變壓器相關(guān)知識(shí)

1、變壓器 1.變壓器基本工作原理 2.變壓器的種類 3.變壓器基本結(jié)構(gòu) 4.變壓器的運(yùn)行與維護(hù) 5.變壓器相關(guān)知識(shí)了解1.變壓器基本工作原理 電力變壓器是用來(lái)改變交流電壓大小的電氣設(shè)備。它是根據(jù)電磁感應(yīng)的原理，以相同的頻率，在兩個(gè)或更多的繞組之間，變換交流電壓和電流而傳輸電能的靜止電氣設(shè)備。 變壓器是由原邊（一次繞組）、副邊（二次繞組）和鐵芯組成。當(dāng)變壓器的一次繞組與交流電源接通后，一次繞組內(nèi)流過(guò)交變電流產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)，在這個(gè)磁動(dòng)勢(shì)作用下，鐵芯中便有交變磁通，即一次繞組從電源吸取電能轉(zhuǎn)變?yōu)榇拍?。交變磁通在鐵芯中同時(shí)交鏈原、副邊繞組，由于電磁感應(yīng)作用，分別在原、副邊繞組產(chǎn)生頻率相同的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。由于交

2、變磁通在原、副邊繞組單匝上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小是相同的，只是原、副邊繞組的匝數(shù)不同才導(dǎo)致了原、副邊感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小的不同。所以一次、二次側(cè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比等于一次、二次側(cè)繞組匝數(shù)之比，這就是變壓器變壓的原理。 如果此時(shí)二次繞組接通負(fù)載，在二次繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)作用下，便有電流流過(guò)負(fù)載，使鐵芯中的磁能轉(zhuǎn)換為電能。又因?yàn)槎蝹?cè)電流也產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)，而主磁通由于外加電壓不變而趨于不變，隨之在一次側(cè)增加電流，使磁動(dòng)勢(shì)達(dá)到平衡，這樣一次側(cè)和二次側(cè)通過(guò)電磁感應(yīng)而實(shí)現(xiàn)了能量的傳遞。這就是變壓器利用電磁感應(yīng)原理將電源的電能傳遞到負(fù)載中的工作原理。2.變壓器的種類 1.按冷卻和絕緣介質(zhì)可分為：干式變壓器、油浸變壓器、氣體絕緣

3、變壓器。 2.按電源相數(shù)可分為：?jiǎn)蜗嘧儔浩?、三相變壓器?3.按鐵芯或線圈結(jié)構(gòu)可分為：芯式變壓器、殼式變壓器。 4.按用途可分為：電力變壓器、配變變壓器、換流變壓器、試驗(yàn)變壓器以及用于不同工業(yè)的專用變壓器（如：電爐變壓器、整流變壓器、牽引變壓器、啟動(dòng)變壓器、礦用變壓器等）。 5.按高低壓線圈有無(wú)電的聯(lián)系可分為：普通變壓器、自耦變壓器。 6.按變壓器的調(diào)壓方式可分為：無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器、有載調(diào)壓變壓器。 7.按繞組數(shù)量可分為：雙繞組變壓器、三繞組變壓器。3.變壓器基本結(jié)構(gòu) 每臺(tái)較大容量的變壓器，一般是由鐵芯、繞組、油箱、絕緣套管等主要部分組成。鐵芯和繞組是變壓器進(jìn)行電磁能量轉(zhuǎn)換的有效部分，稱為變壓

4、器的器身。油箱是油浸式變壓器的外殼，箱內(nèi)灌滿了變壓器油，變壓器油起絕緣和散熱作用。絕緣套管是將變壓器內(nèi)部的高低壓引線引到油箱的外部，不但作為引線對(duì)地的絕緣，而且擔(dān)負(fù)著固定引線的作用。 3.1鐵芯 鐵芯在變壓器中構(gòu)成一個(gè)閉合的磁路又是安裝線圈的骨架對(duì)變壓器電磁性能和機(jī)械強(qiáng)度是極為重要的部件。鐵芯是變壓器的磁路，為提高變壓器磁路的導(dǎo)磁率，鐵芯材料采用高導(dǎo)磁性能的硅鋼片，為減少交變磁通在鐵芯中引起的渦流損耗，鐵芯通常是用0.280.35毫米相互絕緣的硅鋼片疊成。 3.2繞組 繞組是變壓器的電路部分，由絕緣導(dǎo)線組成。高、低壓繞組在鐵芯柱上按同心圓筒的方式套裝。在一般情況下，總是將低壓繞組放在里面靠近鐵

5、芯處，把高壓繞組放在外面，以利于絕緣。高、低壓繞組間，低壓繞組與鐵芯柱之間留有絕緣間隙的散熱通道。（翻繞法、換位處理、散熱油道） 3.3變壓器外殼 變壓器鐵芯和繞組就放置在油浸式變壓器的外殼內(nèi)。外罩按變壓器容量的大小，結(jié)構(gòu)基本上有吊芯式和吊罩式兩種。大容量變壓器由于體積重量大，如采用吊芯式外罩結(jié)構(gòu)，在實(shí)際檢修中比較困難。因此，大型電力變壓器的外罩都毫不例外地做成吊罩式。這種箱殼猶如一只鐘罩，故又稱鐘罩式油箱。當(dāng)變壓器鐵芯和繞組需進(jìn)行檢修時(shí)，吊去外面鐘罩形狀的外殼，變壓器鐵芯和繞組便全部暴露在外了，可以作充分的檢修。吊外罩顯然比吊鐵芯和繞組容易得多，不需要特別重型的起重設(shè)備。隨著變壓器技術(shù)的發(fā)展

6、，變壓器的性能和可靠性大大提高，越來(lái)越多的大型變壓器采用全焊接結(jié)構(gòu)，這樣可減少變壓器的滲漏點(diǎn)，便于運(yùn)行維護(hù)，缺點(diǎn)是一旦變壓器出現(xiàn)故障，必須切開(kāi)變壓器外殼。 3.4變壓器油枕 油浸式變壓器頂部設(shè)有一個(gè)筒形儲(chǔ)油箱，就是油枕。油浸式變壓器的殼體內(nèi)充滿了變壓器油，油枕通過(guò)裝有氣體繼電器的連通管與變壓器殼體連通。變壓器為全密封結(jié)構(gòu)，不和外界空氣接觸，油中含雜質(zhì)和水分將會(huì)降低絕緣性能。當(dāng)油溫變化時(shí)，油的體積會(huì)膨脹或收縮，就引起油面的升高和降低，油枕起到儲(chǔ)油和補(bǔ)油的作用，保證了油箱內(nèi)充滿了油。同時(shí)油枕還使變壓器與空氣接觸面變小，減緩了變壓器油的劣化速度。油枕上裝有油位指示器。 油枕有三種類型：波紋式、膠囊式

7、、隔膜式。3.5瓦斯繼電器瓦斯繼電器（氣體繼電器）是變壓器所用的一種保護(hù)裝備，裝在變壓器油枕與本體油箱之間的管道內(nèi)。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，短路電流產(chǎn)生的電弧使變壓器油和其它絕緣材料分解，從而產(chǎn)生大量的可燃性氣體，人們將這種可燃性氣體統(tǒng)稱為瓦斯氣體。故障程度越嚴(yán)重，產(chǎn)生的瓦斯氣體越多、流速越快，氣流中還夾雜著細(xì)小的、灼熱的變壓器油。利用變壓器內(nèi)部故障使油分解產(chǎn)生氣體或造成油流涌動(dòng)時(shí)，使氣體繼電器的接點(diǎn)動(dòng)作，接通指定的控制回路，并及時(shí)發(fā)出信號(hào)告警（輕瓦斯）或啟動(dòng)保護(hù)元件自動(dòng)切除變壓器（重瓦斯）。輕瓦斯主要反映在運(yùn)行油位下降或者輕微故障時(shí)油分解的氣體沿連接管道上升進(jìn)入瓦斯繼電器，氣壓使油面下降

8、，繼電器的開(kāi)口杯隨油面落下，輕瓦斯觸點(diǎn)接通發(fā)出信號(hào)，當(dāng)輕瓦斯內(nèi)氣體過(guò)多時(shí)，可以由瓦斯繼電器的氣嘴將氣體放出。重瓦斯主要反映在變壓器嚴(yán)重內(nèi)部故障（特別是匝間短路等其他變壓器保護(hù)不能快速動(dòng)作的故障）產(chǎn)生的強(qiáng)烈氣體推動(dòng)油流沖擊擋板，擋板上的磁鐵吸引重瓦斯觸點(diǎn)，使觸點(diǎn)接通而接通跳閘回路。 3.6安全閥 安全閥主要用于迅速釋放變壓器內(nèi)可能產(chǎn)生的任何過(guò)大壓力，以保證變壓器不發(fā)生殼體結(jié)構(gòu)嚴(yán)重變形甚至爆炸或噴油著火等嚴(yán)重的損壞事故。當(dāng)變壓器發(fā)生故障導(dǎo)致油箱內(nèi)壓力升高時(shí)，油和氣體通過(guò)壓力釋放閥噴出。當(dāng)油箱中壓力消除時(shí)，安全閥自動(dòng)關(guān)閉。 3.7空氣干燥器（呼吸器） 防止潮濕和臟空氣進(jìn)入油枕氣囊中，從而有可能污染變

9、壓器油?？諝飧稍锲鲀?nèi)充滿硅膠吸附劑，下部有油封?？諝庀冉?jīng)過(guò)油封，再通過(guò)硅膠，然后進(jìn)入油枕氣囊，使其壓縮或擴(kuò)張，達(dá)到調(diào)節(jié)變壓器油位的目的。 3.8油再生器（熱虹吸過(guò)濾器） 對(duì)運(yùn)行中的變壓器油進(jìn)行連續(xù)不斷的再生處理，使油保持合格品質(zhì)。油再生器內(nèi)充滿吸附劑硅膠，利用運(yùn)行中變壓器的油上下溫差形成的比重差，作為循環(huán)動(dòng)力，以使變壓器油經(jīng)過(guò)再生器不斷循環(huán)，從而達(dá)到油再生目的。 3.9關(guān)斷閥（隔離閥、截止閥） 位于油枕和變壓器油箱之間的連通管上。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障或失火時(shí)，自動(dòng)切斷油枕與油箱之間的油通路，以阻止油枕內(nèi)油進(jìn)入油箱，關(guān)斷閥的控制回路接入變壓器的消防系統(tǒng)中，由變壓器的主保護(hù)和消防保護(hù)起動(dòng)。 3.10

10、指針式油位計(jì)（磁力式油位計(jì)） 與普通玻璃管式油位計(jì)相比較，該油位計(jì)有隔絕陽(yáng)光照射，避免油過(guò)早老化和油位計(jì)本身不易損壞等優(yōu)點(diǎn)。但缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，油面觀察不直觀。由于變壓器油有受熱膨脹，冷卻收縮特性，所以油枕油位均采用了溫度刻度表示。正常運(yùn)行時(shí)，油枕油位指示應(yīng)在“最高”、“最低”極限刻度之間。當(dāng)油位上升或降低到極限位置時(shí)，指針亦對(duì)應(yīng)指示刻度盤(pán)上“最高”或“最低”極限刻度。在最低極限時(shí)，信號(hào)接點(diǎn)接通，發(fā)出“油位低”信號(hào)。 3.11 壓力式信號(hào)溫度計(jì) 裝在變壓器油箱外面，測(cè)量變壓器的上層油溫。溫度計(jì)帶有電接點(diǎn)，當(dāng)油溫度升高至整定值時(shí)，接通冷卻器控制回路，將冷卻風(fēng)扇開(kāi)啟，或直接發(fā)出信號(hào)。 3.12 絕緣

11、結(jié)構(gòu)和絕緣套管 變壓器的絕緣分主絕緣和縱向絕緣兩大部分。主絕緣是指繞組對(duì)地之間，相與相之間和同一相而不同電壓等級(jí)的繞組之間的絕緣?？v向絕緣是指同一電壓等級(jí)的一個(gè)繞組，其不同部位之間，例如層間、匝間、組對(duì)靜電屏之間的絕緣。主絕緣應(yīng)能承受工頻試驗(yàn)電壓和全波沖擊試驗(yàn)電壓的作用，主絕緣結(jié)構(gòu)應(yīng)保證在相應(yīng)電壓級(jí)試驗(yàn)電壓作用下，具有足夠的絕緣酯并保持一定的余度。 變壓器的絕緣套管是將變壓器內(nèi)部的高、低壓引線引到變壓器外罩外部，不但作為引線對(duì)地的絕緣，而且擔(dān)負(fù)著固定引線的作用。 3.13有載調(diào)壓（啟備變） 為了保證供電質(zhì)量及電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，必須根據(jù)系統(tǒng)電壓的波動(dòng)情況進(jìn)行調(diào)壓。調(diào)壓通常的方法是改變變壓器繞組

12、的匝數(shù)來(lái)改變電壓比，達(dá)到改變電壓的目的。改變變壓器繞組的匝數(shù)既在變壓器繞組上設(shè)置計(jì)算好的分接頭，通過(guò)該變分接頭來(lái)改變線圈的匝數(shù)，連接和切換分頭的機(jī)構(gòu)就稱為分接開(kāi)關(guān)。 變壓器在高壓繞組上抽出適當(dāng)?shù)姆诸^，通過(guò)改變這些分頭的接法就可以改變電壓，因?yàn)楦邏豪@組是套在低壓繞組的外邊，引出分頭進(jìn)行連接比較方便，另外高壓繞組電流小，引出線和分接開(kāi)關(guān)的載流部分截面小，開(kāi)關(guān)接觸部分所選擇的通流面也易解決。 變壓器調(diào)壓的方式有兩種，既有載調(diào)壓和無(wú)載調(diào)壓。所以分接開(kāi)關(guān)也就分為有載分接開(kāi)關(guān)和無(wú)載分接開(kāi)關(guān)。無(wú)載調(diào)壓方式又叫無(wú)激磁調(diào)壓或無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓，要求變壓器必須停止運(yùn)行，在不帶電情況下變換繞組分接頭，這種分接開(kāi)關(guān)叫做無(wú)載分

13、接開(kāi)關(guān)。有載調(diào)壓方式是變壓器運(yùn)行中，在帶有負(fù)荷的情況下允許改變繞組分接頭，因此這種分接開(kāi)關(guān)稱為有載分接開(kāi)關(guān)。4.變壓器的運(yùn)行與維護(hù) 4.1變壓器投入運(yùn)行前的準(zhǔn)備工作 1)進(jìn)行變壓器的所屬一次系統(tǒng)檢查，注意變壓器兩側(cè)沒(méi)有短路或接地線，接地閘刀應(yīng)可靠拉開(kāi)，過(guò)電壓限制器接入，變壓器中性點(diǎn)接地閘刀應(yīng)按規(guī)定合上。 2)進(jìn)行變壓器外觀檢查，內(nèi)容包括： a)變壓器頂蓋及周?chē)鍧崳瑹o(wú)遺留工具和雜物。 b)各接頭無(wú)松動(dòng)，套管瓷瓶清潔無(wú)裂紋、缺口、電弧痕跡，外殼可靠接地。 c)瓦斯繼電器內(nèi)充滿油，無(wú)氣體。 d)變壓器各部分無(wú)漏油、滲油且氣密性良好。 e)變壓器各處油位指示符合環(huán)境溫度要求，高壓套管油的壓力指示正常

14、。 f )油再生器和空氣干燥器按規(guī)定投入運(yùn)行。 g)冷卻系統(tǒng)控制柜接線良好，各閥門(mén)位置正確，無(wú)滲漏油現(xiàn)象。 3)大小修后應(yīng)進(jìn)行開(kāi)關(guān)的操作試驗(yàn)，所有開(kāi)關(guān)拉合良好。 4)投入變壓器的全部保護(hù)。 5)檢查有關(guān)記錄中的絕緣電阻應(yīng)符合要求。 6)按變壓器冷卻器使用規(guī)定啟用冷卻器。 7)有關(guān)變壓器的消防回路檢查按消防規(guī)程執(zhí)行。 8)有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)在大修后投運(yùn)前，必須由檢修和運(yùn)行人員共同對(duì)有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢查 4.2變壓器正常運(yùn)行狀況下巡回檢查內(nèi)容 1)變壓器聲音正常，無(wú)異常聲響，各部無(wú)漏油、滲油現(xiàn)象，氣密性良好。 2)各部溫度無(wú)明顯差異，上層油溫?zé)o明顯升高，并在規(guī)定值以內(nèi)。 3)套管、瓷瓶無(wú)裂紋和放電痕跡，

15、套管內(nèi)壓力正常。 4)油枕油位在規(guī)定的溫度線內(nèi)。 5)瓦斯繼電器內(nèi)充滿油且無(wú)氣體。 6)通風(fēng)冷卻系統(tǒng)各閥門(mén)位置正確，油泵、風(fēng)扇無(wú)異常聲音和振動(dòng)，控制柜內(nèi)各開(kāi)關(guān)位置正確，各設(shè)備無(wú)過(guò)熱現(xiàn)象。 7)呼吸器內(nèi)硅膠是否變色失效。 8)天氣突然變化時(shí)對(duì)室外變壓器的檢查內(nèi)容： a)大風(fēng)天氣檢查內(nèi)容：220KV引線有無(wú)劇烈擺動(dòng)或松動(dòng)，變壓器頂部或四周有無(wú)雜物可能引起短路危險(xiǎn)。 b)大雪天氣檢查內(nèi)容：套管接頭處無(wú)過(guò)熱現(xiàn)象（落雪即熔化表示過(guò)熱）及套管處不應(yīng)有冰溜子。 c)大霧天檢查內(nèi)容：檢查套管和瓶瓷有無(wú)放電現(xiàn)象。 9)當(dāng)氣溫突然變化時(shí)應(yīng)檢查各油位指示是否符合規(guī)定。 10)變壓器在運(yùn)行中進(jìn)行濾油、補(bǔ)油或更換油再生

16、器內(nèi)的硅膠工作，應(yīng)將重瓦斯保護(hù)改接信號(hào)，此時(shí)其他保護(hù)裝置仍應(yīng)投跳閘。當(dāng)油枕油位計(jì)的油面異常升高或呼吸器系統(tǒng)有異常現(xiàn)象，需要打開(kāi)放氣或放油閥門(mén)時(shí)，應(yīng)先將重瓦斯保護(hù)改接信號(hào)。 11)有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)在運(yùn)行中的巡檢項(xiàng)目： a)變壓器各側(cè)電壓指示應(yīng)在規(guī)定的電壓偏差范圍內(nèi)。有載調(diào)壓控制器電源指示燈顯示正常。 b)分接開(kāi)關(guān)的指示器應(yīng)指示正確，有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)油枕油位、油色及呼吸器硅膠顏色正常。 c)有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)及其附件各部件無(wú)滲油。計(jì)數(shù)器動(dòng)作正常，及時(shí)記錄動(dòng)作次數(shù)。電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱內(nèi)應(yīng)清潔，機(jī)構(gòu)門(mén)關(guān)閉嚴(yán)密。 4.3在下列情況下，立即停運(yùn)變壓器： a)變壓器內(nèi)部響聲大，且很不均勻，并有爆炸聲。 b)變壓器壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作，向

17、外噴油、冒煙。 c)變壓器套管?chē)?yán)重?fù)p壞，放電、引線接頭融斷。 d)變壓器帶正常負(fù)荷，冷卻系統(tǒng)運(yùn)行正常，但油溫連續(xù)上升，控制不住，且達(dá)允許極限值（主變75，高廠變、啟備變95） e)變壓器油枕內(nèi)無(wú)油，并伴隨輕瓦斯動(dòng)作發(fā)訊。 4.4運(yùn)行中的變壓器發(fā)生下列異常情況，可先聯(lián)系匯報(bào)或調(diào)用備用變壓器，再停運(yùn)異常運(yùn)行變壓器 a)變壓器內(nèi)部聲響異常，并有放電聲。 b)套管破裂，放電或接頭嚴(yán)重發(fā)熱。 c)非氣溫變化引起油枕中無(wú)油位指示。 d)油箱頂部落有雜物或套管上有冰溜子，有可能引起短路危險(xiǎn)。 e)若為高廠變發(fā)生上述異常情況，可倒啟備變運(yùn)行，申請(qǐng)停機(jī)。 4.4變壓器著火處理 a)首先拉開(kāi)變壓器各側(cè)電源開(kāi)關(guān)和刀

18、閘,并停用冷卻裝置電源，運(yùn)行值班人員必須第一時(shí)間報(bào)火警，并參與滅火（使用二氧化碳、干粉滅火）。 b)若油溢在變壓器頂蓋上而著火時(shí)，則應(yīng)打開(kāi)下部門(mén)放油到油面低于著火處。 c)若是變壓器內(nèi)部故障引起著火時(shí)，則不能放油，以防變壓器發(fā)生爆炸。 d)當(dāng)變壓器外殼炸破著火時(shí)，應(yīng)將變壓器油全部放出。 e)相鄰設(shè)備應(yīng)采取隔離措施，防止火勢(shì)蔓延，將受火災(zāi)威脅或影響滅火的帶電設(shè)備停電。5.變壓器相關(guān)知識(shí)了解 5.1干式變壓器的溫升規(guī)定（見(jiàn)下表） 5.2變壓器油的作用 1)絕緣作用：變壓器油具有比空氣高得多的絕緣強(qiáng)度。絕緣材料浸在油中，不僅可提高絕緣強(qiáng)度，而且還可免受潮氣的侵蝕。 2)散熱作用：變壓器油的比熱大，常用作冷卻劑。變壓器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量使靠近鐵芯和繞組的油受熱膨脹上升，通過(guò)油的上下對(duì)流，熱量通過(guò)散熱器散出，保證變壓器正常運(yùn)行。 3)消弧作用：在油斷路器和變壓器的有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)上，觸頭切換時(shí)會(huì)產(chǎn)生電弧。由于變壓器油導(dǎo)熱性能好，且在電弧的高溫作用下能分觸了大量氣體，產(chǎn)生較大壓力，從而提高了介質(zhì)的滅弧性能，使電弧很快熄滅。 5.3運(yùn)行中的變壓器油長(zhǎng)時(shí)間后會(huì)老化變質(zhì)的原因： 運(yùn)行中的變壓器油經(jīng)常處于高溫（85左右）下，與大氣接觸就會(huì)發(fā)生氧化。而油中存在的某些物質(zhì)（如銅等）又會(huì)加速這種氧化過(guò)程。油氧化時(shí)，不斷分解出酸、灰分等雜質(zhì)，從而使油的性能劣