電氣運行技術——電力變壓器的基本結構電力變壓器分類按絕緣介質分類油浸變壓器（阻燃型、非阻燃型）干式變壓器氣體絕緣變壓器（目前有110kVSF6）電力變壓器分類按用途分類：升壓變壓器、聯絡變壓器、降壓變壓器。按相數分類：單相、三相。按繞組分類：雙繞組、三繞組、自耦變壓器。按調壓方式分類：有無勵磁調壓（無載調壓）、有載調壓。油浸自冷變壓器結構1-銘牌；2-信號式溫度計；3-吸濕器；4-油標；5-儲油柜；6-安全氣道7-氣體繼電器；8-高壓套管；9-低壓套管；10-分接開關；11-油箱；

12-放油閥門；13-器身；14-接地板；15-小車油浸風冷變壓器結構強迫油循環風冷變壓器1.鐵芯鐵芯是變壓器主磁通經過的磁路部分硅鋼片鐵芯的發熱發熱：磁滯損耗、渦流損耗解決辦法：鐵芯通常用0.35mm或0.5mm厚表面涂有絕緣漆的硅鋼片沖成一定的形狀疊制而成（要求氣隙小），目的是減小渦流損耗。為了加強冷卻效果，大型變壓器鐵芯中設冷卻油道夾件夾件用來夾緊鐵芯硅鋼片夾件在鐵芯上下鐵軛的兩側變壓器鐵芯和夾件的一點接地電力變壓器正常運行時，鐵芯、夾件必須各自有一點可靠接地。若沒有接地，則繞組流過電流時在鐵芯及夾件上感應電壓（產生對地的懸浮電壓），該電壓會造成鐵芯及夾件對地斷續性擊穿放電。鐵芯和夾件分別引出接地線變壓器鐵芯及夾件接線示意圖變壓器鐵芯及夾件不允許多點接地當鐵芯及夾件出現兩點以上接地時，鐵芯及夾件間的不均勻電位就會在接地點之間形成環流，并造成鐵芯及夾件多點接地發熱故障，燒熔局部鐵芯，形成鐵芯片間的短路故障，使鐵損變大，嚴重影響變壓器的性能和正常工作。鐵芯故障鐵芯起火這是由于個別硅鋼片間的絕緣破損或夾緊螺絲間的絕緣破損，引起局部渦流發熱。局部過熱可造成鐵芯燒損,可能使絕緣油分解并燃燒。鐵芯對油箱放電鐵芯未接地或接地不良，會在繞組電磁感應作用下產生一定的過電壓，就可能在鐵芯與接地的油箱之間產生斷續的放電，使變壓器油劣化。2.繞組繞組又稱線圈，是變壓器的導電回路。采用銅線或鋁線繞制成多層圓筒形。繞組同心套在鐵芯柱上。繞組導線表面包有絕緣材料，保證導線之間及導線對地的絕緣。變壓器繞組繞組故障繞組故障的根本原因：發熱造成的絕緣老化，造成短路繞組本身電阻、接頭處接觸電阻通過電流時產生熱量造成繞組發熱電磁力引起的絕緣損傷、繞組變形，造成短路、斷線；斷線引起電弧使變壓器油劣化造成短路繞組通過電流時會產生磁場，在磁場中通過電流的繞組會受到電磁力作用。絕緣受潮，造成絕緣水平下降，造成短路變壓器繞組燒痕變壓器的絕緣老化在溫度的作用下，變壓器絕緣材料的原有絕緣性能將會不斷降低，這一過程，叫做變壓器的絕緣老化。通常把變壓器繞組熱點溫度的額定值（長期工作的允許最高溫度）稱為正常壽命溫度，繞組熱點溫度的最高允許值（非長期的）為安全溫度。一般油浸式變壓器用的是A級絕緣材料。A級絕緣材料的耐熱溫度為105℃。國際電工委員會（IEC）認為A級絕緣的變壓器在80～140℃溫度范圍內，溫度每增加6℃，變壓器絕緣有效壽命降低的速度就會增加一倍，這就是6℃法則（干式變壓器是10℃原則）。為使變壓器繞組的最高運行溫度不超過絕緣材料的耐熱溫度105°C，需監視變壓器油溫。變壓器冷卻方式 繞組溫度-上層油溫最高上層油溫長期上層油溫自然循環冷卻、風冷10105-10=9595-10=85強迫油循環風、水冷20~30105-20=8585-10=75測量繞組溫度的測量大型變壓器通常利用繞組溫控器來測量繞組溫度，并輸出溫度顯示信號及控制信號。繞組溫控器可根據現場要求設定啟動溫度值，實現啟動風冷、高溫報警、高溫跳閘。測量繞組溫度的測量繞組溫度測量方法：直接測量法：是在變壓器繞組直接埋設傳感器，使用溫度測量儀測量顯示繞組溫度。熱模擬測量方法：是在測到的變壓器油溫的基礎上疊加一個與變壓器負荷電流成比例的量來反映變壓器繞組的最熱部位平均溫度。這種測溫方法簡單、適用，目前在我國應用較為廣泛，但誤差較大。間接計算測量法：是根據國際電工委員會推薦的油浸式電力變壓器繞組熱點計算公式，通過計算13種關鍵參數和變壓器負載電流值來計算繞組熱點溫度，精確度高。芯式和殼式變壓器芯式變壓器常用同芯式繞組殼式變壓器常用交疊式繞組同芯式、交疊式繞組同芯式繞組是把原、副繞組分別繞成直徑不同的圓筒形線圈套在鐵芯柱上。高壓繞組和低壓繞組（中壓繞組）之間留有一定的絕緣間隙，并以絕緣紙筒相互隔開。同芯式繞組又可分為圓筒式、連續式、螺旋式和糾結式等。一般是高壓繞組在外，低壓（或中壓）繞組在里。結構簡單、繞制方便，被廣泛采用。同芯式、交疊式繞組交疊式繞組是把原、副繞組按一定的交替次序套在鐵芯柱上高、低壓繞組之間的間隙較多，絕緣復雜，包扎很不方便，機械強度高一般在大型殼式變壓器(如大容量的電爐變壓器和電焊機變壓器)中采用。3.油箱及冷卻裝置油箱是油浸式變壓器的外殼，其作用除裝油外，還用來安裝其他部件。油箱底部兩對角處應設有兩塊供油箱接地的端子（變壓器油箱即外殼接地主要是為了在變壓器的絕緣損壞時保障人身安全）。變壓器油箱的種類常見的變壓器油箱按其容量的大小，有箱式和鐘罩式兩種基本型式。箱式油箱。用于中、小型變壓器。這種變壓器上部箱蓋可以打開，其充油后的總重量，與大型變壓器相比不算太重，因此當變壓器的器身需要進行檢修時可以將整個變壓器帶油搬運至有起重設備的場所，將箱蓋打開，吊出器身，進行檢修。鐘罩式油箱。一般大型變壓器均采用鐘罩式油箱。這種變壓器的器身自重都在200t以上，總重量均在300t以上，運輸起來比較困難。當進行器身檢修時，不必吊出笨重的器身，只要吊去較輕的箱殼，即可進行檢修工作。箱式油箱小型變壓器箱式油箱箱式油箱吊芯安裝鐘罩式結構變壓器油箱本體油箱與有載調壓油箱大型有載調壓變壓器一般有兩個油箱（油箱從內部分開），一個為本體油箱，一個為有載凋壓油箱（通常稱為油室），它們互不相通。本體油箱內裝鐵芯與繞組有載調壓油箱內裝有分接開關。因為分接開關在操作過程中會產生電弧，電弧造成的絕緣油分解會污染變壓器的油，若進行頻繁操作將會使油的絕緣性能下降，因此設一個單獨的油箱將分接開關單獨放置。有載調壓油箱有獨立的油枕、呼吸器和氣體繼電器等。分接開關的油室貴州長征M型有載分接開關圖變壓器油變壓器油是石油的一種分餾產物，它的主要成分是烷烴、環烷族飽和烴、芳香族不飽和烴等化合物。純凈的變壓器油是淺黃色透明液體，相對密度0.895，凝固點-45℃。變壓器油的主要作用（1）絕緣作用：變壓器油具有比空氣高得多的絕緣強度。絕緣材料浸在油中，不僅可提高絕緣強度，而且還可免受潮氣的侵蝕。（2）散熱作用：變壓器運行時產生的熱量使靠近鐵芯和繞組的油受熱膨脹上升，通過油的上下對流，熱量通過散熱器散出，保證變壓器正常運行。（3）消弧作用：在變壓器的有載調壓開關上，觸頭切換時會產生電弧。由于變壓器油導熱性能好，且在電弧的高溫作用下能分解出大量氣體，產生較大壓力，從而提高了介質的滅弧性能，使電弧很快熄滅。變壓器油過濾電力變壓器的冷卻方式油浸式變壓器通常采用三種冷卻方式：油浸自冷式油浸風冷式強迫油循環強迫油循環風冷方式強迫油循環水冷方式強迫油循環導向冷卻方式變壓器油面溫控器變壓器油面溫控器是一種壓力式儀表用來測量、顯示變壓器頂層油溫，并在變壓器油溫異常時發出告警信號及控制命令。利用表盤就地顯示變壓器上層油溫利用溫控開關的觸點輸出告警及控制信號（通常送至變壓器非電量保護裝置），用于高溫報警、冷卻器啟停控制和超溫跳閘（溫度控制值可根據規程設置）。將溫度信號轉換為電信號遠傳至控制室用于遠方溫度顯示。4.油枕（儲油柜）是一種油保護裝置作用：儲油、補油，保證油箱內充滿油的作用減少變壓器油與空氣接觸面無油枕無呼吸器的全封閉式變壓器采用波紋油箱，波紋板壁具有散熱和脹縮兩種功能，波紋板壁隨著溫度的變化，負荷量的大小，油箱內變壓器油溫的高低而自動脹縮，波紋板壁的脹縮能力大于一萬次，保證變壓器油與空氣完全隔離，在變壓器壽命期內不用維護。油位計油位計用于監視變壓器的油位。通過監視變壓器油位可判斷變壓器是否需要補油、放油。油位計油位計油位計5.呼吸器（吸濕器）安裝在變壓器及有載開關儲油柜的進氣口上，當變壓器在運行中由于油溫變化而產生油體積脹縮時，迫使空氣通過呼吸器進出儲油柜。呼吸器（吸濕器）呼吸器中有裝有吸濕劑（硅膠或活性氧化劑），硅膠是透明或乳白色的，在硅膠干燥劑中浸入氯化鈷，可形成變色硅膠吸濕劑。變色硅膠吸濕劑顆粒在沒有吸附水分時呈藍色或淺藍色玻璃狀，當吸附水分受潮時逐漸變成粉白色或紅色。受潮的硅膠可通過加熱烘干而再生。呼吸器的運行注意事項運行中應檢查吸濕器呼吸暢通吸濕劑潮解變色部分不應超過總量的2/3。密封性需良好（吸濕劑變色應由底部開始變色，如上部顏色發生變色則說明呼吸器密封性不嚴）。呼吸器堵塞，可能造成壓力釋放裝置誤動作、假油位以及變壓器油箱、瓦斯繼電器、閥門、油枕等膠墊的薄弱部分滲油、溢油等現象。6.壓力釋放裝置在變壓器油箱內部發生故障時，電弧放電會使油箱內的油氣化、分解，產生大量氣體，油箱內壓力急劇升高，此壓力如不及時釋放，將造成變壓器油箱變形、甚至爆裂，將油噴射到很大的區域，可能引起火災，造成極大的破壞。壓力釋放裝置可有效防止這種情況發生。壓力釋放裝置分類：防爆管（噴油管）壓力釋放器防爆管（安全氣道）一般裝設在容量為750～1000A以上變壓器上。裝設在變壓器頂蓋上部油枕側，管下端與油箱連通，上端是管口，由安全膜密封。安全密封膜是2～3mm厚的玻璃板壓力增加到0.05～0.1MPa時，安全膜爆破。缺點：防爆管密封一旦破裂，變壓器油會直接接觸空氣。壓力釋放器也稱減壓器，安裝于變壓器油箱頂蓋上。當變壓器內部發生故障時，油箱內部壓力升高至壓力釋放閥的開啟壓力時，變壓器油箱內的油、氣排出，變壓器內部壓力迅速降低到正常值，當壓力降到關閉壓力值時，膜盤受彈簧的壓力回復到原來位置，壓力釋放閥便可靠關閉。壓力釋放器可以根據標示桿（信號桿）是否頂起判斷壓力釋放閥是否動作。防爆管和壓力釋放器都屬于壓力釋放裝置防爆管用于小型變壓器壓力釋放器用于大、中型變壓器也有根據需要，既裝壓力釋放器又裝防爆管的壓力釋放閥是第一道壓力保護，當變壓器內部壓力達到設定值時自動打開泄壓。當壓力釋放閥不動作或者動作后壓力仍然升高時，防爆管上安裝的防爆膜片被壓力油頂破泄漏壓。既裝壓力釋放器又裝防爆管的，壓力釋放器一般裝在變壓器底部。變壓器非電量保護種類7.絕緣套管絕緣套管的作用是使變壓器繞組引線與油箱保持良好的絕緣，并對引線予以固定。絕緣套管中心的導電桿在油箱內的一端與繞組引線相連，在外面的一端與外線路連接。絕緣套管種類純瓷套管充油套管電容套管變壓器套管常見的異常及故障現象套管滲漏油位異常末屏放電套管閃絡、放電、破裂9.分接開關有載分接開關目前多采用電阻限流式電阻限流有載分接開關的結構可分為三個部分：切換開關分接選擇器操作機構分接開關的電動機構有載分接開關變換操作的控制和傳動裝置稱為分接開關電動機構。電動機構箱內安裝在變壓器油箱側壁上。電動機構箱內裝有驅動有載分接開關工作所需要的全部電氣和機械裝置（機械傳動機構、位置指示機構、電氣控制元件等）。分接開關電動機構的操作電動機構在正常使用時為電動操作，當檢修或調試時，也可以手動操作。電動操作時，可按下電動機構箱中“升壓”、“降壓”按鈕進行就地操作，也可在主控室進行遠方操作。就地、遠方操作方式的切換由電動機構箱中遠程/就地轉換開關切換控制。10.氣體繼電器氣體繼電器又稱瓦斯繼電器是變壓器內部故障的主保護裝置安裝在油箱和油枕之間連接油管的中部。按結構分類：雙浮子式開口杯式氣體繼電器油枕氣體繼電器氣體繼電器頂部打開防雨罩后的結構干式變壓器按絕緣介質分類：環氧澆注Nomex絕緣紙作為H級干式變壓器的絕緣材料三相干式變壓器干式變壓器特點優點：在內部故障時不會發生起火爆炸延燃等現象，也不會污染環境，運行維護工作量小，經濟。缺點：以空氣作絕緣的干式變壓器比相同容量體積的油浸式變壓器的體積大，承受沖擊電壓能力也比油浸式的差，其使用條件一般限于不和架空線路相連，即不會受到大氣過電壓作用的場合(否則應加特殊防雷保護)。在允許電壓工作范圍內，干式變壓器的溫控和通風散熱問題，是干式變壓器運行的主要問題。干式變壓器冷卻方式自然空氣冷卻（AN）、強迫空氣冷卻（AF）。自然空冷時，變壓器可在額定容量下長期連續運行。強迫風冷時，變壓器輸出容量可提高50%。適用于斷續過負荷運行，或應急事故過負荷運行；由于過負荷時負載損耗和阻抗電壓增幅較大，處于非經濟運行狀態，故不應使其處于長時間連續過負荷運行。課堂討論變壓器主要的發熱部位有哪些？為什么會發熱？有什么危害？如何避免這些危害？運行中的變壓器，繞組、鐵芯、上層油、下層油四個部位中，哪個部位的溫度最高？哪個部位的溫度最低？什么設備可以監視變壓器的運行溫度？它們的功能有哪些？變壓器油劣化的主要原因有哪些？如何防護？變壓器油枕的作用是什么？油枕有哪幾種形式？油位計有哪些形式？有什么功能？課堂討論5.呼吸器與哪個部位是接