电力变压器结构基础课件

电力变压器2011年08月目录变压器的作用变压器的基本原理变压器分类及技术参数变压器的结构变压器的安装、运行及检修回顾电压经升压变压器升压后，可以减少线路损耗，增大传输功率，提高输电的经济性，达到远距离大功率送电的目的；电力变压器是静止的电气设备，起升高或降低电压的作用，工业企业的变压器都是起降低电压作用的。通常是把6~10kV的高压降低为0.4kV的低压电，共给电气设备使用。这种变压器称作配电变压器。电力变压器的电磁部分由铁芯和线圈组成。变压器是利用电磁感应原理，即所谓的电生磁、磁生电，进行电压变换的。变压器的作用变压器的基本结构是：两个(或两个以上的)互相绝缘的绕组套在一个共同的铁心上，它们之间有磁的耦合，一般没有电的直接联系。如下图所示：**AXax变压器的基本原理单相变压器的工作原理：变压器根据电磁感应原理工作。铁芯是变压器磁的通路，绕组是变压器电的通路。变压器与电源相接的一侧叫一次侧，变压器与负载相接的一侧叫二次侧。

K：变压器的变比；U1、U2：一、二次绕组端电压有效值；

N1、N2：一、二次绕组匝数；E1、E2：一、二次绕组的感应电动势；

I1、I2：一、二次绕组电流；变压器二次侧开路时，U1/U2=E1/E2=N1/N2=K

变压器二次侧接负载时，U1/U2=I2/I1=N1/N2=K结论1：绕组匝数多的一侧电压高，匝数少的一侧电压低。结论2：变压器空载时，一、二次侧的端电压与一、二次绕组匝数成正比。

结论3：忽略损耗时变压器一、二次绕组功率基本不变，一、二次电流的大小取决于负载的大小。

结论4：变压器一、二次电流与电压成反比。

结论5：变压器起到变换电压和传诵功率的作用。三相变压器的工作原理：原理与单相变压器的相同。单相变压器公式中的电压、电流相当于三相变压器的中的相电压、相电流。名牌上的额定电压和额定电流是线电压、线电流。额定容量是三相的总容量，即：S=3UφIφ=UI（Uφ、Iφ指相电压、相电流）变压器的额定技术数据：额定容量SN：变压器名牌标定的额定电压、额定电流下连续运行时能输送的容量。三相变压器的额定容量是指三相的总容量（视在功率）。以kVA为单位。单相变压器：SN=UNIN三相变压器：SN=UNIN额定电压UN：变压器长时间运行所能承受的工作电压，以kV为单位。三相变压器的额定电压指线电压，以有效值表示。额定电流IN：变压器在额定容量下允许运行的所通过的工作电流，以A为单位。三相变压器的额定电流指线电流，以有效值表示。额定频率fN

：国家规定为50Hz。空载电流I0：变压器一次侧加额定电压，二次侧空载运行时一次通过的电流。一般以额定电流的百分数表示。空载损耗：变压器一次侧加额定电压，二次侧空载运行时铁芯所产生的有功损耗，即铁耗，基本上时个恒定值，与负载电流大小和性质无关，单位为kW。短路损耗：变压器进行短路试验时，把变压器二次绕组短路，在一次侧通入额定电流时的有功损耗，即铜耗。它与负载系数的平方成正比，因此与负载的大小和性质有关。单位为kW。阻抗电压UK：将变压器二次绕组短路，缓慢升高一次侧电压，当一次侧通过额定电流时所施加的电压，也称为短路电压。它用额定电压的百分数来表示。接线组别：变压器的接法有星形（Y）、三角形（△）。YN星形接法有中性点引出。1）接线组别：变压器高、低绕组间的电压相位关系即是变压器的接线组别。用时钟法表示。2）同名端：变压器的一、二次绕组绕在同一铁芯上，当主磁通交变时，在两个绕组中的感应电动势之间就会有相对极性关系，当一次绕组的某一端的瞬时值电位为正位时，在二次绕组必定有一个电位为正的对应端，这两个对应端称为同极性端，也称同名端。用符号“.”或“*”表示。常用的接线组别：

单相变压器一般只有I/I，12和I/I，6两种接线组别。对三相变压器，常用有3种接法：星形接法、三角形接法、曲折接法。接线组别：Y，yn0；YN,d11；Y,d11。Y，yn0：高压绕组是Y形；低压绕组是yn0即Y形接法，中性点接地，并有中性点引出。YN，d11：高压绕组是Y形，中性点接地；低压绕组是d11即三角形接法，相位差330°，即11×300。如：太华变的主变接线组别为YN，yn0，d11，表示高压绕组是Y形，中性点接地，中压侧是Y形接法，中性点接地，并有中性点引出。低压侧是三角形接法相位差330°。Y，d11：高压绕组是Y形；低压绕组是d11即三角形接法，相位差330°。变压器一、二次电动势之比等于一、二次绕组匝数之比，但变压器绕组有内阻抗，变压器一次电压U1略大于e1，而二次电压U2略小于e2，但内阻抗压降通常较小，如忽略内阻抗压降，则有忽略漏磁等因素，即变压器本身损耗忽略不计时，U2I2=U1I1或I1/I2=U2/U1，由此可以得到I1/I2=N2/N1。变压器分类及技术参数一、变压器的分类变压器按用途一般分为电力变压器和特殊变压器二大类。电力变压器指的是电力系统一次回路中供输、配、供电用的变压器；特殊变压器是特殊电源、控制系统、电信装置中用的用途特殊、性能特殊、结构特殊的变压器。1.电力变压器分类（1）按作用分类：升压变压器、降压变压器、配电变压器、联络变压器等。（2）按结构分类：双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器等。（3）按相数分类：单相变压器，三相变压器。（4）按冷却方式分类：油浸自冷变压器，干式空气自冷变压器、干式浇铸绝缘变压器、油浸风冷变压器、油浸水冷变压器、强迫油循环风冷变压器、强迫油循环水冷变压器等。（5）按绕组使用材料分类：铜线变压器、铝线变压器。（6）按调压方式分类：无载调压变压器，有载调压变压器。2.特殊用途变压器分类按用途分类主要有整流变压器、电炉变压器、电焊变压器、矿用变压器、般用变压器、中频变压器、试验变压器、调压变压器等。变压器的分类:二、变压器型号及参数变压器的型号及主要参数一般均标示于变压器铭牌上。下面是几张实拍的变压器铭牌。铭牌一铭牌二铭牌三铭牌四变压器铭牌五三、变压器型号按照国家规定，从1965年10月1日起，变压器一律实行汉语拼音字母的新型号。国产变压器一般遵循此规定，少部分进口变压器未按此规定。

S—在第一位代表三相，在第三、四位则代表三绕组；

F—代表油浸风冷；Z—代表有载调压；

J—代表油浸自冷；L—代表铝绕组(或防雷)；

P—代表强迫油循环；D—代表单相，在末位表示移动式；

O—代表自耦，在第一位代表降压，在末位表示升压；

X—代表消弧线圈。例如一台变压器的型号为：SFPSL1-50000/110S—三相；

F—油浸风冷；

P一强油循环风冷；

S—三绕组；

Ll—铝线绕组第一次改型产品；

50000—额定容量为50000kVA；

110—高压侧为110kV电压等级。四、变压器的参数(1)额定容量SN

(2)额定电压U1N、U2N(3)额定电流I1N、I2N对于单相变压器：I1N=SN/U1N；I2N=SN/U2N。对于三相变压器：；。(4)额定频率f(5)电力变压器容量比(6)电压比(7)短路阻抗(短路电压)(8)负载损耗(9)空载电流(10)空载损耗(11)其它，接线组别、冷却方式、各分接电压等。变压器的主要结构：分为主体和主要附件。

主体包括：铁心、绕组、绝缘装配件、分接开关、引线、外壳。

其中铁心、绕组、绝缘装配件、分接开关组合起来通常称为器身。

主要附件包括：高、低压套管、储油柜、冷却装置、保护测量装置。变压器的结构1、油浸式变压器结构下图为油浸式变压器结构图：正面背面上面2、干式变压器结构3、10kV油浸式变压器结构外壳铁心绕组4、110kV及以上变压器结构铁芯：是变压器磁的通路，同时支持和固定绕组。由冷扎硅钢片叠放组成。变压器的一、二次绕组都绕在铁芯上。一般铁芯要一点接地，只要将其中一片硅钢片接地即可。

变压器的铁芯绕组：是变压器电的通路。由铜线绕成，它们绕在铁芯上，导线外用纸绝缘或沙包绝缘。变压器的绕组散热器：当变压器的上层油温与下层油温有温差时，油经散热器冷却后流会油箱，使变压器温度降低。以下为变压器各种形式的散热器：变压器的散热器变压器的各辅件防爆管：当变压器内部有故障时，温度升高，油剧烈分解，生产大量气体，使油箱内的压力剧增，防爆管玻璃或酚醛纸板压破，油和气体从管口喷出，防止变压器油箱爆炸或变形。压力释放器原理同样，只是压力释放器在油箱内压力释放后会自动关闭。以下为变压器防爆管外观图：分接开关：是用于改变变压器一次绕组抽头，借以改变变压比，调整二次电压的专用开关。分接开关分为：有载调压和无载调压。a、有载调压分接开关：可在带负荷的情况下切换分接头。b、无载调压分接开关：必须在停电的情况下切换分接头。变压器无励磁分接开关变压器有载分接开关变压器有载分接开关操作机构绝缘套管：绕组引出线查过套管引到油箱外，以便连接外电路。下图为变压器瓷套管外观图：油枕：当变压器油的体积因热胀冷缩时，起储油和补油作用，保证油箱充满油。同时减少变压器油与空气的接触面，降低油的劣化速度。油枕侧面的油位计，可以监视油位的变化。变压器的安全部件——储油柜(油枕)储油柜容积为油箱容积的1/10。作用：调节油量，保证变压器油箱内经常充满油；减小油和空气的接触面，防止油受潮或氧化速度过快。变压器的储油柜外部结构示意图:①胶囊式:

②隔膜式：

③金属波纹式内部结构示意图:①胶囊式:

②隔膜式：

③金属波纹式a、内油式b、外油式变压器的冷却装置油温计油位计油流继电器变压器保护测量装置压力释放阀释放压力阀压力继电器变压器的气体继电器(瓦斯继电器)安装位置：在油箱与油枕之间的连接管道中。作用：当变压器内部发生故障时给出信号或切断电源。当变压器内部出现匝间短路，绝缘损坏，接触不良，铁芯多点接地等故障时，都将产生大量的热能，使油分解出可燃性气体，向储油柜方向流动。当流速超过气体继电器的整定值时，气体继电器的档板受到冲击，使继电器跳闸，从而避免事故扩大，这种情况通常称之为重瓦斯保护动作。当气体沿油面上升，聚集在气体继电器内超过30ml时，也可使气体继电器的信号接点接通，发出警报，发生轻瓦斯保护。单台容量400kV.A以上的变压器一般要求安装气体继电器。动作原因分析(辅助设备异常)：①呼吸系统不畅通。变压器的呼吸系统包括气囊呼吸器，防暴简呼吸器(有的变压器两者合一)等，呼吸系统不畅或堵塞往往会造成轻、重瓦斯保护动作，并大多伴有喷油或跑油现象。

②冷却系统漏气。当冷却系统密封不严进入了空气或新投入运行的变压器未经真空脱气时，都会引起气体继电器的动作。

③冷却器入口阀门关闭。冷却器入口阀门关闭造成堵塞，相当于潜油泵向变压器注入空气，造成气体继电器频繁动作。

④散热器上部进油阀门关闭。散热器上部进入油阀门关闭，也会引起气体继电器的频繁动作。

⑤潜油泵缺陷对油中气体产生很大影响，其因为是潜油泵本身烧损，使油热分解，产生大量可燃性气体。动作原因分析：⑥变压器进气。运行经验表明，轻瓦斯保护动作绝大多数是由于变压器进入空气所致。造成进气的原因很多，主要有：密封垫老化和破损，法兰结合面变形，油循环系统进气，潜油泵滤网堵塞，焊接处砂眼进气等。

⑦变压器内出现负压区。变压器在运行中有的部位的阀门可能被误关闭。油枕下部与油箱连通管上的蝶阀或气体继电器与油枕连通管之间的蝶阀被误关闭。也可能是安装时，油枕上盖关得很紧而吸湿器下端的密封胶圈又未取下等。由于上述原因，当气温下降时，变压器主体内油的体积缩小，而缺油又不能及时补充过来，致使油箱顶部或气体继电器内出现负压区，有时在气体继电器中还会形成油气上、下浮动。油中逸出的气体向负压区流动最终导致气体继电器动作。动作原因分析：⑧油枕油室中有气体。大型变压器通常装胶囊隔膜式油枕，胶囊将油枕分为气室和油室两部分。若油室中有气体，当运行时油面升高就会产生假油面，严重时会从呼吸器喷油或防爆膜破裂。此时变压器油箱内的压力经呼吸器法兰突然释放，在气体继电器管路产生油流，同时升高座等死区的气体被压缩而积累的能量也突然释放，使油流的速度加快，导致瓦斯保护动作。

⑨净油器的气体进入变压器。在检修后安装净油器时，由于排气不彻底，净油器入口胶垫密封不好等原因，使空气进入变压器导致瓦斯保护动作。另外，停用净油器时也可能引起轻瓦斯保护动作。呼吸器是变压器储油柜内部空间与变压器外部空间连接的通道。外部空气进入变压器内部时，空气先经底罩内的变压器油过虑，再经干燥剂吸潮。其作用是使油箱内外压力保持一致，并减缓油箱内变压器油的氧化和受潮，延长其使用期限。填充在呼吸器里的硅胶在干燥的情况下呈浅蓝色，吸潮达到饱和状态时呈淡红色。饱和的硅胶在140℃高温下烘焙8h后可恢复使用。变压器的呼吸器受潮的硅胶干燥的硅胶变压器在线净油装置变压器的安装、运行及检修(1)变压器的安装开箱清点及附件检查器身检查本体就位真空注油附件安装补充油及整体密封试验设备交接试验工程竣工验收变压器油处理(1)变压器的安装a、开箱清点及附件检查根据装箱清单检查所到设备及附件的技术文件是否齐全，各种附件是否齐全完好，套管应无损伤、无裂纹、无渗漏油，散热器、油泵、导油管等应密封良好。检查主体在运输车上的位置与冲击记录仪的冲击情况记录。b、变压器油处理变压器所需的绝缘油一般由变压器本体带来部分和补充部分组成。首先要对变压器本体油进行绝缘油试验，补充油运到现场后，首先取油样进行化验及各项目试验，根据试验结果，确定哪些油需进行油处理。把不符合国标的绝缘油抽到大油罐中，经高真空滤油机进行轮番过滤，直到微水量、微气量、耐压强度、介损值等指标都达到国标要求为止。(1)变压器的安装c、本体就位变压器的本体必须固定牢靠。单台变压器油量超过600kg时，变压器下方应有储油坑，坑内应铺以厚25cm以上的卵石层。d、器身检查检查人员的衣、鞋、帽必须清洁，最好不穿带有钮扣的衣服。不允许带除工具外的其它物件。所有工具要有严格登记、清点制度，严防丢忘油箱中。主要项目有：铁芯有没有变形、移动，所有螺丝是否紧固，防松绑扎是否完好，引出线绝缘是否包扎紧固、无破损，绕组绝缘是否完好，有载调压切换装置是否接触良好，铁轭螺杆与铁芯、铁轭与夹件的绝缘是否良好，铁芯应无多点接地现象。(1)变压器的安装e、附件安装气体继电器在安装之前应及时送检，合格后待用。联管安装前，用合格的变压器将管内壁、连接面清洗干净。散热器底部油流继电器的方向应指向器身。f、真空注油我国及国外规范都规定220kV油浸式变压器必须进行真空注油。真空注油的优点：防止或减少瓦斯保护误动；可抽出器箱内的潮气；可检查器身的严密性；防止局部放电。(1)变压器的安装g、变压器的交接试验变压器的电气试验应在油静止至少10h后再进行。一般试验项目有：1)测量变压器绕组所有分接位置的直流电阻2)测量绕组所有分接头的变压比及连接组别和检查相位3)测量绕组的绝缘电阻和吸收比或极化指数4)测量绕组连同套管的泄漏电流和介损5)空载试验6)变压器本体、有载分接开关和套管中的油试验7)变压器油的气相色谱试验8)测量铁芯引线对地的绝缘电阻(2)变压器的试运行试运行时的检查项目：a、中性点直接接地系统的变压器在进行冲击合闸时，中性点必须接地。b、气体继电器的重瓦斯必须投跳闸位置。c、额定电压下的冲击合闸应无异常，励磁涌流不致引起保护装置的误动作。d、受电后变压器应无异常情况。e、检查变压器及冷却装置所有焊缝，不应有渗油现象，变压器无异常振动或放电声。f、分析试运行前后变压器油的色谱数据，应无明显变化。(2)变压器的试运行试运行时间规定：新投运的变压器带负荷前应空载运行24h。(3)变压器的检修变压器的检修分为小修和大修。a、变压器小修是指不吊出铁芯和绕组的情况下进行的各项检查和维修。小修包括以下项目：1)处理日常巡视中发现的缺陷；2)测定绕组的绝缘电阻；3)清扫瓷套和外壳，清扫油箱和附件，必要时进行补漆，检查各部螺纹有无松动，；4)检修油位计，调整油位；5)检修净油器等油保护装置；(3)变压器的检修6)检查冷却器：包括油泵、风扇、油流继电器等，必要时清扫和冲洗冷却器散热管；7)检修安全保护装置：包括储油柜、压力释放阀、气体继电器等；8)检修测温装置：包括压力式温度计、电阻温度计(绕组温度计)等；9)检查接地系统；10)检查呼吸器是否完好；如硅胶已受潮(达2/3)，应更换；11)检查引线，处理过热及烧伤缺陷；(3)变压器的检修12)检查有无渗漏油；检查油管有无堵塞；如油量不足，应予以补油。设备的渗漏概念为：有油迹者为渗油，有油珠下滴者为漏油。有油渗出为渗点，有油滴落为一般漏点，油每五分钟一滴为严重漏点。变压器的绝缘电阻须采用2500V的兆欧表测定。(3)变压器的检修a、变压器大修是指放出变压器油，吊出铁芯和绕组的情况下进行的各项检查和维修。大修包括以下项目：1)吊罩检修器身或吊出器身检修；2)引线及磁(电)屏蔽装置检修；3)铁芯、铁芯紧固件(穿心螺杆、夹件、绑带等)、压钉、压板及接片的检修；4)油箱及附件的检修。5)冷却器、油泵、风扇、阀门及管道等附属设备的检修；6)安全保护装置的检修；(3)变压器的检修7)油保护装置的检修；8)测温装置的校验；9)操作控制箱的检修和试验；10)分接开关的检修；11)全部密封胶垫的更换和组件试漏；12)必要时对器身绝缘进行干燥处理；13)变压器油的处理或换油；14)清扫油箱并进行喷涂油漆；15)大修后的电气试验、油化验和试运行；16)220kV及以上变压器必要时应做绕组变形试验。变压器的巡视与检查为确保安全用电，对运行中的变压器，电气运行值班人员应按规定进行巡视与检查，以便了解变压器的运行情况，可以及时发现设备缺陷，从而把设备故障消除在萌芽状态，避免出现设备事故。(1)变压器的声音检查正常运行时，变压器应发出均匀的嗡嗡声，如发现声音变大，且伴有噪音，可能内部有故障，如铁磁共振或系统单相接地短路引起的过电流穿越主变。(2)油温检查变压器的正常油温应在85℃以下(上层油温)，如果油温不断升高，而负荷冷却装置均正常，则应考虑是由于绕组内部层间或匝间短路引起的。(3)导线、连接线的检查变压器的导线、连接线等主要检查有无松动情况，接头处应接触良好，晚间熄灯巡视无发热情况。

(4)绝缘瓷质部分检查绝缘瓷质有套管瓷质，中性点接地部分瓷质等，检查时应无放电痕迹，无污物，特别应注意无破损裂纹，尤其在雷雨过后，因为如果绝缘套管有积垢或大的裂纹和碎片，容易引起套管闪络和爆炸。(5)油位油色检查主变油位包括油枕油位，套管油位及有载调压装置的油枕油位。油枕油位对比温度曲线应在正常范围内，如油位不正常或偏低，应考虑是否有渗漏油问题，油色检查时，油色不应有明显变化，正常—般为浅黄色或黄色，若颜色迅速变暗，说明油质变坏，油的绝缘强度降低，易引起绕组与外壳的击穿。(6)呼吸器检查呼吸器中的蓝色硅胶吸收水份后变红，应检查其变色程度不超过2／3，油杯中油量适中。(7)冷却装置检查冷却装置如风扇、潜油泵是否按要求运行，其运行声音是否正常，风向和油的流向是否正确，这都是必要的检查项目。(8)压力释放阀的检查压力释放阀是本体的重要保护，巡视中应注意其良好性，有无渗漏油现象。(9)接地装置检查接地点如本体外壳接地，中性点接地，铁芯接地等其接地扁铁应完整，可靠。(10)瓦斯继电器检查正常时瓦斯继电器应充满油，未动作。变压器的异常及分析一、变压器声音异常的分析

变压器正常运行时，应发出均匀的“嗡嗡”声，这是由于交流电通过变压器线圈时产生的电磁力吸引硅钢片及变压器自身的振动而发出的响声。如果产生不均匀或其它异音，都属不正常的。

1、变压器声音比平时增大，声音均匀，可能有以下原因：

（1）电网发生过电压。电网发生单相接地或产生谐振过电压时，都会使变压器的声音增大，出现这种情况时，可结合电压表计的指示进行综合判断。

（2）变压器过负荷时，将会使变压器发出沉重的“嗡嗡”声，若发现变压器的负荷超过允许的正常过负荷值时，应根据现场规程的规定降低变压器负荷。

2、变压器有杂音

有可能是由于变压器上的某些零部件松动而引起的振动。如果伴有变压器声音明显增大，且电流电压无明显异常时，则可能是内部夹件或压紧