第二课 变压器

第二章变压器2011年6月目录第一节变压器基本结构和分类第二节变压器的工作原理第三节高压套管第四节吸湿器第五节压力释放阀第六节有载调压开关内部结构及原理图第七节瓦斯继电器第八节温度控制器第九节变压器定期检查与维护标准第一节变压器基本结构和分类

变压器是一种静止的电机，它利用电磁感应原理将一种电压、电流的交流电能转换成同频率的另一种电压、电流的电能。换句话说，变压器就是实现电能在不同电压等级之间进行转换。

1、变压器的基本结构：

铁芯、绕组、绝缘套管、油箱及其他附件，其中铁芯和绕组是变压器的主要部件，称为器身。1）铁芯：构成了变压器的磁路，同时又是套装绕组的骨架。铁芯由铁芯柱和铁轭两部分构成。铁芯柱上套绕组，铁轭将铁芯柱连接起来形成闭合磁路。铁芯材料：为了提高磁路的导磁性能，减少铁芯中的磁滞、涡流损耗，铁芯一般用高磁导率的磁性材料——硅钢片叠成。2）绕组：绕组是变压器的电路部分，它由铜或铝绝缘导线绕制而成。一次绕组（原绕组）：输入电能二次绕组（副绕组）：输出电能一次绕组和二次绕组通常套装在同一个芯柱上，内低外高，一次和二次绕组具有不同的匝数，通过电磁感应作用，一次绕组的电能就可传递到二次绕组，且使一、二次绕组具有不同等级的电压和电流。其中两个绕组中，电压较高的我们称为高压绕组，电压较低的称为低压绕组。3）其他部件：油枕、变压器油、绝缘套管、瓦斯继电器、压力释放阀、压力突变继电器、测温装置、调压装置等部件。下面我们看一下变压器组成结构实物图：

A、变压器冷却器油枕高压套管器身、油箱有载调压机构箱油位计压力释放阀温度控制器B、变压器内部构造图高压绕组有载调压开关铁芯

2、变压器的分类：

1）按用途分类，可分为电力变压器（主要用在输配电系统中，又分为升压变压器、降压变压器、联络变压器和厂用变压器）仪用互感器（电压互感器和电流互感器）、特种变压器（如调压变压器、试验变压器、整流变压器、电焊变压器等）。2）按绕组数目分类:可分为双绕组变压器,三绕组变压器、多绕组变压器和自耦变压器。

3）按相数分类，有单相变压器、三相变压器和多相变压器。

4）按冷却介质和冷却方式分类，可分为油浸式变压器（包括油浸自冷式、油浸风冷式、油浸强迫油循环式）、干式变压器。

5）电力变压器按容量大小通常分为小型变压器（容量为10～630kVA）、中型变压器（容量为800～6300kVA）、大型变压器（容量为8000～63000kVA）和特大型变压器（容量在90000kVA及以上）。

1、变压器原理简化图:

第二节变压器的工作原理2、工作原理：

主磁通和漏磁通：1）由于铁磁材料有饱和现象，所以主磁路的磁阻不是常数，主磁通与建立它的电流之间呈非线性关系。漏磁路的磁阻基本上是常数，漏磁通与产生它的电流呈线性关系2）主磁通在原、副绕组中均感应电动势，当副方接上负载时便有电功率向负载输出，故主磁通起传递能量的作用。而漏磁通仅在原绕组中感应电动势，不能传递能量，仅起压降作用。因此，在分析变压器和交流电机时常将主磁通和漏磁通分开处理。3）正方向的规定：从理论上讲，正方向可以任意选择，因各物理量的变化规律是一定的，并不依正方向的选择不同而改变。通常按习惯方式规定正方向，称为惯例。变压器原理公式电动势与磁通关系：e1(t)=-N1dφ/dt电动势E=4.44fNφ（电动势滞后磁通90°）视在功率：S=√3UI(U线电压、I线电流）功率因数：有功功率p与视在功率S的比值叫功率因数COSφ＝P／S一次、二次绕组的电压、电动势的瞬时值均按正弦规律变化，则有U1/U2=E1/E2=N1/N2第三节高压套管1–顶盖螺帽；2–可伸缩连接段；3–顶部储油室；4–油位指示；5–空气侧瓷套；6–导电管；7–变压器油；8–电容纸；9–压紧装置；10–安装法兰；11–安装电流互感器处；12–油侧瓷套；13–底部螺帽；14–密封塞第四节吸湿器1.吸湿器工作原理：

吸湿器是一个圆形的容器，如上图所示，它是目前使用得较多的一种悬挂式吸湿器。上端通过联管接到油枕，下端有孔与大气相通。在变压器运行中，绝缘油的温度变化时，油枕要发生吸气和排气作用，空气就是通过吸湿器而进出油枕的。吸湿器下端的空气进口处设有油封装置。在容器内部装满硅胶或氯化钙等吸潮剂，用以除去吸入空气中的尘埃和水分，所以吸湿器又叫做空气滤过器。

吸湿器内的硅胶宜采用同一种变色硅胶。当较多硅胶受潮变色时，需要更换硅胶。对单一颜色硅胶，受潮硅胶不超过2/3。

2.吸湿器的安装及检修：

1、吸湿器安装前，一定要进行检查，在安装时应将保存或运输时为防潮而加装的无孔胶垫及防潮剂去掉。

2、吸湿器拆卸时，首先拧开底部油封碗，卸下上部油枕连管或隔膜胶管的连接，取下呼吸器，将吸湿器解体，倒出内部吸湿剂。

3、检查吸湿器玻璃筒应完好无破损，器身应密封良好。

4、吸湿器底油封应注油至油面线，无油面线时应使油浸过进气口以上即可，以起到对气体的过滤作用。5、变色硅胶应呈蓝色，如呈红色则说明受潮失效，受潮的硅胶应在烘干箱115～120℃温度下干燥数小时，呈天蓝色后方可再用。6、运行中的变压器更换硅胶时，变压器重瓦斯保护要退出运行改信号。第五节压力释放阀

A、作用：变压器的压力释放阀是变压器非电量保护的安全装置。

即在变压器油箱内部发生故障时，油箱内的油被分解、气化，产生大量气体，油箱内压力急剧升高，此压力如不及时释放，将造成变压器油箱变形、甚至爆裂。安装压力释放阀可使变压器在油箱内部发生故障、压力升高至压力释放阀的开启压力时，压力释放阀在2ms内迅速开启，使变压器油箱内的压力很快降低。当压力达到54kPa时，压力释放阀在2ms内开启、释放压力;在压力值为29kPa时，压力释放阀自动关闭。这样，使变压器油箱不致因压力过大而变形爆炸。压力释放阀最大优点是动作后能够自动恢复原状。B、压力释放阀内部结构1一法兰；2一垫圈；3一阀盘；4一密封圈（内）；5一密封圈（外）；6一罩盖；7一弹簧；8一动作指示器；9一报警开关；10一手动复位器C、压力释放阀的检修项目：1.清除积尘，保持洁净；2.各部连接螺栓及压力弹簧应完好，无锈蚀，无松动；3.开启和关闭压力应符合规定；4.触点接触良好，信号正确；5.密封良好不渗油/水；6.防止内部积聚气体因温度变化发生误动。第六节有载调压开关内部结构及原理图A.有载调压开关工作原理

在变压器高压绕组上设有抽头，通过改变变压器的变比来调整二次侧电压的大小。调压变压器分为有载调压和无载调压变压器两种。有载调压变压器可根据系统运行情况，在带负荷的条件下随时切换分接头开关，保证电压质量，而且分接头数目多、调节范围比较大，如SFPZ7—120000/220型有载调压变压器，额定电压比为220±8×1.5%/38.5，其调压范围为±8×1.5%。采用有载调压变压器时，可以根据最大负荷和最小负荷时分接头电压来分别选择各自合适的分接头。这样就能缩小二次(侧)电压的变化幅度，甚至改变电压变化的趋势。B.有载调压开关运行维护注意事项1、分接开关运行一年或切换2000～4000次后，应取切换开关油箱中的抽样进行工频耐压（不低于30KV）试验，试验应合格，否则更换合格绝缘油。2、新投入的分接开关，在切换5000次后，应将切换开关吊出检查，以后可按实际情况确定检查周期。3、运行中的分接开关动作5000次后或绝缘油的击穿电压低于25kV时，应更换切换开关油箱的绝缘油。4、为了防止分接开关在严重过负荷或系统短路时进行切换，应在有载分接开关控制回路中加装电流闭锁装置，其整定值不超过变压器额定电流的1.5倍。5、电动操作机构应经常保持良好状态，有载分接开关配备的瓦斯保护及防爆装置均应运行正常。当保护装置动作时应查明原因。6、分接开关的切换开关箱应严格密封，不得渗漏。如发现其油位升高异常或满油位，说明变压器与有载分接开关切换箱窜油。应保持变压器油位高于分接开关的油位，防止开关箱体油渗入变压器本体，影响油质绝缘，并及时安排停电处理。第七节瓦斯继电器a.瓦斯继电器作用：

瓦斯保护是变压器内部故障的主要保护元件，对变压器匝间和层间短路、铁芯故障、套管内部故障、绕组内部断线及绝缘劣化和油面下降等故障均能灵敏动作。当油浸式变压器的内部发生故障时，由于电弧将使绝缘材料分解并产生大量的气体，其强烈程度随故障的严重程度不同而不同。瓦斯保护就是利用反应气体状态（又称气体继电器）来保护变压器内部故障的。

A、瓦斯继电器外形图B、瓦斯继电器工作原理

当变压器内部发生轻微故障时，气体产生的速度较缓慢，气体上升至储油柜途中首先积存于瓦斯继电器的上部空间，使油面下降，开口杯5随之下降而使干簧接点15闭合，接通延时信号，这就是所谓的“轻瓦斯”；重瓦斯时油流方向瓦斯继电器的两个坡度及作用

变压器的气体继电器侧有两个坡度。一个是沿气体继电器方向变压器大盖坡度，应为l％～1.5％。变压器大盖坡度要求在安装变压器时从底部垫好。另一个则是变压器油箱到油枕连接管的坡度，应为2％～4％（这个坡度是由厂家制造好的）。这两个坡度一是为了防止在变压器内贮存空气，二是为了在故障时便于使气体迅速可靠地冲入气体继电器，保证气体继电器正确动作。C、瓦斯继电器动作过程上图为：瓦斯继电器动作过程a）正常状态；b）轻瓦斯动作；c）重瓦斯动作；d）严重漏油时

当变压器内部发生严重故障时，则产生强烈的瓦斯气体，油箱内压力瞬时突增，产生很大的油流流向油枕方向，因油流冲击档板10，档板克服弹簧的阻力，带动磁铁11向干簧触点13方向移动，使触点13闭合，接通跳闸回路，使断路器跳闸，这就是所谓的“重瓦斯”。重瓦斯动作，立即切断与变压器连接的所有电源，从而避免事故扩大，起到保护变压器的作用。

D、瓦斯继电器检修项目瓦斯继电器的检修项目：1.将瓦斯继电器拆下，检查容器、玻璃窗、放气阀门、放油塞、接线端子盒、小套管等是否完整，接线端子及盖板上箭头标示是否清晰，各接合处是否渗漏油；2.瓦斯继电器密封检查合格后，用合格的变压器油冲洗干净；3.瓦斯继电器应由专业人员检验，动作可靠，绝缘、流速校验合格；4.瓦斯继电器先装两侧联管，联管与阀门、联管与油箱顶盖间的联结螺栓暂不完全拧紧，此时将瓦斯继电器安装于其间，用水平尺找准位置并使入出口联管和气体继电器三者处于同一中心位置，后再将螺栓拧紧；5.复装完毕后打开联管上的阀门，使储油柜与变压器本体油路连通，打开瓦斯继电器的放气塞排气；6.连接气体继电器二次引线，并做传动试验。

第八节变压器温度控制器变压器用绕组温控器BWR-04作用：是变压器内部温度的主要保护元件，油浸式变压器上层油温一般不宜经常超过85℃，当上层油温达到65℃启动冷却器；上层油温降到55℃时，冷却器能够退出运行；当上层油温达到85℃能否发出报警信号；当上层油温达到97℃时能否发出跳闸信号或满足厂家要求。变压器绕组温度测量原理第九节变