電力變壓器根底知識

變壓器是一種靜止的電氣設備，它利用電磁感應原理將

一種電壓等級的交流電能轉變成另一種電壓等級的交流電能.

變壓器用途一般分為電力變壓器和特種變壓器及儀用互感器

〔電壓互感器和電流互感器〕.電力變壓器按冷卻介質可分為

油浸式和干式兩種.

在電力系統中，電力變壓器〔以下簡稱變壓器〕是一個重

要的設備.發電廠的發電機輸出電壓由于受發電機絕緣水平限

制,通常為6.3kV、IO.5kV,最高不超過

2OkVo在遠距離輸送電能時,須將發電機的輸出電壓

通過升壓變壓器將電壓升高到幾萬伏或幾十萬伏,以降低輸電

線電流,從而減少輸電線路上的能量損耗.

輸電線路將幾萬伏或幾十萬伏的高壓電能輸送到負荷區

后,須經降壓變壓器將高電壓降低,以適合于用電設備的使用.

故在供電系統中需要大■的降壓變壓器,將輸電線路輸送的高

壓變換成不同等級的電壓，以

滿足各類負荷的需要.

由多個電站聯合組成電力系統時，要依靠變壓器將不同

電壓等級的線路連接起來.所以,變壓器是電力系統中不可缺

少的重要設備.

第一節變壓器的工作原理與結構

一、變壓器的工作原理

變壓器是根據電磁感應原理工作的.圖2r是單相

變壓器的原理中在閉合的鐵芯上,繞有兩個互相

絕緣的繞組,其中，接入電源的一側叫一次側繞組,輸出電能的

一側為二次側繞組.當交流電源電壓U1加到一次側繞組后，

就有交流電流h通過該繞組，在鐵芯中產生交變磁通.，這個

交變磁通不僅穿過一次側繞組,同

過繞繞產電

時也期

—次側

組，兩個一

玄

組分別生

感應

2-1單相變壓器原理

勢Ei和E2,這時,如果二次側繞組與外電路的負荷接

通，便有電流L,流入負荷,即二次側繞組有電能輸出.

根據電磁感應定律可以導出：一次側繞組感應電勢

為:Ei=4.44fNi.m二次側繞組感應電勢為:E2=

4.44fN2m

式中:f-----電源頻率；

Ni........次側繞組匝數;

二次側繞組匝數;

0m…鐵芯中主磁通幅值.

vv

由?、式得出：/E?~/N

(21)(2-2)=2

由此可見,變壓器一、二次側感應電勢之比等于一、二

次側繞組匝數之比.

由于變壓器一、二次側的漏電抗和電阻都比擬小，

可以忽略不計，因此可近似地認為:

一次電壓有效值:二次電壓有效值：U2QE2

于是

式中:K?一■變壓器的變比.

變壓器一'二次側繞組因匝數不同將導致一'二次

側繞組的電壓上下不等,匝數多的一邊電壓高,匝數少的一邊

電壓低,這就是變壓器能夠改變電壓的道理.

如果忽略變壓器的內損耗,可認為變壓器二次輸出

功率等于變壓器一次輸入功率,即：

U1T1=U2l2(2-5)

式中h、12分別為變壓器一次、二次電流的有效值.

由此可得出：4=人=1(2-6)

/.N.K■&

由此可見，變壓器一、二次電流之比與一'二次繞組的匝

數比成反比.即變壓器匝數多的一側電流小，匝數少的一側電

流大,也就是電壓高的一側電流小，電壓低的一側電流大.

二、變壓器的結構

中小型油浸電力變壓器典型結構如圖2?2所示.

1、高壓套管2、分接開關3、低壓套管4、

體繼電器

5、平安氣道〔放爆管〕6、油枕〔儲油柜〕7、

油表8、呼吸器〔吸濕器〕9、散熱器10、銘牌11、接地

螺栓12、油樣

活門13V放油閥門

14、活門15、繞組〔線圈〕16.信號溫度計

17、鐵芯18、凈油器

19、油箱20、變壓器油

1afc-H-

1%詼心

(1)鐵芯結構

變壓器的鐵芯是磁路局部.由鐵芯柱和鐵扼兩局部組成.

繞組套裝在鐵芯柱上,而鐵扼那么用來使整個磁路閉合.鐵芯

的結構一般分為心式和殼式兩類.

心式鐵芯的特點是鐵扼靠著繞組的頂面和底面，但

不包圍繞組的側面.殼式鐵芯的特點是鐵扼不僅包圍繞組的頂

面和底面,而且還包圍繞組的側面.由于心式鐵芯結構比擬簡

單,繞組的布置和絕緣也比擬容易，因此我國電力變壓器主要

采用心式鐵芯，只在一些特種變壓器〔如電爐變壓器〕中才采

用殼式鐵芯.常用的心式鐵芯如圖近年來,大量涌現的節能性

配電變壓器均采

用卷鐵芯結構.

圖2一3常用的心式鐵芯

(2)鐵芯材料由于鐵芯為變壓器的磁路,所以其

材料要求導磁性能好,導磁性能好,才能使鐵損小.故變壓器的

鐵芯采用硅鋼片疊制而成.硅鋼片有熱軋和冷軋兩種.由于冷

軋硅鋼片在沿著輾軋的方向磁化時有較高的導磁系數和較小

的單位損耗,其性能優于熱軋的，國產變壓器均采用冷軋硅鋼

片.國產冷軋硅鋼片的厚度為035mm、0,30mm%

O.27mm等幾種.片厚那么渦

流損耗大.片薄那么疊片系數小，由于硅鋼片的外表必須涂覆

一層絕緣漆以使片與片之間絕緣.

2、繞組

繞組是變壓器的電路局部,一般用絕緣紙包的鋁線

或銅線燒制而成.根據高、低壓繞組排列方式的不同，

繞組分為同心式和交疊式兩種.對于同心式繞組,為了便于繞

組和鐵芯絕緣,通常將低壓繞組靠近鐵芯柱.對于交疊式繞組.

為了減小絕緣距離，通常將低壓繞組靠近鐵扼.

3、絕緣

變壓器內部主要絕緣材料有變壓器油、絕緣紙板、

電纜紙'皺紋紙等.

4、分接開關

為了供應穩定的電壓、限制電力潮流或調節負載電

流，均需對變壓器進行電壓調整.目前,變壓器調整電壓的方法

是在其某一側繞組上設置分接,以切除或增加一局部繞組的線

匝，以改變繞組的匝數,從而到達改變電壓比的有級調整電壓

的方法.這種繞組抽出分接以供調壓的電路,稱為調壓電路;變

換分接以進行調壓所采用的開關,稱為分接開關.一般情況下

是在高壓繞組上抽出適當的分接.這是由于高壓繞組一那么常

套在外面.引出分接方便;二那么高壓側電流小，分接引線和分

接開關的

載流局部截面小,開關接觸觸頭也較容易制造.

變壓器二次不帶負載,一次也與電網斷開〔無電源

勵磁〕的調壓，稱為無勵磁調壓，帶負載進行變換繞組分

接的調壓,稱為有載調壓.

5、油箱

油箱是油浸式變壓器的外殼,變壓器的器身置于油

箱內，箱內灌滿變壓器油.油箱結構,根據變壓器的大小分別吊

器身式油箱和吊箱殼式油箱兩種.

Q)吊器身式油箱多用于6300kVA及以下的變

壓器,其箱沿設在頂部,箱蓋是平的，由于變壓器容量小，所以

重置輕,檢修時易將器身吊起.

(2)吊箱殼式油箱多用于8000kVA及以上的變

壓器,其箱沿設在下部,上節箱身做成鐘罩形,故又稱鐘罩式油

箱.檢修時無需吊器身,只將上節箱身吊起即可.

6、冷卻裝置

變壓器運行時,由繞組和鐵芯中產生的損耗轉化為

熱量,必須及時散熱,以免變壓器過熱造成事故.變壓器的冷卻

裝置是起散熱的作用的.根據變壓器容量大小不同,采用不同

的冷卻裝置.

對于小容量的變壓器,繞組和鐵芯所產生的熱量經

過變壓器油與油箱內壁的接觸,以及油箱外壁與外界冷空氣的

接觸而自然地散熱冷卻，無須任何附加的冷卻裝置.假設變壓

器容量稍大些,可以在油箱外壁上焊接散熱管，以增大散熱面

積.

對于容量更大的變壓器,那么應安裝冷卻風扇，以增

強冷卻效果.

當變壓器容量在50000kVA及以上時,剛采用強迫

油循環水冷卻器或強迫油循環風冷卻器.與前者的區別在于循

環油路中增設一臺潛油泵,對油加壓以增加冷卻效果.這兩種

強迫循環冷卻器的主要差異為冷卻介質不同,前者為水,后者

為風.

7、儲油柜〔又稱油枕〕

儲油柜位于變壓器油箱上方,通過氣體繼電器與油

箱相通，如圖2?4

圖2—4防爆管與變壓器油枕間的連通

1.油枕2.防爆管3.油機與平安氣道的連通管

4.吸濕器5.防爆膜6,氣體繼電器7.媒形閥8.箱蓋

當變壓器的油溫變化時,其體積會膨脹或收縮.儲

油柜的作用就是保證油箱內總是充滿油,并減小油面與空氣的

接觸面,從而減緩油的老化.

8、平安氣道〔又稱防爆管〕

位于變壓器的頂蓋上,其出口用玻璃防爆膜封住.

當變壓器內部發生嚴重故障,而氣體繼電器失靈時,油箱內部

的氣體便沖破防爆膜從平安氣道噴出，保護變壓器不受嚴重損

害.

9、吸濕器

為了使儲油柜內上部的空氣保持枯燥,預防工業粉

塵的污染,1諸油柜通過吸濕器與大氣相通.吸濕器內裝有用氯

化鈣或氯化鉆浸漬過的硅膠，它能吸收空氣中的水分.當它受

潮到一定程度時，其顏色由藍色變為粉紅色.

10'氣體繼電器

位于儲油柜與箱蓋的聯管之間.在變壓器內部發生

故障〔如絕緣擊穿、匝間短路、鐵芯事故等〕產生氣體或油箱

漏油等使油面降低時,接通信號或跳閘回路，保護變壓器.

n、高、低壓絕緣套管

變壓器內部的高、低壓引線是經絕緣套管引到油箱

外部的，它起著固定引線和對地絕緣的作用.套管由帶電局部

和絕緣局部組成.帶電局部包括導電桿、導電管、電纜或銅排.

絕緣局部分外絕緣和內絕緣.外絕緣為瓷管,內絕緣為變壓器

油、附加絕緣和電容性絕緣.

三、電力變壓器的型號及技術參數

變壓器的技術參數一般都標在銘牌上.根據國家標

準,銘牌上除標出變壓器名稱'型號、產品代號'標準代號'

制造廠名、出廠序號、制造年月以外，還需標出變壓器的技術

參數數據.需要標出的技術數據見表2?1

變壓器除裝設標有以上工程的主銘牌外,還應裝設標有關于附

件性能的銘牌，需分別按所用附件〔套管、分接

開關、電流互感器、冷卻裝置〕的相應標準列出.

變壓器的型號表示方法如昌2-5o

□□□□□□□□-山口匚一防護代號（一般不標,TH——濕熱,TA——干熱）?高庠繞組額定

電壓等級（kv）

額定容髭（kVA）

------------設計序號（1、2、3…，半銅半鋁加b）調壓方式（無勵磁調

壓不標,Z-有載調壓）

I---------------------------導線材質（銅線不標,L一■鋁線）

I.........................................................繞組數（雙繞組不標,S——二繞組,F——雙分裂

繞組）循環方式（自然循環不標,P——強迫循環）

-冷卻方式（J……油浸自冷、亦可不標-------干式空氣

白冷.C—干式澆注絕緣,F—油浸風冷.S——油浸自冷）

----------------------相數（D—單相,S……三相）

-----------------------------繞組耦合方式（一般不標,0................自耦）

圖2-5電力變壓器型號表示方法

表2?1電力變壓器銘牌所標出的工程

標注工程附加說明

相數（單相、三相）

額定容量（kVA或MVA）多繞組變壓器應給出個繞組的顫定容段

額定頻率（Hz）

存繞組額定電壓（V或kV）

各繞組額定電流（A）三繞組自犧變壓器應注出公共線圈中長期允許電流

所

有聯結組標號，繞組聯結示意圖6300kVA以下的變壓器可不畫聯結示意圖

梢實測值，如果需要應給出參考容量，多繞組變壓器應表

況額定電流下的阻抗電壓

下示出相當于100%額定容量時的阻抗電壓

有幾種冷卻方式時,還應以額定容量百分數表示出相應

冷卻方式的冷卻容量；強近油循環變壓器還應注出滿載下停油

泵和風扇電動機的允許工作時限

使用條件戶內，戶外使用，超過或低于1000m海拔等

總重最（坨或1）

絕緣油重量（kg或1）

絕緣的溫度等級油浸式變壓器A級絕緣可不注出

溫開當溫升不是標準規定值時

聯結圖當聯結組標號不能說明內部連接的全部悟況時

額定電壓在3kV及以卜.的繞組和分級絕繚繞組的中性

絕緣水平

端

運輸重（3成t）8000kVA及以上的變壓器

某

器身吊重、上節油箱重（kg器身吊重在變壓器總重超過5t時標注，上節油箱重在

些

情或.仲罩式油箱時標出

況

下絕緣液體名稱在非礦物油時

800MVA及以上的變壓器標出帶有分接繞組的示意圖,

每一繞組的分接電樂、分接電流和分接容極限分接和主

有關分接的詳細說明

分接的短路阻抗值，以及超過

分接電壓105%時的運行水平等

空載電流實測值；8000kVA或63kV級及以匕的變壓器

實測值；8000kVA或63kV級及以上的變壓器：多繞

空載損耗和負載損耗（W或

組變壓器的負載損耗應表示各對繞組工作狀態

kW）

的損耗值

例如：sFzroooo/no表示三相自然循環風冷有

載調壓,額定容量為lOOOOkVA,高壓繞組額定電壓

HOkV電力變壓器.

S9-160/10表示三相油浸自憐式,雙繞組無勵磁調

壓,額定容量160kVA,高壓側繞組額定電壓為IOkV電力變

壓器.

SC8-315/1O表示三相干式澆注絕緣,雙繞組無勵

磁調壓,額定容量315kVA,高壓側繞組額定電壓為

IOkV電力變壓器.

Sil-M(R)-100/10表示三相油浸自冷式，雙繞組

無勵磁調壓,卷繞式鐵芯(圓截面)，密封式,額定容量

lOOkVA,高壓側繞組額定電壓為IOkV電力變壓器.

SHIPM-50/10表示三相油浸自冷式,雙繞組無勵

磁調壓,非晶態合金鐵芯,密封式，額定容量5OkVA,

高壓側繞組額定電壓為lOkVA的電力變壓器.

電力變壓器可以按繞組藕合方式'相數'冷卻方式'繞組

數、繞組導線材質和調壓方式分類.但是,這種分類還缺乏以表

達變壓器的全部特征,所以在變壓器型號中除要把分類特征表

達出來外,還需標記其額定容量和

高壓繞組額定電壓等級.2—5是電力變壓器型號的表

示方式.

一些新型的特殊結構的配電變壓器,如非晶態合金

鐵芯、卷繞式鐵芯和密封式變壓器，在型號中分別加以

H、R和M表示.

2、相數

變壓器分單相和三相兩種,一般均制成三相變壓器

以直接滿足輸配電的要求.小型變壓器有制成單相的，特大型

變壓器做成單相后,組成三相變壓器組,以滿足運輸的要求.

3、額定頻率

變壓器的額定頻率即是所設計的運行頻率,我國為

5OHzo

4、額定電壓

額定電壓是指變壓器線電壓〔有效值〕，它應與所連接的

輸變電線路電壓相符合.我國輸變電線路的電壓等級〔即線路

終端電壓〕為0?38、[3、6)、10、35、[63)、110、

220、330、500(kV)。故連接于線路終端的變壓器〔稱為

降壓變壓器〕其一次側額定電壓與上列數值相同.

考慮線路的電壓降，線路始端〔電源端〕電壓將高于等級

電壓,35kV以下的要高5%,35kV及以上的高10%,即線

路始端電壓為0?4、(3.15x6.3)x10.5x38.5^(69)、

121、242、363、550(kV)。故連接于線路始端的變壓器

〔即升壓變壓器〕，其二次側額定電壓與上列數值相同.

變壓器產品系列是以高壓的電壓等級區分的，為

lOkV及以下,2OkV、35kVv(66kV)、IlOkV系列和

22OkV系列等.

5、額定容量

在變壓器銘牌所規定的額定狀態下，變壓器二次側的輸

出水平(kVA).對于三相變壓器,額定容量是三相容量之和.

變壓器額定容量與繞組額定容量有所區別：雙繞組

變壓器的額定容量即為繞組的額定容量；多繞組變壓器應對每

個繞組的額定容量加以規定，其額定容量為最大的繞組額定容

量；當變壓器容量由冷卻方式而變更時,那么額定容量是指最

大的容量.

變壓器額定容量的大小與電壓等級也是密切相關的.電

壓低、容量大時電流大，損耗增大;電壓高、容量小時絕緣比例

過大,變壓器尺寸相對增大.因此，電壓低的容量必小，電壓高

的容量必大.

6、額定電流

變壓器的額定電流為通過繞組線端的電流，即為線電流

〔有效值〕.它的大小等于繞組的額定容置除以該繞組的額定

電壓及相應的相系數〔單相為I,三相為3).

單相變壓器額定電流為：

UN

式中：加分別為一、二次額定電流

SN變壓器的額定容量

UN分別是一、二次額定電壓

三相變壓器額定電流為：三相變壓器繞組為Y連接時，線

電流為繞組電流；

D連接時線電流等于1.732繞組電流.

7、繞組聯接組標號

變壓器同側繞組是按一定形式連接的。三相變壓器或組

成三相變壓器組的單相變壓器,那么

可以連接為星形、三角形等.星形聯接是各相線圈的一

端接成一個公共點(中性點)，其余接端子接到相應的線端上;

三角形聯接是三個相線圈互相串聯形成閉合回路，由串聯處接

至相應的線端.

星形'三角形、曲折形等聯接，現在對于高壓繞組分別用

符號y、D、z表示;對于中壓和低壓繞組分別用符號y、d、

z表示.有中性點引出時那么分別用符號YN、ZN和yn、zn

衣主不二?

變壓器按高壓、中壓和低壓繞組聯接的順序組合起

來就是繞組的聯接組，例如：變壓器按高壓為D、低壓為

yn聯接,那么繞組聯接組為Dyn(Dynll);

8、調壓范［

變壓器接在電網上運行時,變壓器二次側電壓將由

于種種原因發生變化,影響用電設備的工常運行.因此變壓器

應具備一定的調壓水平.根據變壓器的工作原理,當高、低壓繞

組的匝數比變化時,變壓器二次側電壓也隨之變動,采用改變

變壓器匝數比即可到達調壓的

目的.變壓器調壓方式通常分為無勵磁調壓和有載調壓兩種方

式.當二次側不帶負載,一次側又與電網斷開時的調壓為無勵

磁調壓,在二次側帶負載下的調壓為有載調壓.

9、空載電流

當變壓器二次繞組開路,一次繞組施加額定頻率的

額定電壓時，一次繞組中所流過的電流稱空載電流I,變壓器

空載合閘時有較大的沖擊電流.

10,阻抗電壓和短路損耗

當變壓器二次側短路,一次側施加電壓使其電流達

到額定值，此時所施加的電壓稱為阻抗電壓Uz,變壓器從電源

吸取的功率即為短路損耗.以阻抗電壓與額定電壓UN之比的

百分數表示.即：%=,xlOO(%)

11?電壓調整率

變壓器負載運行時,由于變壓器內部的阻抗壓降，

二次電壓將隨負載電流和負載功率因數的改變而改變.

電壓調整率即說明變壓器二次電壓變化的程度大小，為衡量變

壓器供電質量的數據,其定義為:在給定負載功率因數下〔一般

取0.8)二次空載電壓U2N和二次負載電壓

U2之差與二次額定電壓U2N的比,即：

△U%=U2N-U?X100(%)

U?N

式中:U2N二次額定電壓,即二次空載電壓；

U2二次負載電壓.

電壓調整率是衡量變壓器供電質量好壞的數據.

12、效率

變壓器的效率T1為輸出的有功功率與輸入的有功

功率之比的百分數.通常中小型變壓器的效率約為90%以上,

大型變壓器的效率在95%以上.

13、溫升和冷卻方式

Q)溫升變壓器的溫升，對于空氣冷卻變壓器是指

測量部位的溫度與冷卻空氣溫度之差;對于水冷卻變壓器是指

測量部位的溫度與冷卻器入口處水溫之差.

油浸式變壓器繞組和頂層油溫升限值：由于A級絕

緣在98K時產生的絕緣損壞為正常損壞,而保證變壓器正常

壽命的年平均氣溫是2..<2,繞組最熱點與其平均溫度之差

為13.孰所以繞組溫升限值為98?20-13-

65KO

油正常運行的最高溫度為95.(2,最高氣溫為403

所以頂層油溫升限值為95*40=55K

(2)冷卻方式變壓器的冷卻方式有多種,如干式自

冷、油浸風冷等，各種方式適用于不同種類的變壓器.

第二節變壓器運行

-、變壓器允許運行方式

1、允許溫度與溫升

變壓器運行時,其繞組和鐵芯產生的損耗轉變成熱

量,一局部被變壓器各部件吸收使之溫度升高，另一部分那么

散發到其它介質中.當散發的熱量與產生的熱量相等時,變壓

器各部件的溫度到達穩定,不再升高.變壓器運行時各部件的

溫度是不同的,繞組溫度最高,鐵芯次之,變壓器油的溫度最低.

為了便于監視運行中變壓器各部件的溫度,規定以上層油溫為

允許溫度.

變壓器的允許溫度主要決定于繞組的絕緣材料.我

國電力變壓器大局部采用A級絕緣材料.即浸漬處理過的有機

材料、如紙、棉紗、木材等.對于A級絕緣材料，其允許最高

溫度為151由于繞組的平均溫度一般比油溫高10..同時

為了預防油質劣化,所以規定變壓器

上層油溫最高不超過95.〔二.而在正常狀態下，為了使變壓器

油不致過速氧化，上層油溫一般不應超過85.&對于強迫油循

環的水冷或風冷變壓器,其上層油溫不宜經

常超過75.匚

當變壓器絕緣材料的工作溫度超過允許值時，其使用壽

命將縮短.

變壓器的溫度與周圍環境溫度的差稱為溫升.當變

壓器的溫度到達穩定時的溫升稱為穩定溫升.穩定溫升大小與

周圍環境溫度無關,它僅決定于變壓器損耗與散熱水平.所以,

當變壓器負載一定〔即損耗不變〕，而周圍環境溫度不同時,變

壓器的實際溫度就不同.我國規定周圍環境最高溫度為40匚

對于A級絕緣的變壓器下在周圍環境最高溫度為

40.〔：時,其繞組的允許溫升為65.a而上層油溫那么為5

5.匚所以變壓器運行時上層油溫及其溫升不超過允許

值,即可保證變壓器在規定的使用年限平安運行.

2、變壓器過負載水平

在不損害變壓器絕緣和降低變壓器使用壽命的前

提下,變壓器在較短時間內所能輸出的最大容置為變壓

器的過負載水平.一般以過負載倍數(變壓器所能輸出的最大

容量與額定容量之比)表示.

變壓器過負載水平可分為正常情況下的過負載能力和事

故情況下的過負載水平.

(1)變壓器在正常情況下過負載水平變壓器在正

常運行時,允許過負載是由于變壓器在一晝夜內的負載有頂峰、

有低谷.低谷時,變壓器運行的溫度較低.此外,在一年不同季

節環境溫度也不同.所以變壓器可以在絕緣及壽命不受影響的

前提下.在頂峰負載及冬季時可過負載運行.

有關規程規定,對室外變壓器,總的過負載不得超

過30%,對室內變壓器為20%.

(2)變壓器在事故時過負載水平當電力系統或用

戶變電站發生事故時,為保證對重要設備的連續供電，允許變

壓器短時過負載的水平稱為事故過負載水平.

(3)變壓器允許短路當變壓器發生短路故障時,由

于保護動作和斷路器跳閘均需一定的時間，因此難免不使變壓

器受到短路電流的沖擊.

變壓器忽然短路時,其短路電流的幅值一般為額定

電流的25?30倍.因而變壓器的銅損將到達額定電流的幾百

倍，故繞組溫度上升極快.目前，對繞組短時過熱尚無限制的標

準.一般認為，對繞組為銅線的變壓器溫度到達250.〔2是允

許的,對繞組為鋁線的變壓器那么為

200[2.而到達上述溫度所需時司大約為5s左右.此時

繼電保護早已動作,斷路器跳閘.因此,一般設計允許短路電流

為額定電流的25倍.

3、允許電壓波動范I

施加于變壓器一次繞組的電壓因電網電壓波動而

波動.假設電網電壓小于變壓器分接頭電壓,對變壓器本身無

任何損害,僅使變壓器的輸出功率略有降低.變壓器的電源電

壓一般不得超過額定值的士5%.不管變壓器分接頭在任何位

置,只要電源電壓不超過額定值的土

5%,變壓器都可在額定負載下運行.

二、變壓器并列運行

并列運行是將兩臺或多臺變壓器的一次側和二次

側繞組分別接于公共的母線上，同時向負載供電.其接

線方法如圖2?6.

Z

3

Z

2一

Z

一

11一

:

工

圖2?6變壓器并列運行接線圖

1、并列運行的目的

(1)提升供電可行性并列運行時,如果其中一臺變壓器發

生故障從電網中切除時，其余變壓器仍能繼續供電.

(2)提升變壓器運行經濟性可根據負載的大小調

整投入并列運行的臺數，以提升運行效率.

（3）可以減少總備用容量，并可隨著用電量的增加分

批增加新的變壓器

2、理想并列運行的條件

〔需要解決：環流問題，負載的分配問題〕

1）變壓器的聯結組標號相同.

2）變壓器的電壓比相等〔允許有士5%的差值〕.

3）變壓器的阻抗電壓Uz%相等〔允許有士10%的

差值〕.

三'變壓器油及運行

1、變壓器油作用

變壓器油是流動的液體,可充滿油箱內各部件之間

的氣隙，排除空氣,從而預防各部件受潮而引起絕緣強度的降

低.

變壓器油本身絕緣強度比空氣大,所以油箱內充滿

油后,可提升變壓器的絕緣強度.變壓器油還能使木質及紙絕

緣保持原有的物理和化學性能,并使金屬得到防

腐作用，從而使變壓器的絕緣保持良好的狀態.此外，變壓器油

在運行中還可以吸收繞組和鐵芯產生的熱量，起到散熱和冷卻

的作用.

2、變壓器油運行

Q)變壓器試驗新的和運行中的變壓器油都需要

作試驗.按規定,變壓器油每年要取樣試驗.試驗工程一般為耐

壓試驗、介質損耗試驗和簡化試驗.取油樣注意的事項.應在天

氣枯燥時進行.從變壓器底部閥門處放油取樣.先將積水和底

部積存的污油放掉，然后用凈布將油閥門擦凈,再繼續放少許

油沖洗,并用清潔油將取樣瓶洗滌干凈,再將油灌入瓶內，灌油

時應嚴防泥土等雜質混入.

(2)變壓器油運行治理應經常檢查充油設備的密封性,

儲油柜、呼吸器的工作性能，以及油色'油?是否工常,另外,

應結合變壓器運行維護工作,定期或不定期取油樣作油的氣相

色譜分析,以預測變壓器的潛伏性故障，預防變壓器發生事故.

在高溫或紫外線作用下,油會加速氧化,所以，-

般不應置油于高溫下和透明容器內.

變壓器運行中補油時考前須知：

DIOkV及以下變壓器可補入不同牌號的油，但應作混油

的耐壓試驗.

2）35kV及以上變壓器應補入相同牌號的油，也應作耐

壓試驗.

3）補油后要檢查氣體繼電器,及時放出氣體.假設在

24h后無問題,可重新將氣體保護接人掉閘回路.

對在運行中己經變質的油應及時進行處理，使其恢復到

標準值,具有良好的性能.

、變壓器運行巡視檢查

1、變壓器巡視檢查

變壓器運行巡視檢查內容和周期如下：

1）檢查儲油柜和充油絕緣套管內油面的高度和封

閉處有無滲漏油現象，以及油標管內的油色.

2、檢查變壓器上層油溫.正常時一般應在85.〔：以

下,對強油循環水冷卻的變壓器為75.匚

3）檢查變壓器的響聲.正常時為均勻的嗡嗡聲.

4）檢查絕緣套管是否清潔、有無破損裂紋和放電燒

傷痕跡.

5）清掃絕緣套管及有關附屬設備.

6）檢查母線及接線端子等連接點的接觸是否良好.

7）容量在630kVA及以上的變壓器，且無人值班

的,每周應巡視檢查一次.容量在630kVA以下的變壓器,可

適當延長巡視周期,但變壓器在每次合閘前及拉閘后應檢查一

次.

8）有人值班的變配電所，每班都應檢查變壓器的運行狀

態.

9）對于強油循環水冷或風冷變壓器,不管有無人員

值班,都應每小時巡視一次.

10）負載急劇變化或變壓器發生短路故障后，都應

增加特殊巡視.

2、變壓器異常運行和常見故障分析

Q）變壓器聲音異常的原因1）當啟動大容量動力設備

時,負載電流變大，使變

壓器聲音加大.

2）當變壓器過負載時,發出很高且沉重的嗡嗡聲.

3）當系統短路或接地時，通過很大的短路電流，變

壓器會產生很大的噪音.

4）假設變壓器帶有可控硅整流器或電弧爐等設備時，

由于有高次諧波產生,變壓器聲音也會變大.

（2）絕緣套管閃絡和爆炸原因1）套管密封不嚴進水

而使絕緣受潮損壞.

2）套管的電容芯子制造不良，使內部游離放電.

3）套管積垢嚴重或套管上有大的裂紋和碎片。

五、變壓器油色譜在線監測系統簡介

隨著電力系統向大電網、大機組、高容量的迅猛發

展,對系統中關鍵的主設備實時把握運行狀態提出越來越高的

技術要求,變壓器油色譜在線監測從本質上改變了傳統的變壓

器油監測方式,不但提升了運行效率,也有效地保證了變壓器

運行的平安可靠性.

實施電力變壓器故障診斷,對于提升整個電力系統

平安運行的可靠性是非常必要的.變壓器存在局部過熱或局部

放電時,故障部位的絕緣油或固體絕緣物將會分解出小分子燒

類氣體〔如CH4、C2H6、C2H4、C2H2等〕和其他氣

體〔如H2、CO等〕.上述每種氣體在油中的濃度和油中可

燃氣體的總濃度［TCG）均可作為變壓器設備內部故障診斷

的指標.

一直以來油中溶解氣體采用氣相色譜法分析，作為故障

診斷的常用方法來判斷油浸類設備的運行狀況.其主要優點是

能夠提供油中溶解的各種氣體濃度的定量分析.但其操作過程

復雜,需要大量熟練的專業人員進

行跟蹤檢測分析.另外,為了使氣相色譜能夠穩定地工

作,需要較長的準備時間〔提前十幾個小時通載氣使氣流穩定〕,

從而導致較高的運行治理費用.

變壓器油色譜在線監測系統在傳統色譜分析技術的根底

上經過不斷的實驗和完善,結合色譜分析技術開發的變壓器油

色譜在線監測系統，可同時檢測H2、CO、

CH4、C2H6、C2H4、C2H2,等六種故障特征氣體.通

過對故障特性氣體的分析診斷,能及時捕捉到變壓器故障信息,

科學指導設備運行檢修.

根本原理是溶解于變壓器油中的故障特性氣體經

脫氣裝置脫氣后,在載氣的推動下通過色譜柱，由于色譜柱對

不同的氣體具備不同的親和作用，導致故障特性氣體被逐一別

離出來，傳感器對故障氣體〔H2、CO、

CH4、C2H6、C2H4、c2H2）按出峰順序分別進行檢測，

并將氣體的濃度特性轉換成電信號.數據處理器對電信號進行

處理轉化成數字信號,并存儲在數據處理器的內

嵌的大容量存儲器上.主控計算機模塊,通過現場通訊總線獲

取日常監測數據,智能系統對數據進行分析處理,分別計算出

故障氣體各組份和總燼的含量.故障診斷系統對變壓器故障進

行綜合分析診斷,實現變壓器故障的在線監測功能.

第三節其他變壓器

一、干式變壓器

干式變壓器是指鐵芯和繞組不浸漬在絕緣液體中

的變壓器.在結構上可分為以固體絕緣包封繞組和不包封繞

組.

1\環氧樹脂絕緣干式變壓器

環氧樹脂是一種早就廣泛應用的化工原料,它不僅

是一種難燃、阻燃的材料,而且具有優越的電氣性能，已逐漸

為電工制造業所采用.

用環氧樹脂澆注或浸漬作包封的干式變壓器即稱

為環氧樹脂干式變壓器.

2、氣體絕緣干式變壓器

氣體絕緣變壓器為在密封的箱殼內充以SF6.〔六氟

化硫〕氣體代替絕緣油，利用SF6氣體作為變壓器的絕緣介

質和冷卻介質.它具有防火、防爆、無燃燒危險，絕緣性能好,

與油浸變壓器相比重量輕,防潮性能好,對環境無任何限制，運

行可靠性高,維修簡單等優點,缺點是過載水平稍差.

氣體絕緣變壓器的結構特點：

1）氣體絕緣變壓器的工作局部〔鐵芯和繞組〕與油

浸變壓器根本相同.

2）為保證氣體絕緣變壓器有良好的散熱性能，氣體

絕緣變壓器需要適當增大箱體的散熱面積，一般氣體絕緣變壓

器采用片式散熱器進行自然風冷卻。

3）氣體絕緣變壓器測量溫度方式為熱電偶式測溫

裝置，同時還需要裝有密度繼電器和真空壓力表.

4）氣體絕緣變壓器的箱殼上還裝有充放氣閥門.

3、H級絕緣千式變壓器

近年來除了常用的環氧樹脂真空澆注型干式變壓

器外,又推出一種采用H級絕緣干式變壓器.用作絕緣的

NOMEX紙具有非常穩定的化學性能，可以連續耐壓

220.〔2高溫,在起火情況下,具有自熄水平;即使完全分

解,亦不會產生煙霧和有毒氣體,電氣強度高,介電常數較小.

二、非晶態合金鐵芯變壓器

在變壓器的運行費用中除維護費外,其中能量損耗

費占了很大的比例，特別是變壓器的空載損耗〔鐵芯損耗〕占

了能量損耗的主要局部.

為了降低變壓器空載損耗,采用高導磁率的軟磁材

料，將非晶態合金應用于變壓器,制成非晶態合金鐵芯的變壓

器.非晶態合金引起的磁化性能的改善，其B?H磁化曲線很

狹窄，因此其磁化周期中的磁滯損耗就會大

大降低,又由于非晶態合金帶厚度很薄,并且電阻率高，其磁化

渦流損耗也大大降低.據實測,非晶態合金鐵芯的變壓器與同

電壓等級、同容量硅鋼合金鐵芯變壓器相比,空載損耗要低

60%—80%,空載電流可下降80%左右.

三、低損耗油浸變壓器

D通過增強線圈層絕緣，使繞組線圈的安匝數平

衡，限制繞組的漏磁道，降低了雜散損耗.

2）變壓器油箱上采用片式散熱器代替管式散熱器，提升

了散熱系數.

3）鐵芯絕緣采用了整塊絕緣,繞組出線和外外表加

強綁扎,提升了繞組的機械強度.

由以上特點可知，低損耗變壓器采用了先進的結構

設計和新的材料、工藝，使變壓器的節能效果十清楚顯.

S9系列配電變壓器的設計以增加有效材料用量來

實現降低損耗,主要增加鐵芯截面積以降低磁通密度、上下壓

繞組均使用銅導線,并加大導線截面，降低繞組

電流密度,從而降低了空載損耗和負載損耗.

在S9系列的根底上,改良結構設計,選用超薄型硅

鋼片,進一步降低空載損耗,開發了S11系列變壓器.

四、卷鐵芯變壓器

單相卷鐵芯變壓器適用于630kVA及以下變壓器.

空載電流僅為疊裝式的20%?30%.目前國內生產的

IOkV.630kVA及以下卷鐵芯變壓器,其空載損耗比

S9系列變壓器下降30%,空載電流比S9系列變壓器下

降20%.根本能滿足在城網、農網的改造中對小型變壓器的

需求.

第四節互感器

互感器分電壓互感器和電流互感器兩大類，它們是

供電系統中測量和保護用的重要設備.電壓互感器是將系統的

高電壓改變為標準的低電壓〔I00V或100/3);電

流互感器是將高壓系統中的電流或低壓系統中的大電

流改變為低壓的標準小電流（5A或IA）.其原理接線如

]2-7所示,TA為電流互感器,TV為電壓互感器.

一、互感器作用

1）與測量儀表配合，對線路的電壓、電流、電能進行測

量;與繼電器配合,對系統和電氣設備進行過電壓、過電流和單

相接地等保護.

2）將測■儀表、繼電保護裝置和線路的高電壓隔開，以

保證操作人員和設備的平安.

3）將電壓和電流變換成統一的標準值，以利于儀表

和繼電器的標準化.

二、電壓互感器

1'電壓互感器原

理

電壓互感器是利用電磁

感應原理工作的，類似一臺降

壓變壓器.圖2?8為電壓互

感器的原理圖.互感器的高壓繞組與被測電路并聯，低壓繞組

與測量儀表電壓線圈并聯.由于電壓線圈的內阻抗很大，所以

電壓互感器運行時,相當于一臺空載運行的變壓器.故二次側

不能短路，否那么繞組將被燒毀.

2、電壓互感器分類

按用途分測量用電壓互感器和保護用電壓互感器.

電壓互感器的標準準確度:標準儀表0.2級、計量儀

表5級、一般測量儀表級，保護用0?2、0-5級.

3、電壓互感器型號

電壓互感器型號字母含義表示如下:

一額定電壓（kV）

使用特點（B—帶補償繞組;J——有接地保護用的輔助線圈；W——五柱三繞組，可

供接地保護）

絕緣方式（J——油浸式；G―干式；Z—澆注式；C―瓷箱式）

---------------結構特點⑴單相；S三相）

----------------互感器類別（J—電壓互感器）

例如JSJW-IO表示為IOkV的三相三繞組五芯柱油

浸式電壓互感器.其申三相電壓互感器只限于制成IOkV及以

下電壓等級;三繞組電壓互感器的第三繞組主要供應監視電網

絕緣和接地保護裝置.

4、電壓互感器容量

電壓互感器的容量是指其二次繞組允許接人的負

載功率〔以VA值表示〕，分額定容■和最大容置.

5、電壓互感器運行1）電壓互感器的一、二次接線應

保證極性正確,當

兩臺同型號的電壓互感器接成V形時,必須注意極極正

確,否那么會導致互感器線圈燒壞.

2）電壓互感器的一、二次繞組都應裝設熔斷器〔保

護專用電壓互感器二次側除外〕以預防發生短路故障.電壓互

感器的二次繞組不準短路,否那么電壓互感器將因過熱而燒毀.

3）電壓互感器二次繞組、鐵芯和外殼都必須可靠接

地,在繞組絕緣損壞時,二次繞組對地電壓不會升高，以保證人

身和設備平安.

4）電壓互感器二次繞組的電壓降一般不得超過額

定電壓的0.5%,接用5級電能表時不得超過0?25%.

6、電壓互感器的運行的巡視檢查1）瓷套管是否清

潔、完整、絕緣介質有無損壞、裂

紋和放電痕跡.

2）充油電壓互感器的油位是否正常，油色是否透

明〔不發黑〕有無嚴重的滲、漏油現象

3）一次側引線和二次側連接局部是否接觸良好o4）

電壓互感器內部是否有異常,有無焦臭味.

7、電壓互感器的異常運行

運行中的電壓互感器出現以下故障之一時,應立即

退出運行

1）瓷套管破裂、嚴重放電.

2）高壓線圈的絕緣擊穿'冒煙,發出焦臭味.

3）電壓互感器內部有放電聲及其他噪聲，線圈與外

殼之間或引線與外殼之間有火花放電現象.

4）漏油嚴重，油標管中看不見油面.

5）外殼溫度超過允許溫升,并繼續上升.

6）高壓熔體連續兩次熔斷，當運行中的電壓互感器

發生接地'短路、冒煙著火故障時，對于6kV?35kV裝有

0.5A熔體及合格限流電阻時，可用隔離開關將電壓互感器切

斷對于lOkV以上電壓互感器,不得帶故障將

隔離開關拉開,否那么,將導致母線發生故障.

8、對運行中的電壓互感器及二次線圈需要更換時，

除執行平安規程外還應注意：

1）個別電壓互感器在運行中損壞需要更換時，應選

用電壓等級與電網電壓相符，變比相同、極性正確、勵磁特性

相近的電壓互感器,并經試驗合格.

2）更換成組的電壓互感器時,還應對并列運行的電

壓互感器檢查其接線組別,并核對相位.

3）電壓互感器二次線圈更換后,必須進行核對,以

免造成錯誤接線,和預防二次回路短路.

4）電壓互感器及二次線圈更換后必須測定極性.

9、電壓互感器停用考前須知1）停用電壓互感器，應將

有關保護和自動裝置停

用，以免造成裝置失壓誤動作.為預防電壓互感器反充電，停用

時應將二次側保險取下,再拉開一次側隔離開關.

2）停用的電壓互感器,假設一年未帶電運行，在帶

電前應進行試驗和檢查,必要時，行可先安裝在母線上運

一段時間,再投入運行.

三、電流互感器

1、電流互感器工作原理-

卬1

電流互感器是按電磁感應原A..........

理工作的,其結構與普通變壓器

相似，圖2，9為電流互感器的原理圖2-9電流互感器原理圖

O它的一次繞組匝數很少，串

聯在線路里,其電流大小取決于線路的負載電流,與二次負載

無關，由于接在二次側的電流線圈的阻抗很小，所以電流互感

器正常運行時，相當于臺短路運行的變壓器.

利用一、二次繞組不同的匝數比就可將系統的大電流變

為小電流來測量.

電流互感器正常運行時,互感器的二次繞組不允許開路,

否那么二次繞組會產生很高電壓,危及操作人員和

儀表的平安.所以，電流互感器運行時,嚴禁二次繞組開路,且

在二次回路中不允許裝設熔斷器或隔離開關.

為平安起見,二次側應接地.

2、電流互感器分類

電流互感器分為測量用電流互感器和保護用電流互感器.

測量用電流互感器和保護用電流互感器的標準準確