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配电设备基础知识 第一部分：配电变压器 一、概述 电力变压器是把某一电压等级的交流电压转换成频率相同的另一种或几种等级的交流电压。当一次绕组通以交流电时，就产生交变磁通，交变磁通通过铁芯导磁作用，就在二次绕组中感应出交流电动势。二次感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成正比。电力变压器主要作用是传输电能，因此，额定容量是它的主要参数。额定容量是一个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以kVA或MVA表示。 二、变压器分类 按作用可分为:升压变压器、降压变压器； 按相数分为:单相变压器、三相变压器； 按绕组数分：有双绕组变压器（一种电压变为另一种电压的为双绕组变压器）、三绕组变压器（一种电压变为两种电压的三绕组变压器）、多绕组变压器； 按调压方式可分为:无励磁调压变压器和有载调压变压器两种。 电力系统中的配电变压器属降压变压器，—般为双绕组、油浸自冷结构，多采用无励磁调压方式。通常安装在杆塔上或配电站所中，一般能将电压从10kV（20kV）降至220/380V左右输入用户。配电设备上使用的主要是干式变压器和用油冷却的油浸式变压器。（其中配电所（公配所）主要是干式变压器，杆塔上吊杆的是油浸式变压器）。 三、变压器的基本构造 (1)铁芯。铁芯分为铁芯柱和铁轭两部分，铁芯柱上套绕组．铁轭将铁芯连接起来使之形成闭合磁路，铁芯是变压器的磁路部分。 (2)绕组。绕组套在铁芯柱上，是变压器转入和输出电能的电气回路，接到高压电网的绕组称为高压绕组；接到低压电网的绕组称为低压绕组。 (3)套管。套管是将变压器绕组的高、低压引出线引出到油箱外部的装置。它不但作为引线对地的绝缘，而且担负着固定引线的作用。 (4)油箱与变压器抽。油箱是油浸式变压器的外壳，变压器铁芯与绕组置于油箱内，箱内注满变压器油，变压器油的作用是绝缘和冷却作用． (5)储油柜和呼吸器。储油柜的作用是保证因变压器负荷和环境温度的变化使变压器内的油将产生热膨胀和冷收缩而产生体积的变化，在油体积变化的过程中使油箱中永远充满油，并且维持一定的油位高度．在热的时候，油箱内的油向储油柜方向流动，在冷的时候，油又储油柜中回到油箱内，从而使油箱中的油位得以控制，使对油位有特殊要求的部位（如套管）能够保持足够的油位．呼吸器是油枕上部空间和外面大气的通道口。在变压器油热胀冷缩时，储油柜上部的空气可以通过它自由出入，油面就能上下升降，以免油箱损坏或变形，储油柜上还装有油标。油标旁边有-35、+15℃和+4℃三条刻度线，分别表示当油温为这些温度时油面高度，作为装油的标准． (6)无载分接开关．无载分接开关的作用是调整低压侧电压，以保证用电设备端电压的偏移不超过允许范围。无载分接开关是装高压侧的，即接在高压绕组上。 (7)其他附件。①吊环，位于箱盖上，用于起吊变压器器身（芯子）．吊环不允许用来起吊整十变压器，以免箱盖变形，引起箱沿渗漏油。②吊钩，位于箱沿下．用于起吊整个变压器．③加油栓，位于箱盖上，供变压嚣加油用．④温度计座，位于箱盖上，用于测量变压器上层油温。 四、配电变压器常见故障的原因及处理 1）声音异常：变压器正常运行时，由于交流电通过变压器绕组磁通，使变压器铁芯振动而发生清晰的有规律的“嗡嗡"卢。但当变压器负荷有变化或变压器本身发生异常及故障时，将产生异常声响： ①声音比平时沉重,但无杂音：一般为变压器过负荷引起的。变压器长期过负荷是烧坏变压器的主要原因，是不允许的。当变压器发生过负荷运行时，要设法减掉一些次要负荷以减轻变压器的负担或增大变压器容量； ②声音发尖：一般为变压器电压过高引起的。电压过高不利于变压器的运行，对客户用电设备也不利，而且会增加变压器的铁损耗。因此，应及时釆取措施进行处理； ③声音嘈杂、混乱：变压器内部结构可能有松动，主要部件松动会影响变压器的正常运行，要注意及时检修； ④出现“劈叭"的爆裂声：变压器绕组或铁芯的绝缘有击穿现象。这种情况会造成严重亊故，因此要立即停电检修； 2)变压器油温过高：变压器上层油温超过允许温度是不允许的，这种情况可能是因为变压器过负荷、散热不好或内部故障造成的。油温过高会损坏变压器的绝缘，严重的可烧毁整个变压器。因此，一旦发现变压器油温度过高，应及时查明原因采取相应的措施。 3)油位显著下降：正常时油位上升或下降是因温度变化造成的，变化不会太大。当油位下降显著，甚至从油位计中看不见油位，这是因为变压器出现了漏油、渗油现象，往往是因为变压器油箱损坏、没有拧紧、变压器箱盖没有盖严或油位计损坏等原因造成的。油位太低会加速变压器油的老化，变压器绝缘情况恶化，进而引起严重后果，所以要引起注意，及时添油，如渗、漏油严重，应将变压器停止运行进行修理。 4)油色异常，有焦臭昧：新变压器油是微透明的淡黄色，运行一段吋间后油色会变为浅红色，如油色变暗，说明变压器的绝缘老化；如油色变黑（油中含有炭质）甚至有焦臭味，说明变压器内部有故障(铁芯局部烧级、绕组相间短路等)，这将会导致产重后果，应将变压器停止运行进行检修，并将油进行处理或换成合格的油， 变压器油在变压器中起绝缘和冷却作用，若油质变坏就起不到应有的作用。为防止因油质变坏而发生严重情况，变压器在正常运行时，应定期取油样进行化验，以便及时发现问题。 5)套管对地放电：套管表面不清洁或有裂纹和破损时，会造成套管表面有泄漏电流，发出“吱吱"的闪络声，阴雨大雾天还会发出“噼噼”放电声，极易引起对地放电从而将套管击穿，造成变压器引出线一相接地。因此，发现套管对地放电，应将变压器停止运行并更换套管。若套管之间搭有导电的杂物，可能造成套管间放电，应注意及时清理。 6)高、低压熔断器熔断：熔断器熔断总是标志着发生了不正常的运行情况，要加以分析判断，在检查原因并处理后，再换上合适的熔断器。 ①低压熔断器熔断的原因可能有三个方面：低压线路短路、低压侧负荷过大或熔断器规格选择的偏小； ②高压熔断器熔断的原因有：避雷器装在高压熔断器内侧，遭雷击时熔断器熔断；变压器内部发生短路故障；低压熔断器选用规格过大，当低压侧有故障时发生越级熔断；髙压熔断器本身规格偏小。 7)变压器着火：变压器在运行中发生火灾的主要原因有：铁芯穿芯螺栓的绝缘损坏；铁芯硅钢片间绝缘损坏，高压或低压绕组层间的短路；引出线混线或引线碰油箱以及过负荷等。 当变压器着火时，应首先切断屯源，然后用不导电的灭火器（如干粉灭火器等）及干燥的砂子进行灭火，严禁用水或其他导电的灭火器灭火，特别是带电灭火时。 第二部分：配电线路高压电器设备 高压避雷器 一、避雷器的作用及原理 避雷器是连接在导线和地之间的一种防止雷击的设备，通常与被保护设备并联。避雷器可以有效的保护电力设备，一旦出现不正常电压，避雷器产生作用，起到保护作用。当被保护设备在正常工作电压下运行时，避雷器不会产生作用，对地面来说视为断路。一旦出现过电压，且危及被保护设备绝缘时，避雷器立刻动作，将高电压冲击电流导向大地，从而限制电压幅值，保护电气设备绝缘。当过电压消失后，避雷器迅速恢复原状，使系统能够正常供电，从而达到保护电力设备的作用。 二、避雷器的主要类型 配电设备上使用的避雷器主要有：管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器等。 （1）管型避雷器：是保护间隙型避雷器中的一种，大多用在供电线路上作避雷保护。这种避雷器可以在供电线路中施展很好的功能，在供电线路中有效的保护各种设备。 （2）阀型避雷器：阀型避雷器是由火花间隙和阀片电阻串联组成，装在密封的瓷套中，避雷器接在导线和大地之间。正常情况下，阀片电阻值很大，火花间隙有足够的绝缘强度，不会被电路正常工频电压击穿。当有雷电过电压时，火花问隙就被击穿放电，雷电压作用在阀型电阻上，电阻值变得很小，把雷电流世人大地。随后作用在阀片电阻的电压为正常工作电压时，电阻值变得很大，限制工频电流流过，因此线路又恢复了正常对地绝缘。 （3）金属氧化物避雷器：金属氧化物避雷器（又称氧化锌避雷器）一般可分为有串联间隙和无间隙两类。有串联间隙的氧化锌避雷器其结构类似于阀型避雷器，主要是当有过电压时，大电流击穿间隙导通，由于击穿间隙电压的分散性大，击穿的电压也很不稳定。残压也高，对设备的保护性能差。使用很少．无间隙痒化锌避雷器取得了很好的运行效果，使用越来越广泛。故在此主要介绍无间隙氧化锌避雷器。 三、避雷器的安装 （一）避雷器的安装位置 （1）绝缘架空线路为防止雷击断线，在直线杆负荷侧加装避雷器。 （2）配电变压器高压侧的避雷器应安装在跌落式熔断器或开关的内侧，尽量靠近配电变压器。 （3）在多雷地区无建筑屏蔽时，配电变压器低压侧应加装低压避雷器。 （4）柱上断路器装避雷器（常闭开关装在电源侧，常开开关装在两侧）。 （5）户外电缆终端头应在线路侧装设避雷器。 （6）分散装在配电线路上的电容器也应加装避雷器。 （二）避雷器安装前的检查与试验 （1）避雷器額定电压与线路电压是否匹配，有无试验合格证。 （2）表面有无裂纹、破损和闪络痕迹，胶合及密封情况是否良好。 （3）不同方向轻轻摇动，避雷器内部应无响声。 （4）金属部分有无锈蚀。 （5）绝缘电阻：中压用2500V绝缘电阻表摇测，不低于1000МΩ；低压用500V绝缘电阻表摇测，不低于2МΩ。 （三）避雷器的安装要求 （1）避雷器应尽量靠近被保护设备，一般不宜大于5m。 （2）避雷器必须垂直安装倾斜角不应大于15°应安装牢固，排列整齐，高低一致，相间距离不小于350mm。 （3）避雷器上、下引线不应过紧或过松，连接引线不应使避雷器受力。铜线截面不应小于25mm²，铝线截面不应小于35mm²。 （4）引线与避雷器连接应用设备线夹或连接端子，连接紧密，接触良好。若连接的引线为铝线时，联接点必须有铜铝过渡措施。 （5）避雷器的引线与导线连接要牢固、紧密，接头长度不应小于lOOmm。 （6）避雷器带电部分与相邻导线或金属架的距离不应小于350mm，避雷器底座对地面距离不应小于2.5m。 （7）避雷器与接地线的连接应短而直，不能迂回弯曲。 跌落式熔断器 跌落式熔断器主要用于架空配电线路的支线、客户进口处，以及配电变压器一次侧及电力电容器等设备作为过载或短路保护。当下一级线路设备发生短路故障或过负荷时，熔丝熔断，跌落式熔断器自动跌落，断开电源，确保上一级线路仍能正常供电。因其有一个明显的断开点，具备了隔离开关的功能，给检修段线路和设备创造了一个安全作业环境，增加了检修人员的安全感。安装在配电变压器上，可以作为配电变压器的主保护，所以，在10kV配电线路和配电变压器中得到了普及。 一、跌落式熔断器的结构与基本原理 架空配电线路用跌落式熔断器主要由绝缘子、上下接触导电系统和熔丝管三部分构成。熔丝装在熔丝管内，在熔丝管内还装有用桑皮纸或铜纸等制成的消弧管．用熔丝将熔丝管上的弹簧支架绷紧，将熔管推上，熔管在上静触头的压力下处于合闸位置．常用的跌落式熔断器的结构，如图所示。 （1）双尾式跌落式熔断器 双尾式跌落式熔断器的工作原理是：在正常工作时，熔断器利用熔丝本身的机械拉力，将熔体管上的活动关节（动触头）锁紧．将上动触头推入鸭嘴凸出部分，磷铜片制成的上动触头将熔丝管牢固地卡在鸭嘴凸出部分，磷铜片制成的上动触头将熔时，将产生电弧，熔丝管内衬的诮弧管在电弧的作用下会产生大量气体，在交流电流过零时使电弧熄灭．由于熔丝元件熔断，拉力消失，活动关节被释放，