地鐵變電車間2016年1月月度培訓變壓器相關知識培訓第一頁，共四十八頁。培訓內容：變壓器分類及工作原理變壓器結構變壓器結構與器身構造變壓器保護變壓器相關試驗變壓器的維護變壓器相關注意事項變壓器運行常見問題的處理第二頁，共四十八頁。前言

變壓器是一種靜止的電氣設備，屬于一種旋轉速度為零的電機。電力變壓器在系統中工作時，可將電能由它的一次側經電磁能量的轉換傳輸到二次側，同時根據輸配電的需要將電壓升高或降低。故它在電能的生產輸送和分配使用的全過程中，作用十分重要。整個電力系統中，變壓器的容量通常約為發電機容量的3倍以上。第三頁，共四十八頁。一、電力變壓器分類及工作原理（一）電力變壓器的分類根據電力變壓器的用途和結構等特點可分如下幾類：（1）按用途分有：升壓變壓器（使電力從低壓升為高壓，然后經輸電線路向遠方輸送）；降壓變壓器（使電力從高壓降為低壓，再由配電線路對近處或較近處負荷供電）。（2）按相數分有：單相變壓器；三相變壓器。

（3）按繞組分有：單繞組變壓器（為兩級電壓的自耦變壓器）；雙繞組變壓器；三繞組變壓器。第四頁，共四十八頁。（4）按繞組材料分有：銅線變壓器；鋁線變壓器。（5）按調壓方式分有：無載調壓變壓器；有載調壓變壓器。（6）按冷卻介質和冷卻方式分有：

a）油浸式變壓器。冷卻方式一般為自然冷卻，風冷卻（在散熱器上安裝風扇），強迫風冷卻（在前者基礎上還裝有潛油泵，以促進油循環）。此外，大型變壓器還有采用強迫油循環風冷卻、強迫油循環水冷卻等。

b）干式變壓器。繞組置于氣體中（空氣或六氟化硫氣體），或是澆注環氧樹脂絕緣。它們大多在部分配電網內用作配電變壓器。目前已可制造到

35KV級，其應用前景很廣。第五頁，共四十八頁。（二）變壓器的工作原理變壓器是基于電磁感應原理而工作的。變壓器本體主要由繞組和鐵心組成。工作時，繞組是“電”的通路，而鐵心則是“磁”的通路，且起繞組骨架的作用。一次側輸入電能后，因其交變故在鐵心內產生了交變的磁場（即由電能變成磁場）；由于匝鏈（穿透），二次繞組的磁力線在不斷地交替變化，所以感應出二次電動勢，當外電路溝通時，則產生了感生電流，向外輸出電能（即由磁場能又轉變成電能）。這種“電—磁—電”的轉換過程是建立在電磁感應原理基礎上而實現的，這種能量轉換過程也就是變壓器的工作過程。

第六頁，共四十八頁。由此分析可知，改變一次繞組與二次繞組的匝數比，可以改變一次側與二次側的電壓比，這就是變壓器的工作原理。

變壓器原理圖第七頁，共四十八頁。變壓器器身鐵心繞組引線（包括調壓裝置、引線夾件等）絕緣附件（包括油枕、油門閘閥等）油箱本體油箱冷卻裝置（包括散熱器、風扇、油泵等）保護裝置（包括防爆閥、氣體繼電器、測溫元件、呼吸器等）出線裝置（包括套管等）二、變壓器結構與器身構造第八頁，共四十八頁。第九頁，共四十八頁。第十頁，共四十八頁。第十一頁，共四十八頁。第十二頁，共四十八頁。第十三頁，共四十八頁。（二）主變的主要組成部分及其作用1、鐵芯：變壓器的磁路部分。鐵芯是用導磁性能很好的硅鋼片疊放組成的閉合磁路，變壓器的原線圈和副線圈都繞在鐵芯上。2、繞組：變壓器的電路部分。變壓器有原線圈和副線圈，它們是用銅線或鋁線繞成圓筒形的多層線圈，繞在鐵芯柱上，導線外邊采用紙絕緣或紗包絕緣等。3、套管：支持引出線之間及與變壓器箱體絕緣。110kV及以上套管采用全密封油浸紙絕緣電容式套管，套管自身密封不與變壓器本體相同，并充有變壓器油，下部裝設CT以供測量和保護用。第十四頁，共四十八頁。4、油枕：油枕保證油箱內充滿油，使變壓器縮少與空氣的接觸面，減少油的劣化速度；變壓器油溫隨著負載和環境溫度的變化而變化，當油的體積隨著溫度膨脹或縮少時，油枕起儲油及補油作用；在油枕的側面裝有監視油位的油位計（玻璃式、連桿式、鐵磁式）。油枕內放置氣囊，與呼吸器配合調節油位變化。5、油箱：承載鐵芯和線圈、變壓器油。6、變壓器油：絕緣及冷卻。7、調壓裝置：調整電壓比。

a、有載調壓：變壓器帶負載狀態下切換分接頭位置；

b、無載調壓：變壓器調壓時不帶任何負載，且與電網斷開，在無勵磁情況下變換繞組分接頭。第十五頁，共四十八頁。8、凈油器：改善運行中絕緣油特性，防止絕緣油繼續老化（多應用于有載調壓油箱）。凈油器內裝吸附硅膠，吸收油中的水份及氧化物，使油保持潔凈，延長油的使用年限，改善油的電氣化學性能。9、冷卻器：當變壓器上層油溫與下部油溫產生溫差時，通過散熱器形成油的對流，經散熱器冷卻后流回油箱，起到降低變壓器溫度的作用。10、呼吸器：當油枕內的空氣隨變壓器油的體積膨脹或縮少時，排出或吸入的空氣都經呼吸器，呼吸器內的干燥劑吸收空氣中的水份，對空氣起過濾作用，從而保證油的清潔。呼吸器內的硅膠變色過程：藍色→淡紫色→淡粉紅（≥2/3時需更換）。第十六頁，共四十八頁。11、瓦斯繼電器：變壓器的保護裝置，裝在變壓器油箱至油枕的連接管上。

a、輕瓦斯：通過檢測瓦斯繼電器中積聚氣體達到一定量時動作。

b、重瓦斯：通過檢測油流速度達到一定值時動作。12、防爆閥：當變壓器發生內部故障時，溫度升高，油劇烈分解產生大量氣體，使油箱內壓力劇增，當壓力達到防爆閥動作值時，防爆閥打開，油及氣體油閥門噴出，防止變壓器的油箱爆炸或變形。第十七頁，共四十八頁。1）壓力釋放閥用途：壓力釋放閥適用于油浸式變壓器，電力電容器及有載開關等，用來保護油箱開關等。

性能：當油浸式變壓器在運行中出現故障時，由于線圈過熱，使一部分變壓器油汽化，變壓器油箱中壓力迅速增加，這時壓力釋放閥在2ms內迅速動作，保護油箱不致變形或爆炸。油箱內的壓力再升高而達到開啟壓力時，壓力釋放閥就再次動作，直到油箱內的壓力降到正常值。由于壓力釋放閥動作后可靠關閉，油箱外的水和空氣不能進入油箱，變壓器內部不會受大氣污染第十八頁，共四十八頁。注意事項①、在送電之前將壓力釋放閥鎖帽擰下，取出鎖片，然后擰上鎖帽，將露出標志桿和防雨帽擰緊。②、壓力釋放閥在出廠前已做過調試已合格，用戶不得拆裝。③、運行中的壓力釋放閥動作后要及時排除變壓器的故障，并把壓力釋放閥的機械電信號裝置手動復位，再合閘運行。④、壓力釋放閥的特點是：當變壓器油箱的壓力上升到壓力釋放閥開啟壓力的70%左右，壓力釋放閥就開始滲油，如果未帶試壓試片的釋放閥不得和油箱做整體試壓試驗，必須在信號帽上加壓重物方能進行試壓。第十九頁，共四十八頁。

2）氣體繼電器

主要用途QJ系列氣體繼電器（以下簡稱繼電器），是油浸式變壓器所用的一種保護裝置，由于變壓器內部故障而使油分解產生氣體或造成油流涌動時，使繼電器的接點動作，接通指定的控制回路，并及時發出信號或自動切除變壓器。工作原理

變壓器正常工作時，繼電器內是充滿變壓器油的。如變壓器在運行中出現輕微故障，因變壓器油分解而產生的氣體將聚集在繼電器容器的上部，迫使繼電器浮子下降，當浮子降至某一限定位置時，磁鐵使信號接點接通，發出報警信號。若變壓器漏而使油面降低，同樣發出報警信號。如果變壓器內部發生嚴重故障，將會出現油的涌浪，在管路內產生油流，沖擊繼電器的擋板運動。當擋板運動到某一限定位置時，磁鐵使跳閘接點接通，切斷與變壓器連接的所有電源。第二十頁，共四十八頁。

繼電器配套其他附件

（1）氣塞：僅取氣樣、放氣以及試驗信號接點用。

（2）視察窗：供視察油面，視察窗上應標有積聚氣體容積的刻度，并附有保護罩。

（3）探針：供檢查跳閘接點用。

（4）接線盒：供繼電器出現用，該盒有防止雨雪、灰塵浸入的保護和出現口。

（5）油速標尺：供簡易整定油速用。第二十一頁，共四十八頁。

3）導氣盒

結構與工作原理導氣盒系為聯通結構形式。見下圖。取氣聯結管通過上端螺母聯結到氣體繼電器側壁接頭上，下端聯結在導氣盒上，氣盒安裝在變壓器油箱箱壁上。通過聯接管將氣體繼電器內部的氣體充入氣盒之內，以便在地面上隨時取氣。

導氣盒主要組成

主要由導管、放氣連管、取氣連管、取氣瓶、盒體組成。

使用于維護

（1）安裝與使用導氣盒，首先應將取氣聯管一端接在導氣盒上，然后慢慢地把銅管沿變壓器油箱彎曲至氣體繼電器聯結接頭處；

（2）在取氣樣時首先擰下取氣接口螺塞，然后輕輕旋動螺塞放出導氣盒內部的油，油面下降，隨之氣體繼電器內的氣體通過聯結管向氣盒內補充，從視察窗看氣體量，到你所需氣體量時，擰緊螺塞，按同樣方法擰下取氣接口螺塞，接好取氣樣的容器，再輕輕旋動螺塞這樣氣體即可以充入容器之內，取后再擰緊螺塞，以便密封。

（3）在正常維護中注意聯結管的密封第二十二頁，共四十八頁。第二十三頁，共四十八頁。

4）溫度控制器工作原理變壓器溫度控制器（以下簡稱溫控器），主要由彈簧元件、毛細管、溫包和微動開關組成。當溫包受熱時，溫包內感溫介質受熱膨脹所產生的體積增長，通過毛細管傳遞到彈性元件上，使彈性元件產生一個位移，這個位移經機構放大后指示出被測溫度并帶動微動開關工作，從而控制冷卻系統的投入或退出。

溫度控制器安裝（1）溫度計座安裝在變壓器的箱蓋上，靠近儲油柜一側，旋開溫度計座上的帽蓋，向溫度計座內注入適量變壓器油。（2）將水銀溫度計輕輕旋入溫度計座上。壓力式溫度計溫包安裝后，多于導管盤繞整齊固定在油箱壁上。（3）溫度計插入旋緊后，應用防水膠帶將連接處粘接。第二十四頁，共四十八頁。繞組溫度控制器溫度控制器第二十五頁，共四十八頁。

5）吸濕器的安裝吸濕器也稱呼吸器，100kV及以上的電力變壓器的油枕(又稱儲油柜)都裝帶有油封的吸濕器。在變壓器運行中，由于溫度的變化，油箱內的油量就會變化(增加或減少)，油枕內的油對油箱中的油起調節、補充作用，所以油枕內的空氣也隨著油的增減而有較大的變化。油枕內氣體經過吸濕器與大氣相通而維持內外氣壓平衡，使進入油枕內的氣體經過吸濕器吸潮過濾，除掉空氣中的灰塵和水分，來保證變壓器油和油箱內絕緣物的絕緣水平不致由此引起降低.當儲油柜或開關油枕安裝完畢后開始安裝吸濕器。打開吸濕器密封包裝，擦干凈呼吸管法蘭盤安裝面，進行安裝。由于吸濕器是用有機玻璃材料制作，因此在安裝時注意扳手等工具碰撞吸濕器表面，以至于損壞吸濕器。硅膠顏色為：白色、藍色兩種第二十六頁，共四十八頁。第二十七頁，共四十八頁。三、變壓器相關試驗1例行試驗電壓比測量和聯結組標號檢定繞組直流電阻測量外施耐壓試驗絕緣電阻測量空載損耗和空載電流測量短路阻抗和負載損耗測量感應耐壓試驗局部放電測量2型式試驗溫升試驗雷電沖擊試驗3特殊試驗用戶特殊要求等視頻資料第二十八頁，共四十八頁。繞組直流電阻測量試驗條件：測量前，變壓器在恒定的環境溫度下靜止放置的時間不應少于3h，以確保變壓器繞組溫度與環境溫度一致。試驗目的：檢查繞組內部導線焊接是否良好，判定各繞組電阻是否平衡。試驗原理：通過直流電橋提供一個恒定直流源到繞組端，通過采集電壓信號，利用歐姆定律R=U/I（即伏—安法），達到測量電阻的目的。第二十九頁，共四十八頁。不平衡率計算方法：繞組直流電阻不平衡率應以三相實測最大值減最小值作分子，三相實測平均值作分母計算得出。接受標準（依據GB/T10228-2008）：1）2500kVA及以下配電變壓器，其不平衡率相為4%，線為2%；2）630kVA及以上電力變壓器，其不平衡率相（有中性點引出時）為2%，線（無中性點引出時）為2%；3）由于線材及引線結構等原因超過規定值，除應在例行試驗記錄實測值外，還應注明引起這一偏差的原因，使用部門應將現場測得的直流電阻值與出廠實測值進行比較，并且與同溫度下出廠實測值的相應變化不大于2%。4）其他變壓器按協議。第三十頁，共四十八頁。注意事項：1、測量時儀器一般選取2~10%額定電流的直流電流值，避免因電流引起的繞組發熱溫度升高帶來的誤差。2、測量結束應充分放電后才能斷開線路，避免因繞組產生反電勢而損壞儀器。3、測量結束充分放電前，不能對無勵磁調壓繞組改換分接位置。4、變壓器每個分接均應進行繞組直流電阻測量。第三十一頁，共四十八頁。

絕緣電阻測量試驗條件：測量時變壓器本體溫度應接近試驗環境溫度。試驗目的：對變壓器在生產過程中的工藝處理質量和制造質量進行監督，驗證變壓器是否受潮濕或臟污的影響，此試驗可以在安全的較低電壓下對變壓器的主絕緣性能進行考核，以發現變壓器絕緣的局部缺陷和普遍缺陷。試驗原理：對變壓器施加較高的直流電壓，利用變壓器絕緣材料在直流電場作用下呈現的3種電流(位移電流、吸收電流和泄漏電流)的不同衰減特性對其絕緣電阻進行測量。第三十二頁，共四十八頁。試驗方法：將被試變壓器高、低壓各繞組所有端子分別用導線短接，將測量線（火線）與被試繞組相連，接地線接地，其他繞組與鐵心、夾件相連后接地，施加一個2500V（針對中小型變壓器）直流電壓至被試繞組，試驗持續時間1min，記錄測量值及相應環境溫濕度值。國家標準對于該項試驗無具體限值規定，公司出廠控制標準：高壓繞組對低壓及地≥3000MΩ，低壓繞組對高壓及地≥600MΩ，鐵芯對地≥2MΩ。第三十三頁，共四十八頁。四、變壓器非電量保護油式變壓器有載輕、重瓦斯油溫高壓力釋放變壓器溫度高油位異常本體輕、重瓦斯干式變壓器140℃超溫報警150℃超溫跳閘100℃鐵心超溫第三十四頁，共四十八頁。五、變壓器維護1、為了保證變壓器能正常運行，需對它進行定期檢查和維護。一般地干燥清潔的場所，每年或更長一點時間進行一次檢查，在其它場合，例如：有灰塵或混濁的空氣中運行，每三至六個月進行一次檢查。2、檢查時，如果發現灰塵聚集過多，則必須清除以保證空氣流通和防止絕緣擊穿，但不得使用揮發性的清潔劑，特別注意要清潔變壓器的絕緣子、繞組裝配的頂部和底部，并使用壓縮空氣吹凈通風氣道中的灰塵。壓縮空氣的流動方向與變壓器運行時冷卻空氣的流動方向相反。視頻資料第三十五頁，共四十八頁。3、檢查緊固件、連接件是否松動，導電零件以及其它零部件有無生銹、腐蝕的痕跡，還要觀察絕緣表面有無碳化和爬電現象，必要時采取相應的措施進行處理。第三十六頁，共四十八頁。4、變壓器檔位選擇第三十七頁，共四十八頁。第三十八頁，共四十八頁。1234567891011根據左圖銘牌，判斷右圖檔位在幾檔？第三十九頁，共四十八頁。六、變壓器相關注意事項1、變壓器理想并聯運行所需的條件。

a、各變壓器一、二次側的額定電壓分別相等，即變比相同；b、各變壓器的連接組別相同；c、各變壓器的短路阻抗（短路電壓）的標么值相等，且短路阻抗角也相等。因此要求并聯運行的變壓器的最大容量之比不超過3：1。第四十頁，共四十八頁。2、影響變壓器油位的變化的因素變壓器的油位在正常情況下隨著油溫的變化而變化，因為油溫的變化直接影響變壓器的體積，使油標內的油面上升或下降。影響油位變化的因素有負荷的變化、環境溫度的變化、內部故障及冷卻裝置的運行狀況等。3、變壓器鐵心接地運行中變壓器的鐵芯及其他附件都處于繞組周圍的電場內，如不接地，鐵芯及其他附件必然感應一定的電壓，在外加電壓的作用下，當感應電壓超過對地放電電壓時，就會產生放電現象。為了避免變壓器的內部放電，所以要將鐵芯接地。且只能一點接地以避免鐵心放電和產生環流而增大損耗。第四十一頁，共四十八頁。4、變壓器運行前需檢查項目：1）檢查所有緊固件、連接件是否松動，并重新緊固一次。

2）檢查運輸時拆下的零部件是否重新安裝妥當，并檢查變壓器是否有異物存在，特別是變壓器高低壓風道內及下墊塊上。

3）檢查風機、溫度控制器、溫度顯示儀及附件能否正常運行工作。第四十二頁，共四十八頁。七、變壓器運行常見問題的處理1、滲漏油的修理當油箱的焊縫滲漏油時，可以在帶油的情況下焊補，但必須遵守有關安全操作規程，焊接時要防止將箱壁燒穿而出現大量漏油。帶油箱補焊后，應換油或在現場對油過濾，取油樣證實氣相色譜無異常時才可以投入運行，以避免由于焊接時的過熱影響油的氣相色譜造成判斷上的困難。若無法帶油補焊，則必須拆卸變壓器，取出器身，擦干空油箱上的殘油再補焊，絕對禁止放油后，或半放油后對變壓器進行補焊。當變壓器上的鑄件或焊件存在砂眼、氣孔等缺陷出現滲漏時，可以使用快干環氧樹脂粘合劑臨時進行堵塞，快干粘合劑可采用40%的聚酰胺樹脂加60%的環氧樹脂，稍許加熱后調均而成，在堵塞之前先擦凈油跡，然后用肥皂塞住漏孔，再涂上粘合劑。這種粘合劑在常溫下就可以固化。如果屬于裝配質量，則應現場弄清滲漏原因，如果是密封墊老化、損壞、或是壓力太大使橡膠失去彈性而引起滲漏，則應考慮更換密封墊；如果是螺栓擰緊不均勻，那么應先將所有螺釘略松一下，然后再均勻擰緊；如果是法蘭或蓋板強度不好，擰緊后出現變形而引起的漏油，則應設法增加其強度，然后再均勻擰緊螺釘。第四十三頁，共四十八頁。正在運行中的變壓器出現滲漏時，由于更換密封膠墊或其他零件是不可能的，所以可以采用臨時的補救措施，等到大修或吊心時再進行更換。但是，對于運行中嚴重漏油的變壓器，最好停機后修理。總之，變壓器可能出現的的漏油部位較多，情況比較復雜，因此修理時必須根據當時的具體情況和現場條件加以處理。

2、引線故障的修理變壓器的引線故障可分為兩種情況：其一時由于引線對其他部位的擊穿，僅是引線絕緣受到損壞，而引線的導線未受損傷或僅有輕微的擊穿痕跡，此時不需要更換引線，只將損壞的絕緣剝掉，并重新包好絕緣即可，重新包扎絕緣之后，必需檢查引線對地或對其他帶電部分的絕緣距離，然后將引線固定牢固，最好在原故障的放電路徑中間增設絕緣屏障，并將增設的屏障固定牢固。總之要保證修理后的引線不再發生對其他部位的放電擊穿等故障；其二是當引線的導線或導線的焊接部位受到損壞時，則需要重新焊接引線。這時在油箱內進行修理是極不安全的，所以應盡量吊心修理，為了防止浸過油的絕緣起火，焊接時要注意采用保護措施，靠近繞組的焊接點，應纏上浸濕的石棉繩，但要防止將水弄到器身上，當需要焊接的部位有其他零件而影響操作時，應設法拆去一些零件，使焊接方便，安全可靠，施焊時應備有充足的四氯化碳滅火器。第四十四頁，共四十八頁。

3、鐵心故障的修理

鐵心的多點接地和接地不良，局部短路、局部過熱，有懸浮金屬等故障，都應進行現場修理，在能夠確定