保护装臵 ，安装在油箱与储油柜的连接管道中，当变压器内部发生 故障时（如绝缘击穿、匝间短路、铁芯事故、油箱漏油使 油面下降较多等）产生的气体和油流，迫使气体继电器动 作。轻者发出信号，以便运行人员及时处理。重者使断路 器跳闸，以保护变压器。
冷却器
冷却器
7、绝缘套管
• 变压器绕组的引出线从油箱内部引到箱外时必须 经过绝缘套管，使引线与油箱绝缘。绝缘套管一 般是陶瓷的，其结构取决于电压等级。1kV以下采 用实心磁套管，10～35kV采用空心充气或充油式 套管，110kV及以上采用电容式套管。为了增大外 表面放电距离，套管外形做成多级伞形裙边。电 压等级越高，级数越多。
• 第一、绝缘（经济） 考虑：变压器的铁心 是接地的，低压绕组 靠近铁芯，容易满足 绝缘要求。若将高压 绕组靠近铁芯，由于 高压绕组的电压很高 ，要达到绝缘要求就 需要很多的绝缘材料 和较大的绝缘距离， 既增加了绕组的体积 ，也浪费了绝缘材料
• 第二、工艺安装需要 ：高压绕组安置在外 面也便于其高压侧引 出线引接至分接开关 。
油箱
油箱介质
• 原因分析： • 变压器油箱内部绝缘油受热后（油分子膨胀 ，油质量变轻）上升，变压器油箱本体上部 集聚绝缘油温度最高，中部绝缘油温度次之 ，下部绝缘油温度最低。上部温度较高的绝 缘油在自身膨胀和油泵的共同作用下，轻松 地进入到主变冷却器热交换器，被冷却后的 绝缘油（油分子收缩，油质量加重），再加 之油泵的外力作用下，较省力地将冷却后的 绝缘油注入变压器油箱底部。
500kV主变压器基本结构
• 变压器的附件：
• 1-铭牌； 计； • 3-呼吸器； • 5-储油柜； 4-油标； 6-安全气道 2-信号式温度
• 7-气体继电器； 8-高压套管； • 9-低压套管； 10-分接开关；
• 11-油箱；
• 13-器身；
12-放油阀门；
14-接地板；
1、铁芯
• 铁芯是变压器的主磁路，电力变压器的铁芯主要 采用芯式结构 ，它是将绕组分别绕铁芯柱上，铁 芯柱由上、下用两个铁轭连接起来，构成闭合磁 路。主要作用是导磁。在油浸是变压器中其重量 占了总重量的40%. • 为了提高磁路的导磁性能，减小铁芯中的磁滞、 涡流损耗，铁芯一般采用高磁导率的铁磁材料— 0.35～0.5mm厚的硅钢片叠成。变压器用的硅钢片 其含硅量比较高。硅钢片的两面均涂以绝缘漆， 这样可使叠装在一起的硅钢片相互之间绝缘。
重点学习内容
主变压器参数、结构及其作用 瓦斯继电器结构及其工作原理
主变压器运行及运行案例分析
500kV主变压器概述
• 变压器是一种静止的电器，借电磁感应 ，把一种交流电的电压和电流，变为另 一种或几种频率相同但数值不同的电压 与电流。 • 它的主要作用是将电能由它的一次侧经 电磁能量的转换传输到二次侧，同时根 据输配电的需要将电压变高或变低。用 来升高电压的变压器叫升压变压器，用 来降低电压的变压器叫降压变压器。
208系列， 压力释放装置 动作值： 型号 0.055N/mm2，返 回值： 0.0295N/mm2 变压器预期使 用寿命 30年
生产厂家
特变电工沈阳变压器 集团有限公司
• 里底水电站550/15.75kV主变压器为三相变 压器。主变压器及其附属设备一字型布臵 在尾水平台1792.60m高程。变压器与机组 一一对应。相邻变压器之间设臵防火隔墙 ，变压器器身下设有油槽。变压器低压侧 与封闭母线相连，高压侧与SF6管道母线相 连。主变压器可通过平板车运输至副安装 间（1792.80m高程），拟采用主厂房桥机 卸车。主变下游侧布臵有搬运轨道，直通 主厂房副安装间，作为主变压器安装、检 修的运输通道。
铁芯
铁芯
• 变压器的主体构造： 1）、铁芯 2）、绕组
2、绕组
• 绕组是变压器的电路部分，它是由铜或铝的绝缘 导线绕制而成。低压绕组靠近铁芯柱，高压绕组 套在低压绕组外面。 • 线圈在电力变压器中是最重要、最复杂的部件， 因为它基本上决定了变压器的容量、电压、电流 和使用条件。它是由铜（铝）扁导线绕制，再配 以专门的绝缘部件组成。 • 线圈的结构型式是根据线圈的电压等级和容量大 小来选择，并按照线圈的匝数、尺寸和截面形状 以及并联的导线根数多少来确定的。如饼式其中 包括连续式、纠结式、纠结连续式、内屏蔽连续 式和各种螺旋式等。
4、储油柜
• 全封闭式胶囊储油柜 ：变压器在运行中， 随着油温的变化，油 的体积会膨胀和收缩 ，为了减少油与外界 空气的接触面积，减 小变压器受潮和氧化 的概率，通常在变压 器上部安装一个储油 柜（俗称油枕）。 • 弹性（波纹）油箱： 箱壁薄（1-1.5mm）， 波纹翅能顺从变压器 油箱本体体检变化而 自身发生相应容积变 化，对主变压器热胀 冷缩体积变化起到很 好的调节作用，防止 主变本体油箱不收损 坏。全封闭式的弹性 油箱无呼吸器、隔膜 ，维护起来方便。
绕组
• 绕组： • 绕组是变压器的电 路部分 • 铜或铝导线包绕绝 缘纸以后绕制而成 。
绕组
• 绕组是变压器的电路部分，采 用铜线或铝线绕制而成，原、 副绕组同心套在铁芯柱上。 • 为便于绝缘，一般低压绕组在 里，高压绕组在外，但大容量 的低压大电流变压器，考虑到 引出线工艺困难，往往把低压 绕组套在高压绕组的外面。