变压器培训教材

1、变压器,审查：李冬平,编写：陈娈,广东粤港供水有限公司桥头部,变压器与互感器,学习资料,目,录,变压器基本原理,变压器的分类,变压器基本结构,本部主要变压器简介,三相变压器简介,变压器的运行与维护,变压器的检修,参考资料,变,压,器,基,本,原,理,变压器,利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递,电能或传输信号的一种电器，电力系统中生产，输送，分配,和使用电能中的重要装置,也是电力拖动系统和自动控制系,统中,电能传递或作为信号传输的重要元件,变压器的工作原理,变压器工作原理的基础是电磁感应定律。两个互相绝缘的绕,组套在同一个铁心上，绕组之间只有磁的耦合而没有电的联,系，如图示。其中绕组,

2、1,接交流电源，称为原绕组或,一次绕组,绕组,2,接负载，称为副绕组或二次绕组。当原绕组接到交流电,源时，绕组中便有交流电流流过，并在铁心中产生与外加电,压频率相同的交变磁通。这个交变磁通同时交链着原、副绕,组。根据电磁感应,定律，交变磁通在原,副绕组中感应出相同,频率的电动势。副边,有了电动势，便向负,载,输出电能，实现了,不同电压等级电能的,传递,变压器原理图,变,压,器,的,分,类,1,按用途分类,电力变压器,在电力系统中作输、配电用,测量变压器：用于控制、测量，如电压互感器和电,流互感器,特种变压器：如电焊、试验、整流、调压、控制等,变压器,2,按相数分类,单相变压器。如试验变压器,三

3、相变压器。电力系统中大部分都是,多相变压器,3,按铁心结构分类,心式变压器和壳式变压器,变,压,器,的,分,类,4,按绕组分类,自耦变压器,高、低压共用一个绕组，在高压绕组,中抽头作低压绕组,双绕组变压器：高、低压绕组每相各具有一个绕组,三绕组变压器：每相具用高、中、低三个绕组,输,入一个电源电压时，可以转换成两个不同等级的电,压,5,按冷却方式分类,油浸自冷式变压器。油浸风冷式变压器,强迫油循环水冷式、强迫油循环风冷式变压器,干式变压器,水内冷却式变压器,1,铁心,铁心是变压器中主要的磁路部分，又是它的机械骨架。通,常由高磁导率的磁性材料,厚度为,0.35,0.5 mm,表,面涂有绝缘漆的热

4、轧或冷轧硅钢片叠装而成型,铁心分为铁心柱和铁轭俩部分，铁心柱套有绕组；铁轭将,铁心柱连接起来形成闭合磁路,铁心结构的基本形式有心式和壳式两种,变,压,器,基,本,结,构,心式变压器结构示意图,三相变压器外观示意图,变,压,器,基,本,结,构,2,绕组,绕组是变压器的电路部分，它由铜或铝绝缘导线绕制而成,按照高、低压绕组在铁心上的排列方式，可分为同心式和,交叠式两类,同心式绕组结构简单，制造方便，电力变压器多采用；交,叠式绕组机械强度好，引出线布置方便，多用于低电压大,电流的电焊、电炉变压器及壳式变压器中,交叠式绕组,同心式绕组,变,压,器,基,本,结,构,油侵式电力变压器,变压器的结构,简介,

5、SZ9-25000/110kV,三相油浸式有载调压变压器解剖图,额定容量,S,N,是变压器在额定状态下的输出能力的保证值,单位用伏安,VA,千伏安,kVA,或兆伏安,MVA,表示，由于变,压器有很高运行效率，通常原、副绕组的额定容量设计值相,等,额定电压,U,N,是指变压器空载时端电压的保证值，单位用,伏,V,千伏,kV,表示。如不作特殊说明，额定电压系指线,电压,额定电流,I,N,是指额定容量和额定电压计算出来的线电流,单位用安,A,表示。单相变压器的一次绕组的额定电流为,I,1N,S,N,U,1N,三相变压器的一次绕组的额定电流为,I,1N,S,N,sqrt(3) U,1N,空载电流,变压

6、器空载运行时激磁电流占额定电流的百分,数,短路损耗,一侧绕组短路，另一侧绕组施以电压使两侧绕,组都达到额定电流时的有功损耗，单位以瓦,W,或千瓦,kW,表示,空载损耗,是指变压器在空载运行时的有功功率损失，单,位以瓦,W,或千瓦,kW,表示,短路电压,也称阻抗电压，系指一侧绕组短路，另一侧绕,组达到额定电流时所施加的电压与额定电压的百分比,连接组别,表示原、副绕组的连接方式及线电压之间的相,位差，以时钟表示,变,压,器,基,本,参,数,本,部,变,压,器,简,介,本部主要变压器一览表,序,号,位置,型号,额定容,量,kVA,电压组合,kv,联结组,空载,负载,空载,阻抗,冷却,方式,高压,H.

7、V,分接,低压,L.V,标号,损耗,W,损耗,W,电流,电压,范围,1,太,园,主变,SFZ8-20000/110,20000,110,8X1.25,6.3,Ynd11,23.5,104,0.7,10.5,ONAF,2,站变,SC-400/6,400,6.3,2X2.5,0.4,D,ynll,1200,4000,1.8,4,AF,3,生活变,SC-250/6,250,6.3,2X2.6,0.4,D,ynll,800,2850,2,4,AN,4,莲,湖,主变,SZ9-25000/110/10,25000,110,8X1.25,10,Ynd11,19.8,2.108A,10.5,ONAN,5,站变

8、,SCB9-500/10/0.4,500,10.5,2X2.5,0.4,D,ynll,1150,5150,1.2,4,AF,6,生活变,SC9-250/10/0.4,250,10,2X2.5,0.4,D,ynll,800,2800,1.4,4,AN/AF,7,隔离变,SCB9-400/10/10,400,10,2X2.5,10,Ynd11,9600,4610,1.2,6,AN/AF,8,沿,线,分水点,SCB9-50/10/0.4,50,10.5,5,0.4,D,ynll,300,1050,2,4,AN/AF,8,SCB9-100/10/0.4,100,10.5,5,0.4,D,ynll,43

9、0,1660,1.8,4,AN/AF,8,检修泵房,SCB9-1000/10/0.4,1000,10.5,5,0.4,D,ynll,1760,8590,0.8,6,AF,莲湖站主变：西门子变压器有限公司（济南）生产,SZ9-25000/110kV,三相油浸式,有载调压变压器,变,压,器,基,本,原,理,莲湖主变调压开关操作箱、端子箱及温度表,本,部,变,压,器,简,介,太园站主变,SFZ8-20000/110/6kV,三相油浸,风冷有载调压变压器,本,部,变,压,器,简,介,SC9,系列干变（莲湖生活变,本,部,变,压,器,简,介,SCB9,系列干变,电压等级,额定容量,性能水平代号,低压箔式

10、绕组,固体成型绝缘,三相变压器,其,它,变,压,器,励磁整流变压器,三相,整流变压器,三,相,变,压,器,简,介,三相变压器的磁路系统可分为各相磁路独立和各相磁路相关,两大类,三相组式变压器的磁路系统,三,相,变,压,器,的,磁,路,系,统,三,相,变,压,器,的,电,路,系,统,绕,组,的,连,接,法,与,联,结,组,一）连接法,目前变压器的常用接法有,Y,与,D,两种，配电变压器也有采用,Z,接法的,1).Y,接法的优点,对高压绕组而言最经济,可有中点可以利用,允许直接接地或通过阻抗接地,允许降低中点的绝缘水平,即分级绝缘,可在每相中点处设分接头，分接开关也可位于中点处,允许接单相负载，中

11、点可载流,2).D,接法的优点,对大电流低压绕组而言最经济,与,Y,接绕组配合使用时可以降低零序阻抗值,3).Z,接法的优点,允许中点载流的负载且有较低的零序阻抗,可用作接地变压器的接法形成人工中点,可降低系统中电压不平衡,系统中三相负载不平衡时,可作多雷地区使用配电变压器的一种接法,三,相,变,压,器,简,介,三,相,变,压,器,的,电,路,系,统,绕,组,的,连,接,法,与,联,结,组,一）连接法,绕组的首端和末端的标志规定,绕组名称,首端,末端,中点,高压绕组,A,B,C,X,Y,Z,O,低压绕组,a,b,c,x,y,z,o,1,星形联接用符号,Y,或,y)”表示,三个首端,A,B,C,

12、或,a,b,c,向外引出,末端,X,Y,Z,或,x,y,z,连接在一起成为中性点,2,三角形联接用符号,D,或,d,”表示,各相间联结次序为,A,X,C,Z,B,Y,或,a,x,c,z,b,y,从首端,A,B,C,或,a,b,c,向外引出,三,相,变,压,器,简,介,三相变压器的,Y,与,D,型联接,三,相,变,压,器,的,电,路,系,统,绕,组,的,连,接,法,与,联,结,组,二）联结组,三相绕组无论采用什么联结法，二次侧线电动势的相位差总是,30,的倍数，因此采用钟表面上,12,个数字来表示,1,时钟表示法,把高压侧线电动势的相量作为分针，始终指着,12,这个数字,而以低压侧线电动势的相量

13、作为时针，它所指的数字即表示高,低压侧线电动势相量间的相位差这个数字称为三相变压器联结,组的“标号,2,单相变压器的联结,单相变压器或三相变压器中某相高、低压绕组的联结组问题,其实质为电路理论中互感线圈的同名端问题,三,相,变,压,器,简,介,单相变压器的两种联结,三,相,变,压,器,的,电,路,系,统,绕,组,的,连,接,法,与,联,结,组,3,三相变压器的联结组,1,根据三相变压器具体连接确定连接组标号,三,相,变,压,器,简,介,由具体连接到获得三相变压器相位关系的电路图表达,用电势相量确定变压器的联结组,三,相,变,压,器,的,电,路,系,统,绕,组,的,连,接,法,与,联,结,组,3

14、,三相变压器的联结组,2,由给定的连接组标号确定变压器原副边接法,三,相,变,压,器,简,介,由联结组通过电势相量确定三相变压器的电路图表达,由电路图表达获得三相变压器的具体连接,变压器的参数偏差值与使用峰值的参数,考核变压器性能的参数都由技术条件规定，标准值都有自己的偏差值,偏差值有几种类型,1,只规定下限，没有上限，越大越好,a,吸收比，绝缘电阻,b,套管间带电距离,c,绝缘承受能力,d,局部放电试验时间与次数，工频耐压试验时间与次数,e,电极表面场强,f,突发短路试验次数,g,冲击试验次数,h,有载分接开关的电寿命、机械寿命,2,只规定上限，没有下限，越小越好,a,空载损耗，负载损耗,b

15、,空载电流,c,总损耗,d,绕组与油面顶层温升,e,介质损耗率,f,噪声水平,g,局部放电量,h,绕组热点温升；短路时绕组允许温度,i,过激磁能力,j,油中含水量与含气量、油的带电度,k,测损耗时瓦特表的功率因数,变,压,器,的,参,数,偏,差,值,与,使,用,峰,值,的,参,数,三,相,变,压,器,简,介,3,既规定上限，又规定下限,a,阻抗电压,b,电压比,c,冲击电压波形及峰值,d,不平衡电阻,4,没有偏差要求的参数,a,零序阻抗,b,空载电流谐波分析,c,辅助风扇电机、泵的功率消耗,d,涌流,5,允许校正的标准值,a,高海拔温升限值,b,非额定电流下测得的阻抗电压与负载损耗,但至少加,

16、50,额定电,流,c,非额定电流或非额定损耗下的温升,但至少加,90,额定电流,d,用球隙校正感应试验或外施耐压时高压侧电压,6,必须精确的量,a,试验空载损耗与空载电流时电压波形,b,交流电源的频率,在判断产品是否合格时，应根据以上要求进行评估,变,压,器,的,参,数,偏,差,值,与,使,用,峰,值,的,参,数,三,相,变,压,器,简,介,变,压,器,的,选,型,变压器选型应根据负载的性质、大小、特性来选,择，其基本要求是要保证安全和经济运行,供配电变压器容量的合理选用应考虑以下几点要,求,a,变压器的额定容量应能满足全部用电负荷的需要,即满足全部用电设备总计算负荷的需要，不能使,变压器长期

17、处于过负荷状态运行,b,变压器选用容量不宜过大或过小。对于具有两台,及以上变压器的变配电所，应考虑其中任何一台,变压器故障时，其余变压器的容量应能满足一,二类用电负荷的需要,c,选用的变压器容量种类应尽量少，达到运行灵活,维修方便又能减少备用变压器的台数,d,还要考虑到变压器的运行效率，使变压器运行时,有功功率损失和无功功率消耗最低,选型式,三,相,变,压,器,简,介,变压器的允许温度,变压器在运行中会产生铜损和铁损，这两部分,损耗最后全部转换成热能，使变压器的温度升,高。温度愈高，绝缘体老化得愈快；另一方面,随着温度的升高，在电动力的作用下，绝缘体,容易破裂；绝缘体性能下降，很容易被高压击,

18、穿而发生故障。因此，变压器正常运行时不允,许超过允许温度,变压器运行时，绕组的温度最高，其次是铁芯,绝缘油的温度最低，且上部油温高于下部油温,变压器允许温度和温升与绝缘耐热等级有关,我国电力变压器大部分采用,A,级绝缘，在正常运,行中，当环境最高温度为,40,时，绕组的极限,工作温度为105 ，由于绕组的平均温度比油,温高10 ，同时为了防止油质劣化，所以规定,上层油温最高不超过95 。而在正常情况下,为使绝缘油不致过速氧化，上层油温为不宜超,过85,此外，当变压器绝缘体的工作温度超过允许值,后，会使绝缘体加速老化，缩短使用寿命。一,般可按“八度规则”计算，即平均温度每升高,8,使用年限将减少

19、一半,变,压,器,的,温,升,与,冷,却,变,压,器,的,运,行,及,维,修,变,压,器,的,温,升,与,冷,却,表,2,油浸式变压器的温升限值,部位,温升限值,K,括号内为莲湖主变限值,线圈绝缘耐热等级,电阻法测量的平均温升,顶层油,温度计测量的温升,铁芯本体,使相邻绝缘材料不致损坏的温升,油箱及结构件表面,变压器的允许温升,变压器温度高出周围介质温度的差值称为变压器的温升。变压器各,个部门有不同的允许温升，不同的运行工况也有不同的允许温升。对,于,A,级绝缘的变压器各部温升限值如表,2,所示,干式变压器各种绝缘的允许平均温升,A,级为,60K,E,级为,75K,B,级为,80K,F,级为,

20、100K,H,级为,125K,C,级为,150K,冬季绕组温升低于平均温升，绕组可延长寿命，夏季的绕组温,升高于平均温升，绕组要牺牲寿命,大容量变压器有时有几种冷却方式，例如,ONAN/ONAF,变压,器额定容量一般是指,ONAF,下的允许值，当风扇失去电源后,冷却效率下降，如仍按,ONAF,冷却方式下容量运行时，绕组平,均温升必将升高，故,ONAN,冷却方式下必须降低容量运行，使,绕组平均温升不超过,65K,变,压,器,的,运,行,及,维,修,变,压,器,的,温,升,与,冷,却,变压器的冷却方式由冷却介质种类及其循环种类来标志。冷,却介质种类和循环种类分别用字母代号表示，冷却介质类,矿物油,

21、O,不燃合成油,L,气体,G,水,W,空气,A,循环种类,自然循环,N,强迫循环,P,冷却方式的应用范围如表,3,所示,冷却方式,代号标志,适用范围,干式自冷式,AN,一般用于小容量干式变压器，由于空气比油的冷却,作用差，因此容量偏小，电流密度应偏低,干式风冷式,AF,线圈下部设有风道并用冷却风扇吹风，提高散热效,果，用于,500kV,A,以上变压器时是经济的,油浸自冷式,ONAN,油浸式变压器容量在,6300kV,A,时采用，线圈和铁,芯中热油上升，油箱壁上或散热器中冷油下降,而形成循环冷却。散热能力为,500W/m,2,左右,其维护简单,油浸风冷,ONAF,油浸式变压器容量在,8000,3

22、1500kV,A,时采用。以吹,风加强散热器的散热能力。空气流速为,1,1.25m/s,时可散热,800W/m,2,左右，但风扇功率约,占变压器总损耗的,2,强油水冷或强油风冷,OPAF,OPWF,用于,220kV,及以上大型变压器,表,3,冷却方式的代号标志及适用范围,变,压,器,的,运,行,及,维,修,附注：绝缘等级分为以下七个等级，每一个等级温度（）如下,Y,A,E,B,F,H,C,90,105,120,130,150,180,180,以上,主变温控装置,油浸吹风冷却变压器有两种冷却方式,可供选择,油浸吹风冷却即,ONAF,油浸自冷即,ONAN,一般是,100,额定容量选,ONAF,冷却

23、,67,或其它,百分数，这由制造厂规定,额定容量时可选,ONAN,冷却,如果,67,额定容量及以下时，仍然选用吹风的,冷却方式时，因散热效率高，绕组平均温升会,远低于规定限值。此时，在这种容量运行时的,绕组平均温升低，从而相应的实际负载损耗也,低，风机的损耗虽没有节约，但实际负载损耗,却降低了。因此可从哪个是运行实际损耗为最,小来选择吹风方式,但在额定容量附近运行时，只能,ONAF,冷却方式,运行,在,ONAF,方式运行时，有时遇到风机有故障要更,换或维修时，应降低输出容量，输出容量不变,时，变压器的运行寿命会降低,油,浸,吹,风,冷,却,变,压,器,冷,却,方,式,选,择,变,压,器,的,运

24、,行,及,维,修,各种耐热等级的干式变压器加上,吹风冷却时，是可以提高输出容,量的,对安装尺寸而言，较小空间可提高,所安装的变压器容量,40,50,从允许绕组温升而言，吸风后仍能,符合允许温升限值,从节能角度讲，这是不经济,吹风冷却，可作为干式变压器的急,救超名牌容量运行的冷却方式,干,式,吹,风,冷,却,变,压,器,冷,却,方,式,选,择,变,压,器,的,运,行,及,维,修,变,压,器,电,压,变,化,允,许,范,围,及,调,整,1,电源电压允许波动范围,一般不得超过额定值的,5,2,电压的调整,变压器的调压方法有无载调压和有载调压两种,1,无载调压：断电后通过旋转手柄切换分接开关位,置改变

25、高压绕组抽头。在切换分接头后，应测量直流电,阻，以判断三相直流电阻是否平衡,2,有载调压：有载变压器装有带负载调压装置，可,在运行中根据电压变化，逐级改变分接开关位置，以达,到调整电压的目的。其特点是，调压速度快，调压范围,大,右图为莲湖站主变调压,开关操作箱图,变,压,器,的,运,行,及,维,修,莲,湖,主,变,分,接,开,关,示,意,图,变,压,器,的,运,行,及,维,修,莲湖主变分接开关示意图,有,载,调,压,分,接,开,关,操,作,面,板,MRV,结,构,图,MA9,电,动,机,构,变,压,器,的,运,行,及,维,修,分接开关常见故障如下,分接开关触头弹簧压力不足，触头滚轮压力不匀，使

26、有效接触,面积减少，以及因镀银层的机械强度不够而严重磨损等原因引,起分接开关在运行中被烧毁,分接开关接触不良，引出线连接和焊接不良等在大电流冲击时,会发生故障,相间绝缘距离不够，或绝缘材料的电气绝缘性能降低，在过电,压情况下，造成相间短路故障在切换分接开关时,由于切换位置错误，引起分接开关烧坏,为防止分接开关故障，在切换时必须测量各分接头的直流电,阻，三相直流电阻不平衡差值不得超过,2,有载调压分接开关的常见故障,过渡电阻在切换时烧断，在烧断处发生闪络，引起触头间的电,弧拉长，发出异常声音,分接开关密封不严而进水，造成相间短路,分接开关滚轮卡阻，使分接开关停在过渡位置上造成相间短路,调压分接开

27、关油箱不严密，造成油箱与主变压器油箱内的油连,通，使分接开关油箱造成假油位而缺油，危及分接开关的安全,运行,变,压,器,的,运,行,及,维,修,分,接,开,关,的,故,障,及,处,理,变压器保护系统的检查,熔丝保护的检查,继电保护装置的检查,瓦斯保护的检查,监视装置的检查,包括电流表、电压表和温度测量仪表等,冷却系统的检查,外表的检查,变,压,器,投,入,运,行,前,的,检,查,变,压,器,的,运,行,及,维,修,变,压,器,的,操,作,变压器启动前的充电试验,变压器操作原则,装有断路器的变压器，分合闸必须使用断路器，对于,空载变压器也应如此,未装断路器的变压器，可用隔离开关切断或接通空载,变

28、压器，其电压等级与容量关系为,10kV,容量不超过,320kVA,35kV,容量不超过,1000kVA,110kV,容量不超过,3200kVA,变压器断路器停送电操作顺序：停电时先分负荷侧,后分电源侧；送电时先合电源侧，后合负荷侧,在电源侧装隔离开关，负荷侧装空气断路器的电路中,送电时，先合电源侧隔离开关，后合负荷侧空气断路器；停,电时相反；因为隔离开关只允许分合空载电流，负载电流则,由空气断路器来切断,在用无载调压分接开关进行电压调整时将变压器与电,网断开后，才可改变变压器的分接头位置,变,压,器,的,运,行,及,维,修,变,压,器,的,巡,视,检,查,监视仪表及抄表,负荷电流不能超过额定值

29、，电压质量符合规定要求；查,看变压器的温度,2,现场巡视检查内容和项目,检查上层油温是否正常,油枕上的油位、油色是否正常，有无渗漏油现象,绝缘件表面是否清洁，有无破损及放电痕迹等不正常现象,电磁声与以往比较有无异常现象，声音是否增大、有无其,它杂音等,导电排的螺栓接关有无过热现象，示温片有无熔化现象,防爆管上的防爆膜是否完好,冷却系统的运转情况是否正常,呼吸器的干燥剂是否吸湿变色,变压器的箱壳有无渗漏油现象，各附件是否清洁,具体见,变,压,器,的,运,行,及,维,修,中华人民共和国电力行业标准,DL/T 572,95,电力变压器运行规程,变压器的绝缘油，一方面作为绝缘介质，使各绕组之间以,及绕

30、组与接地的铁芯和箱壳之间有良好的绝缘；另一方面,它以是散热的媒介，将铁芯和绕组运行中散发出来的热量,传递给冷却装置,变压器油质量的简易判断,油的颜色：新油为浅黄色，氧化后变深；运行中油的颜色变,暗迅速，表明油质劣化,透明度：新油在玻璃瓶中透明且带有蓝紫色的荧光，如失去,荧光或透明度降低，说明含有机械混合物和游离碳,气味：新油略有一点煤油味，如有其它气味，说明油质变,坏,变压器油的运行要求,如发现大部分硅胶由原来的蓝色变为红色或紫红色时应更换,应避免受阳光的照射已发生过热分解或有闪络故障,禁止混合使用不同牌号的油,变,压,器,的,运,行,及,维,修,变,压,器,油,的,运,行,瓦斯保护是变压器的

31、主保护,发生瓦斯保护动作时，可考虑由以下原因所产生,可能是滤油、加油和冷却系统不严密，使空气进入变压器,因温度下降和漏油使油位缓慢降低,变压器内部产生少量气体,内部发生其它故障,二次回路故障所引起,当运行人员对外部检查未发现有异常现象时，应查明瓦,斯气体的性质,气体不可燃，且无色无嗅，同时油的闪光点并不降低，则说明是空气,进入变压器，此时变压器仍可继续运行,如气体为黄色，不易燃，且一氧化碳含量大于是,1,说明固体绝缘物,质因过热而分解，有损坏现象,如气体颜色为灰色且易燃，氢含量在,30,以下，有焦油味，闪点显著,降低，说明已发生过热分解或有闪络故障,如气体颜色为淡色并带有强烈臭味，且可燃，说明绝缘材料损坏,