1、淺析油浸式電力變壓器的組成結構和優缺點XXX（學號：XXXXXX（XXX09級供用電技術 XX內蒙古 呼和浩特 郵政編碼（010022） 指導教師：XX摘要： 油浸式變壓器具有散熱好、損耗低、容量大、價格低等特點。目前電網上運行的電力變壓器大部分為油浸式變壓器，其中80%以上是采用自然油循環的冷卻方式。自然油循環變壓器線圈中設置導向板是現在普遍采用的一種冷卻結構。本文著重分析油浸式電力變壓器的結構，油浸式變壓器的性能特點，還有油浸式變壓器的分類。并且具體分析了油浸式電力變壓器的油系統，簡要的分析了油浸式電力變壓器的故障。以及油浸式電力變壓器的優缺點。希望可以加大了解分析我國的油浸式電力變壓器。

2、關鍵字：油浸式電力變壓器；鐵芯；油系統1、油浸式變壓器結構變壓器主要由鐵芯、繞組、油箱、油枕、絕緣套管、分接開關和氣體繼電器等組成。1.1 鐵芯鐵芯是變壓器的磁路部分。運行時要產生磁滯損耗和渦流損耗而發熱。為降低發熱損耗和減小體積和重量，鐵芯采用小于0.35mm導磁系數高的冷軋晶粒取向硅鋼片構成。依照繞組在鐵芯中的布置方式，有鐵芯式和鐵殼式之分。在大容量的變壓器中，為使鐵芯損耗發出的熱量能夠被絕緣油在循環時充分帶走，以達到良好的冷卻效果，常在鐵芯中設有冷卻油道。1.2 繞組繞組和鐵芯都是變壓器的核心元件。由于繞組本身有電阻或接頭處有接觸電阻， 由 I2Rt 知要產生熱量。故繞組不能長時間通過比

3、額定電流高的電流。另外，通過短路電流時將在繞組上產生很大的電磁力而損壞變壓器。其基本繞組有同心式和交疊式兩種。變壓器繞組主要故障是匝間短路和對外殼短路。匝間短路主要是由于絕緣老化，或由于變壓器的過負荷以及穿越性短路時絕緣受到機械的損傷而產生的。變壓器內的油面下降，致使繞組露出油面時，也能發生匝間短路；另外有穿越短路時，由于過電流作用使繞組變形，使絕緣受到機械損傷，也會產生匝間短路。匝間短路時，短路繞組內電流可能超過額定值，但整個繞組電流可能未超過額定值。在這種情況下，瓦斯保護動作，情況嚴重時，差動保護裝置也會動作。對外殼短路的原因也是由于絕緣老化或油受潮、油面下降，或因雷電和操作過電壓而產生的

4、。除此以外，在發生穿越短路時，因過電流而使繞組變形，也會產生對外殼短路的現象。對外殼短路時，一般都是瓦斯保護裝置動作和接地保護動作。1.3 油箱油浸式變壓器的器身（繞組及鐵芯）都裝在充滿變壓器油的油箱中，油箱用鋼板焊成。中、 小型變壓器的油箱由箱殼和箱蓋組成，變壓器的器身放在箱殼內，將箱蓋打開就可吊出器身進行檢修。漏油是油箱常見的問題1.4 油枕油枕又叫油柜，是一種油保護裝置，它是由鋼板做成的圓桶形容器，水平安裝在變壓器油箱蓋上，用彎曲管與油箱連接。油枕的一端裝有一個油位計（油標管） ，從油位計中可以監視油位的變化。油枕的容積一般為變壓器油箱所裝油體積的8%10%。當變壓器油的體積隨著油的溫度

5、膨脹或縮小時，油枕起著儲油及補油的作用，從而保證油箱內充滿油。同時由于裝了油枕，使變壓器油縮小了與空氣的接觸面，減少了油的劣化速度。大型變壓器為防止油與大氣接觸的機會，其油枕常用隔膜式油枕和膠曩式油枕。1.5 呼吸器呼吸器又稱吸濕器，通常由一根管道和玻璃容器組成，內裝干燥劑（硅膠或活性氧化鋁）。當油枕內的空氣隨變壓器油的體積膨脹或縮小時，排出或吸入的空氣都經過呼吸器，呼吸器內的干燥劑吸收空氣中的水分，對空氣起過濾作用，從而保持油的清潔。浸有氯化鈷的硅膠，其顆粒在干燥時是鈷藍色的，但是隨著硅膠吸收水分接近飽和時，粒狀硅膠將轉變成粉白色或紅色，據此可判斷硅膠是否已失效。受潮后的硅膠可通過加熱烘干而

6、再生，當硅膠顆粒的顏色變成鈷藍色時，再生工作就完成了。1.6 壓力釋放裝置壓力釋放裝置在保護電力變壓器方面起著重要作用。充有變壓器油電力變壓器中， 如果內部出現故障或短路，電弧放電就會在瞬間使油汽化，導致油箱內壓力極快升高。如果不能極快釋放該壓力，油箱就會破裂，將易燃油噴射到很大的區域內，可能引起火災，造成更大破壞，因此必須采取措施防止這種情況發生。壓力釋放裝置有防爆管和壓力釋放器兩種，防爆管用于小型變壓器，壓力釋放器用于大、中型變壓器。1.6.1 防爆管（又稱噴油管）防爆管裝于變壓器的頂蓋上，喇叭形的管子與大氣連接，管口有薄膜封住。當變壓器內部有故障時，油溫升高，油劇烈分解產生大量氣體，使油

7、箱內壓力劇增。當油箱內壓力升高至5X104Pa時，防爆管薄膜破碎，油及氣體由管口噴出， 防止變壓器的油箱爆炸或變形。1.6.2 壓力釋放器壓力釋放器與防爆管相比，具有開啟壓力誤差小、延遲時間短（僅2ms） 、控制溫度高、能重復動作使用等優點，故被廣泛應用于大、中型變壓器上。壓力釋放器也稱減壓器，它裝在變壓器油箱頂蓋上，類似鍋爐的安全閥。當油箱內壓力超過規定值時壓力釋放器密封門（閥門） 被頂開， 氣體排出，壓力減小后，密封門靠彈簧壓力又自行關閉。可在壓力釋放器投入前或檢修時將其拆下來測定和校正其動作壓力。壓力釋放器動作壓力的調整，必須與氣體繼電器動作流速的整定相協調。壓力釋放器安裝在油箱蓋上部，

8、一般還接有一段升高管使釋放器的高度等于油枕的高度，以消除正常情況下油壓靜壓差。1.7 散熱器散熱器形式有瓦楞性、扇形、圓形、排管等，散熱面積越大，散熱的效果就越好。 當變壓器上層油溫與下部油溫有溫差時，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。為提高變壓器冷卻效果，可 采用風冷、強迫油風冷和強迫油水冷等措施。散熱器的主要故障是漏油。1.8 絕緣套管變壓器繞組的引出線從箱內穿出油箱引出時必須經過絕緣套管， 以使帶電的 引線絕緣。絕緣套管主要由中心導電桿和磁套組成。 導電桿在油箱內的一端與繞 組連接，在外面的一端與外線路連接。它是變壓器易出故障的部件。絕緣套管的結構

9、主要取決于電壓等級。電壓低的一般采用簡單的實心磁套管。電 壓較高時，為了加強絕緣能力，在瓷套和導電桿間留有一道充油層， 這種套管稱 為充油套管。電壓在110kV以上，采用電容式充電套管，簡稱為電容式套管。電 容式套管除了在瓷套內腔中充油外，在中心導電桿（空心銅管）與法蘭之間，還 有電容式絕緣體包著導電桿，作為法蘭與導電桿之間的主絕緣。變壓器套管漏油是最常見的故障，套管漏油的原因是套管上部算盤珠狀橡膠密封 圈和套管底部橡膠平墊老化引起。1.9 分接開關（又稱切換器）分接開關是調整變壓比的裝置。雙繞組變壓器的一次繞組及三繞組變壓器的 一二次繞組一般有3、5、7個或19個分接頭位置，分接頭的中間分頭

10、為額定電 壓的位置。3個分接頭的相鄰分頭電壓相差5%,多個分頭的相鄰分頭電壓相差 2.5 %或1.25%。操作部分裝于變壓器頂部，經傳動桿伸入變壓器的油箱。根據 系統運行的需要，按照指示的標記來選擇分接頭的位置。變壓器的高壓裝置分為無載調壓和有載調壓兩種。無載分接開關，是在不帶電情況下切換，其結構簡單。有載分接開關，是在不停電情況下切換，在帶負荷下進 行，故在電力系統中被廣泛采用。分接開關發生事故時，一般是瓦斯保護裝置動作。變壓器分接頭一般都從高壓側抽頭， 主要原因在于：變壓器高壓繞組一般在外 側，抽頭引出連接方便；高壓側電流小，因而引出線和分接頭開關的載流部分 導體截面小，接觸不良的問題易于

11、解決。1.10 氣體繼電器氣體繼電器構成的瓦斯保護是變壓器的主要保護措施之一，它可以反映變壓器內部的各種故障及異常運行情況， 如油位下降、絕緣擊穿、鐵芯、繞組等受潮、 發熱等放電故障等，且動作靈敏迅速，結構連線簡單，維護檢修方便。 氣體繼電器裝設于變壓器油箱與油枕之間的連管上， 繼電器上的箭頭方向應指向 油枕并要求有1%1.5 %的安裝坡度，以保證變壓器內部故障時所產生的氣體 能順利地流向氣體繼電器。（圖片1）（圖片2）（圖片3） 1.11凈油器（又稱溫差過濾器）凈油器是一個充滿吸附劑（硅膠或活性氧化鋁）的容器，它安裝在變壓器油 箱的側壁或強油冷卻器的下部。在變壓器運行時，由于上、下油層之間的

12、溫差， 變壓器油從上向下經過凈油器形成對流。油與吸附劑接觸，其中的水分、酸和氧 化物等被吸收，使油質清潔，延長油的使用壽命 2、油浸式變壓器的油系統油浸式變壓器有幾個互相隔離的獨立油系統。在油浸式變壓器運行時, 這些獨立油系統內的油是互不相通的，油質與運行工況也不相同，要分別 做油中含氣色譜分析以判斷有無潛在故障。2.1 主體內油系統與繞組周圍的油相通的油系統都是主體內系統，包括冷卻器或散熱器 內的油，儲油柜內的油，35kV及以下注油式套管內油。注油時必須將這個油系統內存儲的氣體放氣塞放出，一般而言，上述 部件都應有各自的放氣塞。主體內油主要起絕緣與冷卻作用。油還可增加 絕緣紙或絕緣紙板的電氣

13、強度。在真空注油時，如有些部件不能承受與主體油 箱能承受的相同真空強度時，應用臨時閘隔離，如儲油柜與主油箱間的閘 閥。冷卻器上潛油泵揚程要夠，以免由于負壓而吸入空氣。這個油系統要 有釋壓裝置的保護系統，以排除器身有故障時所產生的壓力。2.2 有載分接開關切換開關室內的油這部分油有本身的保護系統，即流動繼電器、儲油柜、壓力釋放閥。 這個開關室內的油起絕緣與熄滅電流作用。油會在切換開關切斷負載電流 時產生的油中去，這個油系統要良好的密封性能，即使在切換過程中產生 電弧壓力也要保護密封性能。有載分接開關切換開關室內的油雖與主體內油隔離，但在真空注油時， 為避免破壞切換開關室的密封，應與主體內油同時真

14、空注油，在真空注油 時，使這兩個系統具有相同的真空度，必要時也應將這個系統的儲油柜在 抽真空時隔離。為結構上方便，主體的儲油與切換開關室的儲油柜設計成 一互相隔離的整體。2.3 60kV及以上電壓等級的全密封這個油系統內的主要起絕緣作用，或增加油電容式套管內絕緣紙的電 氣強度。在主體內注油時，應將套管端部接線端子密封好，以免進氣。2.4 高壓出線箱內油、或點氣出線箱內油三相500kV變壓器的高壓出線通過波紋絕緣隔離油系統。這個油系統 主要起絕緣作用。為簡化結構，這個油系統也可通過連管與主體內油系統相聯或設計成 單獨的油系統。2.5 在對油浸式變壓器進行各種絕緣試驗首先是放氣，通過放氣塞釋放可能

15、存儲的氣體。可通過分析各個系統 的油中含氣色譜分析可預判有無潛在故障。每一油系統都要滿足運行的要 求，如吸收油膨脹與收縮時油體積的變化，放油用閥門、放氣塞、冷卻器 與散熱器與主油箱的隔離閥等。每一油系統具有良好的密封性能，有載分 接開關切換開關室內的油應能單獨更換而不放出主體內油，運輸時主體內 油可放出而充干燥氮氣 3、油浸式變壓器性能特點油浸式變壓器低壓繞組除小容量采用銅導線以外，一般都采用銅箔繞 抽的圓筒式結構；高壓繞組采用多層圓筒式結構，使之繞組的安匝分布平 衡，漏磁小，機械強度高，抗短路能力強。鐵心和繞組各自采用了緊固措施，器身高、低壓引線等緊固部分都帶 自鎖防松螺母，采用了不吊心結構

16、，能承受運輸的顛震。線圈和鐵心采用真空干燥，變壓器油采用真空濾油和注油的工藝，使 變壓器內部的潮氣降至最低。油箱采用波紋片，它具有呼吸功能來補償因溫度變化而引起油的體積 變化，所以該產品沒有儲油柜，顯然降低了變壓器的高度。由于波紋片取代了儲油柜，使變壓器油與外界隔離，這樣就有效地防 止了氧氣、水份的進入而導致絕緣性能的下降。根據以上五點性能，保證了油浸式變壓器在正常運行內不需要換油， 大大降低了變壓器的維護成本，同時延長了變壓器的使用壽命。4、油浸式變壓器分類按照單臺變壓器的相數來區分，可以分為三相變壓器和單相變壓器。在 三相電力系統中，一般應用三相變壓器，當容量過大且受運輸條件限制時， 在三

17、相電力系統中也可以應用三臺單相式變壓器組成變壓器組。按照繞組的多少來分，可分為雙繞組變壓器和三繞組變壓器。通常的 變壓器都為雙繞組變壓器，即在鐵芯上有兩個繞組，一個為原繞組，一個 為副繞組。三繞組變壓器為容量較大的變壓器（在 5600千伏安以上），用 以連接三種不同的電壓輸電線。在特殊的情況下，也有應用更多繞組的變 壓器。按照結構形式來分類，則可分為鐵芯式變壓器和鐵殼式變壓器。如繞 組包在鐵芯外圍則為鐵芯式變壓器；如鐵芯包在繞組外圍則為鐵殼式變壓 器。二者不過在結構上稍有不同，在原理上沒有本質的區別。電力變壓器 都系鐵芯式。按照絕緣和冷卻條件來分，可分為油浸式變壓器和干式變壓器。為了 加強絕緣

18、和冷卻條件，變壓器的鐵芯和繞組都一起浸入灌滿了變壓器油的 油箱中。在特殊情況下，例如在路燈，礦山照明時，也用干式變壓器。止匕外，尚有各種專門用途的特殊變壓器。例如，試驗用高壓變壓器， 電爐用變壓器，電焊用變壓器和可控硅線路中用的變壓器，用于測量儀表 的電壓互感器與電流互感器。5、油浸式變壓器的故障分析變壓器在運行中常見的故障有繞組、套管和分接開關及鐵芯、油箱及 其它附件的故障等。5.1 繞組故障主要有匝間短路、繞組接地、相間短路，斷線及接頭開焊等。5.2 套管故障變壓器套管積垢，在大霧或小雨時造成污閃，使變壓器高壓側單相接 地或相間短路。5.3 嚴重滲漏變壓器運行滲漏油嚴重或連續從破損處不斷外溢以致油位計已看不到 油位，此時應立即將變壓器停用進行補漏和加油，引起變壓器滲漏油的原 因有焊縫開裂或密封件失效，運行中受到震動外力沖撞油箱銹蝕嚴重而破 損等。5.4 分接開關故障常見的故障有分接開關接觸不良或位置不準，觸頭表面熔化與灼傷及 相間觸頭放電或各分接頭放電。5.5 過電壓引起的故障運行中的變壓器受到雷擊時，由于雷電的電位很高，將造成變電壓器 外部過電壓，當電力系統的某些參數發生變化時，由于電磁振蕩的原因， 將