第二课 变压器

1、第二章第二章 变压器变压器 2011年6月 变压器是一种静止的电机，它利用电磁感应原理将一种变压器是一种静止的电机，它利用电磁感应原理将一种 电压、电流的交流电能转换成同频率的另一种电压、电流的电压、电流的交流电能转换成同频率的另一种电压、电流的 电能。换句话说，变压器就是实现电能在不同电压等级之间电能。换句话说，变压器就是实现电能在不同电压等级之间 进行转换。进行转换。 1 1、变压器的基本结构：、变压器的基本结构： 铁芯、绕组、绝缘套管、油箱及其他附件，其中铁芯和绕铁芯、绕组、绝缘套管、油箱及其他附件，其中铁芯和绕 组是变压器的主要部件，称为器身。组是变压器的主要部件，称为器身。 1 1）

2、铁芯：构成了变压器的磁路，同时又是套装绕组的骨架。）铁芯：构成了变压器的磁路，同时又是套装绕组的骨架。 铁芯由铁芯柱和铁轭两部分构成。铁芯柱上套绕组，铁铁芯由铁芯柱和铁轭两部分构成。铁芯柱上套绕组，铁 轭将铁芯柱连接起来形成闭合磁路。轭将铁芯柱连接起来形成闭合磁路。 铁芯材料：为了提高磁路的导磁性能，减少铁芯中的磁滞、铁芯材料：为了提高磁路的导磁性能，减少铁芯中的磁滞、 涡流损耗，铁芯一般用高磁导率的磁性材料涡流损耗，铁芯一般用高磁导率的磁性材料硅钢片叠成。硅钢片叠成。 2 2）绕组：绕组是变压器的电路部分，它由铜或铝绝）绕组：绕组是变压器的电路部分，它由铜或铝绝 缘导线绕制而成缘导线绕制而成

3、 。 一次绕组（原绕组）：输入电能一次绕组（原绕组）：输入电能 二次绕组（副绕组）：输出电能二次绕组（副绕组）：输出电能 一次绕组和二次绕组通常套装在同一个芯柱上，内低一次绕组和二次绕组通常套装在同一个芯柱上，内低 外高，一次和二次绕组具有不同的匝数，通过电磁感外高，一次和二次绕组具有不同的匝数，通过电磁感 应作用，一次绕组的电能就可传递到二次绕组，且使应作用，一次绕组的电能就可传递到二次绕组，且使 一、二次绕组具有不同等级的电压和电流。其中两个一、二次绕组具有不同等级的电压和电流。其中两个 绕组中，电压较高的我们称为高压绕组，电压较低的绕组中，电压较高的我们称为高压绕组，电压较低的 称为低压

4、绕组。称为低压绕组。 3 3）其他部件：油枕、变压器油、绝缘套管、瓦斯继电）其他部件：油枕、变压器油、绝缘套管、瓦斯继电 器、压力释放阀、压力突变继电器、测温装置、调压器、压力释放阀、压力突变继电器、测温装置、调压 装置等部件。下面我们看一下变压器组成结构实物图：装置等部件。下面我们看一下变压器组成结构实物图： 冷却器 油枕 高压套管 器身、油箱 有载调压 机构箱 油位计 压力释放阀 温度控制器 高压绕组 有载调压开关 铁芯 1 1）按用途分类，可分为电力变压器（主要用在输配电系统中，）按用途分类，可分为电力变压器（主要用在输配电系统中， 又分为升压变压器、降压变压器、联络变压器和厂用变压器）

5、又分为升压变压器、降压变压器、联络变压器和厂用变压器） 仪用互感器（电压互感器和电流互感器）、特种变压器（如调仪用互感器（电压互感器和电流互感器）、特种变压器（如调 压变压器、试验变压器、整流变压器、电焊变压器等）。压变压器、试验变压器、整流变压器、电焊变压器等）。 2 2）按绕组数目分类）按绕组数目分类: :可分为双绕组变压器可分为双绕组变压器, ,三绕组变压器、多三绕组变压器、多 绕组变压器和自耦变压器。绕组变压器和自耦变压器。 3 3）按相数分类，有单相变压器、三相变压器和多相变压器。）按相数分类，有单相变压器、三相变压器和多相变压器。 4 4）按冷却介质和冷却方式分类，可分为油浸式变压

6、器（包括）按冷却介质和冷却方式分类，可分为油浸式变压器（包括 油浸自冷式、油浸风冷式、油浸强迫油循环式）、干式变压器。油浸自冷式、油浸风冷式、油浸强迫油循环式）、干式变压器。 5 5）电力变压器按容量大小通常分为小型变压器（容量为）电力变压器按容量大小通常分为小型变压器（容量为1010 630630kVAkVA）、）、中型变压器（容量为中型变压器（容量为80080063006300kVAkVA）、）、大型变压器大型变压器 （容量为（容量为800080006300063000kVAkVA）和特大型变压器（容量在和特大型变压器（容量在9000090000kVAkVA 及以上）。及以上）。 主磁通和

7、漏磁通：主磁通和漏磁通： 1 1）由于铁磁材料有饱和现象，所以主磁路的磁阻不是常数，）由于铁磁材料有饱和现象，所以主磁路的磁阻不是常数， 主磁通与建立它的电流之间呈非线性关系。漏磁路的磁阻基主磁通与建立它的电流之间呈非线性关系。漏磁路的磁阻基 本上是常数，漏磁通与产生它的电流呈线性关系本上是常数，漏磁通与产生它的电流呈线性关系 2 2）主磁通在原、副绕组中均感应电动势，当副方接上负载）主磁通在原、副绕组中均感应电动势，当副方接上负载 时便有电功率向负载输出，故主磁通起传递能量的作用。而时便有电功率向负载输出，故主磁通起传递能量的作用。而 漏磁通仅在原绕组中感应电动势，不能传递能量，仅起压降漏磁

8、通仅在原绕组中感应电动势，不能传递能量，仅起压降 作用。因此，在分析变压器和交流电机时常将主磁通和漏磁作用。因此，在分析变压器和交流电机时常将主磁通和漏磁 通分开处理。通分开处理。 3 3）正方向的规定：从理论上讲，正方向可以任意选择，因）正方向的规定：从理论上讲，正方向可以任意选择，因 各物理量的变化规律是一定的，并不依正方向的选择不同而各物理量的变化规律是一定的，并不依正方向的选择不同而 改变。通常按习惯方式规定正方向，称为惯例。改变。通常按习惯方式规定正方向，称为惯例。 1 1顶盖螺帽；顶盖螺帽； 2 2可伸缩连接段；可伸缩连接段； 3 3顶部储油室；顶部储油室； 4 4油位指示；油位指

9、示； 5 5空气侧瓷套；空气侧瓷套； 6 6导电管；导电管； 7 7变压器油；变压器油； 8 8电容纸；电容纸； 9 9压紧装置；压紧装置； 1010安装法兰；安装法兰； 1111安装电流互感器处；安装电流互感器处； 1212油侧瓷套；油侧瓷套； 1313底部螺帽；底部螺帽； 1414密封塞密封塞 1.1.吸湿器工作原理：吸湿器工作原理： 吸湿器是一个圆形的容器，如上图所示，它是目前使用得吸湿器是一个圆形的容器，如上图所示，它是目前使用得 较多的一种悬挂式吸湿器。上端通过联管接到油枕，下端有较多的一种悬挂式吸湿器。上端通过联管接到油枕，下端有 孔与大气相通。在变压器运行中，绝缘油的温度变化时，

10、油孔与大气相通。在变压器运行中，绝缘油的温度变化时，油 枕要发生吸气和排气作用，空气就是通过吸湿器而进出油枕枕要发生吸气和排气作用，空气就是通过吸湿器而进出油枕 的。吸湿器下端的空气进口处设有油封装置。在容器内部装的。吸湿器下端的空气进口处设有油封装置。在容器内部装 满硅胶或氯化钙等吸潮剂，用以除去吸入空气中的尘埃和水满硅胶或氯化钙等吸潮剂，用以除去吸入空气中的尘埃和水 分，所以吸湿器又叫做空气滤过器。分，所以吸湿器又叫做空气滤过器。 吸湿器内的硅胶宜采用同一种变色硅胶。当较多硅胶受潮变吸湿器内的硅胶宜采用同一种变色硅胶。当较多硅胶受潮变 色时，需要更换硅胶。对单一颜色硅胶，受潮硅胶不超过色时

11、，需要更换硅胶。对单一颜色硅胶，受潮硅胶不超过2/32/3。 2.吸湿器的安装及检修：吸湿器的安装及检修： A A、作用：变压器的压力释放阀是变、作用：变压器的压力释放阀是变 压器非电量保护的安全装置。压器非电量保护的安全装置。 即在变压器油箱内部发生故障时，油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、不及时释放，将造成变压器油箱变形、 甚至爆裂。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安装压力释放阀可

12、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，压力释放阀在的开启压力时，压力释放阀在2ms2ms内迅速开启，使变压器油箱内的压力很内迅速开启，使变压器油箱内的压力很 快降低。当压力达到快降低。当压力达到54kPa54kPa时，压力释放阀在时，压力释放阀在2ms2ms内开启、释放压力内开启、释放压力; ;在压在压 力值为力值为29kPa29kPa时，压力释放阀自动关闭。这样，使变压器油箱不致因压力时，压力释放阀自动关闭。这样，使变压器油箱不致因压力 过大而变形爆炸。压力释放阀最大优点是动作后能够自动恢复原状。过大而变形爆炸。压力释放阀最大优点是动作后能够自动恢复原状。 1 1一

13、法兰；一法兰；2 2一垫圈；一垫圈； 3 3一阀盘；一阀盘；4 4一密封圈一密封圈 （内）；（内）；5 5一密封圈一密封圈 （外）；（外）；6 6一罩盖；一罩盖； 7 7一弹簧；一弹簧；8 8一动作指一动作指 示器；示器；9 9一报警开关；一报警开关； 1010一手动复位器一手动复位器 C C、压力释放阀的检修项目：、压力释放阀的检修项目： 1.1.清除积尘，保持洁净；清除积尘，保持洁净；2.2.各各 部连接螺栓及压力弹簧应完好，无锈蚀，无松动；部连接螺栓及压力弹簧应完好，无锈蚀，无松动；3.3.开启和开启和 关闭压力应符合规定；关闭压力应符合规定；4.4.触点接触良好，信号正确；触点接触良好

14、，信号正确；5.5.密封密封 良好不渗油良好不渗油/ /水；水；6.6.防止内部积聚气体因温度变化发生误动。防止内部积聚气体因温度变化发生误动。 第六节第六节 有载调压开关内部结构及原理图有载调压开关内部结构及原理图 A.有载调压开关工作原理有载调压开关工作原理 在变压器高压绕组上设有抽头，通过改变变压器的变在变压器高压绕组上设有抽头，通过改变变压器的变 比来调整二次侧电压的大小。调压变压器分为有载调压和比来调整二次侧电压的大小。调压变压器分为有载调压和 无载调压变压器两种。无载调压变压器两种。 有载调压变压器可根据系统运行情况，在带负荷的条件下有载调压变压器可根据系统运行情况，在带负荷的条件

15、下 随时切换分接头开关，保证电压质量，而且分接头数目多、随时切换分接头开关，保证电压质量，而且分接头数目多、 调节范围比较大，如调节范围比较大，如SFPZ7SFPZ7120000/220120000/220型有载调压变压型有载调压变压 器，额定电压比为器，额定电压比为2202208 81.5%/38.51.5%/38.5，其调压范围为，其调压范围为 8 81.5%1.5%。采用有载调压变压器时，可以根据最大负荷和。采用有载调压变压器时，可以根据最大负荷和 最小负荷时分接头电压来分别选择各自合适的分接头。这最小负荷时分接头电压来分别选择各自合适的分接头。这 样就能缩小二次样就能缩小二次( (侧侧

16、) )电压的变化幅度，甚至改变电压变化电压的变化幅度，甚至改变电压变化 的趋势。的趋势。 B.有载调压开关运行维护注意事项有载调压开关运行维护注意事项 1 1、分接开关运行一年或切换、分接开关运行一年或切换2000200040004000次后，应取切换次后，应取切换 开关油箱中的抽样进行工频耐压（不低于开关油箱中的抽样进行工频耐压（不低于30KV30KV）试验，试）试验，试 验应合格，否则更换合格绝缘油。验应合格，否则更换合格绝缘油。 2 2、新投入的分接开关，在切换、新投入的分接开关，在切换50005000次后，应将切换开关次后，应将切换开关 吊出检查，以后可按实际情况确定检查周期。吊出检查

17、，以后可按实际情况确定检查周期。 3 3、运行中的分接开关动作、运行中的分接开关动作50005000次后或绝缘油的击穿电压次后或绝缘油的击穿电压 低于低于25kV25kV时，应更换切换开关油箱的绝缘油。时，应更换切换开关油箱的绝缘油。 4 4、为了防止分接开关在严重过负荷或系统短路时进行切换，、为了防止分接开关在严重过负荷或系统短路时进行切换， 应在有载分接开关控制回路中加装电流闭锁装置，其整应在有载分接开关控制回路中加装电流闭锁装置，其整 定值不超过变压器额定电流的定值不超过变压器额定电流的1.51.5倍。倍。 5 5、电动操作机构应经常保持良好状态，有载分接开关配备、电动操作机构应经常保持

18、良好状态，有载分接开关配备 的瓦斯保护及防爆装置均应运行正常。当保护装置动作的瓦斯保护及防爆装置均应运行正常。当保护装置动作 时应查明原因。时应查明原因。 6 6、分接开关的切换开关箱应严格密封，不得渗漏。如发现、分接开关的切换开关箱应严格密封，不得渗漏。如发现 其油位升高异常或满油位，说明变压器与有载分接开关其油位升高异常或满油位，说明变压器与有载分接开关 切换箱窜油。应保持变压器油位高于分接开关的油位，切换箱窜油。应保持变压器油位高于分接开关的油位， 防止开关箱体油渗入变压器本体，影响油质绝缘，并及防止开关箱体油渗入变压器本体，影响油质绝缘，并及 时安排停电处理。时安排停电处理。 第七节第

19、七节 瓦斯继电器瓦斯继电器 a.a.瓦斯继电器作用：瓦斯继电器作用： 瓦斯保护是变压器内部故障的主要保护元件，对变压器匝间瓦斯保护是变压器内部故障的主要保护元件，对变压器匝间 和层间短路、铁芯故障、套管内部故障、绕组内部断线及绝和层间短路、铁芯故障、套管内部故障、绕组内部断线及绝 缘劣化和油面下降等故障均能灵敏动作。当油浸式变压器的缘劣化和油面下降等故障均能灵敏动作。当油浸式变压器的 内部发生故障时，由于电弧将使绝缘材料分解并产生大量的内部发生故障时，由于电弧将使绝缘材料分解并产生大量的 气体，其强烈程度随故障的严重程度不同而不同。瓦斯保护气体，其强烈程度随故障的严重程度不同而不同。瓦斯保护

20、就是利用反应气体状态（又称气体继电器）来保护变压器内就是利用反应气体状态（又称气体继电器）来保护变压器内 部故障的。部故障的。 A、瓦斯继电器外形图、瓦斯继电器外形图 B B、瓦斯继电器工作原理、瓦斯继电器工作原理 重瓦斯时油流方向重瓦斯时油流方向 C、瓦斯继电器动作过程、瓦斯继电器动作过程 上图为：瓦斯继电器动作过程上图为：瓦斯继电器动作过程 a a）正常状态；）正常状态；b b）轻瓦斯动作；）轻瓦斯动作；c c）重瓦斯动作；）重瓦斯动作；d d）严重漏油）严重漏油时时 当变压器内部发生严重故障时，则产生强烈的瓦斯气体，油箱内压力当变压器内部发生严重故障时，则产生强烈的瓦斯气体，油箱内压力

21、瞬时突增，产生很大的油流流向油枕方向，因油流冲击档板瞬时突增，产生很大的油流流向油枕方向，因油流冲击档板1010，档板克服，档板克服 弹簧的阻力，带动磁铁弹簧的阻力，带动磁铁1111向干簧触点向干簧触点1313方向移动，使触点方向移动，使触点1313闭合，接通跳闭合，接通跳 闸回路，使断路器跳闸，这就是所谓的闸回路，使断路器跳闸，这就是所谓的“重瓦斯重瓦斯”。重瓦斯动作，立即切。重瓦斯动作，立即切 断与变压器连接的所有电源，从而避免事故扩大，起到保护变压器的作用。断与变压器连接的所有电源，从而避免事故扩大，起到保护变压器的作用。 D D、瓦斯继电器检修项目、瓦斯继电器检修项目 瓦斯继电器的检修

22、项目：瓦斯继电器的检修项目： 1.1.将瓦斯继电器拆下，检查容器、玻璃窗、放气阀门、放油塞、接将瓦斯继电器拆下，检查容器、玻璃窗、放气阀门、放油塞、接 线端子盒、小套管等是否完整，接线端子及盖板上箭头标示是否清线端子盒、小套管等是否完整，接线端子及盖板上箭头标示是否清 晰，各接合处是否渗漏油；晰，各接合处是否渗漏油； 2.2.瓦斯继电器密封检查合格后，用合格的变压器油冲洗干净；瓦斯继电器密封检查合格后，用合格的变压器油冲洗干净； 3.3.瓦斯继电器应由专业人员检验，动作可靠，绝缘、流速校验合格；瓦斯继电器应由专业人员检验，动作可靠，绝缘、流速校验合格； 4.4.瓦斯继电器先装两侧联管，联管与阀门、联管与油箱顶盖间的联瓦斯继电器先装两侧联管，联管与阀门、联管与油箱顶盖间的联 结螺栓暂不完全拧紧，此时将瓦斯继电器安装于其间，用水平尺找结螺栓暂不完全拧紧，此时将瓦斯继电器安装于其间，用水平尺找 准位置并使入出口联管和气体继电器三者处于同一中心位置，后再准位置并使入出口联管和气体继电器三者处于同一中心位置，后再 将螺栓拧紧；将螺栓拧紧； 5.5.复装完毕后打开联管上的阀门，使储油柜与变压器本体油路连通，复装完毕后打开联管上的阀门，使储油柜与变压器本体油路连通， 打开瓦斯继电器的放气塞排气；打开瓦斯继电器的