变压器相关知识

1、变压器 1.变压器基本工作原理 2.变压器的种类 3.变压器基本结构 4.变压器的运行与维护 5.变压器相关知识了解1.变压器基本工作原理 电力变压器是用来改变交流电压大小的电气设备。它是根据电磁感应的原理，以相同的频率，在两个或更多的绕组之间，变换交流电压和电流而传输电能的静止电气设备。 变压器是由原边（一次绕组）、副边（二次绕组）和铁芯组成。当变压器的一次绕组与交流电源接通后，一次绕组内流过交变电流产生磁动势，在这个磁动势作用下，铁芯中便有交变磁通，即一次绕组从电源吸取电能转变为磁能。交变磁通在铁芯中同时交链原、副边绕组，由于电磁感应作用，分别在原、副边绕组产生频率相同的感应电动势。由于交

2、变磁通在原、副边绕组单匝上感应电动势的大小是相同的，只是原、副边绕组的匝数不同才导致了原、副边感应电动势的大小的不同。所以一次、二次侧感应电动势之比等于一次、二次侧绕组匝数之比，这就是变压器变压的原理。 如果此时二次绕组接通负载，在二次绕组感应电动势作用下，便有电流流过负载，使铁芯中的磁能转换为电能。又因为二次侧电流也产生磁动势，而主磁通由于外加电压不变而趋于不变，随之在一次侧增加电流，使磁动势达到平衡，这样一次侧和二次侧通过电磁感应而实现了能量的传递。这就是变压器利用电磁感应原理将电源的电能传递到负载中的工作原理。2.变压器的种类 1.按冷却和绝缘介质可分为：干式变压器、油浸变压器、气体绝缘

3、变压器。 2.按电源相数可分为：单相变压器、三相变压器。 3.按铁芯或线圈结构可分为：芯式变压器、壳式变压器。 4.按用途可分为：电力变压器、配变变压器、换流变压器、试验变压器以及用于不同工业的专用变压器（如：电炉变压器、整流变压器、牵引变压器、启动变压器、矿用变压器等）。 5.按高低压线圈有无电的联系可分为：普通变压器、自耦变压器。 6.按变压器的调压方式可分为：无励磁调压变压器、有载调压变压器。 7.按绕组数量可分为：双绕组变压器、三绕组变压器。3.变压器基本结构 每台较大容量的变压器，一般是由铁芯、绕组、油箱、绝缘套管等主要部分组成。铁芯和绕组是变压器进行电磁能量转换的有效部分，称为变压

4、器的器身。油箱是油浸式变压器的外壳，箱内灌满了变压器油，变压器油起绝缘和散热作用。绝缘套管是将变压器内部的高低压引线引到油箱的外部，不但作为引线对地的绝缘，而且担负着固定引线的作用。 3.1铁芯 铁芯在变压器中构成一个闭合的磁路又是安装线圈的骨架对变压器电磁性能和机械强度是极为重要的部件。铁芯是变压器的磁路，为提高变压器磁路的导磁率，铁芯材料采用高导磁性能的硅钢片，为减少交变磁通在铁芯中引起的涡流损耗，铁芯通常是用0.280.35毫米相互绝缘的硅钢片叠成。 3.2绕组 绕组是变压器的电路部分，由绝缘导线组成。高、低压绕组在铁芯柱上按同心圆筒的方式套装。在一般情况下，总是将低压绕组放在里面靠近铁

5、芯处，把高压绕组放在外面，以利于绝缘。高、低压绕组间，低压绕组与铁芯柱之间留有绝缘间隙的散热通道。（翻绕法、换位处理、散热油道） 3.3变压器外壳 变压器铁芯和绕组就放置在油浸式变压器的外壳内。外罩按变压器容量的大小，结构基本上有吊芯式和吊罩式两种。大容量变压器由于体积重量大，如采用吊芯式外罩结构，在实际检修中比较困难。因此，大型电力变压器的外罩都毫不例外地做成吊罩式。这种箱壳犹如一只钟罩，故又称钟罩式油箱。当变压器铁芯和绕组需进行检修时，吊去外面钟罩形状的外壳，变压器铁芯和绕组便全部暴露在外了，可以作充分的检修。吊外罩显然比吊铁芯和绕组容易得多，不需要特别重型的起重设备。随着变压器技术的发展

6、，变压器的性能和可靠性大大提高，越来越多的大型变压器采用全焊接结构，这样可减少变压器的渗漏点，便于运行维护，缺点是一旦变压器出现故障，必须切开变压器外壳。 3.4变压器油枕 油浸式变压器顶部设有一个筒形储油箱，就是油枕。油浸式变压器的壳体内充满了变压器油，油枕通过装有气体继电器的连通管与变压器壳体连通。变压器为全密封结构，不和外界空气接触，油中含杂质和水分将会降低绝缘性能。当油温变化时，油的体积会膨胀或收缩，就引起油面的升高和降低，油枕起到储油和补油的作用，保证了油箱内充满了油。同时油枕还使变压器与空气接触面变小，减缓了变压器油的劣化速度。油枕上装有油位指示器。 油枕有三种类型：波纹式、胶囊式

7、、隔膜式。3.5瓦斯继电器瓦斯继电器（气体继电器）是变压器所用的一种保护装备，装在变压器油枕与本体油箱之间的管道内。当变压器油箱内部发生故障时，短路电流产生的电弧使变压器油和其它绝缘材料分解，从而产生大量的可燃性气体，人们将这种可燃性气体统称为瓦斯气体。故障程度越严重，产生的瓦斯气体越多、流速越快，气流中还夹杂着细小的、灼热的变压器油。利用变压器内部故障使油分解产生气体或造成油流涌动时，使气体继电器的接点动作，接通指定的控制回路，并及时发出信号告警（轻瓦斯）或启动保护元件自动切除变压器（重瓦斯）。轻瓦斯主要反映在运行油位下降或者轻微故障时油分解的气体沿连接管道上升进入瓦斯继电器，气压使油面下降

8、，继电器的开口杯随油面落下，轻瓦斯触点接通发出信号，当轻瓦斯内气体过多时，可以由瓦斯继电器的气嘴将气体放出。重瓦斯主要反映在变压器严重内部故障（特别是匝间短路等其他变压器保护不能快速动作的故障）产生的强烈气体推动油流冲击挡板，挡板上的磁铁吸引重瓦斯触点，使触点接通而接通跳闸回路。 3.6安全阀 安全阀主要用于迅速释放变压器内可能产生的任何过大压力，以保证变压器不发生壳体结构严重变形甚至爆炸或喷油着火等严重的损坏事故。当变压器发生故障导致油箱内压力升高时，油和气体通过压力释放阀喷出。当油箱中压力消除时，安全阀自动关闭。 3.7空气干燥器（呼吸器） 防止潮湿和脏空气进入油枕气囊中，从而有可能污染变

9、压器油。空气干燥器内充满硅胶吸附剂，下部有油封。空气先经过油封，再通过硅胶，然后进入油枕气囊，使其压缩或扩张，达到调节变压器油位的目的。 3.8油再生器（热虹吸过滤器） 对运行中的变压器油进行连续不断的再生处理，使油保持合格品质。油再生器内充满吸附剂硅胶，利用运行中变压器的油上下温差形成的比重差，作为循环动力，以使变压器油经过再生器不断循环，从而达到油再生目的。 3.9关断阀（隔离阀、截止阀） 位于油枕和变压器油箱之间的连通管上。当变压器内部故障或失火时，自动切断油枕与油箱之间的油通路，以阻止油枕内油进入油箱，关断阀的控制回路接入变压器的消防系统中，由变压器的主保护和消防保护起动。 3.10

10、指针式油位计（磁力式油位计） 与普通玻璃管式油位计相比较，该油位计有隔绝阳光照射，避免油过早老化和油位计本身不易损坏等优点。但缺点是结构复杂，油面观察不直观。由于变压器油有受热膨胀，冷却收缩特性，所以油枕油位均采用了温度刻度表示。正常运行时，油枕油位指示应在“最高”、“最低”极限刻度之间。当油位上升或降低到极限位置时，指针亦对应指示刻度盘上“最高”或“最低”极限刻度。在最低极限时，信号接点接通，发出“油位低”信号。 3.11 压力式信号温度计 装在变压器油箱外面，测量变压器的上层油温。温度计带有电接点，当油温度升高至整定值时，接通冷却器控制回路，将冷却风扇开启，或直接发出信号。 3.12 绝缘

11、结构和绝缘套管 变压器的绝缘分主绝缘和纵向绝缘两大部分。主绝缘是指绕组对地之间，相与相之间和同一相而不同电压等级的绕组之间的绝缘。纵向绝缘是指同一电压等级的一个绕组，其不同部位之间，例如层间、匝间、组对静电屏之间的绝缘。主绝缘应能承受工频试验电压和全波冲击试验电压的作用，主绝缘结构应保证在相应电压级试验电压作用下，具有足够的绝缘酯并保持一定的余度。 变压器的绝缘套管是将变压器内部的高、低压引线引到变压器外罩外部，不但作为引线对地的绝缘，而且担负着固定引线的作用。 3.13有载调压（启备变） 为了保证供电质量及电气设备的安全运行，必须根据系统电压的波动情况进行调压。调压通常的方法是改变变压器绕组

12、的匝数来改变电压比，达到改变电压的目的。改变变压器绕组的匝数既在变压器绕组上设置计算好的分接头，通过该变分接头来改变线圈的匝数，连接和切换分头的机构就称为分接开关。 变压器在高压绕组上抽出适当的分头，通过改变这些分头的接法就可以改变电压，因为高压绕组是套在低压绕组的外边，引出分头进行连接比较方便，另外高压绕组电流小，引出线和分接开关的载流部分截面小，开关接触部分所选择的通流面也易解决。 变压器调压的方式有两种，既有载调压和无载调压。所以分接开关也就分为有载分接开关和无载分接开关。无载调压方式又叫无激磁调压或无励磁调压，要求变压器必须停止运行，在不带电情况下变换绕组分接头，这种分接开关叫做无载分

13、接开关。有载调压方式是变压器运行中，在带有负荷的情况下允许改变绕组分接头，因此这种分接开关称为有载分接开关。4.变压器的运行与维护 4.1变压器投入运行前的准备工作 1)进行变压器的所属一次系统检查，注意变压器两侧没有短路或接地线，接地闸刀应可靠拉开，过电压限制器接入，变压器中性点接地闸刀应按规定合上。 2)进行变压器外观检查，内容包括： a)变压器顶盖及周围清洁，无遗留工具和杂物。 b)各接头无松动，套管瓷瓶清洁无裂纹、缺口、电弧痕迹，外壳可靠接地。 c)瓦斯继电器内充满油，无气体。 d)变压器各部分无漏油、渗油且气密性良好。 e)变压器各处油位指示符合环境温度要求，高压套管油的压力指示正常

14、。 f )油再生器和空气干燥器按规定投入运行。 g)冷却系统控制柜接线良好，各阀门位置正确，无渗漏油现象。 3)大小修后应进行开关的操作试验，所有开关拉合良好。 4)投入变压器的全部保护。 5)检查有关记录中的绝缘电阻应符合要求。 6)按变压器冷却器使用规定启用冷却器。 7)有关变压器的消防回路检查按消防规程执行。 8)有载调压开关在大修后投运前，必须由检修和运行人员共同对有载调压开关进行检查 4.2变压器正常运行状况下巡回检查内容 1)变压器声音正常，无异常声响，各部无漏油、渗油现象，气密性良好。 2)各部温度无明显差异，上层油温无明显升高，并在规定值以内。 3)套管、瓷瓶无裂纹和放电痕迹，

15、套管内压力正常。 4)油枕油位在规定的温度线内。 5)瓦斯继电器内充满油且无气体。 6)通风冷却系统各阀门位置正确，油泵、风扇无异常声音和振动，控制柜内各开关位置正确，各设备无过热现象。 7)呼吸器内硅胶是否变色失效。 8)天气突然变化时对室外变压器的检查内容： a)大风天气检查内容：220KV引线有无剧烈摆动或松动，变压器顶部或四周有无杂物可能引起短路危险。 b)大雪天气检查内容：套管接头处无过热现象（落雪即熔化表示过热）及套管处不应有冰溜子。 c)大雾天检查内容：检查套管和瓶瓷有无放电现象。 9)当气温突然变化时应检查各油位指示是否符合规定。 10)变压器在运行中进行滤油、补油或更换油再生

16、器内的硅胶工作，应将重瓦斯保护改接信号，此时其他保护装置仍应投跳闸。当油枕油位计的油面异常升高或呼吸器系统有异常现象，需要打开放气或放油阀门时，应先将重瓦斯保护改接信号。 11)有载调压开关在运行中的巡检项目： a)变压器各侧电压指示应在规定的电压偏差范围内。有载调压控制器电源指示灯显示正常。 b)分接开关的指示器应指示正确，有载调压开关油枕油位、油色及呼吸器硅胶颜色正常。 c)有载调压开关及其附件各部件无渗油。计数器动作正常，及时记录动作次数。电动机构箱内应清洁，机构门关闭严密。 4.3在下列情况下，立即停运变压器： a)变压器内部响声大，且很不均匀，并有爆炸声。 b)变压器压力开关动作，向

17、外喷油、冒烟。 c)变压器套管严重损坏，放电、引线接头融断。 d)变压器带正常负荷，冷却系统运行正常，但油温连续上升，控制不住，且达允许极限值（主变75，高厂变、启备变95） e)变压器油枕内无油，并伴随轻瓦斯动作发讯。 4.4运行中的变压器发生下列异常情况，可先联系汇报或调用备用变压器，再停运异常运行变压器 a)变压器内部声响异常，并有放电声。 b)套管破裂，放电或接头严重发热。 c)非气温变化引起油枕中无油位指示。 d)油箱顶部落有杂物或套管上有冰溜子，有可能引起短路危险。 e)若为高厂变发生上述异常情况，可倒启备变运行，申请停机。 4.4变压器着火处理 a)首先拉开变压器各侧电源开关和刀

18、闸,并停用冷却装置电源，运行值班人员必须第一时间报火警，并参与灭火（使用二氧化碳、干粉灭火）。 b)若油溢在变压器顶盖上而着火时，则应打开下部门放油到油面低于着火处。 c)若是变压器内部故障引起着火时，则不能放油，以防变压器发生爆炸。 d)当变压器外壳炸破着火时，应将变压器油全部放出。 e)相邻设备应采取隔离措施，防止火势蔓延，将受火灾威胁或影响灭火的带电设备停电。5.变压器相关知识了解 5.1干式变压器的温升规定（见下表） 5.2变压器油的作用 1)绝缘作用：变压器油具有比空气高得多的绝缘强度。绝缘材料浸在油中，不仅可提高绝缘强度，而且还可免受潮气的侵蚀。 2)散热作用：变压器油的比热大，常用作冷却剂。变压器运行时产生的热量使靠近铁芯和绕组的油受热膨胀上升，通过油的上下对流，热量通过散热器散出，保证变压器正常运行。 3)消弧作用：在油断路器和变压器的有载调压开关上，触头切换时会产生电弧。由于变压器油导热性能好，且在电弧的高温作用下能分触了大量气体，产生较大压力，从而提高了介质的灭弧性能，使电弧很快熄灭。 5.3运行中的变压器油长时间后会老化变质的原因： 运行中的变压器油经常处于高温（85左右）下，与大气接触就会发生氧化。而油中存在的某些物质（如铜等）又会加速这种氧化过程。油氧化时，不断分解出酸、灰分等杂质，从而使油的性能劣