配电变压器选型及运行维护

学习情境一

配电变压器选型及运行维护典型任务四：变配电设备运行与维护一、学习目标二、难点重点1.变电所的接线形式及构成特点；2.各类接线形式的定性分析、接线图的识读。1.各类接线形式的定性分析、接线图的识读。

情景一：配电变压器选型及运行维护123主要内容变压器结构及分类变压器选型变压器运行与维护

变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少铁损，用0.35mm厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。

变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。

油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油是冷却介质，又是绝缘介质。油箱侧壁有冷却用的管子（散热器或冷却器）。

将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘，担负着固定的作用。绕组

油箱绝缘套管此外，还有储油柜、吸湿器、安全气道、净油器和气体继电器。1变压器基本结构铁芯

铁芯和绕组是变压器的主要部件，称为器身，放在油箱内部。

内铁型三相三柱式变压器铁芯1-下夹件；2-铁芯柱；3-铁柱绑扎；4-拉螺杆5-铁轭螺杆；6-上夹件器身变压器基本结构导线绝缘支架撑条绕组器身：包括铁心、绕组、绝缘结构、引线和分接开关变压器器身构造示意图1-铁轭;2-上夹件;3-上夹件绝缘;4-压钉;5-绝缘线圈;6-压板;7-方铁;8-下铁轭绝缘9-平衡绝缘10-下夹件加强筋11-下夹件上肢板;12-下夹件下肢板;13-下夹件腹板;14-铁轭螺杆;15-铁芯柱;16-绝缘纸筒;17-油隙撑条；18-相间隔板;19-高压绕组;20-角环;21-静电环;22-低压绕组变压器基本结构油箱及其他附件油箱储油柜呼吸器冷却器绝缘套管分接开关压力释放阀气体继电器

变压器基本结构三相油浸式电力变压器外型呼吸器瓦斯继电器有载调压开关的油枕有载调压开关的呼吸器储油柜绝缘套管呼吸器

储油柜上装有呼吸器及吸湿剂，储油柜通过它与空气连通。当变压器油因热胀冷缩而使油面高度发生变化时，空气通过吸湿器进出储油柜，形成“呼吸”现象，以平衡变压器油箱的内外压力。吸湿器硅胶的作用：吸湿器内装有硅胶，用以过滤吸入储油柜内空气中的杂质和水分。硅胶干燥状态为蓝色，吸潮饱和后变为粉红色。吸潮的硅胶可以再生。变压器基本结构冷却器冷却器通常是指直接装配在变压器油箱壁上的散热器管簇，当热油自上而下流过散热器时，利用周围的冷空气将热量带走。对于小型变压器，通常利用热虹吸原理使得油流循环散热；对于强迫油循环风冷变压器，电动泵从油箱顶部抽出热油送入散热器管簇中，这些管簇的外表受到来自风扇的冷空气吹拂，使热量散失到空气中去，经过冷却后的油从变压器油箱底部重新回到变压器油箱内。变压器基本结构分接开关作用：在电源电压不变的条件下，利用分接头改变高压绕组匝数的方法来调节二次侧电压，以满足供电的要求。通常，从变压器的高压绕组引出若干抽头，称为分接头，用以切换分接头的装置叫分接开关，安装在油箱内，其控制箱在油箱外。调压类型：无载调压、有载调压两种，前者必须在变压器停电的情况下切换，后者可以在变压器带负载情况下进行切换

变压器基本结构变压器基本结构压力释放阀

作用：当变压器内部发生严重事故而产生大量气体，使油箱内压力达到一定数值时，气体和油将冲破防爆阀喷出，防止油箱爆裂。

绝缘套管作用：变压器绕组的引出线从油箱内部引到箱外时必须经过绝缘套管，使引线与油箱绝缘。材料结构：绝缘套管一般是陶瓷的，其结构包括实心磁套管、采用空心充气或充油式套管、电容式套管。为了增大外表面放电距离，套管外形做成多级伞形裙边。电压等级越高，级数越多。

变压器基本结构气体继电器气体继电器，是变压器的一种保护装置，安装在油箱与储油柜的连接管道中。

气体继电器的作用：当变压器内部发生故障时（如绝缘击穿、匝间短路、铁心事故、油箱漏油使油面下降较多等）产生的气体和油流，迫使气体继电器动作：

轻者发出信号，以便运行人员及时处理；

重者使断路器跳闸，将变压器退出运行，以保护变压器。

变压器基本结构2配电变压器的结构特点我国配电变压器通常是指电压为35kV和10kV及以下、容量为6300kVA以下直接向终端用户供电的电力变压器。

S9配电变压器S11-M.R卷铁卷芯密封变压器配电变压器S9变压器铁芯油箱器身S9变压器部件S11系列变压器油浸式低损耗配电变压器主要有-----S11系列(包括卷铁芯S11-M.R和叠铁芯S11-M)非晶合金铁芯配电变（SH11-M.R）。

变压器在电力传输过程中自身损耗较大，特别是目前广泛使用的油浸式变压器，它的损耗已超过总线损的50%，因此，改进变压器性能，降低损耗，提高配电系统效率，一直是电力行业的重要工作之一。配电变压器

S11叠铁心配电变压器是在S9系列产品结构设计的基础上进行开发的，其主要特点是铁心采用了高导磁、低损耗的优质硅钢片，降低了空载损耗。由于结构所限，其噪音要比卷铁芯配电变压器大。

三相卷铁芯变压器与三相叠铁心变压器相比，两者没有压倒性优势，关键是各有各的使用范围。配电变压器变压器铁芯的卷绕装配（a）单相变压器（b）三相变压器（a）(b)变压器铁芯的交叠装配（a）单相变压器（b）三相变压器S11卷铁芯配变（典型型号：S11-M.R）技术优势：

S11-M.R型卷铁芯变压器适用范围广，性能水平与传统的S9型叠片式铁芯变压器相比，空载损耗平均降低30%，空载电流平均下降70%、噪音水平下降7-10dB，具有重量轻、体积小、机械和电气性能优越等优点。经济效益：

S11-M.R型卷铁芯变压器的价格高于S9变压器，但运行费用节省。综合计算表明，购置节能型卷铁芯变压器替代普通变压器的投资回收年限一般只需2-3年。广泛使用，不仅可以为用户带来直接经济效益，其节能相当于减小了发电量，同时可使发电厂减小大量CO2、SO2和氮氧物等，减轻对大气的污染。配电变压器非晶合金配电变（典型型号：SH11-M.R）

非晶合金配电变压器铁心采用非金合金材料制成而得名。非晶合金材料是一种新型软磁材料，用它代替硅钢作为变压器铁心可大幅度降低变压器空载损耗和负载损耗。目前，非金合金配电变压器一般也采用卷制式。非晶合金配电变压器的主要特点是：（1）非金合金与硅钢片变压器相比空载损耗下降70%-80%，空载电流下降80%,节能效果显著。（2）运行噪声性能同卷铁芯变压器。（3）产品价格相对较高，增加投资效益指标（与新S9型比较）不明显。但对于315kVA及以上的大配电变压器，仍具有节能效果好、投资回收合理、产品质量可靠等优点。配电变压器投资效益分析配电变压器干式变压器分类有多种方法，按型号分类，有SC（环氧树脂浇注包封式）、SCR（非环氧树脂浇注绝缘包封式）及SG（敞开式）；按绝缘等级分类，有B级(120℃)、E级(130℃)、H级(180℃)及C级(220℃)，按变压器所选用的绝缘材料分类见表3-1分类SF6气体环氧树脂NOMEX纸其他类真空浇注工艺缠绕工艺敞开式OVDT浸渍工艺包封式VDT涂层工艺厚绝缘有填料薄绝缘表3-1干式变压器按绝缘材料分类干式变压器配电变压器SG9非包封变压器SC（B）9变压器配电变压器干式变压器箱式变电站

是一种由高压开关设备、电力变压器、低压开关设备，功率因数补偿装置、电能计量装置组合为一体的成套配电装置。美国GE箱式变压器欧式箱变供电方式高压受电—变压器降压—低压配电(高压直接进入负荷中心)举例：美式箱变内部结构1.高压进线柜2.高压出线柜3.高压环网柜（如果为环网型箱变）4.高压计量柜（如果客户要求高压计量）高压部分组成1.低压进线柜2.低压出线柜3.低压补偿柜低压部分组成欧式箱变缺点：1.体积大、占地面积大，限制了在诸如城市街道等狭窄地区的使用2.金属外壳在南方夏季高温日照之下也将大大影响变压器出力

美式箱变缺点：1.负荷开关及熔断器动作时产生电弧，使变压器油炭化、变质，污染整个油箱2.变压器正常工作时由于损耗产生的变压器油温升高将大大影响负荷开关和高压熔断器的正常运行3.配置的手动环网负荷开关无法实现配网自动化所要求的具备自动投切功能．传统箱式变电站按结构分类

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欧式箱变缺点：1.体积大、占地面积大，限制了在诸如城市街道等狭窄地区的使用2.金属外壳在南方夏季高温日照之下也将大大影响变压器出力

美式箱变缺点：1.负荷开关及熔断器动作时产生电弧，使变压器油炭化、变质，污染整个油箱2.变压器正常工作时由于损耗产生的变压器油温升高将大大影响负荷开关和高压熔断器的正常运行3.配置的手动环网负荷开关无法实现配网自动化所要求的具备自动投切功能．2变压器选型型号型号表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容，表示方法为例如：OSFPSZ-250000/220表明自耦三相强迫油循环风冷三绕组铜线有载调压，额定容量250000kVA，高压额定电压220kV电力变压器。变压器技术参数1额定容量SN：额定工作状态下的视在功率，用伏安（VA）等表示。2额定电压U1N/U2N:U1N是电源加到原绕组上的额定电压，U2N是原边绕组加上额定电压后副边开路即空载时副绕组的端电压。3额定电流I1N、I2N：变压器额定容量分别除以原、副边额定电压所计算出来的线电流值。4额定频率：按我国规定，工业用电50Hz。单相：三相：（5）额定温升：变压器的额定温升是以环境温度+40ºC作参考，规定在运行中允许变压器的温度超出参考环境的最大温升。（6）空载电流：变压器空载运行时激磁电流占额定电流的百分数。（7）空载损耗：是指变压器在空载运行时的有功功率损失，单位以瓦(W)或千瓦(kW)表示。（8）短路电压：也称阻抗电压，系指一侧绕组短路，另一侧绕组达到额定电流时所施加的电压与额定电压的百分比。（9）短路损耗：一侧绕组短路，另一侧绕组施以电压使两侧绕组都达到额定电流时的有功损耗，单位以瓦(W)或千瓦(kW)表示。（10）连接组别：表示原、副绕组的连接方式及线电压之间的相位差，以时钟表示。变压器技术参数并联运行：变压器一、二绕组相同标志的出线端联在一起，分别接到母线上的运行方式。并联运行的优点：1．提高供电的可靠性；2．提高系统的运行效率；3．减少备用容量；4．分期分批投资。变压器并联运行（1）空载时，每一台变压器二次侧电流都为零，且各台变压器间无环流；（2）负载运行时，各台变压器分担的负载电流应与它们的容量成正比。并联运行的变压器应满足的条件（1）一、二次侧额定电压相同（变比相等）；（2）属同一连接组别；（3）短路阻抗标幺值相等。并联运行变压器理想运行情况并联运行的理想情况和条件各台变压器相同则也相等，负载分配最合理。短路阻抗不等时的并联运行变压器并联运行国家标准规定，空载环流不超过额定电流的10%。通常规定并联运行的变压器变比之间相差必须小于1%。

变比不等时的并联运行变压器并联运行变压器联结组别不同的变压器并联运行，将产生很大的环流，导致变压器的损坏。如果一台Y,y0与一台Y,d11联结组的变压器并联运行，它们副边电压相位相差30度一般变压器的短路阻抗很小，将产生很大的环流，其数值为额定电流的几倍，这是绝对不允许的。所以严禁标号不同的变压器并联运行。

变压器连接组别问题变压器并联运行变压器的性能比较变压器的选择电力变压器的实际容量是指变压器在实际使用条件（包括实际输出的最大负荷和安装地点的环境温度）下，在不影响变压器的规定使用年限（一般为20年）时所能连续输出的最大视在功率，单位是kV·A。电力变压器实际容量对于户外安装的变压器，其实际容量为：=

对于户内变压器，由于散热条件较差，从而使其户内的环境温度比户外的温度大约要高8℃，因此户内变压器的实际容量为：=变压器的选择变压器的选择1．变电所主变压器台数的选择原则（1）应满足用电负荷对供电可靠性的要求。（2）对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，也可考虑采用两台变压器。（3）除上述情况外，一般变电所宜采用一台变压器，但是负荷集中而容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可以采用两台或以上变压器。（4）在确定变电所主变压器台数时，还应适当考虑负荷的发展，留有一定的余量变压器的选择

1．装有一台主变压器的变电所主变压器容量（设计时通常概略地用来代替）应满足全部用电设备总计算负荷的需要，即：≈≥

2．装有两台主变压器的变电所

每台变压器的额定容量应同时满足以下两个条件并择其中的大者：(1)一台变压器单独运行时，要满足总计算负荷的大约60%～70%的需要，即≈＝（0.6～0.7）(2)任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要，即≈≥变压器的选择3．装有两台主变压器且为明备用的变电所每台主变压器容量的选择方法与仅装一台主变压器的变电所的方法相同。

车间变电所主变压器的单台容量，一般不宜大于1250kV·A。对装设在二层以上的电力变压器，应考虑运输吊装和对通道、楼板荷载的影响。采用干式、环氧树脂变压器时，其容量不宜大于800kV·A。对居住小区变电所，一般采用干式、环氧树脂变压器，如采用油浸式变压器，单台容量不宜超过800kV·A。4．适当考虑近期负荷的发展应适当考虑今后5～10年电力负荷的增长，留有一定的余地，同时还要考虑变压器一定的正常过负荷能力。变电所主变压器台数和容量的最后确定，应结合变电所主结线方案的选择，对几个较合理方案作技术经济进行比较，择优而定。3．装有两台主变压器且为明备用的变电所每台主变压器容量的选择方法与仅装一台主变压器的变电所的方法相同。

车间变电所主变压器的单台容量，一般不宜大于1250kV·A。对装设在二层以上的电力变压器，应考虑运输吊装和对通道、楼板荷载的影响。采用干式、环氧树脂变压器时，其容量不宜大于800kV·A。对居住小区变电所，一般采用干式、环氧树脂变压器，如采用油浸式变压器，单台容量不宜超过800kV·A。4．适当考虑近期负荷的发展应适当考虑今后5～10年电力负荷的增长，留有一定的余地，同时还要考虑变压器一定的正常过负荷能力。变电所主变压器台数和容量的最后确定，应结合变电所主结线方案的选择，对几个较合理方案作技术经济进行比较，择优而定。变压器的选择变压器正常运行与维护①通过仪表监视电压、电流，判断负荷是否在正常范围之内。变压器一次电压变化范围应在额定电压的5%以内。为了避免过负荷情况，三相电流应基本平衡，对于Yyn0结线的变压器，中性线电流不应超过低压线圈额定电流的25%。②监视温度计及温控装置，看油温及温升是否正常。上层油温一般不宜超过85C°，最高不应超过95C°。（干式变压器和其他型号的变压器参看各自的说明书）③冷却系统的运行方式是否符合要求，冷却装置(风扇、油、水)是否运行正常，各组冷却器、散热器温度是否相近。

④变压器的声音是否正常。正常的声响为均匀的嗡嗡声，如声响较平常沉重，表明变压器过负荷；如声音尖锐，说明电源电压过高。

⑤绝缘子（瓷瓶、套管）是否清洁，有无破损裂纹、严重油污及放电痕迹。

油面过高，可能是冷却器运行不正常或内部故障（铁芯起火，线圈层间短路等）；油面过低可能有渗油、漏油。变压器油通常为淡黄色，长期运行后呈深黄色。如果颜色变深变暗，说明油质变坏，如果颜色发黑，表明炭化严重，不能使用。⑥油枕、充油套管、外壳是否有渗油、漏油现象，有载调压开关、气体继电器的油位、油色是否正常。

⑦变压器的接地引线、电缆和母线有无过热现象。⑧外壳接地是否良好。

⑨装置控制箱内的电气设备、信号灯运行是否正常；操作开关，联动开关位置是否正常；二次线端子箱是否严密，有无受潮及进水现象。

⑩变压器室的门、窗、照明应完好，房屋不漏水，通风良好，周围无影响其安全运行的异物（如易燃、易爆和腐蚀性物体）。变压器的运行与维护

当系统发生短路故障或天气突变时需巡视：①系统发生短路故障时，应立即检查变压器系统有无爆裂、断脱、移位、变形、焦味、烧损、闪络、烟火和喷油等现象。②下雪天气检查变压器引线接头部分有无落雪立即融化或蒸发冒气现象，导电部分有无积雪、冰柱。③大风天气应检查引线摆动情况和是否搭挂杂物。

⑤气温骤变时检查变压器的油位和油温是否正常。④雷雨天气应检查瓷套管有无放电闪络现象（大雾天气也应进行此项检查），以及避雷器放电记录器的动作情况。⑥大修及安装的变压器运行几个小时后，应检查散热器排管的散热情况。

变压器特殊巡视响声异常油温异常油位异常保护异常外表异常变压器异常的处理

1异常现象种类

（1）若嗡嗡声变得沉