干式变压器培训材料讲解

1、干式变压器培训教材 （技术部分） 一、培训目的 ： 通过培训，让员工对变压器的用途、工作原理、调压方式、变压器的分类、干变的发展历程、干变的分 类及其特点、干变的使用场合等变压器的基本知识有一个粗浅的认识和了解，为今后能更好工作做一个铺垫。 二、培训内容 1、变压器的用途 变压器的用途是多方面的， 在国民经济的各个部门， 都十分广泛的应用着各种各样的变压器。 就电力系统而言，变压器 就是一个主要的设备。我们知道，要将大功率的电能输送到很远的地方去，采用较低的电压来传输是不可能的。这是因为， 当采用较低的电压输电时， 其相应的输电电流就很大。 一方面大的电流将在输电线路上引起很大的功率损耗； 另

2、一方面， 大 的电流将在输电线路上引起很大的电压降落以致电能送不出去（根据P线损I2R和 P传输=UI，要想使 P线损降低，由于 R一定， 则降低 I，又根据 P传输=UI，要想 I 降低，则必须使 U升高）。例如，将 3000 千瓦的电能用发电机的端电压 10千伏电压送电 时，最远只能送到十几公里远的地方。而制造电压很高的发电机，目前在技术上还很难实现。因此，只能依靠变压器将发电 机的端电压升高进行输电。一般来说，当输电距离越远，输送的功率越大时，要求的输电电压也越高。比如：用 110 千伏电 压可将 5 万千瓦的功率输送到 50 150公里远的地方；输电电压用 220 千伏时，输送容量为

3、20 30万千瓦，输电距离可达 200400 公里；使用 500 千伏超高压输电时，能将 100 万千瓦的功率输送到 500 公里以上的地方去。 当电能输送到受电区，比如城市和工厂，又必须用降压变压器将输电线上的高电压降低到配电系统的电压，然后再经过 一系列的配电变压器将电压降低到用电电压以供使用。 可见，在电力系统里变压器的地位十分重要。变压器除了应用在电力系统中，还应用在需要特种电源的工业企业中。例 如，给冶炼供电用的电炉变压器，电解或化工用的整流变压器，焊接用的电焊变压器，试验用的试验变压器和调压器等等。 2、变压器的工作原理 变压器是根据电磁感应原理而制成的静止的传输交流电能并改变交流

4、电压的装置。如果在某一个绕组的两端施加某一电 源的交流电压， 那么在该绕组中将流过一个交流电流。在这个交流电流的作用下， 铁心中将激励一个交变磁通。而这个交变 磁通将在所有的绕组中感应出交流电压来， 这种电压就叫感应电压。 如果在另一个绕组的两端接上负载， 则在该绕组与负载 所构成的闭合电路中将有交流电流流过。 这样就达到了由电源向负载传输交流电能并改变交流电压的目的。 通常接电源的绕 组叫一次绕组，接负载的绕组叫二次绕组。这就是变压器的工作原理。 3、变压器的定义 变压器的定义在讲前面讲变压器的工作原理时已经讲到，也就是变压器是根据电磁感应原理而制成的静止的传输交流电 能并改变交流电压的装置

5、。 4、变压器的主要组成部分 任何一台变压器，它的主要的组成部分包括三部分。一是磁路部分也就是变压器的铁心部分，二是电路部分也就是绕组 部分我们通常把它叫做线圈，三是冷却系统，对干变而言就是风机，对油变而言指的是变压器油，散热片，冷却水，和风机 等用于变压器冷却的东西。 另外还包括附件， 对干变而言指的是象温控温显系统，绝缘子， 托线夹等对油变而言指的是分接 开关，高低压套管，吸湿器，气体继电器等东西。 5、变压器的分类 变压器的种类很多，根据不同的分类标准会得出不同的分类结果。 按用途分 ：分为电力变（用于电力系统的变压器）和 特种变（其它各类变压器又称为杂类变压器） ；按相数分 ：单相变压

6、器，三相变压器和多相变压器； 按绕组分 ：双绕组变压 器，自耦变压器，三绕组变压器和多绕组变压器； 按冷却条件分 ：油浸式变压器（包括油浸自冷，油浸风冷，强风冷却，强 油水冷等），干式变压器和充气式变压器； 按调压方式分 ：有载调压和无励磁调压等。 6、变压器产品型号的表示方法 变压器产品型号的表示方法我们用一个图来表示： 防护代号（一般不标， TH 湿热， AT 干热） 高压绕组额定电压等级（ kV） 额定容量（ kVA） 设计序号（ 1，2，3 等；半铜半铝加 b） 调压方式（无励磁调压不标， Z 表示有载调压） 导线材质（铜线不标， L表示铝线 ,B 铜箔， LB铝箔） 绕组数（双绕组不

7、标 ,S 三绕组， F 双分裂绕组） 循环方式（自然循环不标， P 强迫循环） 冷却方式（ J 油浸自冷，亦可不标， G干式空气自冷， C干式 浇注绝缘， F油浸风冷， S 油浸水冷） 相数（ D单相， S 三相） 绕组耦合方式（一般不标， O自耦） 例如： OSFPSZ 25000/220 表示自耦三相强迫油循环风冷三绕组铜线有载调压，额定容量 25000kVA，高压绕组额定电压 220 kV 级电力变压器。 有些厂家高压绕组额定电压等级后面还把低压绕组的电压等级也表示出来了的， 这时，在高低压之间应该用冒号隔开。 如： SCB9 1250/10 ： 0.4 。 7、变压器的调压方式 变压器

8、的调压方式分为两种，无励磁调压和有载调压。所谓无励磁调压指的是变压器二次侧不带负载，一次侧也与电网 断开（无电源励磁）的调压方式。 带负载进行变换线圈分接的调压，称为有载调压。 8、变压器的技术数据 对变压器性能的描述得依靠变压器得技术数据。技术数据是变压器生产和使用、询价和订货时的主要依据。变压器的技 术数据一般都标在铭牌上。变压器的技术数据内容包括： 、相数和额定频率 变压器分为单相和三相两种。 一般均制成三相变压器以直接满足输配电的要求， 小型变压器有制成单相的， 特大型变压 器为了满足运输的要求，做成单相运输到现场后组装成三相变压器。 变压器的额定频率就是所设计的变压器的运行频率，我国

9、为50Hz。当频率由 50Hz 变为 60Hz 时，变压器的电抗值增加 1.2 倍，负载损耗增加 1.12 倍，总损耗增加，温升增加，输出容量要降低，空载电流的无功分量和空载损耗要降低。 、额定电压、额定电压组合和额定电压比 a、额定电压 变压器的一个重要作用就是改变电压， 因此额定电压是变压器的一个重要数据。 变压器的额定电压应与所连 接的输变电线路的电压相符合，我国的输变电线路的电压等级（kV）为 0.38 3 6 10 15（ 20） 35 63 110 220 330 500 输变电线路电压等级就是线路终端的电压值， 因此与线路终端侧连接的变压器的额定电压与上面的数值相同。 线路始端

10、（电源端）电压考虑到线路的压降将比上面的数值高。35 kV 以下电压等级的始端电压比电压等级高 5，而 35 kV 及以上 的要高 10，因此，变压器的额定电压也相应提高。线路始端电压值（kV）为 0.4 3.15 6.3 10.5 15.75 38.5 69 121 242 363 550 额定电压是指线电压，且均以有效值表示。 b、额定电压组合变压器的额定电压就是各绕组的额定电压，是指施加的或空载时产生的电压。空载时， 某一绕组施加额 定电压，则变压器其它绕组都同时产生额定电压。绕组之间额定电压组合是有规定的，比如高压为10（6） kV 时，低压为 0.4kV 等。 c、额定电压比额定电压

11、比是指高压绕组与低压或中压绕组的额定电压之比，所以额定电压比K 1。 、额定容量 变压器的主要作用就是传输电能，因此额定容量是它的主要数据。它是表观容量的惯用值，表征传输电能的大小。 变压器的额定容量与绕组的额定容量有所区别： 双绕组变压器的额定容量即为绕组的额定容量； 多绕组变压器应对每个绕组 的额定容量加以规定， 其额定容量为最大绕组的额定容量； 当变压器容量由冷却方式而变更时， 则额定容量是指最大的容量。 我国现在的变压器的额定容量等级是按 1010 倍数增加的 R10优先系数，只有 30kVA 和 63000kVA以上的容量等级与优 先系数有所不同，具体的容量等级见表 变压器的容量等级

12、（ kVA） 10 100 1000 10000 （120000） 125 1250 12500 （150000） 160 1600 16000 （180000） 20 200 2000 20000 （240000） 250 2500 25000 （360000） （30） 315 3150 31500 等等 400 4000 40000 50 500 5000 50000 63 630 6300 63000 80 800 8000 （ 90000） 变压器的额定容量的大小与电压等级也是密切相关的。电压低，容量大时电流大，损耗增大；电压高、容量小时绝缘比 例过大，变压器尺寸相对增大。因此，电压

13、低的容量必小，电压高的容量必大。 按国内传统习惯变压器也可按其额定容量大致分为： 小型变压器（ 1600kVA），中型变压器 （6306300kVA），大型变压器（800063000kVA）和特大型变压器 （63000kVA）。 、额定电流 变压器的额定电流是由绕组的额定容量除以该绕组的额定电压及相应的相系数（单相为1，三相为 3 ），而算出的流 经绕组线段的电流。 因此，变压器的额定电流就是各绕组的额定电流，是指线电流，也以有效值表示。但是，组成三相组的单相变压器，如 绕组为三角形联结，绕组的额定电流以线电流为分子，3为分母表示，例如 500/ 3 A。变压器在额定容量运行时，绕组 的电流为

14、额定电流。 、绕组的联结组标号 a、绕向与极性 线圈中感应电势的方向与线圈的绕向有关。因此，绕向决不能搞错。线圈的绕向分两种，即左绕向和右绕向。绕组的绕 向是按绕组的首端起头算起的线匝绕制方向。 左绕向：由起绕端开始，线匝沿左螺旋方向前进（层式、螺旋式） ，或面对绕组起绕端观察时，线匝由起绕头开始，按 逆时针方向旋转时为左绕向。 右绕向：由起绕端开始，线匝沿右螺旋方向前进（连续式） ，或面对绕组起绕端观察时，线匝由起绕头开始，按顺时针 方向旋转时为右绕向。 在变压器中， 虽然原电压与付电压都是交变的， 但在某一瞬间原绕组的两个端头中必定有一个具有高电位， 另一端头具 有低电位。同时，付绕组也必

15、定是一个端头为高电位，另一个端头为低电位，通常，把原付绕组中同时具有高电位或低电位 的端头称作同名端， 或同极性端。 端头的标号按国标规定：一律把高压或低压绕组的同极性端标为首端或末端， 高压绕组首 端用英文字母大写的 A、B、C，末端用大写的字母 X、Y、Z 表示；低压绕组首端用小写字母 a、b、c，末端用小写的字母 x、 y、 z 表示，中压绕组用大写字母右下角加 m表示。 下面我们研究一下极性、绕向与感应电势三者之间的关系（原付绕组套在一个铁心柱上的情况） 1、绕向相同，标号相同，如图 a x ，即原付边感应电势同相位 2、标号相同但绕向相反，如图 付绕组感应电势反相，也就是相位差 3、

16、绕向相同但标号相反，如图 4、绕向相反，标号相反，如图 2 52a，假设原绕组感应电势正方向是从 A X ，显然付绕组的感应电势也是从 2 52b，如果原绕组感应电势从 A X ，则付绕组感应电势从 x a ，即原、 1800。 2 5 2c，可见原付绕组感应电势也是反相的。 2 52d，如果原电势从 A X ，由于付绕组的绕向相反，所以付电势反相，又 由于标号是反标注的，所以付电势仍由 a x ，那么原付电势为同相位。 从上面的讨论可以看出， 感应电势的方向决定于绕向， 对于同一铁心柱上的二个绕组， 如果绕向相同则感应电势的方向 也相同，绕向相反则感应电势的方向也相反。至于极性，则是人为规定

17、的一种规律，由于极性也决定感应电势的方向，因此 极性既不能搞错又要符合规律。从图中可以看出，如要使原付感应电势保持同相或反相，改变付绕组的标号就能满足要求。 但在实际上这是不可能的， 如 252d，按规律付绕组的端头 a应标在上面， x标在下面， 这是就相当于付绕组的绕向反 了，为了保持感应电势同相，再将标号反过来象图d 那样标注，那么在三相联结引线时，就要将引线结构进行很大的改动， 这种改动往往是不可能的。 对三相变压器而言，各相绕组同极性端，是由铁心三相磁通的正方向所确定，当三相变压器其三相磁通在正常运行时， 应满足的极性关系为 A B C0，这一关系确定了三相变压器绕组的电势也有一定的极

18、性关系，当A、B、C 绕组均为 左绕向，则磁通按右手定则均向上，反之， A、B、 C绕组的极性均向下端，则三绕组必为右绕向。在三相变压器的设计中， 若绕组的绕向有错误， 绕组间的电势极性关系就不可能正确， 变压器就不可能正常运行， 甚至造成事故， 如三相 D 接的绕组， 其中一相绕组绕向有错误，联结成 D 后，则造成三相总电势不为零而形成短路，易发生绕组烧毁。 图 2 52 绕向、极性与感应电势的关系 b、绕组联结组 绕组的联结组是变压器高压侧或低压侧各相绕组之间的联结方式。 单相变压器除相线圈的内部联结外，没有线圈之间的联结，所以其联结符合用 I 表示。 三相绕组的联结方式最基本的有以下几种

19、 1、星型联结，或写成 Y 接。在星型接法中，将三相绕组的尾端直接联结在一起，三相首端引出。 2、有中性点引出的星型联结，或写成 Y0接，接线同 Y 接，只是将中性点也要引出。 3、三角形联结，或写成 D接。联结方式之一是： A接Y、B接Z、C接X；之二是： A接Z、B接X、C接Y。A、B、C 引出。 4、曲折型接法，或写成 Z 接。它的接线特点是将一个铁心柱上的绕组分成两部份。 三种联结方式对高压绕组用 Y、D、Z表示；对中压和低压绕组分别用 y、d、z 表示。有中性点引出时分别用符合 YN、 ZN和 yn、zn 表示。 变压器按高压、中压、低压绕组联结的顺序组合起来就是绕组的联结组。比如：

20、高压为Y、低压为 yn 联结，则绕 组联结组为 Y， yn；高压为 YN、中压为 yn、低压为 d 联结，则绕组联结组为 YN，yn，d。 c、绕组联结组标号 同侧绕组联结后，不同侧间电压相量有角度差相位移。这种绕组间的相位移用时钟序数表示。 它的含义是这样的：把变压器高压侧的线电压相量作为时钟的长针，并且把它固定的指在 12 点。把低压侧相应的线电压相 量作为时钟的短针，它将随着不同的接法而指向不同的数字，即它是动的。 （ 用分针表示高压线端与中性点间的电压相量， 且指向定点 0（12）点；用时针表示低压（或中压）线端与中性点间的电压相量，则时针所指的小时数就是绕组的联结组） 。 如果高低压

21、的线电压同相位，则短针也指向12 点。时钟上的 12 个数字将一个圆分成 12 等分，每一个等分就表示 300 的相 位差。这样，当原、付边电压有 1800的相位差时，短针就应指向 6点；当原、付电压有 300的相位差时，短针指向 1点或 11 点均表示有 300的相位差，到底指向几点，要看 Uab是越前还是落后 UAB, 如果 Uab是越前于 UAB 短针指向 11 点，如果落后则应 指向 1 点。同理可以确定其它相位差，短针指向的数字。联结组标号联结组组别 原、付电压间的相位差决定于绕组的绕向和标号。所以应根据这两点来判断原、付电压的相位差，如果不能判断，可通 过向量图来帮助解决。 、分接

22、范围 为了调整所需的电压，变压器的绕组要有分接抽头以改变电压比。在分接抽头中：主分接与额定电压、额 定电流和额定容量相对应的分接； 分接因数某一分接时的匝数与主分接时匝数之比，既Ud/UN, 或以百分数表示的（ Ud/UN） 100。其中 Ud为某分接的电 压， UN为额定电压。分接因数大于 1的为正分接，小于 1 的为负分接，等于 1时为主分接。 分接级（调压级）相邻分接间以百分数表示的分接因数之差。 分接范围（调压范围）最大、最小两个以百分数表示的分接因数与 100 相比的范围，如在（ 100a 100b）内，则 分接范围为 a、 b。如果 ab，则分接范围为 a。 分接工作能力主分接的工

23、作能力就是额定电压、 额定电流和额定容量。 其它分接的工作能力就是其它分接的绕组分接 电压、电流和容量。 一般情况下， 是在高压绕组上抽出分接头。 因为高压绕组或其单独的调压绕组常常套在最外边， 引出分接头方便； 其次 是高压侧电流小，引出的分接引线和分接开关的载流部分截面小，分接开关接触部分容易解决。 双绕组变压器常用联结组的特性 联结组 相量图 联结图 单相 I，I I ， I0 ） 用于单相变压器时没有单独特性。不能结成 Y,Y 联 接的三相变压器组，因此时三次谐波磁通完全在铁 心中流通，三次谐波电压较大，对绕组绝缘不利； 能结成其它联接的三相变压器组 三相 Y,yn （Y，yn0） 绕

24、组导线填充系数大，机械强度高，绝缘用量少， 可以实现四线制供电，常用于小容量三柱式铁心的 小型变压器上。但有三次谐波磁通，将在金属结构 件中引起涡流损耗 三相 Y,zn （Y ， zn11） 在二次或一次侧遭受冲击过电压时，同一心住上的 两个半线圈的磁势互相抵消，一次侧不会感应过电 压或逆变过电压，适用于防雷性能高的配电变压 器。但二次绕组需增加 15.5%的材料用量 三相 Y,d （Y ，d11） 二次侧采用三角形结线，三次谐波电流可以循环流 动，消除了三次谐波电压。中性点不引出，常用于 中性点非死接地的大中型变压器上 三相 YN,d （YN，d11） 特性同上。中性点引出，一次侧中性点是稳

25、定的， 用于中性点死接地的大型高压变压器上 表 2 51 双绕组变压器常用联结组的特性 、阻抗电压和负载损耗 双绕组变压器当二次绕组短路， 一次绕组流过额定电流时施加的电压称为阻抗电压Uz，通常阻抗电压以额定电压的百分 数表示，即 uz（ Uz/U N） 100 阻抗电压百分数 uzux2ur2其中 ux为电抗电压百分数， ur 为电阻电压百分数。 阻抗电压大小与变压器成本和性能、 系统稳定性和供电质量有关。从运行角度来看，希望短路阻抗值要小些， 使变压器 的输出电压随负载变化波动较小，从安全角度来看，希望短路阻抗值大些，使变压器短路电流倍数较小。一般来说，中小型 变压器的 uz 4 10.5

26、 ，大型变压器 uz12.517.5 。 二次绕组短接，一次绕组流过额定电流时所汲取的有功功率称为负载损耗Pf。 . 、温升和冷却方式 a 、温升 运行中，干式变压器和油浸式变压器一样，铁心由于磁滞损耗、涡流损耗，绕组由于电阻损耗、杂散损耗及引 线损耗等而产生热量。其中一部分热量储存于变压器的发热体中，使发热体本身温度升高，另一部分热量则周围的介质中。 干变所有的电磁载体，如铁心、绕组、引线以及漏磁场所能交链的结构件等，均为发热体，其中铁心和绕组则为主要的发热 体。发热体产生的热量，除使自身的温度升高外，也使周围介质温度升高，特别是局部温升过高可能造成绝缘过早损坏，或 由于绝缘介质长期受高温作

27、用而发生绝缘老化， 也会逐渐丧失绝缘性能。 众所周知， 变压器的寿命就是绝缘寿命， 当要求变 压器具有一定的寿命（ 2030 年），则其绝缘材料就应保证在一定温度下具有相应的寿命。 各种绝缘材料的耐热等级的允许最高工作温度是一定的。如表 表 28 1 不同耐热等级的最高工作温度及变压器的温升限值 变压器部 位 耐热等级 允许最高工作温度（） 温升限值（ K） 测量方式 绕组 A 105 60 电阻法 E 120 75 B 130 80 F 155 100 H 180 125 C 220 150 铁心及结 构件表面 应使相邻绝缘不损伤的温升 温度计法 由于应用场合对于干变的要求较严格，因 此，干

28、变常用的耐热等级为 B、F、H 绝缘材料。 提高绝缘材料的耐热等级，采用 H级绝缘材料是干式变压器当前的发展方向。 干式变压器各部位的温度是不同的。 在额定运行条件下， 并保证绝缘具有正常寿命时， 各部位的温度不应超过相应的绝 缘材料的允许最高工作温度。 干式电力变压器各部位的温升是指发热体对周围空气的温升， 但周围空气温度在一年四季是变化的， 负载也是随时间而 变化的， 因而变压器各部位的温度也是随时间而变化的。 变压器绝缘寿命取决于变压器整个绝缘系统的最热点温度， 干式变 压器在额定负载下，最热点温度不超过绝缘允许的最高工作温度，在此温度下干式电力变压器可连续运行2025 年。 对于不同耐

29、热等级的干式电力变压器， 绕组最热点与平均温度之差是不同的。 对于 H 级绝缘而言， 由于绝缘的耐热等级 提高，变压器体积的相对减少，散热条件变差，从而使温度增大。在干式电力变压器中，虽然在一定的时间允许绕组最热点 温度达到各耐热等级绝缘材料允许的最高温度，但是不能长时间维持此温度，否则也会影响绝缘的寿命。 为提高干式变压器的负载能力，对于容量较大的采用强迫风冷，以提高干变的散热效果。 干式变压器的铁心和绕组中产生的热量靠热传导、 对流和辐射形式直接散于周围的冷却介质 （空气） 中去。它的主要散 热方式为对流散热。对流分为自然对流和强迫对流两种。 （1）、自然对流 对流散热是使气体（空气）流过

30、固体（发热体）表面，在发热体与空气之间发生热交换过程，参加自然对流过程的冷却 介质层的厚度不大，空气的对流层一般为12 15mm。为了提高绕组的冷却效果，在绕组内部设置了冷却气道，以增加散热 面积，气道由于位于绕组内部，所以只有对流散热作用，而无辐射散热作用。同时由于气道壁与空气的摩擦而产生气阻，对 对流有一定的影响，故气道不是完全有效散热面。 （2）、强迫对流 在对流散热情况下， 最大温差出现在紧贴于发热体表面的介质不动层中。 在自然对流时， 空气流动速度约为每秒几十厘 米。当采用轴流风机或其它冷却系统来加速空气流动时，即可减少发热体表面空气不动层厚度，从而减少温差。此时空气的 流速将明显影

31、响换热的效果。 b、冷却方式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的字母代号如下表 表 2 82 冷却介质、循环种类的字母代号 冷却介质 矿物油或可燃性合成油 O 不燃性合成油 L 气体 G 水 W 空气 A 循环种类 自然循环 N 强迫循环（非导向） F 强迫导向油循环 D 冷却方式由二个或四个字母代号表示， 依次为线圈冷却介质及其循环种类； 外部冷却介质及其循环种类。 冷却方式的代 号标志及其应用范围如表 29 3。 表 2 83 冷却方式的代号标志及其应用范围 冷却方式 代号标志 适用范围 干式自冷 AN 一般用于小容量干式变压器。由于空气比油的冷却作用

32、差，因此容量偏小，电流密 度应偏低时。 干式风冷 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 500kVA 以上变压器时是 经济的。 油浸自冷 ONAN 油浸式变压器容量在 6300kVA时采用。 线圈和铁心中热油上升， 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/m2 左右，但维护简单。 油浸风冷 ONAF 油浸式变压器容量在 8000 31500kVA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/m2左右，但风扇功率约占变压器总损耗的2。 强油风冷式 OFAF 220kV 及以上的油浸式变压器采用。以强油风冷却

33、器的油泵使冷油由下进入线圈间， 热油由上进入冷却器吹风冷却。当空气流速为 6m/s 时，油流量为 2540m3/h 时可散热 1000W/m2 左右，但风扇和油泵的辅机损耗占总损耗的5。 强油水冷式 OFWF 与上一种冷却方式相比，只是冷却介质为水，但强油水冷却器常另外放置。当水流 量为 1225m3/h ，油流量为 2540m3/h 时可散热 10000W/m2左右。 强油导向风 冷和水冷式 ODAF和 ODWF 与 OFAF和 OFWF方式不同之处在于是把冷油直接导向线圈的线段内，线圈的热量可 很快带走，使线圈最热点温度下降，提高线圈的温升限值（5K），但变压器绝缘结构复杂。 、空载电流，

34、空载损耗 当变压器二次绕组开路， 一次绕组施加额定频率的额定电压时， 一次绕组中流过的电流称为空载电流 I 0。其较小的有功 分量 I 0a用以补偿铁心的损耗，其较大的无功分量 I0r 用于励磁以平衡铁心的磁压降。空载电流 I 0 I 0a I 0r 通常 I 0以额定电流的百分数表示 i 0（ I 0/I N） 100 1 3 空载电流的无功分量 I 0r是励磁电流， 它使铁心励磁， 在铁心中产生主磁通 0。有功分量 I 0a是损耗电流， 所汲取的有功 功率称空载损耗 P0 ，忽略空载运行状态下一次绕组的电阻损耗时又称为铁损。 空载合闸电流是当变压器空载合闸到线路时， 由于铁心饱和而产生很大

35、的励磁电流， 所以又称为励磁涌流。 空载合闸电 流大大超过稳态的空载电流 I 0，甚至可以达到额定电流的 5 倍。变压器容量越大，其持续时间越长，可达510s。在三相 变压器中总有一相要产生这种现象。 、绝缘水平 变压器的绝缘水平也称绝缘强度， 是与保护水平以及与其它绝缘部分相配合的水平， 即为耐受的电压值， 由设备的最高 电压决定。 9、干式变压器的发展概况以及使用场合 19世纪初英国法拉第确定了电磁感应原理后，在1885 年，应用电磁感应原理制成了世界上第一台干式配电变压器。 最初制成的配电变压器以及其后的一段时间内制造的变压器， 均是以空气为绝缘介质的干式变压器。 为了满足远距离电 力输

36、送的要求， 就必须提高输电电压等级， 这样势必寻找提高电力变压器绝缘结构耐电强度的途径， 于是矿物油作为电力变 压器的绝缘介质而被广泛应用于电力变压器中， 1895 年，制成了世界上第一台油浸式配电变压器。 随着社会的发展， 要求防火的场所大量增加， 人们对变压器的安全性能提出了越来越高的要求。 由于矿物油易燃、 易爆， 因此油浸式变压器不易安装于防火要求高的场所，而且在运行中变压器油的渗漏也会污染环境。 近年来， 干式变压器的应用范围不断扩大， 一些发达国家以明文规定户内安装的变压器不准采用油浸式变压器。 干式变 压器与油浸式变压器相比具有以下优点： （1）、干式电力变压器避免了由于运行中发

37、生故障而导致变压器油发生火灾和爆炸的危险 （2）、干式变压器不会像油浸式变压器那样存在渗漏油的问题，更无变压器油老化的问题，通常干式变压器运行维护和 检修工作量大为减少，甚至可以免维护。 （ 3）、干式变压器一般为户内式， 对特殊需要的场合亦可制成户外式。对户内式而言，它可以和开关柜安装于同一室内， 从而可以减少安装面积。 （4）、干式变压器由于无油，其附件很少，也无密封的问题。 由于干式变压器具有以上优点，需求量迅猛增加，在发达国家，干式变压器已占配变的20，有的甚至达 50，干变 的变电站已占成套变电站的 80 90。 干式变压器的使用场合主要为： 干式变压器广泛应用于高层建筑、商业中心、

38、宾馆酒店、住宅小区、剧院、医院、博物馆、发电站、水电站、变电站、 机场、车站、码头、石油化工、地铁轻轨、地下矿山等场合。 10、干式变压器的分类及其特点 我国生产的干式电力变压器， 按其制造工艺可分为浸渍空气绝缘或普通干式电力变压器、 浇注绝缘干式电力变压器和绕 包绝缘干式电力变压器，后两者均为树脂绝缘干式电力变压器。 、 浸渍空气绝缘 浸渍式干变的绕组型式与绕制工艺基本上与油浸式变压器相同， 区别在于绕组的导线绝缘、 绝缘结构材料。 浸渍式干式 变压器的特点是： （1）绝缘耐热等级高； （2）防潮问题可以得到很好的解决； （3）真空浸渍工艺比浇注工艺简单； （4）防火 性能比浇注变压器好；

39、（ 5）在高温中燃烧不产生大量烟雾，更适合用于对环保和安全有特殊要求的场合。对浸渍式干式电力 变压器而言，浸渍工艺有压力浸渍（ VPI）工艺和真空浸渍（ VI ）工艺。采用压力浸渍工艺的干式变压器是以Nomex纸作为 导线绝缘和以 Nomex层压板作为线段间垫块的。采用真空浸渍工艺的以德国MORA干式变压器为代表，其导线采用玻璃丝布 带绝缘，线段间采用磁垫块，高压绕组为连续式，低压绕组采用线绕或箔绕导线直接绕于玻璃钢筒上。高、低压绕组及绝缘 筒在真空罐中进行常压下浸渍 H 级绝缘漆，再加热烘干。 、 环氧树脂浇注绝缘干式变压器 环氧树脂浇注干式变压器是 1960 年发明的。这种变压器的电气性能

40、好，防潮、耐污、超铭牌额定值运行能力强。 Ep 干变的发展经历了四代： 第一代产品：有填料树脂绝缘 有填料的树脂绝缘干式变压器，其绝缘层为5 8mm，较厚，其散热性差，有热应力， 线圈易出现开裂现象。不过其阻燃性好。受热时铜和树脂的热膨胀系数不一致，铜的热膨胀系数大些。 第二代产品：纯树脂绝缘玻纤带增强 由于为纯树脂浇注，其阻燃性差，散热性差，存在热点温区。内部还是有裂纹， 局放高。特别是运行一年到一年半后，由于存在热点温区，产生裂纹，局放会加大。 第三代产品：少填料玻纤网增强树脂绝缘干式变压器。其填料含量达到25，但其阻燃性还是不过关。 第四代技术：饱和填料玻纤网增强树脂绝缘干式变压器。其优

41、点：1、薄绝缘，散热性好，不会产生裂纹，局放量低， 使用寿命长； 2、阻燃性好； 3、安全性好，由于饱和填料的热传导系数大于纯树脂，这样其过负荷能力强，饱和填料树脂的 热容量比纯树脂要高 35 40； 4、饱和树脂的热膨胀系数与铜的热膨胀系数更加接近。电网的负荷是动态的，但是由于 两个的热膨胀系数相同，不管负荷如何变化，线圈的应力都不大，这样可以提高热变载荷的能力；5、饱和树脂的另一优点： 吸音效果好。 树脂浇注绝缘干式变压器的特点： （1）、阻燃；（2）、防潮和耐尘； （3）、结构坚固；（4）、超铭牌额定值运行能力强； （5）、维护简单。 、 绕包绝缘干式电力变压器 绕包绝缘干式电力变压器也

42、是树脂绝缘的一种，与浇注绝缘干式变压器的区别是绕制工艺不同。 绕包绝缘干式电力变压器与浇注绝缘干式电力变压器相比较，除具有浇注式的特点外，还具有： （1）、制造成本低，经济性好； （2）、绝缘胶包封层坚韧且有一定的弹性，无论在低温或温度突变时均不会产生开裂现象； （3）、经旋转固化后，表面质量不如浇注绝缘。 、复合式 复合式绝缘干式电力变压器兼有浇注绝缘和浸渍绝缘的某些优点。 通常高压部分采用浇注绝缘， 而低压部分采用浸渍绝 缘。这种结构方式各减少浇注设备的投入，而且在长期不用后再投运时不需干燥处理。 另外一种，其高压采用浇注绝缘，低压采用铜箔绕组，层间绝缘采用环氧树脂布，经加热固化形成一个整

43、体，绕组有环 氧树脂端封。 环氧浇注干变与其它类型干变相比，有着下列一些主要优点。 、 浇注线圈的整体机械强度好，耐受短路的能力最强 由于环氧树脂在一定温度下的流动性能很好， 采用先进的浇注工艺， 在模具内浇注并经固化成形的线圈将形成一个完整 的刚体。 无论对突发短路时的轴向电动力或幅向电动力均有很强的耐受能力，由于没有垫块这类支撑点， 所以导线不会承受 弯曲应力。 因而机械强度高可以认为是环氧浇注干变的最大优点。 我厂几年所生产的数千台产品中还从未发生过任何这方面 的事故，另据国家变压器检测中心的介绍，环氧浇注式干变因不能耐受突发短路试验而损坏的例子也是极少的。 相对来说， OVDT类干变采

44、用与油变结构基本相同的饼式线圈，饼间靠垫块支撑，低压导线与铁心之间靠撑条支撑， 其机械强度与耐受短路电动力的能力就大大不如环氧浇注式干变。 由于干式变压器主要用于 10 35kV的配电网中， 而这种电网发生短路事故的机率较 110kV 以上电网要高得多， 因而 从运行的角度来看，耐受短路能力强这个优点就十分突出了。 、 耐受冲击过电压的性能好，基准冲击水平（BIL ）值高 当同样采用饼式线圈时，由于环氧树脂的耐压强度较之空气要高出许多（约3.5 4倍），所以环氧树脂浇注式的饼 间距离较之饼间绝缘采用空气绝缘的OVDT干变要小；再加以介电常数值也是环氧树脂高于空气；因而环氧浇注式的饼间等 值电容

45、较之 OVDT类干变要高得多；换句话说，它的等值纵向电容较大。这样在雷电冲击（或操作冲击）波作用下，其首端 的电位梯度较小， 从而对改善首端以及末端的电位梯度都十分有利。 对于采用层式线圈的环氧浇注干变， 同样是层间电容 （纵 向电容）较大，可以得出与上面相同的结论。 基于上述原因，目前国际上公认的环氧浇注干变的BIL 值为 250kV，即最高可以制作 66kV 级的变压器。 而 OVDT类 干变的 BIL 值最高仅为 150kV，换句话说，即使制作 35kV 级的干变也十分勉强。 、 防潮及耐腐蚀性能特别好，尤其适合极端恶劣的环境条件下工作 对环氧浇注式干变而言，由于整个线圈导体都被环氧树脂

46、的固体绝缘层所包封，因而不仅潮气难于浸入，而且也完 全阻断了导体被各种有害气体和腐蚀性化学成份侵害的可能， 因而其防潮与防污的性能特别好， 并可工作于极端恶劣的环境 条件下。几十年来国内外的运行实践都证实了这点。 另外，从干变的发展历史同样可以证明这一点。 20 世纪六十年代环氧浇注干变在欧洲的出现并迅速在全世界得以推 广，正是由于早年的开敞式浸渍式干变防潮性能差而不能保证运行可靠性缘故。尽管目前的开敞式OVDT类干变采用了真空 压力浸漆（ VPI ）工艺，有的匝绝缘还采用性能优良的 NOMEX纸，但是其防潮性能也不如环氧浇注式。例如，在一些美国厂 家的样本中就公开标明这种干变最高只能工作在9

47、0的湿度的条件中，而不能在 100湿度的环境下使用。 此外， 由于 OVDT类干变一般都采用饼式线圈， 并大多数为非包封式， 而饼式线圈积尘后较难清理， 所以较之环氧浇 注干变而言，其日常维护工作量较大，即使采用包封式的结构（又称VPE或 VDT），其根本性的缺点仍难于克服。 、可以制造大容量的干变 由于 OVDT类干变的抗短路能力较差以及一些结构方面的原因，据美国的经验，最大仅个别能制造到容量为810MVA，其最 高电压为 33kV。绝大多数产品均为 610kV，容量一般为 2500kVA 及以下，个别的可制造到 4000kVA。而对 VPE即包封式干 变（又称 VDT），由于散热较 OVD

48、T要差，有的最大容量还仅能生产到 1600kVA。 但是，对于环氧浇注干变而言，国际上公认其最大容量可达20MVA，且国内外均已有这样的产品在安全可靠地运行中。 、局放小，运行寿命长 由于线圈经过真空处理和浇注成型，匝间和层间无气泡，在同类产品中，其局部放电最低；此外环氧浇注式干变的 机械强度高，在短路电动力的作用下不会变形，且防尘、防污性能好。根据国外的报导，其运行寿命较之OVDT类干变要长。 以往影响环氧浇注变压器运行可靠性与寿命的主要问题，是浇注线圈的开裂。但是随着薄绝缘玻璃纤维增强结构的 采用以及原材料的进步和浇注工艺的改进，目前这一问题已很好解决。 、 可以立即从备用状态下投入运行而

49、无需预热去潮 如前所述，由于 OVDT类干变的线圈的表面是靠真空压力浸漆（ VPI ）后的薄的复盖绝缘层来绝缘的，所以这种变压 器在停运状态下， 就容易因吸潮而降低其绝缘水平，在投运后可能引起局放增大甚至发生绝缘击穿等严重事故。 因此，为可 靠起见， 当停运一段时间后再重新投运时必须先行预热去潮后，才能投运带负荷，这样势必造成停电后投运时间的延长， 对 可靠性造成一定影响。 但是，对环氧浇注式干变而言，由于它的防潮、防尘性能好，因而完全没有这种预热的必要，对停运中的干变可以 根据电网的需要，立即投运并带负荷运行。 、 损耗低，过负荷能力强 对环氧浇注式干变而言， 环氧树脂的耐电压强度较之空气要

50、高出许多（约3.5 4 倍），其线圈包封为 2mm树脂层，在同等绝 缘水平条件下， OVDT干变线圈的段绝缘距离、主风道距离和饼间绝缘距离较环氧浇注式干变大15。因而在同等耐电压绝 缘水平和尺寸条件下，根据我厂 SC9、SC10两个系列与 OVDT干变系列对比计算分析和制造试验验证， OVDT系列干变的损耗 较环氧浇注式干变大 15 20。 另一方面，在同等绝缘水平和尺寸条件下，相同的绝缘等级 （H 级） ，由于环氧浇注干变的额定损耗和额定温升低， 具有节约能源环保的优点，同时由于额定温升低，其过负荷能力强。 、在我国，环氧浇注式干变的制造经验最丰富，运行业绩最好 由于我国从上世纪 80 年代

51、末期起， 陆续从欧洲（主要是德国）引进了先进的薄绝缘的环氧浇注干变技术， 并对这些 引进技术作了很多改进与发展， 迄今已积累了丰富的制造经验。 目前， 各式各样的环氧浇注式干变遍布全国各地， 尤其是一 些重点工程与重要部门的应用很多。 因而环氧浇注式干变早已为广大用户所接受， 为用户所熟悉， 并取得了很好的运行业绩。 迄今，在一些重大工程（如三峡工程，京、沪、穗的地铁等）项目中，都是采用环氧浇注式干变。另外，从运行部门来说， 他们对环氧浇注式干变也已确立了一整套的运行管理体制。 11、干式电力变压器的标准 干式电力变压器的标准是干式电力变压器设计的唯一依据， 也是产品性能参数及质量要求的规范。

52、 通常标准中规定了使 用条件、 定额、冷却方式和温升、绝缘水平、试验和技术要求等内容。 GB1094.1-5 电力变压器 GB6450-86 干式电力变压器 GB4208-93 外壳防护等级 GB/T10228-1997 干式电力变压器技术参数和要求 DIN42523-93 浇注树脂干式变压器 GB/T17211-1998 干式电力变压器负载导则 ZBK41005-89 变压器和电抗器声级测 IEC726-82 国际电工委员会标准 - 干式电力变压器 GB10237-1998 电力变压器绝缘水平和绝缘试验、外绝缘空气间隙 JB/T501-1991 电力变压器试验导则 另外： GB4208-93

53、外壳防护等级规定：变压器不带外壳时为IP00 ，带外壳时为 IP20 和 IP23 。其中， IP20 表示能防 止 12.5mm固体异物进入，但不能防止进水造成的有害影响；IP23 表示能防止 12.5mm固体异物进入，并能防止各垂直面 在 60 进水造成的有害影响。 12、干式变压器的铁心 、 铁心的作用 铁心是变压器的基本部件，由磁导体和夹紧装置组成。所以它有两个作用： 在原理上：铁心的磁导体是变压器的磁路。它把一次电路的电能转化为磁能，又把自己的磁能转变为二次电路的电能， 是能量转化的媒介。因此，铁心由磁导率很高的电工钢片制成。电工钢片又很薄，且带有绝缘，涡流很小。磁导体是铁心的 主体

54、。 在结构上：铁心的夹紧装置不仅使磁导体成为一个机械上完整的结构，而且在其上面套有带绝缘的线圈，支撑着引线， 几乎安装了变压器的所有部件。 铁心的重量在变压器各部件中占绝对优势，在干变中占60左右，在油变中占 40左右。 变压器的铁心是框形闭合结构。其中套线圈的部分称心柱，不套线圈只起闭合磁路作用的部分称铁轭。 铁心的组成 : 铁心由铁心本体 , 夹紧件、绝缘件和接地片等组成。 、 铁心的分类 1、 按铁心的基本结构：铁心有两大基本结构形式，即壳式和心式。线圈被铁心包围的称为壳式；铁心被线圈包围称 为心式。 一般情况下， 壳式铁心是水平放置的， 心式铁心是垂直放置的。 大容量的心式变压器由于运

55、输高度的限制， 压缩了铁 轭的高度，用增加旁轭的办法作磁路，将变压器铁心做成单相三柱（一个心柱） ，单相四柱（两个心柱）或三相五柱（三 个心柱）。但他们仍然保留心式结构的特点，因此它们虽有线圈的旁轭，但仍属心式结构。 2 、铁心的分类 、 铁心的组成 铁心是由铁心本体、夹紧件、绝缘件和接地片等组成 、 铁心的绝缘和接地 1）、铁心的绝缘 铁心的绝缘与变压器的其它绝缘一样，占有重要的地位。铁心绝缘不良，将影响变压器 安全运行。铁心的绝缘有两种，即铁心间的绝缘和铁心片与结构件间的绝缘。 铁心片与片间无绝缘时，磁通通过的截面很大，感应的涡流大。截面厚度增加 1 倍，涡流损耗将增大 4 倍。所以同样总

56、厚度 的铁心柱，片越薄损耗越小。 铁心片间绝缘过小时，片间电导率增大，穿过片间绝缘的泄漏电流增大，将增加附加的介质损耗。 片间绝缘过大时， 铁心就不能认为是等电位的， 必须把各片均联结起来接地， 否则片间将出现放电现象， 这是不方便的， 不可取的。现在铁心用绝缘纸条作油道时，就需要把油道两侧的铁心片联结起来，然后由一个接地铜片引出。 因此，铁心片间要有一定的绝缘，一般为70 cm2左右。现在采用的冷轧取向硅钢片表面涂有0.0015 0.003mm的无 机磷化膜可以满足这一要求。 铁心片与其夹紧结构件的绝缘是为防止与结构件短接和短路。 铁心片间短接总是不允许的。 但是结构件间形成短路的回 路顺着

57、磁通的方向而不通过磁通，或通过的磁通很小，则影响不大。 铁心片的短接： 这是片间一边被一结构件形成电气联结。 如图 124 1c 是侧粱绝缘损坏时， 铁轭片一部分被侧粱短接， 由于部分磁通通过被短接的铁心片间，泄漏电流增大，附加介质损耗增加，铁心将会发热。与此相似的有上粱、垫脚、铁轭 螺杆的绝缘损耗和不良时，均会发生相同情况。因此，铁心片与所有夹紧件间是必须绝缘的。 铁心局部短路： 就是结构件短路形成的闭合回路。 如图 124 1d 是两铁轭螺杆绝缘损耗经过边缘铁轭片或夹件而形成 短路匝， 部分磁通通过时感应出很大的短路电流。 这犹如变压器发生短路事故一样， 铁心将被烧毁。 与此相似的有钢带绑

58、轧 的绝缘卡损耗等。 图 12 41 铁心截面中产生的涡流和环流的几种情况 a)片间无绝缘时产生的涡流 b) 片间绝缘良好时产生的涡流 c) 铁心边缘片被短路时产生的环流 a) d) 两结构件短路时产生的短路环流 因此，铁心片与结构件间的绝缘， 首先是铁轭螺杆的绝缘务必不可损伤， 否则有可能形成短路匝； 其次是旁螺杆、 侧粱、 上粱和垫脚的绝缘也应良好，否则必然产生短接铁心片的现象。当然夹件绝缘也不可忽视。 2) 、铁心的接地 铁心及其金属结构件在线圈的交变电场的作用下， 由于所处位置不同， 感应的电动势也不同。 虽然它们之间的电位差不 大，但也会通过很小的绝缘而放电。为了防止放电，铁心及其金

59、属结构件必须接地。 铁心是由许多层硅钢片迭积而成的， 如果铁心有两点或两点以上接地， 则铁心中磁通变化时就会在接地回路中感应环流。 接地点越多， 环流回路也越多。 这些环流将引起空载损耗增大， 铁心温度升高。 当环流足够大时， 将烧毁接地片而产生故障。 所以铁心必须一点接地。 所谓铁心一点接地， 只是指其磁导体而言， 其夹紧件不受此限制。 铁心片与夹紧件要绝缘的一个重要原因就是确保铁心 一点接地。 接地片为 0.3mm厚的纯铜片，宽度为 20mm， 30mm和 40mm，铜片表面要烫锡，以减小接触电阻。 、 铁心的迭片形式 1) 、对接和搭接 铁心的迭片形式是按心柱和铁轭的接缝是否在一个平面内

60、而分类， 各个结合处的接缝在同一垂直平面内的称为对接； 接 缝在两个或多个垂直平面内的称为搭接。 对接式的心柱片与铁轭片间可能短路，需要垫绝缘，且在机械上没有联系，夹紧结构的可靠性要求高。因此，现代的铁 心不采用对接的迭片形式。 搭接式的心柱与铁轭的铁心片的一部分交替的搭接在一起， 使接缝交替遮盖， 从而避免了对接式的缺点， 是现代铁心采 用的主要形式。 铁心迭装时， 每层迭片的数量一般为 1 3片。数量越多， 接缝处气隙的截面越大，接缝处引起的磁通密度畸变也越大。 如图 1252。由于磁密畸变，使接缝处部分硅钢片磁密增大，引起铁心损耗增加，从图1253 可以看出每层的数量对 铁损的影响。 图