变压器相关知识培训课件

地铁变电车间2016年1月月度培训变压器相关知识培训第一页，共四十八页。培训内容：变压器分类及工作原理变压器结构变压器结构与器身构造变压器保护变压器相关试验变压器的维护变压器相关注意事项变压器运行常见问题的处理第二页，共四十八页。前言

变压器是一种静止的电气设备，属于一种旋转速度为零的电机。电力变压器在系统中工作时，可将电能由它的一次侧经电磁能量的转换传输到二次侧，同时根据输配电的需要将电压升高或降低。故它在电能的生产输送和分配使用的全过程中，作用十分重要。整个电力系统中，变压器的容量通常约为发电机容量的3倍以上。第三页，共四十八页。一、电力变压器分类及工作原理（一）电力变压器的分类根据电力变压器的用途和结构等特点可分如下几类：（1）按用途分有：升压变压器（使电力从低压升为高压，然后经输电线路向远方输送）；降压变压器（使电力从高压降为低压，再由配电线路对近处或较近处负荷供电）。（2）按相数分有：单相变压器；三相变压器。

（3）按绕组分有：单绕组变压器（为两级电压的自耦变压器）；双绕组变压器；三绕组变压器。第四页，共四十八页。（4）按绕组材料分有：铜线变压器；铝线变压器。（5）按调压方式分有：无载调压变压器；有载调压变压器。（6）按冷却介质和冷却方式分有：

a）油浸式变压器。冷却方式一般为自然冷却，风冷却（在散热器上安装风扇），强迫风冷却（在前者基础上还装有潜油泵，以促进油循环）。此外，大型变压器还有采用强迫油循环风冷却、强迫油循环水冷却等。

b）干式变压器。绕组置于气体中（空气或六氟化硫气体），或是浇注环氧树脂绝缘。它们大多在部分配电网内用作配电变压器。目前已可制造到

35KV级，其应用前景很广。第五页，共四十八页。（二）变压器的工作原理变压器是基于电磁感应原理而工作的。变压器本体主要由绕组和铁心组成。工作时，绕组是“电”的通路，而铁心则是“磁”的通路，且起绕组骨架的作用。一次侧输入电能后，因其交变故在铁心内产生了交变的磁场（即由电能变成磁场）；由于匝链（穿透），二次绕组的磁力线在不断地交替变化，所以感应出二次电动势，当外电路沟通时，则产生了感生电流，向外输出电能（即由磁场能又转变成电能）。这种“电—磁—电”的转换过程是建立在电磁感应原理基础上而实现的，这种能量转换过程也就是变压器的工作过程。

第六页，共四十八页。由此分析可知，改变一次绕组与二次绕组的匝数比，可以改变一次侧与二次侧的电压比，这就是变压器的工作原理。

变压器原理图第七页，共四十八页。变压器器身铁心绕组引线（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）二、变压器结构与器身构造第八页，共四十八页。第九页，共四十八页。第十页，共四十八页。第十一页，共四十八页。第十二页，共四十八页。第十三页，共四十八页。（二）主变的主要组成部分及其作用1、铁芯：变压器的磁路部分。铁芯是用导磁性能很好的硅钢片叠放组成的闭合磁路，变压器的原线圈和副线圈都绕在铁芯上。2、绕组：变压器的电路部分。变压器有原线圈和副线圈，它们是用铜线或铝线绕成圆筒形的多层线圈，绕在铁芯柱上，导线外边采用纸绝缘或纱包绝缘等。3、套管：支持引出线之间及与变压器箱体绝缘。110kV及以上套管采用全密封油浸纸绝缘电容式套管，套管自身密封不与变压器本体相同，并充有变压器油，下部装设CT以供测量和保护用。第十四页，共四十八页。4、油枕：油枕保证油箱内充满油，使变压器缩少与空气的接触面，减少油的劣化速度；变压器油温随着负载和环境温度的变化而变化，当油的体积随着温度膨胀或缩少时，油枕起储油及补油作用；在油枕的侧面装有监视油位的油位计（玻璃式、连杆式、铁磁式）。油枕内放置气囊，与呼吸器配合调节油位变化。5、油箱：承载铁芯和线圈、变压器油。6、变压器油：绝缘及冷却。7、调压装置：调整电压比。

a、有载调压：变压器带负载状态下切换分接头位置；

b、无载调压：变压器调压时不带任何负载，且与电网断开，在无励磁情况下变换绕组分接头。第十五页，共四十八页。8、净油器：改善运行中绝缘油特性，防止绝缘油继续老化（多应用于有载调压油箱）。净油器内装吸附硅胶，吸收油中的水份及氧化物，使油保持洁净，延长油的使用年限，改善油的电气化学性能。9、冷却器：当变压器上层油温与下部油温产生温差时，通过散热器形成油的对流，经散热器冷却后流回油箱，起到降低变压器温度的作用。10、呼吸器：当油枕内的空气随变压器油的体积膨胀或缩少时，排出或吸入的空气都经呼吸器，呼吸器内的干燥剂吸收空气中的水份，对空气起过滤作用，从而保证油的清洁。呼吸器内的硅胶变色过程：蓝色→淡紫色→淡粉红（≥2/3时需更换）。第十六页，共四十八页。11、瓦斯继电器：变压器的保护装置，装在变压器油箱至油枕的连接管上。

a、轻瓦斯：通过检测瓦斯继电器中积聚气体达到一定量时动作。

b、重瓦斯：通过检测油流速度达到一定值时动作。12、防爆阀：当变压器发生内部故障时，温度升高，油剧烈分解产生大量气体，使油箱内压力剧增，当压力达到防爆阀动作值时，防爆阀打开，油及气体油阀门喷出，防止变压器的油箱爆炸或变形。第十七页，共四十八页。1）压力释放阀用途：压力释放阀适用于油浸式变压器，电力电容器及有载开关等，用来保护油箱开关等。

性能：当油浸式变压器在运行中出现故障时，由于线圈过热，使一部分变压器油汽化，变压器油箱中压力迅速增加，这时压力释放阀在2ms内迅速动作，保护油箱不致变形或爆炸。油箱内的压力再升高而达到开启压力时，压力释放阀就再次动作，直到油箱内的压力降到正常值。由于压力释放阀动作后可靠关闭，油箱外的水和空气不能进入油箱，变压器内部不会受大气污染第十八页，共四十八页。注意事项①、在送电之前将压力释放阀锁帽拧下，取出锁片，然后拧上锁帽，将露出标志杆和防雨帽拧紧。②、压力释放阀在出厂前已做过调试已合格，用户不得拆装。③、运行中的压力释放阀动作后要及时排除变压器的故障，并把压力释放阀的机械电信号装置手动复位，再合闸运行。④、压力释放阀的特点是：当变压器油箱的压力上升到压力释放阀开启压力的70%左右，压力释放阀就开始渗油，如果未带试压试片的释放阀不得和油箱做整体试压试验，必须在信号帽上加压重物方能进行试压。第十九页，共四十八页。

2）气体继电器

主要用途QJ系列气体继电器（以下简称继电器），是油浸式变压器所用的一种保护装置，由于变压器内部故障而使油分解产生气体或造成油流涌动时，使继电器的接点动作，接通指定的控制回路，并及时发出信号或自动切除变压器。工作原理

变压器正常工作时，继电器内是充满变压器油的。如变压器在运行中出现轻微故障，因变压器油分解而产生的气体将聚集在继电器容器的上部，迫使继电器浮子下降，当浮子降至某一限定位置时，磁铁使信号接点接通，发出报警信号。若变压器漏而使油面降低，同样发出报警信号。如果变压器内部发生严重故障，将会出现油的涌浪，在管路内产生油流，冲击继电器的挡板运动。当挡板运动到某一限定位置时，磁铁使跳闸接点接通，切断与变压器连接的所有电源。第二十页，共四十八页。

继电器配套其他附件

（1）气塞：仅取气样、放气以及试验信号接点用。

（2）视察窗：供视察油面，视察窗上应标有积聚气体容积的刻度，并附有保护罩。

（3）探针：供检查跳闸接点用。

（4）接线盒：供继电器出现用，该盒有防止雨雪、灰尘浸入的保护和出现口。

（5）油速标尺：供简易整定油速用。第二十一页，共四十八页。

3）导气盒

结构与工作原理导气盒系为联通结构形式。见下图。取气联结管通过上端螺母联结到气体继电器侧壁接头上，下端联结在导气盒上，气盒安装在变压器油箱箱壁上。通过联接管将气体继电器内部的气体充入气盒之内，以便在地面上随时取气。

导气盒主要组成

主要由导管、放气连管、取气连管、取气瓶、盒体组成。

使用于维护

（1）安装与使用导气盒，首先应将取气联管一端接在导气盒上，然后慢慢地把铜管沿变压器油箱弯曲至气体继电器联结接头处；

（2）在取气样时首先拧下取气接口螺塞，然后轻轻旋动螺塞放出导气盒内部的油，油面下降，随之气体继电器内的气体通过联结管向气盒内补充，从视察窗看气体量，到你所需气体量时，拧紧螺塞，按同样方法拧下取气接口螺塞，接好取气样的容器，再轻轻旋动螺塞这样气体即可以充入容器之内，取后再拧紧螺塞，以便密封。

（3）在正常维护中注意联结管的密封第二十二页，共四十八页。第二十三页，共四十八页。

4）温度控制器工作原理变压器温度控制器（以下简称温控器），主要由弹簧元件、毛细管、温包和微动开关组成。当温包受热时，温包内感温介质受热膨胀所产生的体积增长，通过毛细管传递到弹性元件上，使弹性元件产生一个位移，这个位移经机构放大后指示出被测温度并带动微动开关工作，从而控制冷却系统的投入或退出。

温度控制器安装（1）温度计座安装在变压器的箱盖上，靠近储油柜一侧，旋开温度计座上的帽盖，向温度计座内注入适量变压器油。（2）将水银温度计轻轻旋入温度计座上。压力式温度计温包安装后，多于导管盘绕整齐固定在油箱壁上。（3）温度计插入旋紧后，应用防水胶带将连接处粘接。第二十四页，共四十八页。绕组温度控制器温度控制器第二十五页，共四十八页。

5）吸湿器的安装吸湿器也称呼吸器，100kV及以上的电力变压器的油枕(又称储油柜)都装带有油封的吸湿器。在变压器运行中，由于温度的变化，油箱内的油量就会变化(增加或减少)，油枕内的油对油箱中的油起调节、补充作用，所以油枕内的空气也随着油的增减而有较大的变化。油枕内气体经过吸湿器与大气相通而维持内外气压平衡，使进入油枕内的气体经过吸湿器吸潮过滤，除掉空气中的灰尘和水分，来保证变压器油和油箱内绝缘物的绝缘水平不致由此引起降低.当储油柜或开关油枕安装完毕后开始安装吸湿器。打开吸湿器密封包装，擦干净呼吸管法兰盘安装面，进行安装。由于吸湿器是用有机玻璃材料制作，因此在安装时注意扳手等工具碰撞吸湿器表面，以至于损坏吸湿器。硅胶颜色为：白色、蓝色两种第二十六页，共四十八页。第二十七页，共四十八页。三、变压器相关试验1例行试验电压比测量和联结组标号检定绕组直流电阻测量外施耐压试验绝缘电阻测量空载损耗和空载电流测量短路阻抗和负载损耗测量感应耐压试验局部放电测量2型式试验温升试验雷电冲击试验3特殊试验用户特殊要求等视频资料第二十八页，共四十八页。绕组直流电阻测量试验条件：测量前，变压器在恒定的环境温度下静止放置的时间不应少于3h，以确保变压器绕组温度与环境温度一致。试验目的：检查绕组内部导线焊接是否良好，判定各绕组电阻是否平衡。试验原理：通过直流电桥提供一个恒定直流源到绕组端，通过采集电压信号，利用欧姆定律R=U/I（即伏—安法），达到测量电阻的目的。第二十九页，共四十八页。不平衡率计算方法：绕组直流电阻不平衡率应以三相实测最大值减最小值作分子，三相实测平均值作分母计算得出。接受标准（依据GB/T10228-2008）：1）2500kVA及以下配电变压器，其不平衡率相为4%，线为2%；2）630kVA及以上电力变压器，其不平衡率相（有中性点引出时）为2%，线（无中性点引出时）为2%；3）由于线材及引线结构等原因超过规定值，除应在例行试验记录实测值外，还应注明引起这一偏差的原因，使用部门应将现场测得的直流电阻值与出厂实测值进行比较，并且与同温度下出厂实测值的相应变化不大于2%。4）其他变压器按协议。第三十页，共四十八页。注意事项：1、测量时仪器一般选取2~10%额定电流的直流电流值，避免因电流引起的绕组发热温度升高带来的误差。2、测量结束应充分放电后才能断开线路，避免因绕组产生反电势而损坏仪器。3、测量结束充分放电前，不能对无励磁调压绕组改换分接位置。4、变压器每个分接均应进行绕组直流电阻测量。第三十一页，共四十八页。

绝缘电阻测量试验条件：测量时变压器本体温度应接近试验环境温度。试验目的：对变压器在生产过程中的工艺处理质量和制造质量进行监督，验证变压器是否受潮湿或脏污的影响，此试验可以在安全的较低电压下对变压器的主绝缘性能进行考核，以发现变压器绝缘的局部缺陷和普遍缺陷。试验原理：对变压器施加较高的直流电压，利用变压器绝缘材料在直流电场作用下呈现的3种电流(位移电流、吸收电流和泄漏电流)的不同衰减特性对其绝缘电阻进行测量。第三十二页，共四十八页。试验方法：将被试变压器高、低压各绕组所有端子分别用导线短接，将测量线（火线）与被试绕组相连，接地线接地，其他绕组与铁心、夹件相连后接地，施加一个2500V（针对中小型变压器）直流电压至被试绕组，试验持续时间1min，记录测量值及相应环境温湿度值。国家标准对于该项试验无具体限值规定，公司出厂控制标准：高压绕组对低压及地≥3000MΩ，低压绕组对高压及地≥600MΩ，铁芯对地≥2MΩ。第三十三页，共四十八页。四、变压器非电量保护油式变压器有载轻、重瓦斯油温高压力释放变压器温度高油位异常本体轻、重瓦斯干式变压器140℃超温报警150℃超温跳闸100℃铁心超温第三十四页，共四十八页。五、变压器维护1、为了保证变压器能正常运行，需对它进行定期检查和维护。一般地干燥清洁的场所，每年或更长一点时间进行一次检查，在其它场合，例如：有灰尘或混浊的空气中运行，每三至六个月进行一次检查。2、检查时，如果发现灰尘聚集过多，则必须清除以保证空气流通和防止绝缘击穿，但不得使用挥发性的清洁剂，特别注意要清洁变压器的绝缘子、绕组装配的顶部和底部，并使用压缩空气吹净通风气道中的灰尘。压缩空气的流动方向与变压器运行时冷却空气的流动方向相反。视频资料第三十五页，共四十八页。3、检查紧固件、连接件是否松动，导电零件以及其它零部件有无生锈、腐蚀的痕迹，还要观察绝缘表面有无碳化和爬电现象，必要时采取相应的措施进行处理。第三十六页，共四十八页。4、变压器档位选择第三十七页，共四十八页。第三十八页，共四十八页。1234567891011根据左图铭牌，判断右图档位在几档？第三十九页，共四十八页。六、变压器相关注意事项1、变压器理想并联运行所需的条件。

a、各变压器一、二次侧的额定电压分别相等，即变比相同；b、各变压器的连接组别相同；c、各变压器的短路阻抗（短路电压）的标么值相等，且短路阻抗角也相等。因此要求并联运行的变压器的最大容量之比不超过3：1。第四十页，共四十八页。2、影响变压器油位的变化的因素变压器的油位在正常情况下随着油温的变化而变化，因为油温的变化直接影响变压器的体积，使油标内的油面上升或下降。影响油位变化的因素有负荷的变化、环境温度的变化、内部故障及冷却装置的运行状况等。3、变压器铁心接地运行中变压器的铁芯及其他附件都处于绕组周围的电场内，如不接地，铁芯及其他附件必然感应一定的电压，在外加电压的作用下，当感应电压超过对地放电电压时，就会产生放电现象。为了避免变压器的内部放电，所以要将铁芯接地。且只能一点接地以避免铁心放电和产生环流而增大损耗。第四十一页，共四十八页。4、变压器运行前需检查项目：1）检查所有紧固件、连接件是否松动，并重新紧固一次。

2）检查运输时拆下的零部件是否重新安装妥当，并检查变压器是否有异物存在，特别是变压器高低压风道内及下垫块上。

3）检查风机、温度控制器、温度显示仪及附件能否正常运行工作。第四十二页，共四十八页。七、变压器运行常见问题的处理1、渗漏油的修理当油箱的焊缝渗漏油时，可以在带油的情况下焊补，但必须遵守有关安全操作规程，焊接时要防止将箱壁烧穿而出现大量漏油。带油箱补焊后，应换油或在现场对油过滤，取油样证实气相色谱无异常时才可以投入运行，以避免由于焊接时的过热影响油的气相色谱造成判断上的困难。若无法带油补焊，则必须拆卸变压器，取出器身，擦干空油箱上的残油再补焊，绝对禁止放油后，或半放油后对变压器进行补焊。当变压器上的铸件或焊件存在砂眼、气孔等缺陷出现渗漏时，可以使用快干环氧树脂粘合剂临时进行堵塞，快干粘合剂可采用40%的聚酰胺树脂加60%的环氧树脂，稍许加热后调均而成，在堵塞之前先擦净油迹，然后用肥皂塞住漏孔，再涂上粘合剂。这种粘合剂在常温下就可以固化。如果属于装配质量，则应现场弄清渗漏原因，如果是密封垫老化、损坏、或是压力太大使橡胶失去弹性而引起渗漏，则应考虑更换密封垫；如果是螺栓拧紧不均匀，那么应先将所有螺钉略松一下，然后再均匀拧紧；如果是法兰或盖板强度不好，拧紧后出现变形而引起的漏油，则应设法增加其强度，然后再均匀拧紧螺钉。第四十三页，共四十八页。正在运行中的变压器出现渗漏时，由于更换密封胶垫或其他零件是不可能的，所以可以采用临时的补救措施，等到大修或吊心时再进行更换。但是，对于运行中严重漏油的变压器，最好停机后修理。总之，变压器可能出现的的漏油部位较多，情况比较复杂，因此修理时必须根据当时的具体情况和现场条件加以处理。

2、引线故障的修理变压器的引线故障可分为两种情况：其一时由于引线对其他部位的击穿，仅是引线绝缘受到损坏，而引线的导线未受损伤或仅有轻微的击穿痕迹，此时不需要更换引线，只将损坏的绝缘剥掉，并重新包好绝缘即可，重新包扎绝缘之后，必需检查引线对地或对其他带电部分的绝缘距离，然后将引线固定牢固，最好在原故障的放电路径中间增设绝缘屏障，并将增设的屏障固定牢固。总之要保证修理后的引线不再发生对其他部位的放电击穿等故障；其二是当引线的导线或导线的焊接部位受到损坏时，则需要重新焊接引线。这时在油箱内进行修理是极不安全的，所以应尽量吊心修理，为了防止浸过油的绝缘起火，焊接时要注意采用保护措施，靠近绕组的焊接点，应缠上浸湿的石棉绳，但要防止将水弄到器身上，当需要焊接的部位有其他零件而影响操作时，应设法拆去一些零件，使焊接方便，安全可靠，施焊时应备有充足的四氯化碳灭火器。第四十四页，共四十八页。

3、铁心故障的修理

铁心的多点接地和接地不良，局部短路、局部过热，有悬浮金属等故障，都应进行现场修理，在能够确定