变压器入门知识培训

1、 一次设备入门知识培训（变压器部分）2015年4月 技术中心 自动化部 工程设计室 变压器在电力系统中的作用 变压器结构及主要组成部分 变压器种类、比较（应用环境）（选型） 变压器中性点接地 变压器系统联接方式选择 变压器接口（设计） 智能变压器技术发展目 录变压器在电力系统中的作用变压器在电力系统中的作用变压器是一种静止的电气设备，它利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能转变成另一种电压等级的交流电能。变压器在电力系统中主要作用是变换电压，以利于功率的传输。2.升高电压可以减少线路损耗，提高送电的经济性，达到远距离送电的目的。3.降低电压，把高电压变为用户所需要的各级使用电压，满足用户需要

2、。原动机用户发电机 升压变压器 降压变压器 配电变压器变压器在电力系统中的作用变压器结构及主要组成部分变压器结构及主要组成部分变压器（油浸式）器身铁芯绕组引线（包括调压装置、引线夹件等）绝缘附件（包括油枕、油门闸阀等）油箱本体油箱冷却装置（包括散热器、风扇、油泵等）保护装置（包括防爆阀、气体继电器、测 温元件、呼吸器等）出线装置（包括套管等）变压器结构及主要组成部分变压器的主要部件 - 铁芯1.铁芯 铁芯是变压器最基本的组成部件之一，是变压器的磁路部分，变压器的一、二次绕组都在铁芯上，为提高磁路导磁系数和降低铁芯内涡流损耗，铁芯通常用0.35毫米，表面绝缘的硅钢片制成。铁芯分铁芯柱和铁轭两部分

3、，铁芯柱上套绕组，铁轭将铁芯连接起来，使之形成闭合磁路。 为防止运行中变压器铁芯、夹件、压圈等金属部件感应悬浮电位过高而造成放电，这些部件均需单点接地。为了方便试验和故障查找，大型变压器一般将铁芯和夹件分别通过两个套管引出接地。 变压器的主要部件 - 绕组2.绕组 绕组也是变压器的最基本的部件之一。它是变压器的电路部分，一般用绝缘纸包裹的铜线或者铝线绕成。接到高压电网的绕组为高压绕组，接到低压电网的绕组为低压绕组。 大型电力变压器采用同心式绕组。它是将高、低压绕组同心地套在铁芯柱上。通常低压绕组靠近铁芯，高压绕组在外侧。这主要是从绝缘要求容易满足和便于引出高压分接开关来考虑的。变压器高压绕组常

4、采用连续式结构，绕组的盘(饼)和盘(饼)之间有横向油道，起绝缘、冷却、散热作用。变压器的主要部件 -绝缘材料3.绝缘材料及结构 变压器的绝缘材料主要是电瓷、电工层压木板及绝缘纸板。变压器绝缘结构分为外绝缘和内绝缘两种：外绝缘指的是油箱外部的绝缘，主要是一次、二次绕组引出线的瓷套管，它构成了相与相之间和相对地的绝缘；内绝缘指的是油箱内部的绝缘，主要是绕组绝缘和内部引线的绝缘以及分接开关的绝缘等。 绕组绝缘又可分为主绝缘和纵绝缘两种。主绝缘指的是绕组与绕组之间、绕组与铁心及油箱之间的绝缘；纵绝缘指的是同一绕组匝间以及层间的绝缘。电工层压木板 绝缘纸板电瓷变压器的主要部件 -分接开关4.分接开关（调

5、压装置） 变压器的调压方式分无载调压和有载调压两种。需停电后才能调整分接头电压的称无载调压；可以带电调整分接头电压的称有载调压。 分接开关的作用是：保证电网电压在合理范围内变动。分接开关一般从高压绕组中抽头，因为高压侧电流小，引线截面积及分接开关的接触面可以减小，减少了分接开关的体积。变压器的主要部件 无载分接开关4.1.无载分接开关 无载分接开关又称无励磁分接开关，一般设有3到5个分接位置。操作部分装于变压器顶部，经操作杆与分接开关转轴连接。 切换分接开关注意事项：1.切换前应将变压器停电，做好安全措施；2.三相必须同时切换，且处于同一档位置；3.切换时应来回多切换几次，最后切到所需档位，防

6、止由于氧化膜影响接触效果；4.切换后须测量三相直流电阻。变压器的主要部件-有载分接开关4.2.有载分接开关 有载分接开关由选择开关、切换开关及操作机构等部分组成，供变压器在带负荷情况下调整电压。有载调压分接开关上部是切换开关，下部是选择开关。变换分接头时，选择开关的触头是在没有电流通过的情况下动作；切换开关的触头是在通过电流下动作，经过一个过渡电阻过渡，从一个档转换至另一个档位。切换开关和过渡电阻器装在绝缘筒内。变压器的主要部件 -有载分接开关 操作机构经过垂直轴、齿轮盒和绝缘水平轴与有载调压开关相连接，这样就可以从外部操作有载调压开关。有载调压分接开关有单独的安全保护装置，包括储油柜、安全气

7、道和气体继电器。变压器的主要部件 - 油箱5.油箱 油箱是油浸式变压器的外壳，变压器的铁芯和绕组置于油箱内，箱内注满变压器油。常见油箱有两种类型：1.箱式油箱：一般用于中小型变压器2.钟罩式油箱：用于大型变压器。 变压器油的作用就是绝缘和冷却。为防止变压器油的老化，必须采取措施，防止油受潮，减少与空气的接触。u 25#油：25#指变压器油的凝固点是零 下25摄氏度。变压器的主要部件 -油箱变压器大修变压器的主要部件 - 储油柜（1）6.储油柜 储油柜也称作油枕，有常规油枕和波纹油枕之分，当变压器油的体积随油温的升降而膨胀或缩小时，油枕就起着储油和补油的作用，以保证油箱内始终充满油。油枕的体积一

8、般为变压器总油量的8%10%左右。常规油枕有三种形式：敞开式、隔膜式和胶囊式。大型变压器为了保证变压器油的性能，防止油的氧化受潮，一般采用隔膜式和胶囊式，以避免油与空气直接接触。油枕上装有油位计，现在一般采用磁力油位计，变压器的油位计和变压器油的温度相对应，用以监视变压器油位的变化。 胶囊式储油柜隔膜式储油柜变压器的主要部件 - 储油柜（2）敞开式油枕通常使用玻璃管式的油位计，玻璃管旁边标着刻度，油柜上标着相对应的温度。现在一般也采用磁力油位计。 波纹油枕采用膨胀器的位置指示作为油位指示。敞开式储油柜波纹膨胀器储油柜变压器的主要部件 - 呼吸器 7.呼吸器 呼吸器又叫吸湿器，由油封、容器、干燥

9、剂组成。容器内装有干燥剂（如硅胶）；当油枕内的空气随着变压器油体积膨胀或缩小时，排出或吸入的空气都经过呼吸器，呼吸器内的干燥剂吸收空气中的水分，对空气起过滤作用，从而保障了油枕内的空气干燥而清洁。呼吸器内的干燥剂变色超过二分之一时应及时更换。 有载开关油枕的呼吸器干燥剂更需及时更换，原因是油枕属敞开式油枕，没有胶囊或者隔膜，呼吸器一旦失去吸潮功能，水分就会直接沿管道进入开关内。波纹油枕没有呼吸器。变压器的主要部件 - 冷却装置8.冷却装置 变压器运行时产生的铜损、铁损等损耗都会转变成热量，使变压器的有关部分温度升高。 变压器的冷却方式有：1、油浸自冷式(ONAN)； 2、油浸风冷式(ONAF)

10、； 3、强迫油循环风冷式(OFAF)； 4、强迫油循环水冷式(OFWF)； 冷控系统是根据变压器运行时的温度或负荷高低手动或自动控制投入或退出冷却设备，从而使变压器的运行温度控制在安全范围。油浸自冷强迫油循环风冷式油浸风冷强迫油循环水冷变压器冷却方式代号含义 变压器的冷却方式是由冷却介质和循环方式决定的。油浸变压器分为油箱内部冷却和油箱外部冷却，因此油浸变压器的冷却方式是由四个字母代号表示的。 第一个字母：与绕组接触的冷却介质。 O：矿物油或燃点大于300的绝缘液体； K：燃点大于300的绝缘液体； L：燃点不可测出的绝缘液体； 第二个字母：内部冷却介质的循环方式。 N：流经冷却设备和绕组内部

11、的油流是自然的热对流循环； F：冷却设备中的油流是强迫循环，流经绕组内部的油流是热对流循环； D：冷却设备中的油流是强迫循环，在主要绕组内的油流是强迫导向循环第三个字母：外部冷却介质。 A：空气； W：水 第四个字母：外部冷却介质的循环方式。 N：自然对流； F：强迫循环（风扇、泵等） 9.电流互感器 俗称升高座，既支撑和固定套管，内部还装入套管式电流互感器，供继电保护和电气仪表用。变压器的主要部件 - 电流互感器变压器的主要部件 气体继电器10.气体继电器 气体继电器也称瓦斯继电器，它是变压器的主要保护装置，安装在变压器油箱与储油柜的连接管上。有1%-1.5%的倾斜角度，以使气体能流到瓦斯继

12、电器内，当变压器内部故障时，由于油的分解产生的油气流，冲击继电器下挡板，使接点闭合，跳开变压器各侧断路器。若空气进入变压器或内部有轻微故障时，可使继电器上接点动作，发出预报信号，通知相关人员处理。瓦斯继电器上部装有试验及恢复按钮和放气阀门。 瓦斯继电器上部有引出线，分别接入跳闸保护及信号。瓦斯应有防雨罩，防止进水。瓦斯继电器应定期进行动作和绝缘校验。取气盒变压器的主要部件 气体继电器结构上浮子上浮子磁铁干簧管下浮子下浮子磁铁 干簧管挡板双浮子瓦斯继电器开口杯瓦斯继电器开口杯干簧管干簧管挡板磁铁挡板开口杯磁铁变压器的主要部件 气体继电器动作原理气体积聚：在变压器油中有自由气体。反应: 液体中的气

13、体上升，聚集在瓦斯继电器内并挤压变压器油。随着液面的下降，上浮子也一同下降。通过浮子的运动，将带动一个开关元件（磁性开关管），由此启动报警信号。但下浮子不受影响，因为一定量的气体是可以通过管道向储液罐流动。故障： 由于渗漏造成变压器油流失。 反应：随着液体水平面的下降，上浮子也同时下 沉，此时发出报警信号。当液体继续流失，储液 罐、管道和瓦斯继电器被排空。随着液体水平面的下降，下浮子下沉。通过浮子的运动，带动一个开关元件，由此切断连接变压器的电源。故障：由于一个突发性地不寻常事件，产生了向 储液罐方向运动的压力波流。反应： 压力波流冲击安装在流动液体中的挡板，压力波流的流速超过挡板的动作灵敏度

14、，挡板顺压力波流的方向运动，开关元件因此被启动。由此变压器跳闸 。变压器的主要部件 温度计11.温度计 温度计由温包、导管和压力计组成。将温包插入箱盖上注有油的安装座中，使油的温度能均匀地传到温包，温包中的气体随温度变化而胀缩，产生压力，使压力计指针转动，指示温度。 变压器还安装有PT100（铜铂合金）的电阻，该电阻阻值随温度呈线性变化，可以在控制室观察变压器温度。变压器的温度计除指示变压器上层油温和绕组温度以外，另一个作用是作为控制回路的硬接点启动或退出冷却器、发出温度过高的告警信号。变压器的主要部件 - 绝缘套管12.绝缘套管 变压器绕组的引出线从油箱内穿过油箱盖时，必须经过绝缘套管，以使

15、带电的引出线与接地的油箱绝缘。绝缘套管一般是瓷制的，它的结构取决于它的电压等级。 10kV以下的为单瓷制绝缘套管，瓷套内为空气绝缘或变压器油绝缘，中间穿过一根导电铜杆。 110kV及以上电压等级一般采用全密封油浸纸绝缘电容式套管。套管内注有变压器油，不与变压器本体相通。电力变压器的分类电力变压器的分类1、按功能分： 电力变压器按功能分，有升压变压器和降压变压器两大类。工厂变电所都采用降压变压器。终端变电所的降压变压器，也称配电变压器。有升压变压器、降压变压器、配电变压器、联络变压器、厂用变压器，接地变电力变压器的分类2、按容量分： 电力变压器按容量系列分，有R8容量系列和R10容量系列两大类。

16、 R8容量系列指容量等级是按R81.33倍数递增的，我国老的变压器容量等采用此系列，如：100kvA、135kvA、180kvA、240kvA、320kvA、420kvA、560kvA、750kvA、1000kvA等。 R10容量系列 指容量等级是按R10 1.26倍数递增的。R10系列的容量等级较密，便于合理选用，是IEC（国际电工委员会）推荐采用的。我国新的变压器容量等级采用此系列，如：100KVA、125kvA、160kvA、200kvA、250kvA、315kvA、400kvA、500kvA、630kvA、800kvA、1000kvA。小型变压器（630KVA及以下）、中型变压器（80

17、06300KVA及以下）、大型变压器（800063000KVA及以下）和特大型变压器（90000KVA及以上）。3、按相数分： 电力变压器按相数分，有单相和三相两大类。发电厂通常都采用三相电力变压器。4、按调压方式分： 电力变压器按调压方式分，有无载调压（又称无励磁调压）和有载调压两大类。发电厂大多数采用无载调压变压器。5、按绕组结构分： 电力变压器按绕组结构分，有单绕组自耦变压器、双绕组变压器、三绕组变压器。发电厂大多采用双绕组变压器。双绕组变压器：用于连接电力系统中的两个电压等级。三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。自耦变电压：用于连接不同电压的电力系统。也可做为

18、 普通的升压或降后变压器用。7、按绕组导体材质分：电力变压器按绕组导体材质分，有铜绕组变压器和铝绕组变压器两大类。6、按绕组绝缘及冷却方式分类： 电力变压器按绕组绝缘及冷却方式分，有油浸式、干式和充气式（SF6）等。其中油浸式变压器，又有油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水冷式和强迫油循环冷却式等。 所谓充气式变压器是指变压器的磁路（铁心）与绕组均位于一个充有绝缘气体的外壳内的变压器。以往，一般情况下是采用SF6气体，所以又称气体绝缘变压器8、按中性点绝缘水平分类：有全绝缘变压器、半绝缘（分级绝缘）变压器。变压器中性点接地变压器中性点接地 中性点接地方式：中性点接地方式： 中性点不接地运行方式 中性

19、点经消弧线圈接地运行方式 中性点直接接地运行方式 前两种接地系统统称为：小接地电流系统， 后一种接地系统又称为：大接地电流系统。 运行方式的不同会影响系统运行的可靠性、设备的绝缘（过电压）、通信的干扰、继电保护等 工作(系统)接地； 保护接地； 雷电保护接地； 防静电接地。 110kV110kV及以上系统接地方式及以上系统接地方式 110kV500kV 系统应该采用有效接地方式，即系统在各种条件下应该使零序与正序电抗之比(X0/X1)为正值并且不大于3，而其零序电阻与正序电抗之比(R0/X1)为正值并且不大于1。 110kV 及220kV 系统中变压器中性点直接或经低阻抗接地，部分变压器中性点

20、也可不接地。 330kV 及500kV 系统中不允许变压器中性点不接地运行。 自耦变压器和绝缘有要求的变压器中性点必须直接接地运行。 3kV3kV10kV 10kV 不直接连接发电机的系统和不直接连接发电机的系统和35kV35kV、66kV 66kV 系统系统 当单相接地故障电容电流不超过下列数值时，应采用不接地方式；当超过下列数值又需在接地故障条件下运行时，应采用消弧线圈接地方式：a)3kV10kV 钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路构成的系统和所有35kV、66kV 系统，10A。b)3kV10kV 非钢筋混凝土或非金属杆塔的架空线路构成的系统，当电压为： 3kV 和6kV 时，30A；10k

21、V 时，20A。c)3kV10kV 电缆线路构成的系统，30A。 3kV 3kV20kV 20kV 具有发电机的系统，具有发电机的系统， 发电机内部发生单相接地故障不要求瞬时切机时，如单相接地故障电容电流不大允许值时，应采用不接地方式；大于该允许值时，应采用消弧线圈接地方式，且故障点残余电流也不得大于该允许值。消弧线圈可装在厂用变压器中性点上，也可装在发电机中性点上。 发电机内部发生单相接地故障要求瞬时切机时，宜采用高电阻接地方式。电阻器一般接在发电机中性点变压器的二次绕组上。 6kV6kV35kV 35kV 主要由电缆线路构成的送、配电系统，主要由电缆线路构成的送、配电系统， 单相接地故障电

22、容电流较大时，可采用低电阻接地方式，但应考虑供电可靠性要求、故障时瞬态电压、瞬态电流对电气设备的影响、对通信的影响和继电保护技术要求以及本地的运行经验等。 6kV 6kV 和和10kV 10kV 配电系统以及发电厂厂用电系统，配电系统以及发电厂厂用电系统， 单相接地故障电容电流较小时，为防止谐振、间歇性电弧接地过电压等对设备的损害，可采用高电阻接地方式。 消弧线圈的应用消弧线圈的应用a)消弧线圈接地系统，在正常运行情况下，中性点的长时间电压位移不应超过系统标称相电压的15%。b)消弧线圈接地系统故障点的残余电流不宜超过10A，必要时可将系统分区运行。消弧线圈宜采用过补偿运行方式。c)消弧线圈的

23、容量应根据系统510 年_的发展规划确定，d)系统中消弧线圈装设地点应符合下列要求：1)应保证系统在任何运行方式下，断开一、二回线路时，大部分不致失去补偿。2)不宜将多台消弧线圈集中安装在系统中的一处。系统中变压器的联接方式系统中变压器的联接方式 变压器的联接组别的表示方法是：变压器的联接组别的表示方法是： 变压器三相绕组有星型联结、三角形联结与曲折联结等三种联结法。对高压绕组分别用符号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YN、ZN和yn、zn表示。自藕变压器有公共部分的两绕组中额定电压低的一个用符号a表示。变压器按高压、中压和低压绕组联结的顺序组合起来就

24、是绕组的联结组。数字采用时钟表示法，用来表示一、二次侧线电压的相位关系，一次侧线电压相量作为分针，固定指在时钟12点的位置，二次侧的线电压相量作为时针。 型号： Yd11， YNd11， YNy0， Yyn0， YNa0d11 系统中变压器的联接方式 D D联接的优势联接的优势 D联结对抑制高次谐波的恶劣影响有很大作用，电网的电能质量更优，波形不发生畸变。在D联结绕组中的三次谐波环流能够在变压器中产生三次谐波磁势，它与低压绕组的三次谐波磁动势平衡抵消；高压相绕组的三次谐波电动势在D联结回路中环流，三次谐波电流可在D联结的一次绕组内形成环流，使之不致注入公共的高压电网中去。 Y Y型联接的优势型

25、联接的优势 绕组电流等于线电流，绕组电压等于线电压的1/3，且可以做成分级绝缘；另外，中性点可以引出接地，也可以用来实现四线制供电。这种联结的主要缺点是没有三次谐波电流的循环回路。 Z Z型联接的优势型联接的优势 Z联结具有Y联结的优点，匝数要比Y形联结多15.5%。成本较大。用于曲折变实现中性点经消弧线圈或电阻接地 1、主变采取YN，d11接线，在我国采用的时间长，有比较多的经验，制造相对简单，价格便宜。2、Dyn11联结变压器的零序阻抗比Yyn0联结变压器小得多，有利于低压单相接地短路故障的切除。3、Dyn11联结变压器允许中性线电流达到相电流的75%以上。因此，其承受不平衡负载的能力远比

26、Yyn0联结变压器大。 4、当高压侧一相跳开时，Dyn11联结变压器另二相负载仍可运行，而Yyn0却不行。 5、在变压器联结组别选择中，选择Dyn11联结变压器很有必要。由于Yyn0联结变压器高压绕组的绝缘强度要求较之Dyn11联结变压器稍低，所以，不宜将Yyn0联结变压器改为Dyn11联结。6、主变发电机侧D联结7、据GB/T6451-1999三相油浸式电力变压器技术参数和要求和GB/T10228-1997干式电力变压器技术参数和要求规定，配电变压器可采用Dyn11联结。而我国新颁布的国家规范民用建筑电气设计规范、工业与民用供配电系统设计规范、10KV及以下变电所设计规范等推荐采用Dyn11

27、联结变压器用作配电变压器。系统中变压器的联接方式系统中变压器的联接方式 并联运行的条件并联运行的条件a)相位关系要相同即钟时序数要相同 b)电压和变压比要相同允许偏差也相同(尽量满足电压比在允许偏差范围内)调压范围与每级电压要相同c)短路阻抗相同尽量控制在允许偏差范围10%以内还应注意极限正分接位置短路阻抗与极限负分接位置短路阻抗要分别相同 d)容量比在0.5-2之间e）频率相同变压器技术发展智能变压器技术要求智能变压器技术要求 根据智能变压器测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化、信息互动化的总体要求，智能变压器要达到如下的技术要求。根据实时获取的电压电流参数，计算、记录、统计传输容

28、量、负载率、负荷电流、电源质量、励磁状态、实际损耗、变压器效率等。超过设定的极限参数，主动发出消息或指令。根据实时获取的油箱顶部温度、底部温度、环境温度、负荷电流评估绕组的热点温度和寿命损耗（IEC60354,IEC70076-7）、过载能力、紧急过负载时间。向冷却器控制系统发出操作指令，并评估冷却效率，超过设定参数，主动启停相应设备，超过极限参数，主动发出消息或指令。实时监测过电流和短路电流，统计过电流和短路电流次数，记录过电流的时间和日期。1. 根据设定的调压控制方式，按控制策略自动调压或接受指令调压，向有载调压开关控制单元发出调节指令，从有载分接开关智能控制单元（IED）获取开关状态信息

29、，开关档位、操作次数、寿命损失等，对开关的异常状态：重瓦斯动作、控制机构故障、操作机构故障、油劣化（参数比较）、切换开关触头发热等，给出分类故障报警，紧急情况下主动发出指令。变压器技术发展根据设定的冷却器控制方式（自动、手动），控制并监视冷却器的运行，制定冷却器投切策略、优化冷却器投切。监视冷却器：1）每组冷却器的工作状态（工作、停止、故障）；2）油泵状态（正常、故障）；3）电源状态（正常、断相、停电、故障）；根据冷却效率提示是否清理。给出分类故障报警，紧急情况下主动发出指令。实时将气体继电器状态（轻瓦斯、重瓦斯）；压力释放器状态动作跳闸；压力继电器动作跳闸；有载开关重瓦斯动作信号等以最高优先级，发出消息和指令。将实时监测的油位、油箱内油压、油面温度、铁心接地电流等模拟量转换成数字量，作为状态评估和故障分析的数据，或实时监测数据上传。监测吸湿器的干燥状态，并根据设定的判据，启停动电吸湿器干燥装置。接受火灾报警信号或启动灭火装置指令，向充氮灭火装置发出启动指令，并同时保存所有状态信息。定时从油气监测装置中获