第6章电力变压器运行
297-测试试卷-电力变压器保护试题
（
）。
(A)相间短路 (B)单相接地短路 (C)三相短路
答:C
(D)两相接地短路
7、三侧都有电源的三绕组变压器过负荷保护，应在（ ）装设过负荷保护。
(A)高、低压侧 (B)中、低压侧 (C)所有三侧 （D）高、中压侧 答: C 8、三相变压器励磁涌流大小与铁芯的剩余磁通（ ）有关。 (A)大小 (B)大小和方向 (C)方向 （D）铁芯面积 答：B 9、变压器中性点间隙接地保护包括（ ）。 (A)间隙过电流保护 (B)间隙过电流与零序电压保护，且接点串联出口
(4) 35kV 母线三相短路容量为100MVA 。
试求变压器过电流保护和低压过电流保护动作值、灵敏度。
答: (1)过电流保护动作值 2.64I N ，灵敏度 1.26<1.5；
(2)低压过电流保护动作电流1.41I N ，动作电压 0.65U N ，灵敏度 2.36。
5、已知变压器参数 20MVA ，变比110(1 2 2.5%) /11，归算至变压器高压侧系统最小等
(C)间隙过电流保护与零序电压保护，且其触点并联出口 （D）零序过电压保护
答：C
10、变压器采用比率制动式差动保护，可以（
）。
(A)躲开励磁涌流 (B)提高保护外部故障安全性和防止电流互感器断线时误动
(C)防止电压互感器断线误动 （D）提高内部故障的制动能力
第6章 变压器保护 差动保护
励磁涌流的产生
图6-8 励磁涌流的产生及电流变化曲线 （a）稳态时电压与磁通关系；（c）变压器铁芯的磁化曲线瞬 间合闸时电压与磁通关系
励磁涌流的产生
com
m
2m
np
m
m
Im
t
p
（b）t=0,u=0瞬间空载合闸时电压与磁 通关系 图6-8变压器励磁涌流
I exs
t
（d）励磁涌流波形
变压器各侧电压等级和额定电流不同，因而采用的电流互感
器型号不同，它们的特性差别很大，故引起较大的不平衡
电（实际上是两个电流互感器励磁电流之差）
I unb
3K err K st I k . max K TA.d
（6-12）
Kerr——电流互感器误差，取0.1； KSt——电流互感器同型系数，对发电机线路纵差保护取0.5；对变压器、 母线差动保护取1；
6.4.3变压器的励磁涌流及其抑制措施
变压器励磁电流仅流经变压器的某一侧，因此，通过电流 互感器反应到差动回路中不能被平衡，在外部故障时，由 于电压降低，励磁电流减小，它的影响就更小。可忽略不 计。 但是当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，则 可能出现数值很大的励磁电流(又称为励磁涌流)。
UX1
I Y(1)
I Y(2)
KD UT
I Y(1)
I Y(2)
KD W2 UA
I Y(2)
UX2
I (1)
I (2)
I (1)
I
(2)
I Y(2) - I (2)
Wd
(a)
(b)
第六章电力系统的无功功率和电压调整
统电压为UN，但电源提供
的无功功率下降为ΣQGC
时 . 无功也能平衡，但电 压要下降。 ■ 调节变压器分接头可以改 善局部电压，但电源提供 的无功不足时，电压不能 全面改善，而且有可能发 生电压崩溃的危险。
第二节电力系统中无功功率的 最优分布
一、负荷功率因数的提高
■ 异步电动机的无功功率：
二、无功功率的平衡
■ 负荷无功功率的静态电压特性
jXΣ
Q
无
功
负
1’
荷
1
U
二、无功功率的平衡
■ 发电机的静态电压特性
■ 近似二次曲线，E ↑ , 曲 线 ↑
Ф
δ
Ф
U
Q 2’
2 E
U
二、无功功率的平衡
Q
2’ 2
1’ 1
U
二、无功功率的平衡
■ 图中所示的无功电源静态 电压特性和无功负荷静态 电压特性，当电源提供的
■ 静止补偿器和静止调相机是分别与电容器和调相 机相对应而又同属“灵活交流输电系统”范 畴 的两种无功功率电源。前者出现在70年代初，是 这一“家族”的最早成员，日前已为人们所 熟 知；后者则尚待扩大试运行的规模。静止补 偿 器的全称为静止无功功率补偿器(svc)。
■ 并联电抗器
■ 就感性无功功率而言，并联电抗器显然不是电 源而是负荷，但在某些电力系统中的确装有这 种设施，用以吸取轻载或空载线路过剩的感性 无功功率。而对高压远距离输电线路而言，它 还有提高输送能力，降低过电压等作用。
■ 最优网损微增率准则
■ 无疑，系统的无功资源越丰富，就可能节约越多 的网损，但也可能会使电网的建设投资增大。
■ 在进行电网规划时，希望以较小的投资，节约 较多的网损，所以无功规划的目标函数不能只 考虑网损，也不能只考虑投资，需要考虑将来 一个时间段内电网的综合效益最好。
第六章变压器
Sh ia iJ
. .
.
Zh ua ng Ra il wa yI
(6 − 10)
(6 − 11)
第六章 变压器
图 6-5 变压器的负载运行
I 1 N1 + I 2 N 2 ≈ I 0 N1
.
这就是变压器中的磁势平衡方程式。变压器的空载电流i0是励磁用的。由于铁心的磁导率高，空 f 载电流是很小的。它的有效值在原绕组额定电流的10%以内,因此i0N1 与i1N1相比，常可忽略。于是式 （6-10）可写成
.
.
= − E1 + I 0 ( R1 + jX σ 1 ) = − E 1 + I 0 Zσ 1
故
.
Zh
. .
.
ua
.
ng
Ra il
(6 − 8)
U 1 ≈ − E1
.
.
wa yI
U 20 = E 2
.
ns ti tu te
9
第六章 变压器
5、变比：
U1 E1 4.44 N1 f Φ m N1 ≈ = = =K U 20 E2 4.44 N 2 f Φ m N 2
图 6-1 心式变压器 （a） 单相心式变压器 （b）三相心式变压器
Sh
4
ia iJ
Zh
ua
ng
Ra
第六章 变压器
il wa
图 6-2 壳式变压器 （a）单相壳式变压器 （b）三相壳式变压器
yI ns ti tu te
一、变压器的结构 主要由铁心、绕组、绝缘及其他一些元部件构成。 铁心 绕组 绝缘 铁心：铁心都是由厚度为0.35—0.5mm的硅钢片迭装而成，硅钢片上涂有绝缘漆。 铁心 （据报道，美国的部分电力变压器已采用0.2mm以下的冷轧钢片。俄罗斯在中高频电机中 采用0.1mm的硅钢片。 绕组：绕组用导电性能好的漆包圆铜线绕制而成，为绝缘方便，低压绕组紧靠铁心， 绕组 高压绕组则套在低压绕组的外边，两个绕组之间留有油道，一方面作为绕组间绝缘，另一 方面冷却绕组。
变压器运行安全技术操作规程(3篇)
变压器运行安全技术操作规程一、概述变压器是电力系统中常见的电力设备，用于调整电压水平，保障电能传输和供电质量。
为确保变压器的安全运行，提高供电可靠性，减少故障和事故的发生，制定本操作规程。
二、设备检查1. 在每次开机前，必须进行设备的检查和维护。
检查内容包括外观、冷却系统、绝缘系统、引线和连接等。
2. 确保电流和电压表的准确性，防止误判。
3. 检查变压器的温度和压力，确保在正常范围内。
三、运行操作1. 开机(1) 打开主开关前，先检查电压和频率是否符合要求。
(2) 打开风扇和冷却水泵，确保冷却系统正常运行。
(3) 逐渐升高电压，确保电压平稳上升。
2. 停机(1) 关闭主开关前，先降低电压至最低水平。
(2) 关闭风扇和冷却水泵，断开变压器与电源的连接。
3. 运行期间(1) 定期检查温度和压力，确保在正常范围内。
(2) 监测运行参数，如电压、电流、功率因数等，及时发现异常情况。
四、维护和保养(1) 定期清洁变压器表面和周围环境，防止灰尘积累影响散热。
(2) 清洁冷却系统中的滤网。
(3) 清理变压器内部绝缘系统，保证电气安全。
2. 绝缘检测(1) 定期进行绝缘电阻测试，确保绝缘系统的良好状态。
(2) 如发现绝缘有问题，及时处理，避免绝缘击穿导致事故。
3. 润滑(1) 定期为变压器的轴承和齿轮进行润滑，保证运行的顺畅。
(2) 检查润滑油的质量和量，及时更换。
4. 检修和维护(1) 定期进行变压器的检修和维护，如更换磁芯、绕组等。
(2) 对于老化和故障的部件，及时更换或修理。
五、应急处置1. 如发生突发事件导致变压器故障，应立即切断电源，并通知相关维修人员。
2. 在故障处理过程中，必须按照相关标准和操作规程进行，确保人身安全和设备的正常运行。
3. 维修人员在处理故障时必须佩戴适当的防护设备，防止触电和其他伤害。
六、安全教育和培训1. 对于操作人员进行安全教育和培训，增强其对变压器运行的安全意识。
2. 定期进行安全培训和演练，提高应急处置能力。
电机学第6章特殊变压器讲义教材
此时两个分裂绕组之间的短路阻抗（折算到高压侧）称为分裂阻抗 Z f 。
4．分裂系数
kf
Zf Zs
3~4
是分裂变压器的基本参数，既用来定性分析分裂变压器的特性，又作为设计指标。
第6章 特殊变压器
三、等效电路
第6章 特殊变压器
6.2 自耦变压器
一、结构特点与用途
结构特点: 低压绕组是高压绕组的一部 分，一、二次绕组之间既有 磁耦合，又有电联系。
U1U2为一次绕组，匝数为 N1 ； u1u2为二次绕组，匝数为 N2，又称为公共绕组； U1u1称为串联绕组，匝数为 N1-N2 。 用途：用来连接两个电压等级相近的电力网，作为两电网的联络变压器；
第6章 特殊变压器
6.3 分裂变压器
一、结构特点与用途
1．结构特点（以单相双分裂绕组变压器为例）
高压绕组由两条支路并联组成（并非分裂绕组）。
电路上彼此分离
低压绕组是
两个分裂绕组。
磁路上松散耦合
低压两个分裂绕组的特点: 结构相同、容量相等，两个绕组容量之和等于
高压绕组的额定容量，即分裂变压器的额定容量。
如绕组3发生短路 U3 0 I2 I3 忽略 I2
残余电压
U2 U0 Z1Z3Z3U1
1.75Zs (0.1251.75)Zs
U1
0.93U1
即使分裂系数取较小值 k f 3 U2 0.8U 61
通常发电厂要求残余电压不低于65％额定电压， 因此，分裂变压器可以大大提高厂用电的可靠性。
双分裂绕组变压器实质上是三绕组变压器，二者等效电路及参数公式相同。
Z1
工厂供配电技术第6章电力变压器
室外变压器不超过30%，对室内变压器不超过20% 。允许
变压器正常过负荷倍数及允许过负荷的持续时间参照表 3.1。
3.事故过负荷能力
当变压器在事故状态下（如两台并列运 行的变压器在一台被切除时)，为保证重要 负荷的继续供电，可允许短时间内较大幅 度的过负荷运行。这种过负荷运行即事故 过负荷。 变压器的事故过负荷能力是以牺牲变压 器的寿命为代价的。
2.变压器的常见故障分析 变压器故障
磁路故障
磁路故障一般指铁心、轭铁及夹件间发生的故障。常
见的有硅钢片短路、穿心螺栓及铁轭夹紧件与铁心之间
的绝缘损坏以及铁心接地不良引起的放电等。
电路故障
电路故障主要指绕组和引线故障等，常见的有线圈的
绝缘老化、受潮，切换器接触不良，材料质量及制造工 艺不良，过电压冲击及二次系统短路引起的故障等。
油色变黑、 油面过低 气体继电 器动作
分接开关 触头灼伤
测量直流电阻，吊出器身检查处理
第6章 电力变压器
6. 1常用电力变压器的类型 电力变压器是供配电系统中实现电能输送、 电压变换，满足不同电压等级负荷要求的核 心器件，使用最多的是三相油浸式电力变压
器和环氧树脂浇注式干式变压器。电力变压
器的绕组导体材质有铜绕组和铝绕组。
种类
电力变压器按调压方式分，有无载调压和有载调 压两大类，工厂变电所中大多采用无载调压方式的变压 器。 变压器按绕组绝缘方式及冷却方式分，有油浸式、 干式和充气式等。工厂变电所中大多采用油浸自冷式变 压器。 变压器按用途分为普通式、全封闭式、防雷式。 工厂变电所中大多采用普通式变压器。
1．吊出铁心，修理或调换线圈 2．减小负载或排除短路故障后修理绕组 3．修理铁心，修复绕组绝缘 4．用绝缘电阻表测试并排除故障
《电力系统继电保护实用技术问答(第二版)》第六章
第六章电力变压器保护1．电力变压器的不正常工作状态和可能发生的故障有哪些?一般应装设哪些保护?答：变压器的故障可分为内部故障和外部故障两种。
变压器内部故障系指变压器油箱里面发生的各种故障，其主要类型有：各相绕组之间发生的相间短路，单相绕组部分线匝之间发生的匝间短路，单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障等。
变压器外部故障系指变压器油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障，其主要类型有：绝缘套管闪络或破碎而发生的单相接地(通过外壳)短路，引出线之间发生的相间故障等。
变压器的不正常工作状态主要包括：由于外部短路或过负荷引起的过电流、油箱漏油造成的油面降低、变压器中性点电压升高、由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁等。
为了防止变压器在发生各种类型故障和不正常运行时造成不应有的损失，保证电力系统安全连续运行，变压器一般应装设以下继电保护装置：(1)防御变压器油箱内部各种短路故障和油面降低的瓦斯保护。
(2)防御变压器绕组和引出线多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路的(纵联)差动保护或电流速断保护。
(3)防御变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护(或电流速断保护)后备的过电流保护(或复合电压起动的过电流保护、或负序过电流保护)。
(4)防御大接地电流系统中变压器外部接地短路的零序电流保护。
(5)防御变压器对称过负荷的过负荷保护。
(6)防御变压器过励磁的过励磁保护。
2．变压器差动保护的不平衡电流是怎样产生的(包括稳态和暂态情况下的不平衡电流)?答：变压器差动保护的不平衡电流产生的原因如下。
1．稳态情况下的不平衡电流(1)由于变压器各侧电流互感器型号不同，即各侧电流互感器的饱和特性和励磁电流不同而引起的不平衡电流。
它必须满足电流互感器的10％误差曲线的要求。
(2)由于实际的电流互感器变比和计算变比不同引起的不平衡电流。
(3)由于改变变压器调压分接头引起的不平衡电流。
2．暂态情况下的不平衡电流(1)由于短路电流的非周期分量主要为电流互感器的励磁电流，使其铁芯饱和，误差增大而引起不平衡电流。
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小于0.5小时 .
导致绝缘强 度暂时下降
6.3.2电力变压器的正常过负荷能力
原则：不牺牲变压器的正常预期寿命 理论依据：等值老化原则，寿命损失相互补偿 正常过负荷是有计划的、主动实施的过负荷
决定于绕 组 的热点
温度
持续 时间
过负荷 系数
欠负荷 系数
.
THANK YOU
.
第6章电力变压器运行
大连理工大学电气工程系 孙辉
.
6.1电力变压器的发热与冷却
.
6.1.1变压器发热和冷却过程
低压 绕组
高压 绕组
油箱壁
特点： 部件内、表温差不大
铁芯
空气 温度
油
温度分布 曲线
沿变压器横截面的温度分布
油浸式变压器温度分布
部件的发热只与本身 损耗有关，互不关联
产生的热量都传给了 油
.
6.3.1电力变压器的负荷能力
（2）负荷状态分类 正常周期 性负荷
遵循等值老 化原则
不直接危及 绝缘安全， 但老化加速
长期急救周 期性负荷
系统中部分变压 器退出运行
短期急救 负荷
系统中发生了事 故
变压器长时间在环境温度较 高，或超额定电流下运行
持续几星期或 几个月
变压器短时间内大幅度超额定电 流，绕组热点温度可能达到危险 的程度
传导
.
6.1.1变压器发热和冷却过程
（2）冷却方式 内部冷却介质
300o不 确O定 NhomakorabeaL
300o
K
内部循环方式
油流 自然 热对 流
N
冷却设 备中强 迫，流 经绕组 的热对
流
F
冷却设 备中强 迫，流 经绕组 的强迫 导向
D
外部冷 却介质
水W 空气 A
外部循 环方式
.
自然对流 N 强迫循环 F
6.2电力变压器的绝缘老化
绕组与铁芯表面与油 温差较大
油箱壁与空气的温差 较大
.
6.1.1变压器发热和冷却过程
油箱 壁温
铁芯 温度
特点：
上部温度
油温
较高
温度最 高点
绕组温度
沿变压器高度的温度分布 油浸式变压器温度分布
.
6.1.1变压器发热和冷却过程
（1）散热过程
对流
部件
部件
内部
外表
油
传导
空气
对流 辐射
油箱 外表面
油箱 内表面
.
6.2.1电力变压器绝缘热老化定律
绝缘老化 变压器用绝缘材料
承受
机
电
机械载荷
械
气
强
强
度
度
衰退的现 象
抵抗 电击穿
.
6.2.1电力变压器绝缘热老化定律
绝缘老化的原因
高温
由于温度、湿度、氧气和油中的某些分解物所 引起的化学反应
绝缘工作 温度越高
化学反应 越快
绝缘老化 越快
绝缘老化程度主要由机械强度的降低程度来确定
6.3电力变压器的负荷能力
.
6.3.1电力变压器的负荷能力 （1）变压器的负荷能力
20～30年
变压器的额定容量：在规定的环境温度下，变压器在正常使 用年限内，所能连续输送的最大容量
变压器的负荷能力：变压器在短时间内所能输送的容量，在 一定条件下，它可能超过额定容量
几～几十小时
负荷能力的大小和持续时间限制： 变压器的电流和温度不得超过规定的限值 在运行期间，变压器的老化不得超出正常值
.
6.2.2电力变压器寿命
（1）预期寿命 Z
变压器绝缘的机械强度降低到其初始值的15%～20%时变 压器寿命终止
绕组热 点温度
h 8 0 o~ 1 4 0 o Z A e p h
标准变压器，在额定负荷和额定环境温度下，绕组热 点的正常基准温度为98 度，此时变压器能获得正常预 期寿命20～30年。
老化率:
T时间损耗的寿命
v
Tepdt
0
1
e dt T p(ht98)
Tep×98 T 0
气温和负荷对 绕组热点温度 的影响，以至 于对变压器寿
命的影响
v>1，变压器的老化大于正常老化，预期寿命缩短
讨 论
v<1，变压器的老化小于正常老化，变压器的负荷能力未能充分利用
一定时间间隔内，维持v→1，. 是制定变压器负荷能力的主要依据
ZN Aep98 .
6.2.2电力变压器寿命
（2）相对预期寿命 Z*
温度常 数
ZZ/ZNep(h98) 变压器绕组在 任意温度下运
行单位时间损
（3）相对老化率v
失的寿命
1 Z
经验 公式
6度规则
98
v2 6
.
绕组热点温度每增加 6度，老化加倍，即
寿命缩短一半
6.2.3电力变压器绝缘等值老化原则
原则：使变压器在一定时间间隔T内， 绝缘老化或损耗的寿命与维持绕组热 点温度为98。C时等值