维修电工-变压器及其检修

修理电工〔中级〕讲义变压器及其检修2023王教师--10-变压器及其检修培训目标：生疏三相变压器的测试使用方法；了解电焊变压器和仪用互感器的使用。〔一、三相变压器三相沟通电在经济、技术上有极大的优势，所以现代电力系统都承受三相沟通电，为此三相沟通变压器也被广泛应用。它可以由三个单相变压器连接组成，所以称为三相组式变压器；也可以承受三相合为一体的变压器，称为三相芯式变压器。三相芯式变压器由于体积小、经济性好，所以应用广泛。三相变压器也称电力变压器，多承受油浸式，主要组成局部是绕组和铁心，另外还包括油箱、绝缘套管、储油柜、冷却装臵、压力释放阀、安全气2－72所示。绕组是变压器的电路局部，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。接电源的绕组称为一次绕组，接负载的称为二次绕组。一、二次绕组常承受同芯绕组或交叠绕组两种绕制方式。同芯绕组是将一次、二次绕组套在同一个铁心柱的内外层。一般低压绕组在内层，高压绕组在外层，绕组层间有油道，以利于绝缘和散热。同芯绕组构造简洁，制作便利，被大多数电力变压器所承受。交叠绕组是将一、二次绕组绕成饼状，沿铁心轴向交叠放臵，靠近铁扼处两端，放臵低压绕组，有利于绝缘，适用于干壳式、干式变压器。2一花电力变压器构造图铁心是变压器的磁路局部，是主磁通的通道，也是器身的骨架。铁心一般用硅钢片叠装而成，片间涂覆绝缘漆，以减小涡流。变压器铁心的外形有C字形、E字形等，为了削减叠装时接缝处的气隙，削减磁阻，增加导磁力量，硅钢片的叠装通常承受穿插叠装法。铁心因线圈位臵的不同，可分为芯式和壳式两类。芯式是指线圈包着铁心，其构造简洁，装配简洁，省导线，适用于大容量、高电压，因此，电力变压器一般承受三相芯式铁心。常见外形有三芯四铁心柱、三芯三铁心柱立体式、三芯三铁心柱平面式。壳式是指铁心包着线圈，铁心易散热，用线量多，工艺简单，一般用于小型干式变压器。三相变压器的铁心必需接地，以防感应电压或漏电。而且铁心只能有一点接地，以免形成闭合回路产生环流。三相变压器的连接及其组别正确判别首尾端。特别是一次绕组，假设有一相绕组的首尾端接反，就会破坏三相磁通的相位平衡，使总磁通不为零，需要从空气和油箱中绕走，增大磁阻和空载电流，因此，不允许接错首尾端。绕组首尾端判别的标准是：磁路对称，三相总磁通为零。绕组的首尾端是一个相对的概念，任意指定一段为首端，则另一端就为尾端。推断首尾端的方法有直流法和沟通法两种。2－73aE，S闭合瞬间，假设毫安表的指针(或尾端)，否则，假设毫安表的指针反偏，则直流电源负极所接端点与毫安表正极所接端点同为首端(或尾端)。依据一样的方法，可以判别第三相的首尾端。2－73bU，S闭合时，假设灯泡不发光，则表示灯泡两端连接的端点同为首端(或尾端)，否则，假设灯泡发光，则表示灯泡两端连接的端点互为首尾端。依据一样的方法，可以判别剩下的一相绕组的首尾端。变压器一、二次绕组同名端的判别。三相变压器除了一次侧、二次侧的三相绕组间必需判别首尾端外，一次和二次绕组间还必需判别同名端。这就关系到一次侧和二次侧线电压的相位差，影响联结组别。推断同名端的方法有直流法和沟通法两种。直流法。如图2－74a所示，在一次绕组两端接入一个直流电源E，在S闭合瞬间，假设毫安表的指针正偏，则直流电源正极所接端点与毫安表正极所接端点互为同名端，否则，假设毫安表的指针反偏，则直流电源正极所接端点与毫安表正极所接端点互为异名端。2－74bU1，将一次绕组一端与对应二次绕组一端连接起来，在一次绕组另一端与对应的二次绕组的另一端之间接入电压表。假设电压表电压等于一次侧电压U1与二次侧电压U2之差，则表示电压表两端连接的互为同名端，否则，假设电压表电压U1U2之和，则表示电压表两端连接的互为异名端。图2-73变压器绕组首尾端的判别 图2-74魁酷器-、二绕组同名端判别a)直流法b)a)直流法b)沟通法三相绕组的联结YY形接法就是把三相绕组的尾端连在一起构成中性点N，三个首端接电源或负载，如图2－75a所示。当一次侧Y形接法，假设首尾端接反，磁路将严峻不对称，空载电流将上升；当二次侧Y形接法，假设首尾端接反，则三相电动势不对称。2一彷变压器绕组的联结Y形接法b)八形正柏序接法。)A形反相序接法①Y捆对高电压特别有利；有中性点可引出，适合于三相四线制，可供给两种电压；中点四周电压低，有利于安装分接开关；相电流大，导线粗，强度大，匝间电容大，能承受较高的电压冲击。②Y形接法的缺点。没有中线时，电流中没有三次谐波，这会使磁通中1800kVA以上的电力变压器；中性点要直接接地，否则当三相负载不平衡时，中性点会偏移，对安全不利；当某一相发生故障时，只能整机停用，不像△接法时可接成V形运行。三相绕组△形接法。三相绕组△形接法就是把三相绕组的首尾端相连构成一个回路，三个连接点接电源或负载。依据首尾相连接的挨次可分为正2－75b2－75c所示。当一次侧△接法，假设首尾端接反，磁路将严峻不对称，空载电流将上升；当二次侧△接法，假设首尾端接反，将在闭合回路中产生很大的环流。①△形接法的优点。输出电流比Y形接法大月倍，可节约铜，对大电流V形运行供给三相电。②△形接法的缺点。没有中性点，也没有接地点，不能构成三相四线制电源。V形接法。假设只有两台单相变压器需要供给三相电源，或V形接法，三相运行供电。V2－76所示，这相当于在△/△V形运行时，由于一次侧所接电源是对称的，可以证明，二次侧的电压也是对称的，假设所接负载是对称的，V形时，也可以传递三相功86.6%。276变压器的v形接法三相运行接线图Y绕组△接法用D表示，YY表示，有中线时用YN表示；二次绕组△接法用d表示，Yy表示，有中线时用yn表示。依据不同的需要，一次侧、二次侧有各种不同的接法，形成了不同的联结组别，也反映了不同的一次侧、二次侧的线电压直接的相位关系。联结组别的判别格外重要，它关系到两台额定电压一样的变压器是否可以并联。国际上规定，标志三相变压器一、二次绕组线电动势的相位关系用时钟低压侧线电动势E2m,2v为短针，它指向的时间即为联结组别的标号。如Y，d11Y形接法，低压侧为△形接法，一次侧线电压滞后于二次30°。虽然联结组别有很多，但为了便于制造和使用，国家标2－12。*2-i2 国家标准规定的三相双绕组电力变压器绕组联结组别联结组别的判别。知道变压器的绕组联结图及各相一次侧、二次侧的2－77所示，可按以下步骤判别。2-77绕组联结组别接线图与相量图它@m，w线电动势它M，@wE，mV，E2m，2mU1E，m。②画出一次侧线电动势Eiu，iw，方向永久指向“12“点位臵，然后依据和相电动势Eiu30°；△形接法正相序时，线电动势和对应相电动势同相，△形接法反相序时，线电动势超前对应相电动势60°)。③依据一次侧和二次侧的同名端关系，画出二次侧相电动势它zm。假设Im和二次侧相电动势Lm同相，否则就是反相。Ezm.2V和相电动势它皿的相位关系，画出线电E，mw(Y30°；△形接法正相序时，线电动势和对应相电动势同相，△形接法反相序时，线电动势超前60°)。⑤依据二次侧线电动势的指向，便可判别联结组别标号。留意，联结组别与同名端、标号的关系格外亲热，两者的任何变化都将引起联结组别的变化。在判别联结组别时，把握三个相位关系，一次侧线电动势与对应相电动势的相位关系；一次侧和二次侧对应相电动势的相位关系二次侧线电动势与对应相电动势的相位关系，只有这三个相位关系弄明白了，联结组别的判别就很简洁。要求，只有在少数状况下，如晶闸管整流电路中要求有D，yn11和D，yn5联结组。在常用的五种联结组中Y，yn0联结组是常常遇到的。可供三相动力1800kVA，高压侧电压等级不超过压器，由于前者二次侧会感应出较高的三次谐波电压，对电网不利。Y，d1135kV的电网中，YN，d11110kV及其以上输电系统中。三相变压器的铭牌及参数每个变压器都有铭牌，它是了解和使用变压器的依据。铭牌上记载了变2－78所示。278电力变压器的铭牌电力变压器的参数有如下几种：型号。型号是表示变压器的构造特点、额定容量(kVA)和高压侧的电U=10kV(高压侧)。额定电压UN。一次侧额定电压是指它正常工作时的线电压，它是由变压器的绝缘强度和允许发热条件所规定的。二次侧额定电压是指一次侧额V。额定电流IN的满载线电流值。当环境温度和冷却条件转变时，额定电流也应变化。额定电流的大小主要由绕组绝缘和散热条件打算。例如，干式变压器加风扇散热50%40℃。SNkVA，也称视在功率，表示在额定φ2。固然，SN也和IN一样受到环境和冷却条件的影响。单相时：SN=U2NI2N三相时：SN=U，N通常可无视损耗，认为U1NI1N=U2NI2N，以计算一次侧、二次侧的额定电I1N，I2N。阻抗电压UK。也称短路电压，既与输出电压的稳定性有关，还与承受短路电流的力量有关，应综合考虑。境温度之差，它取决于所用绝缘材料的等级。绕组的最高允许温度为额定环40℃+65℃=105A级绝缘的温度。这时40℃+55℃=9585℃以下，以掌握油的老化不会太快。冷却方式。ONAN——油浸自冷。绝缘水平。LI75kV，AC35kV。其他数据。其他数据还有油质量、器身质量、总质量等，这些数据为变压器修理供给依据，依据它来预备变压器、起吊设备、其他修理材料和设备。具体标准可查有关标准代号。三相变压器的并联运行并联运行的缘由。在配电站中，通常由几台变压器并联供电，其缘由是：以保证不停电，从而提高了供电质量。(称为解列)或投入(称为并列)，以提高运行效率，削减不必要的损耗。随着社会经济的进展，供电站的用户不断增加，需扩展容量而增加变压器并联的台数。固然并联台数也不能太多，由于如单台机组容量太小，会增加损耗、增加投资和本钱，也会使运行操作简单化。变压器并联运行的条件一次侧、二次侧的电压分别相等，即变压比K必需相等。两台变压器的二次侧的两个绕组假设要并联，其输出电压的极性必需一样、大小必需相2－79所示。2-79变压比不等时的并联运行a)接线图b)二次仙等效电路假设两台二次侧电压不同的变压器并联负载运行时，两台变压器的承载也不平衡，电压偏大的一台承载过大。为此规定，两台变压器并联运行时，其一次侧、二次侧电压需相等，变压比K0.5%。二次侧线电压的相位关系。假设联结组别不同，即使二次侧电压大小一样，但因相位不同，它们并联后，仍会产生内部电动势差，而导致产生环流。如2－80Y，y0Y，d11两台变压器并联运行时，二次绕组线电压之差：&U，=砾-H2U2Nsin垫:=0.〃518L&N这是最轻的状况，即最小的状况，即便这样大的电压差也足以损坏变压器，所以联结组别不一样的变压器不允许并联运行。短路阻抗(短路电压)(短路电压)2－81所示，三台容量不同的单相变压器并联运行时，从并联运行等效电路中可以看出：由于二次侧并联运行，故空载电压都相等(UO2)，输出电压也都相等(U2)，因此，三台变压器的内部压降应相等。在并联电路中，并联支路的电流与支路电阻的倒数成正比，(即电流安排)与变压器的短路电压成(即容量大，电流也大)，就应当使每台变压器的电流标么值一样，也就是要求它们的短路电压都一样。假设短路电压不相等，那么将来并联运行时，电流安排也不平衡，短路电压小的变压器承受的电流就相对大些，就会首先过载，这就限制了整个并联变压器系统的利用率。一般来讲，容量大的变压器短路电压也大，而要使容量相差很大的变压器的短路电压一样是很困难的，所以并联运行的变压器容量之比不应大于3：1。图2一80Y，如与Y，yl1两 单相变压器二次侧并联变压器并联时必， 运行的等效电路变压器必需符合上面三个条件才可以并联运行。满足前两个条件可以保证空载运行时变压器绕组之间无环流；满足第三个条件能使变压器合理分担负荷。同时满足上面三个条件不简洁实现，除其次条必需严格保证外，其余两条允许稍有误差。三相变压器的检修变压器的检查和清洁检查瓷套管是否清洁，有无裂纹与放电痕迹，螺纹有无损坏及其他特别现象，假设觉察应尽快停电更换。检查各密封处有无渗油和漏油现象，严峻的应准时处理。检查储油柜的油位及油色是否正常，假设觉察油面过低应加油。55℃。定期检查油样化验及观看硅胶是否吸潮变色，需要时进展更换。留意变压器的声响与原来相比是否正常。查看防爆管的玻璃膜是否完整，或压力释放阀的膜盘是否顶开。检查油箱接地状况。观看瓷管引出排及电缆头接头处有无发热变色，火花放电及异状，如有此现象，应停电检查，找出缘由后修复。看高、低侧电压及电流是否正常。冷却装臵是否正常，油循环是否破坏。另外，要留意变电所门窗和通道的封闭状况，以防小动物进入变压器室，造成电气事故。故障检修的方法观看法。变压器的故障如过载、短路、接触不良、打火等通常都反映在发热上，变压器油温上升，有气体、油冲出，有焦昧，有爆炸声、打火声等，可以观看变压器上的保护装臵是否动作，防爆膜是否冲破；喷出的油的液面是否正常；各连接都位是否漏油；箱内有无不正常声音。总之，可通过看、闻、听就能大致推断变压是否有问题。测试法。对于观看无法进一步推断的问题，必需用仪表测试才能做出正确的推断。2500V状况。对于6~10kV电力变压器绝缘电阻要求如下：10～20℃时应为600～300MΩ，30～40150～80MΩ，50～6045～24MΩ，70～8013～8MΩ。②测量绕组的直流电阻。绕组的直流电阻往往测量的是两根相线之间的线电阻，小容量变压器可用单臂电桥测量，电桥精度为0.5级；大容量变压器0.22%，其公式为：量鸟壁皇舆三星尘篓阜坦X1002%:相线电阻平均值当分接开关在不同位臵，测得的电阻值相差很大时，就可能是分接开关接触有问题。通过测量绕组的直流电阻可检查出匝间短路、引线与套管接触不良等故樟。变压器吊芯检查。在经过长时间的运行之后，变压器内部消灭故障，或者电力变压器需要大修理，都需要对变压器进展吊芯检查，觉察并处理故障。所谓吊芯就是将电力变压器的芯部从油箱中吊出来。检查步骤如下：放平变压器。将变压器用垫块和挡块垫平。搭建临时作业平台。要求高度在油箱箱沿以下，结实、稳定，避开散热管，便于操作。放油。用干净的白布将放油阀门处擦洗干净，然后翻开阀门，放出少量的油，待袖孔冲洗干净后，将阀门、滤油机与大油桶接近，把油抽入大油桶。对于装有储油柜的变压器，油面放至顶盖的密封胶条水平面以下；对于不带储油柜的变压器，油面放至出线套管以下。吊芯。用起重机来起吊铁心。将钢丝绳系住顶盖的全部吊环或吊钩，挂好钢丝绳，在吊绳间架设撑木，其长度与顶盖上吊钩或吊环距离大致相当，以确保起吊时，吊钩在垂直方向上受力。然后收紧吊绳，调整变压器重心。将箱盖与油箱连接螺栓全部卸下，并用木箱罩住高、低压套管，开头吊芯。30°，上升速度应缓慢，避开发生任何碰撞。铁心吊出后，将两个干净道木放在预制钢架上，下面放臵油盘，然后将铁心缓缓放下，在道木上放稳。检查有无异物及其他特别现象，紧固全部的螺栓，防止松脱。对于时间较长的变压器应检查绝缘是否老化。方法是用指压时，老化的绝缘会产生裂缝，手感绝缘材料硬、脆，其颜色变深，此时应加强绝缘；对于灰质脱落，指压时消灭严峻龟裂的老化现象，需要更换绝缘材料或绕组。同时检查分接开关。(触头是否严峻老化、磨损或烧蚀)，接触是否良好(0.05mm塞尺片检查接触间隙，应塞不过去)。2500V兆欧表测量穿心螺1min。假设不符合要求，检查绝缘套管破损状况，包扎绝缘带，恢复绝缘。耐油绝缘胶条的制作。首先测定所用耐油胶条的规格。吊起铁心，撤去道木，将铁心缓缓放下到箱底，测量箱上沿与箱盖之间的距离(高度)H，应d=1.5H。将耐油胶条剪切成斜坡状进展搭接，斜坡55d，然后进展裁剪，502胶水把斜坡口对正粘接结实。变压器的组装。变压器铁心检查完毕，应马上进展组装。首先用干净的木棒装上磁铁，在箱内缓缓移动，检查油箱内是否有脱落的金属物。然后吊起铁心，放臵好密封胶条，对准定位标记，缓缓落下铁心。落下铁心时，绕组不得与油箱碰撞。落到箱底时定位标记应相互符合。最终装上顶盖，拧紧螺栓，将放出的绝缘油全部注入变压器油箱内。仪器仪表，检查有无脱落的螺栓、螺母及其他金属物，以防少装、漏装或金属异物脱落油箱内。然后清理现场。检修后的一般试验60s时测得的绝缘电15s2500V兆欧表分别测量相间和每相对地的绝缘电阻(应满足前面的要求)1.3(60kV以上的1.5)。测量时非被测部位和油箱应接地。测量绕组的直流电阻值(满足前面的要求)。测量各分接头上的变压比，高压侧应接电压互感器。各相在一样的分接头位臵上测出的变压比应与铭牌值相符，相差应不超过1%。测定三相变压器的联结组别。5%左右。2－82所示接线。T2上，低压侧各端线、中线和油箱连在一起接地，然后加电试验；当试验低压T2上，高压侧2－13中规定的交接和预防性试验电压。2-82耐压试验接线图*2@13油漫电力变压器试验电压标准耐压试验的方法：①按图2－82接线，并检查接点是否牢靠。绝缘检查不合格的变压器严禁进展沟通耐压试验。②试验电压的上升速度不能过快，先平稳上升到额定试验电压的40%，在以均匀缓慢的速度上升到额定试验电压。在此期间应亲热留意电压、电流的变化，有无打火、放电的声音。假设电流上升加快，应马上把试验电压降到零，停顿试验。③1mi然后均匀减速降低，5s左右降到额定试验电压的25%或更小，再切断电源。不允许不降低电压就切断电源，否则会产生瞬时冲击高压而破坏绝缘。④高压试验后，被加电的局部必需用放电棒放电后才允许接触。⑤高压试验设备的电源电压要保持稳定。各试验设备、仪表、操作设备都应当牢靠接地。〔二、仪用互感器要制作一个直接测量大电流、高电压的仪表是很困难的，操作起来也格外危急。利用变压器能转变电压和电流的功能，制造出特别的变压器仪用变电流，就是电流互感器。利用互感器使测量仪表与高电压、大电流隔离，既保证仪表和人身的安全，又可大大削减测量中能量的损耗，扩大仪表量限，便于仪表的标准化。因此，仪用变压器被广泛用于沟通电压、电流、功率的测量中，以及各种继电保护和掌握电路中。电流互感器一、二次绕组，但它的一次绕组匝数很少，只有一匝到几匝，导线都很粗，串联在被测的电路中，流过被测电流，被测电流的大小由用户负载打算，如2－83所示。283电流互感器a)接线图b)符号电流互感器的二次绕组匝数较多，导线较细，它与电流表或功率表的电流线圈串联，形成闭合电路。由于电流表的线圈和功率表的电流线圈的阻抗都很小，所以二次侧近似于短路状态。由于二次侧近似于短路；所以互感器的一次侧电压也几乎为零，由于主磁通正比于一次侧输入电压，所以主磁通也为零，则励磁电流也为零，总磁势为零。依据磁势平衡方程式，不考虑相位关系则有：2-N;-k式中：K——电流互感器的额定电流比；I2K就是一次侧的被测电流的数值。由上面分析，可以看出电流互感器的工作特点是：互感器的一次侧输入和二次侧输出都是电流，而电压几乎为零，这与一般变压器有所不同，说明它传递和转变的是电流而非电压。互感器工作在短路状态，即二次侧电流与一次侧电流产生的磁动势被抵消，主磁通近似为零，因此，二次侧不能开路，一旦开路，磁动势平衡被打破，总磁动势不为零，磁路将严峻饱和。由于一次侧电流很大且不随二次侧的变化而变化，这样就在铁心中产生很强的磁通。这个磁通使二次侧产生高压，可达几百伏甚至上千伏，会危及仪表和人身的安全。同时使铁心过热，绝缘老化。因此，电流互感器的二次侧是确定不允许开路的。电流互感器的使用。电流互感器的选用，可依据测量准确度、电压、5A或1A5A或1A)；一次侧的额定电流在5～25000A10五级，例如0.50.5%，等级数字越大，误差越大；电压等级可分为0.5kV，10kV，15kV，35kV等，低电压测量0.5kV。电流互感器的构造形式有干式、浇注绝缘式、油浸式等多种。在选择电流互感器时，必需按它的一次侧额定电压、一次侧额定电流、二次侧额定负载阻抗及要求的准确度等级选取，对一次侧电流应尽量选择与其相符的，如没有相符的，也可以选择稍大一些的。电流互感器使用中应留意的事项：运行中二次侧不得开路，否则会产生高压，危及仪表和人身安全，因此，二次侧不能接熔断器；运行中如要拆下电流表，必需先将二次侧短路，然后才能