电力系统一次设备

电压互感器及电流互感器
1、电压互感器的原理、结构及铭牌数据意义 ① 电压互感器实际上是一个降压变压器，它的一次 线圈匝数很多，二次线圈匝数很少，一次侧并联地 接在电力系统中，二次侧可并接仪表、继电保护和 自动装置的电压线圈等负载，由于这些负载阻抗很 大，通过的电流很小，因此，电压互感器的工作状 态相当于变压器的空载运行。电压互感器一次侧作 用着一个恒压源，它不受互感器二次负载的影响 （因电压互感器二次线圈阻抗很小，吸取系统功率
2）巡视检查项目 a. 声音正常； b. 温度正常，油枕的油位应与温度对应，无渗、 漏油； c. 套管的油位正常，无破损、裂纹；无严重油污 （特别是涂有长效涂料的套管）、无放电声及放电 痕迹； d. 各冷却器手感温度相近，风扇运转正常； e. 吸湿器完好，吸附剂（硅胶不变色）干燥； f. 引线接头等无发热现象； g. 压力释放器或防爆膜正常完好； h. 有载分接开关的分接位置及电源指示应正常； i. 瓦斯继电器内无气体； j. 各控制箱和二次端子箱关闭、封堵严密，无受 潮现象； k. 干式变压器的外表应无积污。
⑴ 电触点压力式温度计，此感温包放在变压器上部的 油中，通过毛细管压力式温度计相连，电接点提供 冷却装置启动辅助冷却器之用，同时试发变压器上 层油温高信号。
⑵ 电阻式温度计，是利用电桥原理构成的，一部分是 动圈式温度指示仪，另一部分为热电阻检测部分， 系一铜和铂元件，插在变压器箱盖上的上层油温测 温管内。
4）绝缘套管：变压器的引出线从油箱内穿过油箱盖 时，必须经过绝缘套管，以使带电的引线和接地的 油箱绝缘。35KV及以下套管为单体磁质绝缘套管； 110KV以上为全密封高压油浸纸绝缘电容式套管。
5）冷却装置：变压器运行时，有铁损、铜损及附加 损耗，这些损耗转变为热量，使变压器有关部分温 度升高。大型变压器采用强迫油循环导向风冷 （ODAF）装置，使变压器上部的热油用潜油泵抽 出，经冷却器风冷却后，再有潜油泵打入变压器油 箱底部，形成变压器油的循环。 6）净油器（热衡吸）：又叫温差过滤器，是用来改 善运行中的绝缘油特性，防止绝缘油劣化的装置。
B、重瓦斯动作后的处理
立即对故障变压器进行外部检查，有无明显故障。 收集瓦斯气体进行点燃分析。外部检查及气体点燃 无异常，立即报告领导，根据命令停用瓦斯保护， 对主变压器试送电。
经检查，气体可燃或外部有明显异常现象，பைடு நூலகம்压力 释放阀动作，变压器温度异常升高，油色、油位不
正常，未做内部检查，变压器不得送电。
2、变压器铭牌数据意义 ⑴ 额定容量：指变压器在额定电压、额定电流下连续运 行时，电能所输送的功率。单位是KVA。
对于三相变压器容量表示为： S = Ue Ie KVA
式中Ue 为线电压 Ie为线电流 单位：（KV、A）
⑵ 额定电压：指变压器长时间运行时所能承受的工作电 压。电力变压器均有分接抽头，分头之间的电压称为分 接级电压，铭牌上的Ue值通常指中间抽头的额定电压值。 电压比（变比）是指变压器各侧额定电压之间的比值。 例如：220±3 2×2.5%/11.5/38.5KV的意义 ⑶ 额定电流：指变压器在额定容量下，允许长期通过的 线电流。
电力系统一次设备 讲 义
变电站的主要电气设备
主变压器、高压断路器、隔离开关、 高压熔断器和负荷开关、互感器、避雷 器、消弧器、站用变压器、电力电容器、 电抗器、母线、继电保护及自动装置、 直流系统等。
电力变压器
1、变压器的工作原理 当一次线圈加上电压，流过交流电流时，在铁 芯中就产生交变磁通（电生磁）。这些磁通中的大 部分，既匝链着本线圈，也匝链着中压、低压线圈， 故我们称它为主磁通。在主磁通的作用下，三侧的 线圈分别会感应起电势E1、E2和E3（磁生电）。 由于二次线圈和一次线圈的匝数不同，感应电势E1 和E2、E3的大小也不同。这就是变压器能变压的道 理。
6、巡视检查 1）巡视检查周期 a. 正常情况下，每天至少一次；每周至少一次夜间 巡视。 b. 下列情况应进行特殊巡视或增加巡视次数： ⑴新设备或经过检修、改造的变压器在投运的72小时 内； ⑵有严重缺陷时； ⑶天气突变（大风、大雾、大雪、冰雹、寒流等）时； ⑷雷雨后； ⑸高温、负荷高峰期间； ⑹过负荷期间。
所谓变压器线圈的最高允许温度为105℃，并不 是说，线圈可以长期处在这个温度下运行，如果连 续处在105℃这个温度下运行，绝缘会很快的损坏。 变压器在运行中能被运行人员直接监视的温度是上 层油温，上层油温不超过限值，中、下、内层也不 会超过；针对线圈最高允许温度105℃这个数值，考 虑线圈对周围油的温差和中低部对上层油的温差为 10℃左右，故规定主变上层油温不得超过95℃；为 了防止变压器油的过速劣化（老化）这个角度出发， 希望上层油温不要经常超过85℃。 ⑶ 变压器负荷运行的有关规定： A、正常周期性负载的运行：变压器在额定使用条件 下，全年可按额定电流运行。
6、变压器的故障分析与事故处理 A、轻瓦斯保护动作后的处理 严密监视动作的变压器运行情况（电压、电流及声 音变化等）及动作的次数，间隔时间等，此时重瓦 斯跳闸不能解除。 对变压器外部进行检查，变压器油位、温度，瓦斯 继电器油位，压力释放器，呼吸器，套管有无裂纹 和喷油等现象，细听变压器内部是否有异常现象。 收集瓦斯继电器内部气体进行鉴别，利用备好的注 射器取瓦斯气体，进行观察和点火试验，注意：取 气体时不得碰触重瓦斯试验探针，根据气体的颜色 和可燃性，判断其故障性质：如鉴别为无色，无味， 不可燃的气体，说明油内排出的是空气，如鉴别为 可燃性气体，应立即报告有关领导，采取必要的措 施。
⑶ 绕组温度计和变压器上部测温管内的标准水银温度
计。
4、变压器的运行标准和规定 ⑴ 允许运行电压的标准：变压器的运行电压一般不应 高于该运行分接头额定电压的105%。以防止铁芯过 饱和出现高次谐波而产生过电压、过热并使铁芯损 坏，同时对二次电压质量产生影响。主变过负荷1.2 倍以上时（运行中考虑过负荷），禁止操作主变有 载调压装置。 ⑵ 允许温度和温升的标准：绝缘材料的耐热能力比金 属低，包着线圈的纸质绝缘材料的耐热能力限制了 变压器的温升值，国标规定：一般油浸电缆纸或纸 板等，按A级绝缘材料考虑，其最高耐热温度为 105℃，我国南北统一规定的最高环境温度（最高气 温）为40℃，故油浸式变压器线圈温升不得超过 105℃—40℃=65℃，而强油循环风冷变压器线圈最 高温升不得超过55℃。
如是轻瓦斯多次动作发信号，且发信号时间间隔较短， 则变压器内部有轻微故障应立即报告有关领导。 收集气体和点燃气体的方法：将注射管接入瓦斯继电 器的排气孔，打开放气阀，缓慢将注射管活塞向外拉， 直到注射管见油为止，将注射管向地面成45度角，将 管内所多取的油排出，再将注射管向上，将已燃的火 移近注射口5—10毫米，如见火苗为兰色，表明该气体 为可燃的。 a. 无色无味，不可燃为空气。 b. 黄色不易燃为木质故障。 c. 淡灰色带强烈臭味，可燃为纸质故障。 d. 灰黑色易燃的为油故障
3、变压器结构 1）铁芯：铁芯是变压器的磁路部分，变压器的一、二 次线圈都绕在铁芯上，威力提高磁路的导磁系数和 降低铁芯内的涡流损耗，铁芯通常用厚度为0.35毫 米表面涂有绝缘漆的硅钢片制成。 2）绕组：绕组是变压器的电路部分，一般用绝缘纸包 的铝线或铜线绕成。接在高压电网的绕组称为高压 绕组；接在中压、低压电网的绕组称为中、低压绕 组。高、中、低绕组同心地套在铁芯柱上，为了便 于绕组和铁芯的绝缘以及线圈分接头的引出，通常 低压绕组靠近铁芯。 3）油箱与变压器油：油箱是变压器的外壳，变压器的 线圈与铁芯置于油箱中，油箱内注满变压器油，油 箱和变压器的油作用是绝缘和冷却。
9、瓦斯气体继电器：利用法兰将瓦斯继电器安装在 油枕与变压器油箱盖的连接管之间，运行中瓦斯继 电器充满油，当变压器内部发生轻微故障而产生气 泡时，它们会首先聚集在瓦斯继电器的上部空间， 并迫使油面下降，使上开口杯失去浮力自身质量加 重，从而反向偏转，使磁铁靠近干簧管动作。下接
点挡板式原理相同。
10、测温装置：
5、变压器的操作规定 A、 主变压器停电时先停低压侧，后停中压侧，再停高 压侧，送电时与此相反，主变送电前应投入冷却装置。 B、主变压器送电前，差动、瓦斯保护均应投入运行，运 行中不得同时停用。 C、变压器重瓦斯保护，当进行下列操作时，将重瓦斯保 护由跳闸改接信号： a. 在瓦斯继电器或二次回路上工作时； b. 变压器除取油样外，其它所有地方打开放气，打开进、 出油阀门，热虹吸潜油泵的阀门时； c. 开、闭瓦斯继电器连接管上的阀门时； d. 当油位计出现假油面，需要打开各个放气阀及呼吸器 进行疏通处理或进行其它工作时； e. 主变潜油泵检修更换放气时； 在上述工作完毕，经2小时试运行后，方可将瓦斯保护
B、长期急救周期性负载的运行：要求变压器长时间 在环境温度较高，或超过额定电流下运行，这种运 行方式可能持续几个星期或几个月，将导致变压器 老化加速，但不直接危及绝缘的安全，但应尽量减 少出现这种运行方式的机会。当变压器有严重缺陷 或绝缘有薄弱点、冷却系统有故障时，不宜超额定 电流运行。 C、短期急救负载的运行：要求变压器大幅度超额定 电流运行。这种负载可能导致绕组热点温度达到危 险的程度。在这种情况下，应尽量减少时间，一般 不超过0.5小时。当变压器有严重缺陷或绝缘有薄弱 点，冷却系统有故障时，不宜超额定电流运行。
7）油枕与呼吸器：油浸式变压器的油箱内充满了变压 器油，当油的温度发生变化时，其体积会膨胀或缩 小，这就会引起油面的升高和降低。油枕起到随时 补充油的作用，使变压器的箱壳内总是充满着变压 器的油，当变压器油温变化时，可通过连接在油枕 上部的呼吸器调节油位的变化程度 （呼吸器的检 查），采用油枕可使油与空气相接触的面积大大减 小，同时油枕内用胶囊隔膜密封油面，防止油的老 化和氧化，保证了油的绝缘强度。油枕侧面上部安 装了磁力式电接点油位表，用来指示油面的变化和 发出报警信号。 8）压力释放阀：当变压器内部发生剧烈的突发性故障 时，油箱内的压力将迅速升高，为防止因压力过分 升高而引发油箱爆炸事故。动作后即释放箱体内部 压力并发出报警信号。
涡流现象引起的，变压器运行后，空载损耗与以往的 数值有显著差异时，说明变压器有缺陷。 ⑺ 短路损耗：二次短路，一次通以额定电流时变压 器所吸收的动率叫短路损耗。主要指变压器在运行 中各侧线圈中的电阻发热所引起的损耗，此时的铁 芯磁通密度小损耗可忽略不计。利用短路损耗可以 检查线圈结构的正确性（新建或大修后）。 ⑻ 变压器的接线组别：变压器每一侧都有三个线圈， 可连接成星形或三角形；每一相的一、二次线圈还 有不同的极性关系和不同的首、尾标号方法。上述 种种因素，就构成了变压器各侧有不同的接线组合， 影响着各侧电压、电流的相位和数值大小的关系。 故变压器各侧按线圈间的电压、电流的相位关系的 接线，就叫做变压器的接线组别。
⑸ 空载电流：二次开路，一次加额定电压所流入电流叫 空载电流。它以占额定电流的百分数来表示，空载电流 的大小决定于变压器的容量、磁路结构、硅钢片的质量 等因素，高压试验中常把空载电流和空载损耗的变化情 况，做为判断变压器在运行中曾发生过某些故障的依据。 ⑹ 空载损耗：二次开路，一次加额定电压时变压器所吸 取的功率叫空载损耗。这损耗主要是此情况下铁芯中的 损耗和
⑷ 阻抗电压（短路电压或短路阻抗）：把变压器的二次 线圈短路，在一次绕组上慢慢升压，当二次绕组上的短 路电流等于其额定值时，一次侧所施加的电压Ud称为短 路电压。铭牌上通常用Ud对一次额定电压Ue比值的百 分 数 uk 表 示 。 如 uk=8%， 或 写 成 阻 抗 电 压 的 百 分 值 uk%=8。
C、声音异常：
系统接地或产生谐振过电压时，将产生粗细不均匀 的“尖响噪声”；
过负荷时的“嗡嗡……”声增大。变压器内部有水 “沸腾”声，且温度异常上升，油位升高，则应判 断为变压器绕组发生短路故障，或分接开关因接触 不良引起严重过热放电打火。
D、油温异常升高：
若在同样条件下（冷却条件、负荷大小、环境温 度），上层油温比平时高出10℃以上时，则可认为 时变压器内部故障引起。