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1、电力变压器的结构及工作原理电力变压器的结构及工作原理2013年9月电力变压器的结构及工作原理电力变压器的结构及工作原理主要内容：主要内容：第三节第三节电力变压器的故障分析和处理电力变压器的故障分析和处理第二节第二节 电力变压器的结构电力变压器的结构第一节第一节 电力变压器的用途和分类电力变压器的用途和分类第一节第一节 电力变压器的用途和分类电力变压器的用途和分类变压器是传输电能而不改变其频率的、静止的电能转换器。变压器是电力系统中数量极多且地位十分重要的电气设备，变压器的总容量大约是发电机总容量的9倍以上。其功能是将电力系统中的电能电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分配和使用。在电力系统中
2、，输送同样功率的电能，电压越高，电流就越小，输电线路上的功率损耗也越小；输电线的截面积也可以减小，这样就可以减少导线的金属用量。由于制造上的困难，发电机电压不可能很高（目前在20KV以下），所以在发电厂中要用升压变压器将发电机电压升到很高，才能将大量的电能送往远处的用电地区，如35kV、66kV、110kV、220kV、330kV、500kV等。而在用电负荷处，再用降压变压器将电压降低到适当的数值供用户电气设备使用。电力变压器在传输电能的时候，本身也有一些有功损耗，但数量不大，因而传输效率很高。中小型变压器的效率不低于95，大型变压器效率可达到98以上。1、按功能分：、按功能分： 电力变压器按
3、功能分，有升压变压器和降压变压器两大类。工厂变电所都采用降压变压器。终端变电所的降压变压器，也称配电变压器。2、按容量分、按容量分：电力变压器按容量系列分，有R8容量系列和R10容量系列两大类。R8容量系列指容量等级是按R81.33倍数递增的，我国老的变压器容量等级采用此系列，如：100kVA、135kVA、180kVA、240kVA、320kVA、420kVA、560kVA、750kVA、1000kVA等。R10容量系列指容量等级是按R101.26倍数递增的。R10系列的容量等级较密，便于合理选用，是IEC（国际电工委员会）推荐采用的。我国新的变压器容量等级采用此系列，如：100kVA、12
4、5kVA、160kVA、200kVA、250kVA、315kVA、400kVA、500kVA、630kVA、800kVA、1000kVA。3、按相数分：、按相数分：电力变压器按相数分，有单相和三相两大类。工厂变电所通常都采用三相电力变压器。4、按调压方式分：、按调压方式分：电力变压器按调压方式分，有无载调压（又称无励磁调压）和有载调压两大类。工厂变电所大多数采用无载调压变压器。5、按绕组结构分：、按绕组结构分：电力变压器按绕组结构分，有单绕组自耦变压器、双绕组变压器、三绕组变压器。工厂变电所大多采用双绕组变压器。6、按绕组绝缘及冷却方式分类：、按绕组绝缘及冷却方式分类：电力变压器按绕组绝缘及冷
5、却方式分，有油浸式、干式和充气式（SF6）等。其中油浸式变压器，又有油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水冷式和强迫油循环冷却式等。工厂变电所大多采用油浸自冷式变压器。所谓充气式变压器是指变压器的磁路（铁芯）与绕组均位于一个充有绝缘气体的外壳内的变压器。以往，一般情况下是采用SF6气体，所以又称气体绝缘变压器7、按绕组导体材质分：、按绕组导体材质分：电力变压器按绕组导体材质分，有铜绕组变压器和铝绕组变压器两大类。工厂变电所过去大多采用铝绕组变压器，但低损耗的铜绕组变压器现在得到了越来越广泛的应用。特殊使用环境代号额定电压额定容量特殊用途和特殊结构代号设计序号调压方式导线材料绕组数油循环方式冷却方式相数
6、产品类别1、产品类别代号、产品类别代号O-自耦变压器，通用电力变压器不标H-电弧炉变压器C-感应电炉变压器Z-整流变压器K-矿用变压器Y-试验变压器2、相数、相数D-单相变压器S-三相变压器3、冷却方式、冷却方式F-风冷式W-水冷式注：油浸自冷式和空气自冷式不标注4、油循环方式、油循环方式N自然循环O强迫导向循环P强迫循环5、绕组数、绕组数S三绕组注：双绕组不标注6、导线材料、导线材料L铝绕组注：铜绕组不标注7、调压方式、调压方式Z有载调压注：无载调压不标注8、性能水平代号（设计序号）、性能水平代号（设计序号）性能水平代号电压等级kV性能参数空载损耗负载损耗76、10符合GB/T6451组符合
7、GB/T645135符合GB/T645186、10符合GB/T6451组35比GB/T6451平均下降10%96、10配电变压器符合表A26、10电力变压器比GB/T6451组平均下降10%比GB/T6451平均下降10%35比GB/T6451平均下降20%106、10比GB/T6451组平均下降20%比GB/T6451平均下降15%35比GB/T6451平均下降30%116、10比GB/T6451组平均下降30%35比GB/T6451平均下降40%9、特殊用途或特殊结构代号、特殊用途或特殊结构代号Z低噪声用；L电缆引出X现场组装式；J中性点为全绝缘；CY发电厂自用变压器10、变压器的额定容量
8、、变压器的额定容量变压器的额定容量，单位为kVA。11、变压器的额定电压、变压器的额定电压变压器的额定电压，单位为kV。例例1：一台三相、油浸、风冷、双绕组、无励磁调压、铝导线、20000kVA、110kV级电力变压器产品，其性能水平符合GB/T6451规定，该产品的型号为：SFL720000/110例例2：一台三相、油浸、水冷、强迫油循环、双绕组、有载调压、铜导线、360000kVA、220kV级低噪声用电力变压器的产品，其性能水平符合GB/T6451规定，该产品的型号为：SWPZ7Z360000/220第二节第二节 油浸式电力变压器的结构油浸式电力变压器的结构油油浸浸式式电电力力变变压压器
9、器油浸式电力变压器的结构油浸式电力变压器的结构器身器身油箱油箱冷却装置冷却装置保护装置保护装置出线装置出线装置铁芯、绕组、绝缘结构、引线、分接开关油箱本体（箱盖、箱壁、箱底）和附件（放油阀门、油样活门、接地螺栓、铭牌散热器和冷却器储油柜（油枕）、油位表、防爆管（安全气道）、吸湿器(呼吸器)、温度计、净油器、气体继电器（瓦斯继电器）高压套管、低压套管2.分接开关1.高压套管4.瓦斯继电器3.低压套管6.油枕5.防爆管8.吸湿器7.油位表10.铭牌9.散热器12.油样活门11.接地螺栓14.活门13.放油阀门16.温度计15.绕组18.净油器17.铁芯20.变压器油19.油箱油浸式电力变压器的结构
10、油浸式电力变压器的结构1 . 铁芯铁芯铁芯在电力变压器中是重要的组成部件之一。它由高导磁的硅钢片叠积和钢夹件夹紧而成，铁芯具有两个方面的功能。在原理上，铁芯是构成变压器的磁路。它把一次电路的电能转化为磁能，又把该磁能转化为二次电路的电能，因此，铁芯是能量传递的媒介体。在结构上，它是构成变压器的骨架。在它的铁芯柱上套上带有绝缘的线圈，并且牢固地对它们支撑和压紧。变压器铁芯涡流的形成变压器铁芯涡流的形成当成块的金属放在变化的磁场中或者在磁场中运动时，金属内将产生感应电流。这种电流在金属内自成闭合回路，犹如水的旋涡故称涡流，由于成块金属的电阻很小，所以涡流很强，使成块金属大量发热，同时电能遭到大量的
11、浪费。1 . 铁芯铁芯为了减少铁芯的磁滞和涡流损耗，铁芯用厚度为0.30.5mm的硅钢片冲剪成几种不同尺寸，并在表面涂厚为0.010.13mm的绝缘漆，烘干后按一定规则叠装而成。由于硅钢片比普通钢的电阻串大，因此利用硅钢片制成的铁芯可以进一步减小涡流损耗。1 . 铁芯铁芯接地片上夹件铁轭螺杆拉螺杆芯柱绑扎铁芯磁导线下夹件铁芯的结构铁芯的结构1 . 铁芯铁芯铁芯的结构形式和用途铁芯的结构形式和用途单相两柱式叠铁芯铁芯片一搭接方式叠积，两柱均套线圈，线圈以串、并联络线引出。结构简单而紧凑，工艺装备少，但叠积工作量大。它是广泛采用的单相铁芯基本结构。适用于各种单相变压器。1 . 铁芯铁芯铁芯的结构形
12、式和用途铁芯的结构形式和用途单相单柱旁轭式叠铁芯中间为一个芯柱，两边为旁轭，轭的截面为芯柱截面的1/2。可降低上、下轭高，有助于减少附加损耗，但电工钢片用量多。它实际上是垂直放置的单相壳式铁芯。适用于高压大容量单相电力变压器和大电流单相变压器。1 . 铁芯铁芯铁芯的结构形式和用途铁芯的结构形式和用途单相两柱旁轭式叠铁芯中间为两个芯柱，两边为旁轭，可降低上、下轭高，有助于减少附加损耗，但电工钢片用量更多，体积大。有时是在旁轭上安装调压和励磁线圈。它是派生结构。适用于高压和超高压大容量单相电力变压器。1 . 铁芯铁芯铁芯的结构形式和用途铁芯的结构形式和用途三相三柱式叠铁芯在结构上与单相两柱式叠铁芯
13、是同一类型，只是多了一个芯柱，三柱线圈各自为一相引出。它是三相变压器最广泛应用的典型结构。适用于各种三相变压器1 . 铁芯铁芯铁芯的结构形式和用途铁芯的结构形式和用途三相三柱旁轭式叠铁芯中间为三个芯柱，各自为一相，两边旁轭和上、下端轭截面为芯柱截面的1/3，主要是用来降低铁芯的高度，便于运输。适用于大容量三项电力变压器。1 . 铁芯铁芯铁轭截面、形状、特点和适用范围铁轭截面、形状、特点和适用范围多级圆形截面铁轭截面与芯柱截面完全相同，磁通分布均匀，在采用冷轧电工钢片时应该这样，是现代变压器的主要铁轭截面形状。广泛用于现代的各种变压器。1 . 铁芯铁芯铁轭截面、形状、特点和适用范围铁轭截面、形状
14、、特点和适用范围多级椭圆形截面与椭圆形芯柱截面相配合的一种铁轭截面，另外在有旁轭的铁芯中，铁轭的截面需小于芯柱的截面，当各级相对应时，一定做成多级椭圆形截面。用于旁轭截面为椭圆形的旁轭式铁芯（五柱式铁芯）的变压器。1 . 铁芯铁芯铁轭截面、形状、特点和适用范围铁轭截面、形状、特点和适用范围倒T形、倒多级T形截面倒T形截面只用于直接缝铁芯，铁轭片种类少，但要比芯柱截面放大50%10%;倒多级T形截面用于斜接缝铁芯，与芯柱截面相同，既降低了框内沿磁通密度，又缩短芯柱小级的片长，节省材料。倒T形截面多用于以前的中小型变压器，倒多级T形可用于斜接缝的中型变压器。1 . 铁芯铁芯铁轭截面、形状、特点和适
15、用范围铁轭截面、形状、特点和适用范围正T形、正多级T形截面使用情况同上，但是可利用小级处的较大空间引出内线圈的引线，它们的缺点是芯柱各小级的片长增加，浪费材料。分别用于直、斜接缝的高电压、大容量变压器。1 . 铁芯铁芯铁芯的夹紧装置是使整个铁芯构成一个整体的紧固结构。它在结构上应满足如下要求。夹紧装置一般是框架式，此夹持装置在结构上要承受铁芯本体的夹紧力、起吊器身的重力和变压器在短路时所产生的电动机械力，并确保冷轧硅钢片的电磁性能不减弱。夹紧装置上的构件主要承受拉伸、弯曲应力，尽量避免承受剪切应力。夹紧装置在结构上应能可靠地压紧线圈、支撑引线、装置器身的绝缘件，并应具有器身在油箱中的定位结构。
16、1 . 铁芯铁芯夹紧时的力要均匀，铁芯片的边缘应不出现翘起，铁芯片的接缝尽量要严合，在铁芯励磁时噪声要尽量小。为防止铁芯多点接地和减少漏磁通在结构钢件中产生涡流损耗，结构钢件应用绝缘件与铁芯本体隔开，并尽可能远离漏磁区。在结构钢件中更不能形成交链主磁通下的“短路匝”。夹紧装置与铁芯相贴处必须有可靠的绝缘。1 . 铁芯铁芯1-钢螺母5-胶木纸管3-钢垫圈4-纸板垫圈6-穿芯螺杆2-辅助绝缘垫圈1 . 铁芯铁芯铁芯的绝缘与变压器其他绝缘一样，占有重要的地位。铁芯绝缘不良，将影响变压器的安全运行。铁芯的绝缘有两种，即铁芯片间的绝缘以及铁芯片与结构件件的绝缘。1 . 铁芯铁芯铁芯片间的绝缘是把芯柱和铁
17、轭的截面分成许多细条形的小截面，使磁通垂直通过这些小截面时，感应出的涡流很小，产生的涡流损耗也就很小。铁芯片间无绝缘时，磁通垂直通过的截面很大，感应的涡流大，截面厚度增加1倍，涡流损耗将增大至4倍。铁芯片间绝缘过小时，片间电导率增大，穿过片间绝缘的泄漏电流增大，将增加附加的介质损耗。1 . 铁芯铁芯铁芯片间绝缘过大时，铁芯就不能认为是等电位的，必须把各片均连接起来接地，否则片间将出现放电现象，这是不方便的、不可取的。现在铁芯用绝缘纸条做油道时，就需要把油道两侧的铁芯片连接起来，然后由一个接地铜片引出因此，铁芯片间要有一定的绝缘，在标准测量方法下一般在60105/cm2。现在采用的冷轧取向电工钢
18、片的表面具有0.150.02mm的无机磷化膜，可以满足这一要求，其他电工钢片则需要涂漆，检修时也需要涂漆，大型铁芯有时要涂两遍漆。1 . 铁芯铁芯铁芯片与其夹紧结构件的绝缘是防止与结构件短接和短路。铁芯片间短接总是不允许的，但是结构件间形成短路的回路顺着磁通方向而不交链磁通，或者交链磁通很小，则影响不大。如果两个单排的芯柱螺杆短路形成的闭合回路是顺着磁通方向的，不易产生短路电流；拉螺杆与夹件等形成的闭合回路，交链磁通小又不同相；而铁轭夹件和旁螺杆形成的闭合回路虽交链部分有磁通，但环流不经过铁芯，且可作为三次谐波电流通路，因此它们之间不需要绝缘。1 . 铁芯铁芯铁芯必须接地。铁芯是其金属结构件在
19、线圈的电场作用下，具有不同的电位，与油箱电位又不同。虽然它们之间电位差不大，也将通过很小的绝缘距离而断续放电。放电一方面使油分解，另一方面无法确认变压器在试验和运行中的状态是否正常。因此铁芯及其金属结构件必须经油箱面接地（对于铁芯柱和铁轭螺杆，则由于电容的耦合作用认为它们与铁芯电位一样，不需接地），且要确保电气接通。1 . 铁芯铁芯1 . 铁芯铁芯1 . 铁芯铁芯有拉螺杆和吊螺杆时，上、下夹件各自相接，期间又通过拉螺杆相接。这样只要用一接地片将铁芯和上夹件相接，除垫脚另与箱底接地外，其余部分经吊螺杆与箱盖接地，且铁芯片是一点接地。1 . 铁芯铁芯只有拉螺杆时，也用一接地片将铁芯和上夹件相接，则
20、铁芯经上夹件、拉螺杆、下夹件，通过垫脚和箱底接地。1 . 铁芯铁芯上下夹件绝缘时，即旧产品种既无拉螺杆又无拉板的夹紧结构中，则用接地片将铁芯分别与上下夹件相接。这样整个铁芯又上夹件经铁芯片，在通过垫脚和箱底接地，这种情况需要注意上下接地片位置要对称，即在铁芯的同一层上，否则将产生电位差。1 . 铁芯铁芯有拉板时，上下夹件由拉板连接，而垫脚与箱底一般是绝缘的。用一接地片将铁芯和上夹件并联后再由10KV套管引出接地，或者铁芯和上夹件由两个套管接地。才用一个接地套管时指监视器身的绝缘，采用两个接地套管时还可检查铁芯有无多余接地点。1 . 铁芯铁芯接地片为0.3mm厚的紫铜片，宽度为20、30mm或4
21、0mm，铜带表面要搪锡，以减少接触电阻。1 . 铁芯铁芯变压器铁芯多点接地的故障特征变压器铁芯多点接地的故障特征油中气体不断增加并析出(电弧放电故障时，气体析出量较之更高、更快)，可能导致气体继电器动作发信号，甚至使变压器跳闸。铁芯局部过热，使铁芯损耗增加，甚至烧坏；过热造成的温升，使变压器油分解，产生的气体溶解于油中，引起变压器油性能下降，油中总烃大大超标；1 . 铁芯铁芯绕组是变压器最基本的组成部分，它与铁芯合称电力变压器本体，是建立磁场和传输电能的电路部分。电力变压器绕组由高压绕组，低压绕组，对地绝缘层（主绝缘），高、低压绕组之间绝缘件及由燕尾垫块，撑条构成的油道，高压引线，低压引线等构
22、成。2.2.绕组绕组不同容量、不同电压等级的电力变压器，绕组形式也不一样。一般电力变压器中常采用同芯式和交叠式两种结构形式。2.2.绕组绕组同芯式绕组是把高压绕组与低压绕组套在同一个铁芯上，一般是将低压绕组放在里边，高压绕组套在外边，以便绝缘处理。但大容量输出电流很大的电力变压器，低压绕组引出线的工艺复杂，往往把低压绕组放在高压绕组的外面。同芯式绕组结构简单、绕制方便，故被广泛采用。按照绕制方法的不同，同芯式绕组又可分为圆筒式、螺旋式、连续式、纠结式等几种。2.2.绕组绕组交叠式绕组又叫交错式绕组，在同一铁芯上，高压绕组、低压绕组交替排列、间隙聚焦多、绝缘较复杂、包扎工作量较大。它的优点是力学
23、性能较好，引出线的布置和焊接比较方便、漏电抗较小，一般用于电压为35KV及以下的电炉变压器中。2.2.绕组绕组变压器高低压绕组的排列方式，是由多种因素决定的。但就大多数变压器来讲，是把低压绕级布置在高压绕组的里边。这主要是从绝缘方面考虑的。理论上，不管高压绕组或低压绕组怎样布置，都能起变压作用。但因为变压器的铁芯是接地的，由于低压绕组靠近铁芯，从绝缘角度容易做到。如果将高压绕组靠近铁芯，则由于高压绕组电压很高，要达到绝缘要求，就需要很多多的绝缘材料和较大的绝缘距离。这样不但增大了绕组的体积，而且浪费了绝缘材料。再者，由于变压器的电压调节是靠改变高压绕组的抽头，即改变其匝数来实现的，因此把高压绕
24、组安置在低压绕组的外边，引线也较容易。2.2.绕组绕组变压器调压是在变压器的某一绕组上设置分接头，当变换分接头时就减少或增加了一部分线匝，使带有分接头的变压器绕组的匝数减少或增加，其他绕组的匝数没有改变，从而改变了变压器绕组的匝数比。绕组的匝数比改变了，电压比也相应改变，输出电压就改变，这样就达到了调整电压的目的。2.2.绕组绕组在一般情况下是在高压绕组上抽出适当的分接头，因为高压绕组常套在外面，引出分接头方便；另外高压侧电流小，引出的分接引线和分接开关的载流部分截面积小，开关接触部分也容易解决。2.2.绕组绕组调压方式有无励磁调压和有载调压两种。无励磁调压时，不是变压器二次不带负载，而是把变
25、压器各侧都与电网断开，在变压器无励磁情况下变换绕组的分接头；有载调压时，变压器是在不中断负载的情况下进行变换绕组的分接头。2.2.绕组绕组变压器无励磁分接开关的额定电压范围较窄，调节级数较少。额定调压范围以变压器额定电压的百分数表示为5或22.5。根据使用要求，在调压范围和级数不变的情况下，允许增加负分接级数，减少正分接级数。无励磁调压变压器在额定电压5范围内改变分接位置运行时，其额定容量不变。如为7和10%分接时，其容量按制造厂的规定；如无制造厂规定，则容量应相应降低2.5和5。3.3.分接开关分接开关3.3.分接开关分接开关变压器无励磁调压电路，由于绕组上引出分接头方式的不同，大致分为4种
26、：1）中性点调压电路，一般适用于电压等级为35KV及以下的多层圆筒式绕组；2）中性点“反接”调压电路，适用于电压等级为15KV以下的连接式绕组；3）中部调压电路；4）中部并联调压电路，适用于电压等级为35KV及以上的连续式或纠结式绕组。3.3.分接开关分接开关（a）中性点调压（b）中性点反接调压（c）中部调压（d）中部并联调压3.3.分接开关分接开关有载分接开关是在带负载情况下，变换变压器的分接，以达到调节电压的目的。在变换过程中，必须要有阻抗来限制分接间的循环电流，根据阻抗的不同可分为电抗式和电阻式两种。3.3.分接开关分接开关电抗式有载分接开关的特点是，如果电抗器是按连续工作设计的，则在变
27、换分接过程中可以停留在跨接两个分接头的位置工作。在所需要的调压级数相同的情况下，可使变压器绕组的分接头个数减少一半。另外，即使分接开关电动机构的供电电源在过渡过程的任意位置发生故障，变压器仍能继续运行。但其缺点是过渡时循环电流的功率因数较低，切换开关电弧触头的电寿命较短；由于用了电抗器，使变压器的体积增大，制造成本较高。3.3.分接开关分接开关电阻式有载分接开关是一种油中切换、电阻过渡、埋入式有载分接开关，它的特点是过渡时间较短，循环电流的功率因数为1，切换开关电弧触头的电寿命比电抗式提高了许多。为了保证切换机构在切换过程能连续快速完成，都采用电动机构带动快速机构的弹簧储能，到释放位置时，快速
28、机构的弹簧释放能量，此时即使电动机构停转都能使切换开关快速、可靠地完成切换。所以它是一种先进的有载分接开关，应用比较广泛。3.3.分接开关分接开关当变压器油的体积随着油的温度膨胀或减小时，油枕起着调节油量，保证变压器油箱内经常充满油的作用。如没有油枕，油箱内的油面波动就会带来以下不利因素：一是油面降低时露出铁芯和线圈部分会影响散热和绝缘；二是随着油面波动空气从箱盖缝里排出和吸进，而由于上层油温很高，使油很快地氧化和受潮。油枕的油面比油箱的油面要小，这样，可以减少油和空气的接触面，防止油被过速地氧化和受潮。三是油枕的油在平时几乎不参加油箱内的循环，它的温度要比油箱内的上层油温的低的多，油的氧化过
29、程也慢的多，因此有了油枕，可以防止油的过速氧化。4.4.油枕油枕变压器油枕有三种形式：波纹式、胶囊式、隔膜式。4.4.油枕油枕对于胶囊式油枕，为了使变压器油面与空气完全隔绝，其油位计间接显示油面。该油枕是通过在油枕下部的小胶囊，使之成为一个单独的油循环系统，当油枕的油面升高时，压迫小胶囊的油柱压力增大，小胶囊的体积被缩小了一些，于是在油位计反映出来的油位也高起来一些，且其高度与油枕中的油面成正比；相反，油枕中的油面降低时，压迫小胶囊的油柱压力也将减少，使小胶囊体积也相对地要增大一些，反应在油位计中的油面就要降低一些，且其高度与油枕中的油面成正比。换句话说，它使通过油枕油面的高、低变化，导致小胶
30、囊压力大小发生变化，从而使油面间接地、成正比地反应油枕油面高低的变化。4.4.油枕油枕对于隔膜式油枕，可安装磁力式油表，油表连杆机构的滚轮在薄膜上不受任何阻力，能自由、灵活地伸长与缩短。磁力表上部有接线盒，内部有开关，当油枕的油面出现最高或最低位置时，开关自动闭合，发出报警信号。4.4.油枕油枕1油位计；2气体继电器连通导管的法兰；3吸湿器连通管；4集污盒；5注油孔；6与防爆管连通的法兰；7吊环；8端盖；9、10阀门4.4.油枕油枕5.5.气体继电器气体继电器A、罩B、项针C、气塞D、磁铁E、开口杯F、重锤G、探针H、支架K、弹簧L、挡板M、磁铁N、螺杆P、干簧接点（跳闸用）Q、调节杆R、干簧
31、节点（信号用）S、套管T、嘴子5.5.气体继电器气体继电器重瓦斯动作整定管路通径（毫米）油速整定范围（米/秒）800.71.5500.615.5.气体继电器气体继电器吸湿器又名呼吸器，常用吸湿器为吊式吸湿器结构。吸湿器内装有吸附剂硅胶，油枕内的绝缘油通过吸湿器与大气连通，内部吸附剂吸收空气中的水分和杂质，以保持绝缘油的良好性能。6.6.吸湿器吸湿器为了显示硅胶受潮情况，一般采用变色硅胶。变色硅胶原理是利用二氯化钴（CoCL2）所含结晶水数量不同而有几种不同颜色做成，二氯化钴含六个分子结晶水时，呈粉红色；含有两个分子结晶水时呈紫红色；不含结晶水时呈蓝色。6.6.吸湿器吸湿器安装在隔膜式储油柜上的
32、呼吸器在罩内可不注油，以保证储油柜呼吸畅通。呼吸器的作用是提供变压器在温度变化时内部气体出入的通道，解除正常运行中因温度变化产生对油箱的压力。呼吸器内硅胶的作用是在变压器温度下降时对吸进的气体去潮气。油封杯的作用是延长硅胶的使用寿命，把硅胶与大气隔离开，只有进入变压器内的空气才通过硅胶。6.6.吸湿器吸湿器净油器又名热吸虹器，是用钢板焊接成圆筒形的小油罐，罐内也装有硅胶或活性氧化铝吸附剂。当油温变化而上下流动时，经过净油器达到吸取油中水分、渣滓、酸、氧化物的作用。3150kVA及以上变压器均有这种净化装置。净油器安装在变压器上部时净化效率高，装在下部时易于更换，安装位置视情况而定。防爆管又名安
33、全气道，装在油箱的上盖上，由一个喇叭形管子与大气相通，管口用薄膜玻璃板或酚醛纸板封住。为防止正常情况下防爆管内油面升高使管内气压上升而造成防爆薄膜松动或破损及引起气体继电器误动作，在防爆管与储油柜之间连接一小管，已使两处压力相等。防爆管的作用是当变压器内部发生故障时，将油里分解出来的气体及时排出，以防止变压器内部压力骤然增高而引起油箱爆炸或变形。容量为800kVA以上的油浸式变压器均装有防爆管，且其保护膜的爆破压力应低于50662.5Pa。1-储油柜2-连接小管3-防爆管4-油箱散热器分为片式散热器和扁管散热器片式散热器是用板料厚度为1mm的波形冲片，靠上下集油盒或油管焊接组成。20kVA以下
34、的油浸式电力变压器，平顶油箱的散热面已足够，50200kVA的油浸式电力变压器可采用固定式散热器；2006300kVA油浸式电力变压器，可采用可拆式片式散热器，散热器通过法兰盘固定再油箱壁上。油浸式变压器冷却装置包括散热器和冷却器，不带强油循环的称为散热器，带强油循环的称为冷却器。当变压器上层油温与下部油温产生温差时，通过冷却器形成油温对流，经冷却器冷却后流回油箱，起到降低变压器温度的作用。冷却器有强油风冷却器、新型大容量风冷却器、强油水冷却器大型变压器都装有测量上层油温的带电接点的测温装置，它装在变压器油箱外，便于运行人员监视变压器油温情况。绝缘套管是油浸式电力变压器箱外的主要绝缘装置，变压
35、器绕组的引出线必须穿过绝缘套管，使引出线之间及引出线与变压器外壳之间绝缘，同时起到固定引出线的作用。第四节第四节 变压器的故障处理变压器的故障处理油浸式电力变压器的故障分为内部故障和外部故障油浸式电力变压器的故障分为内部故障和外部故障内部故障：变压器油箱内发生的各种故障，其主要类型有：各相绕组之间发生的相间短路、绕组的线匝之间发生的匝间短路、绕组或引出线通过外壳发生的接地故障等。外部故障：变压器油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障，其主要类型有：绝缘套管闪络或破碎而发生的解体短路，引出线之间发生相间故障等而引起变压器内部故障或绕组变形。油浸式电力变压器的故障分为内部故障和外部故障油浸式电
36、力变压器的故障分为内部故障和外部故障变压器内部故障变压器内部故障从性质上一般又分为热故障和电故障两大类。热故障通常为变压器内部局部过热、温度升高。根据其严重程度，热故障常被分为轻度过热（低于150），低温过热（150300）；中温过热（300700）、高温过热（一般高于700）四种故障情况。电故障电故障通常指变压器内部在高电场的作用下，造成绝缘性能下降或劣化的故障。根据放电的能量密度不同，电故障又分为局部放电、火花放电和高能电弧放电三种故障类型。主要指变压器出口短路，以及内部引线或绕组间对地短路、及相与相之间发生的短路而导致的故障。短路电流引起绝缘过热故障短路电流引起绝缘过热故障变压器突发短路
37、时，其高、低压绕组可能同时通过为额定值数十倍的短路电流，它将产生很大的热量，使变压器严重发热。当变压器承受短路电流的能力不够，热稳定性差，会使变压器绝缘材料严重受损，而形成变压器击穿及损毁事故。1.1.短路故障短路故障 短路电动力引起绕组变形故障短路电动力引起绕组变形故障 变压器受短路冲击时，如果短路电流小，继电保护正确动作，绕组变形将是轻微的， 如果短路电流大，继电保护延时动作甚至拒动，变形将会很严重，甚至造成绕组损坏。对于轻微的变形，如果不及时检修，恢复垫块位置，紧固绕组的压钉及铁轭的拉板、拉杆，加强引线的夹紧力，在多次短路冲击后，由于累积效应也会使变压器损坏。 1.1.短路故障短路故障
38、放电故障对变压器绝缘的影响放电故障对变压器绝缘的影响 放电对绝缘有两种破坏作用：一种是由于放电质放电对绝缘有两种破坏作用：一种是由于放电质点直接轰击绝缘，使局部绝缘受到破坏并逐步扩大，点直接轰击绝缘，使局部绝缘受到破坏并逐步扩大，使绝缘击穿。另一种是放电产生的热、臭氧、氧化使绝缘击穿。另一种是放电产生的热、臭氧、氧化氮等活性气体的化学作用，使局部绝缘受到腐蚀，氮等活性气体的化学作用，使局部绝缘受到腐蚀，介质损耗增大，最后导致热击穿。介质损耗增大，最后导致热击穿。 2.2.放电故障放电故障. .固体绝缘故障固体绝缘故障 固体纸绝缘是油浸式变压器绝缘的主要部分之一，包括：绝缘纸、绝缘板、绝缘垫、绝
39、缘卷、绝缘绑扎带等，其主要成分是化纤素，一般信纸的聚合度为13000左右，当下降至250左右，其机械强度已下降了一半以上，极度老化致使寿命终止的聚合度为150200,绝缘纸老化后，其聚合度和抗张强度将逐渐降低，并生成水、CO、CO2,这些老化产物大都对电气设备有害，会使绝缘纸的击穿电压和体积电阻率降低、介质增大、抗拉强度下降，甚至腐蚀设备中的金属材料。3.3.绝缘故障绝缘故障液体绝缘的油浸变压器特点：l大大提高了电气绝缘强度，缩短了绝缘距离，减小了设备的体积；l大大提高了变压器的有效热传递和散热效果，提高了导线中允许的电流密度，减轻了设备重量，它是将运行变压器器身的热量通过变压器油的热循环，传
40、递到变压器外壳和散热器进行散热，从而提高了有效的冷却降温水平。l由于油浸式密封而降低了变压器内部某些零部件和组件的氧化程度，延长了使用寿命。 3.3.绝缘故障绝缘故障变压器油劣化的原因变压器油劣化的原因按轻重程度可分为污染和劣化两个阶段按轻重程度可分为污染和劣化两个阶段污染污染是油中混入水分和杂质，这些不是油氧化的产物，污染的绝缘性能会变坏，击穿电场强度降低，介质损失角增大。劣化劣化是油氧化后的结果，当然这种氧化并不仅的产物，污染油的绝缘性能会变坏，击穿电场强度降低，介质损失角增大。3.3.绝缘故障绝缘故障温度的影响温度的影响电力变压器为油、纸绝缘，在不同温度下油、纸中含水量有着不同的平衡关系
41、曲线，一般情况下，温度升高，纸内水分要向油中析出；反之，则纸要吸收油中的水分，因此温度较高时，变压器内绝缘油的微水含量较大，反之，微水含量就小。变压器的寿命取决于绝缘的老化程度，而绝缘的老化又取决于运行的温度。如油浸式变压器在额定负载下，绕组平均温升为65，最热点温升为78，若平均环境温度为20，则最热点温度为98，在这个温度下，变压器可运行2030年，若变压器超载运行，温度升高，促使寿命缩短。国际电工委员会认为，A级绝缘的变压器载80140温度范围内，温度每增加6度，变压器绝缘有效寿命降低的速度就会增加一倍，这就是6度法则，说明对热的限制已比过去认可的8度法则更为严格。3.3.绝缘故障绝缘故
42、障湿度的影响湿度的影响水分的存在将加速纸纤维素降解，因此，CO和CO2的产生与纤维素材料的含水量也有关。当湿度一定时，含水量越高，分解出的CO2越多，反之，含水量越低，分解出的CO就越多。3.3.绝缘故障绝缘故障过电压的影响过电压的影响l暂态过电压的影响，三相变压器正常运行时产生的相对地间电压为相间电压的58，但发生单相故障时，主绝缘的电压对中性点接地系统将增加30，对中性点不接地系统将增加73，因而可能损伤绝缘l雷电过电压的影响，雷电过电压由于波头陡，引起纵绝缘（匝间、相间绝缘）上电压分布很不均匀，可能在绝缘上留下放电痕迹，从而使固体绝缘受到破坏。l操作过电压的影响，由于操作过电压的波头相当
43、平缓，所以电压分布近似先行，操作过电压由一个绕组转移到另一个绕组上时，约与这两个绕组间的匝数成正比，从而容易造成主绝缘或相间绝缘的劣化和损坏。3.3.绝缘故障绝缘故障短路电动力的影响短路电动力的影响出口短路时的电动力可能会使变压器绕组变形、引线移位，从而改变了原有的绝缘距离，使绝缘发热，加速老化或受到损伤造成放电、拉弧及短路故障。3.3.绝缘故障绝缘故障4.4.铁芯故障铁芯故障电力变压器正常运行时，铁芯必须有一点可靠接地。若没有接地，则铁芯对地的悬浮电压，会造成铁芯对地断续性击穿放电，铁芯一点接地后消除了形成铁芯悬浮电位的可能，但铁芯出现两点以上接地时，铁芯间的不均匀电位就会在接地点之间形成环
44、流，并造成铁芯多点接地发热的故障。变压器的铁芯接地故障会造成铁芯局部过热，严重时，铁芯局部温升增加，轻瓦斯动作，甚至将会造成重瓦斯动作而跳闸的事故。烧熔的局部铁芯片间的短路故障，使铁损变大，严重影响变压器的性能和正常工作，以致不许更换铁芯硅钢片加以修复。有关资料统计表明，因铁芯问题造成的故障比例，占变压器各类故障的第三位。4.4.铁芯故障铁芯故障故障原因：故障原因：1、安装过程中的疏忽。完工后未将变压器油箱顶盖上运输用的定位钉翻转或卸除。2、制造或大修过程中的疏忽。铁芯夹件的支板距芯柱太近，硅钢片翘凸而触及夹件支板或铁轭螺杆。3、铁芯下夹件垫脚与铁轭间的纸板脱落，造成垫脚与硅钢片相碰或变压器进
45、水纸板受潮形成短路接地。4、潜油泵轴承磨损，金属粉末沉积箱底，受电磁力影响形成导电小桥，使铁轭与垫脚或箱底接通。4.4.铁芯故障铁芯故障故障原因：故障原因：5、油箱中不慎落入金属异物，如铜丝、焊条或铁芯碎片等造成多点接地。6、下夹件与铁轭阶梯间的木垫受潮或表面附有大量油泥、水分、杂质使其绝缘被破坏。7、变压器的油泥污垢堵塞铁芯纵向散热油道，形成短路接地。8、变压器油箱和散热器等在制造过程中，由于焊渣清理不彻底，当变压器运行时，在油流的作用下，杂质往往被堆积在一起，使铁芯与油箱壁短接。4.4.铁芯故障铁芯故障故障影响故障影响l铁芯局部过热甚至烧坏，造成磁路短路，使铁芯损耗增加。l铁芯局部过热，使
46、变压器油分解，引起变压器油性能下降l变压器内气体不断增加析出，可能导致气体继电器动作跳闸事故。5.5.分接开关故障分接开关故障无载分接开关故障无载分接开关故障电路故障：从影响到变压器气体组成变化的角度，可以看到无载分接开关的故障形式常表现在接触不良、触头锈蚀电阻增大发热、开关绝缘支架上的紧固螺栓接地断裂造成悬浮放电等。机械故障：无载分接开关的故障反应在开关弹簧压力不足、滚轮压力不足、滚轮压力不匀、接触不良以致有效接触面积减小。此外，开关接触处存在的油污使接触电阻增大，在运行时将引起分接头接触面烧伤。5.5.分接开关故障分接开关故障无载分接开关故障无载分接开关故障结构组合：分接开关编号错误、乱档
47、，各级变比不成规律，导致三相电压不平衡，产生环流而增加损耗，引起变压器故障。绝缘故障：分接开关上分接头的相间绝缘距离不够，绝缘材料上堆积油泥受潮，当发生过电压时，也将使分接开关相间发生短路故障。5.5.分接开关故障分接开关故障有载分接开关故障有载分接开关故障有载分接开关机械故障包括切换开关或分头选择器故障、操作机构机械故障在内，是一种严重故障，可能产生以下情况：（1）分头选择器带负荷转换。这种情况与带负荷分合隔离开关相似，将使变压器本体主瓦斯继电器动作跳闸。（2）切换开关拒动或切换不到位。如果切换开关在切换中途长时间停止在某一中间位置，会使过渡电阻因长期通电而过热，可能使切换开关瓦斯继电器动作
48、，将变压器跳闸（3）切换开关或分头选择器触头接触不良过热。5.5.分接开关故障分接开关故障有载分接开关故障有载分接开关故障有载分接开关失步变压器有载分接开关三相应在同一位置。所谓“失步”，是指调压中由于某种原因，使三相分头位置不一致。在这种状态下，由于次级电压三相不平衡，会产生零序电压和零序电流。在变压器调压过程中，短时不一致是可能的，如果长时间不一致，可能使变压器过热或者跳闸。6.6.变压器渗漏故障变压器渗漏故障变压器渗漏的原因：变压器渗漏的原因：变压器的焊点多、焊缝长：变压器的焊点多、焊缝长：油浸式电力变压器是以钢板焊接壳体为基础的多种焊接连接件的集合体。一台31500kVA变压器采用橡胶
49、密封件的连接点约为27处，焊缝总长近20m左右，因此渗漏途径可能较多。密封件材质低劣：密封件材质低劣：密封件材质低劣和缺损是变压器连接部位渗漏的主要原因。6.6.变压器渗漏故障变压器渗漏故障变压器渗漏的类型变压器渗漏的类型l空气渗漏空气渗漏空气渗漏是一种看不见的渗漏，如套管头部、储油柜的隔膜、安全气道的玻璃以及焊缝沙眼等部位的进出空气都是看不见的。但是由于渗漏造成绕组绝缘受潮和油加速老化的影响很大。l油渗漏油渗漏主要是指套管中油或有载调压分接开关室的油向变压器本体渗漏。充油套管正常油位高于变压器本体油位，若套管下部密封部位封不严，在油压差的作用下会造成套管中缺油现象，影响设备安全运行。7.7.变压器油流带电故障变压器油流带电故障变压器油流带电时，局部放电信号强度相当于正常运行时变压器局部放电量的23个数量级，在变压器铁芯接地小套管上也能测到很强的放电信号，且与变压器运行电压在相位上无确定关系。当断开变压器电源仅开启潜油泵时，仍能测到很强的放电信号，停运潜油泵，则放电信号消失。
