第5章电力变压器
电力变压器是工厂供配电系统重要设备，它担负着电压变换的重要任务。变压器在变电所中能否正常工作，关系到整个工厂供电的可靠性。本章首先介绍三相电力变压器的分类、结构、铭牌和联接组；然后介绍变压器台数和容量的选择；最后讲述变压器的运行维护、故障分析检查以及变压器的检修和干燥。
第5章
电力变压器
5.1变电所主变压器台数和容量的选择概述
变压器的运行和维护
5.25.3
5.1 概述
5.1.1 电力变压器的分类
电力变压器是变电所的核心设备，通过它可将一种电压的交流电能转换（升高或降低）成另一种电压的交流电能。以利于电力的输送、分配和使用。
电力变压器按功用分，有升压变压器和降压变压器两大类。一般来说，发电厂采用的是升压变压器；工厂变电所采用的是降压变压器；二次侧为低压的降压变压器，则称为“配电变压器”。
5.1.2 电力变压器的结构
铁心和绕组是变压器的两大主要部分。
三相油浸式电力变压器→
1信号温度计，2铭牌，3吸湿器，4油枕(储油
柜)，5油位指示器，6防爆管，7瓦斯继电器，
8高压套管和接线端子，9低压套管和接线端
子，10分接开关，11油箱及散热油管，12铁
心，13绕组及绝缘，14放油阀，15小车，
16接地端子
环氧树脂浇注绝缘的三相干式变压器→
1高压出线套管，2吊环，3上夹件，4低压出线端子，
5铭牌，6环氧树脂浇注绝缘绕组，7上下夹件拉杆，
8警示标牌，9铁心，10下夹件，11底座，12高压绕
组相间连接导杆，13高压分接头连接片
5.1.3 电力变压器的铭牌和额定值
变压器的铭牌数据是制造厂对变压器正常工作时所作的使用规定。
变压器的额定值就标注在铭牌上，变压器按额定值运行称为额定运行。
每台电力变压器的铭牌上主要记载有下列各项：
1）变压器型号；2）额定视在功率；3）额定电压；4）额定电流；5）频率；
6）相数；7）接线图与连接组别；8）阻抗电压；9）冷却方式等。
Z —有载调压无载调压不表示
设计序号（亦可用下角表示）
S —三相D —单相
相数代号
C —成型固体G —空气
油浸式不表示
绝缘代号
F —风冷P —强迫油循环
自然冷却不表示
冷却代号
调压代号
高压绕组电压等级（kV ）
额定容量（kVA ）
绕组导线材质代号
L —铝铜不表示1、电力变压器的型号
2、电力变压器的额定值：额定容量、额定电压、额定电流
5.1.4 电力变压器的联接组
变压器一、二绕组因采取不同的联结方式而形成一、二侧对应的线电压之间不同相位关系。常用两种联结方式：
0yn Y 12
/0-Y Y 即11yn D 11
/0-?Y 即
5.2 变电所主变压器台数和容量的选择
5.2.1 变电所主变压器台数的选择
满足用电负荷对供电可靠性的要求，对季节性负荷或昼夜负荷变动较大，采用经济运行方式。一般车间变电所采用一台，应考虑欠负荷的发展，有一定余地。
5.2.2 主变压器容量的选择
装设一台主变压器30
.S S T N ≥装设两台主变压器
)
21(30.30.)7.0~6.0(+≥=S S S S T N T N 车间变电所单台变压器容量上限：1000KVA 或1250KVA
5.3 变压器的运行和维护
5.3.1 变压器投入运行时的检查
1、变压器的一、二次额定电压必须对应相等。
2、变压器的阻抗电压（短路电压）必须相等。
3、变压器的连接组别必须相同。
4、变压器的容量尽量相同或相近，最大容量与最小容量之比不超过3：1。
5.3.2 变压器的运行标准
1、运行温度和温升标准
变压器的运行允许温度是根据变压器所使用绝缘材料的耐热强度而规定的最高温度。普通油浸式电力变压器的绝缘属于A级。
变压器在运行时，为了便于监视其各部分的温度，规定以变压器油箱内上层油温来确定变压器的允许温度。为了防止变压器油油质劣化，规定变压器油箱内上层油温最高不得超过95℃。而在正常情况下，为了使变压器油不过快地氧化，通常规定上层油温不得超过85℃。
变压器的运行允许温度与周围空气最高温度之差为运行允许温升。
2、变压器的过负荷能力
变压器的过负荷能力是指在较短时间内所输出的最大容量。即在不损坏变压器绕组的绝缘和不降低变压器使用寿命的条件下，它可能大于变压器的额定容量。变压器的过负荷能力分为正常过负荷能力和事故过负荷能力两种。
3、变压器电源电压变化的允许范围
按规程规定，施加在变压器各分接头上的电压，应不大于其额定电压的105%。个别情况下，特殊结构的变压器，可以允许增高至该分接头额定电压的110%。规程还规定：电力变压器运行电压的变化范围在额定电压的±5%内时，其额定容量不变。
4、变压器在三相电流不平衡时的允许运行方式
（1）产生三相电流不平衡的原因
1）由三台单相变压器组成的三相变压器组，当一台单相变压器损坏时，如用参数不同的另一台代替时，就会造成电流和电压的不对称。
2）由于变压器某一侧开关的某一相断开或变压器的分接开关的某一相接触不良等原因，造成变压器的两相运行，也会造成变压器的不对称运行。
3）Y，yno接线的三相变压器有中性线引出。这种接线方式，既可接三相对称负载，也可接单相负载。实际上由于有单相负载的存在，很难做到三相负载对称，因此在中性线中就有电流。
（2）三相电流不平衡产生的后果
由于负载不对称，尽管线电压仍保持对称，但负载大的相电压降低，而其它两相相电压则升高，最高时可能接近线电压。这会烧毁接在该两相上的单相设备的。
5、变压器油的运行
（1）变压器油的作用
变压器油在变压器中起绝缘和冷却的作用。
（2）变压器油的试验
变压器油的绝缘性能是保证变压器安全运行的重要因素。所以要对运行中变压器油的性能进行监视和检查，监视的主要方法是进行变压器油的检验。
（3）变压器油的运行
应避免油受阳光的直射。油在储藏时不应装在透明的容器内。在变压器油的运行中，应经常对充油设备进行检查，要检查设备的严密性，储油柜等的工作性能，以及油色、油量是否正常。
对在变压器运行中已经变质的油应及时进行处理，使其恢复到标准值。
如发现油受潮，应进行干燥；如油已老化，应进行净化和再生。
5.3.3变压器正常运行时的监视和检查
1、变压器绕组的绝缘监视
（1）绝缘电阻的测量
变压器绕组的绝缘电阻是绕组绝缘状态的基本特征，因此，对变压器在安装或检修后，投入运行前，以及长期停止运行后，均应测量绕组的绝缘电阻。（2）变压器绕组绝缘的判断
如果在运行中发现变压器绕组的绝缘电阻低于制造厂试验值70%以下，则认为该绕组的绝缘电阻不合格。若被测试变压器的温度与制造厂试验时温度不同时，应将所测得的数据换算到相同温度下的值，再进行比较。
（3）绝缘电阻最小允许值
表5-5各种油温下变压器绕组绝缘电阻最小允许值
额定电压（kV）
绕组在以下温度时的绝缘电阻(Ω)
10℃20℃30℃40℃50℃60℃70℃80℃
6及以下600300150804524138 1071535017592.54929.515.59
2、变压器的负载监视和油监视
（1）对变压器负载的监视
对经常有人值班的降压变电所或配电室，变压器的指示仪表，根据实际情况确定。如果变压器是在过负荷时运行，应有专人对该变压器的负荷、油温等进行监视。对无人值班变电所，应每2h监测一次变压器油温是否正常，并做好数据保存。（2）对变压器油的监视
不正常情况：
1）上层油温或温升超过规定值（上层油温为85℃）。
2）在变压器负载不变或变化很小时，油温不断上升。
3）在负载和冷却介质温度相似的情况下，但油温较以前所测数值明显上升。3、变压器的外部检查
（1）对有人值班变电所，应每2h检查1次。
（2）对无人值班变电所，应每天检查1次。
（3）对配电室内或户外式变压器，应根据当地工厂的规定进行检查。
4、变压器的特殊监视和检查
遇有大风、大雪、大雾和大雷雨及气温突然变化等天气时，进行特殊监视和检查。
5.3.4 变压器的并联运行
将两台或两台以上变压器的原绕组接到公共电源上，副绕组也都并接向负载供电，这种运行方式叫做变压器的并联运行。
两台或多台变压器并联运行时，必须同时满足以下三个基本条件：
（1）所有并联变压器的额定一次电压和二次电压必须相等。
（2）所有并联变压器的阻抗电压必须相等。
（3）所有并联变压器的联接组别必须相同。
5.3.5变压器的故障检查与分析
变压器的不正常运行
（1）不正常运行的现象
①变压器内部声响很大，很不均匀并有爆裂声。
②在正常冷却条件下，变压器的油温不正常，并在不断上升。
③油枕喷油或安全气道（防爆筒）喷油。
④漏油使油面下降，油枕上的油表低于限定位置或油枕上的油位计看不到油。
⑤油质变化过甚，油内出现炭化物质。
⑥套管有严重的破损和放电现象。
（2）变压器的自动跳闸和灭火
变压器的断路器自动跳闸时，如有备用变压器，应迅速将备用变压器投入运行，然后查明跳闸原因；如无备用变压器时，应将负荷通过段联、母联倒至其它变压器上后，应立即查明何种保护装置动作，变压器跳闸时有何外部异常情况。
变压器“失火”时首先应切断电源，如变压器油溢出并在变压器箱盖上失火，则应打开变压器下部的放油阀门放油，使油面降低，在失火处再进行灭火。在灭火的同时，如条件允许，火势不大，可投入备用变压器或通过其他途径，将失火变压器负荷代出，以减少经济损失。
（3）Y，yn0接线变压器的不对称运行和中性线问题
1）变压器的不对称运行
2）中性线电流不应超过二次绕组额定电流的25%
3）在中性线上不允许装熔断器
2、变压器的绕组故障
（1）匝间短路
（2）层间短路
（3）绕组对油箱击穿短路
2、变压器的铁心故障
变压器在运行中,由于在铁心中的涡流和磁滞损耗的存在而使铁心发热,并逐渐损伤其叠片间的绝缘。硅钢片间绝缘不良的现象是漆膜脱落，部分硅钢片裸露、变脆、起泡和因绝缘碳化变色等。
3、变压器的套管故障
变压器套管的破损常发生在对油箱的击穿或相间闪络。
5.3.6 变压器的检修
1、变压器检修的目的、类别和方法
（1）变压器检修的目的
变压器在运行中，由于受到长期受热、负荷冲击、电磁振动、气体腐蚀等因素影响，总会发生一些部件的变形、紧固件的松动、绝缘介质老化等变化。在初期是可以通过维护保养来发现并达到改善和纠正的。
（2）变压器检修的类别和方法
变压器的计划预修，一般可分为三类：1）清扫、预防性试验2）小修3）大修2、变压器检修的主要内容
（1）预防性试验
1）绝缘电阻及吸收比2）绕组连同套管的泄漏电流
3）绕组连同套管的介质损耗角正切值tanδ 4）非纯瓷套管的tanδ值和电容值5）油箱和套管中绝缘油试验6）绕组连同套管一起的直流电阻7）油中溶解气体色谱分析
（2）小修
1）清扫外壳和瓷套管。发现套管破裂、胶垫老化、漏油时，应予以处理。
2）清除油枕集泥器中的污物。
3）缺油时应补油。
4）检查呼吸器，必要时更换干燥剂。
5）检查和摇测瓦斯继电器引出线绝缘电阻值应合格，绝缘引线浸蚀者应更换。6）检查各油阀门，消除发现了的缺陷。
7）检查接地线应完整可靠。
8）检查冷却装置应完好。
9）测量绕组的绝缘电阻值。
10）取油样试验。
（3）大修
1）吊出芯体，检查铁心、绕组、分接开关及引出线。
2）检修顶盖、油枕、呼吸器、防暴管、散热器、阀门及出线套管。
3）检修、试验瓦斯继电器。
4）检修冷却装置、温度计。
5）过滤或更换绝缘油。
6）清洗壳体，必要时重新油漆。
7）必要时干燥绝缘。
8）装配变压器，按规定进行测量试验。
5.3.7 变压器的干燥
1、变压器器身的干燥处理条件
（1）经更换绕组或绝缘的修理者；
（2）在修理或安装的器身检查中，器身于空气中暴露的时间超过规定者；（3）经绝缘测定，证明变压器绝缘受潮者。
2、变压器干燥时的注意事项
（1）尽可能采用真空加热干燥法。
（2）变压器带油干燥时，建议将油面与箱盖间的空间抽至真空；亦可带上油枕并注油至规定的油面；或在油箱盖上装上带有硅胶或氯化钙的呼吸器。如果带油干燥不能改善绝缘测定的结果时，应改用无油干燥。
（3）变压器干燥时，必须对绕组和油箱的温度进行监视。
（4）干燥中如果不抽真空，则在箱盖上应开通气孔或利用套管孔、油门孔等，以便于水蒸汽的逸出；如安装有防爆筒，则应将防爆筒上的玻璃板取下。（5）变压器干燥的真空度，应根据油箱构造决定，一般在85～110℃时，箱内抽成150mm水银柱，然后按每小时均匀地增高50mm至极限允许值为止。
（6）变压器干燥时应有防火措施。
（7）在保持温度不变的情况下，绕组的绝缘电阻下降后再回升，并连续6h保持稳定时，则认为干燥完毕。
（8）变压器干燥完毕后应立即注油，有条件时最好采取真空注抽法。
（9）变压器干燥完毕并注油后，应进行芯子检查。
3、变压器器身的干燥方法
（1）感应加热干燥法
（2）热风干燥法
（3）烘箱干燥法
（4）真空箱干燥法
（5）在变压器外壳内真空干燥法