電力變壓器結(jié)構(gòu)與維護

電力變壓器山東泰開變壓器有限公司目錄變壓器分類與技術參數(shù)變壓器的結(jié)構(gòu)及組件變壓器的安裝、運行及檢修變壓器的異常及分析變壓器分類及技術參數(shù)一、變壓器的分類變壓器按用途一般分為電力變壓器和特殊變壓器二大類。電力變壓器指的是電力系統(tǒng)一次回路中供輸、配、供電用的變壓器；特殊變壓器是特殊電源、控制系統(tǒng)、電信裝置中用的用途特殊、性能特殊、結(jié)構(gòu)特殊的變壓器。1.電力變壓器分類（1）按作用分類：升壓變壓器、降壓變壓器、配電變壓器、聯(lián)絡變壓器等。（2）按結(jié)構(gòu)分類：雙繞組變壓器、三繞組變壓器、多繞組變壓器、自耦變壓器等。（3）按相數(shù)分類：單相變壓器，三相變壓器。（4）按冷卻方式分類：油浸自冷變壓器，干式空氣自冷變壓器、干式澆鑄絕緣變壓器、油浸風冷變壓器、油浸水冷變壓器、強迫油循環(huán)風冷變壓器、強迫油循環(huán)水冷變壓器等。（5）按繞組使用材料分類：銅線變壓器、鋁線變壓器。（6）按調(diào)壓方式分類：無載調(diào)壓變壓器，有載調(diào)壓變壓器。2.特殊用途變壓器分類按用途分類主要有整流變壓器、電爐變壓器、電焊變壓器、礦用變壓器、船用變壓器、牽引變壓器、試驗變壓器、調(diào)壓變壓器等。二、變壓器型號及參數(shù)變壓器的型號及主要參數(shù)一般均標示于變壓器銘牌上。下面是幾張實拍的變壓器銘牌。銘牌一銘牌二三、變壓器型號按照國家規(guī)定，從1965年10月1日起，變壓器一律實行漢語拼音字母的新型號。國產(chǎn)變壓器一般遵循此規(guī)定，少部分進口變壓器未按此規(guī)定。S—在第一位代表三相，在第三、四位則代表三繞組；F—代表油浸風冷；Z—代表有載調(diào)壓；J—代表油浸自冷；L—代表鋁繞組(或防雷)；P—代表強迫油循環(huán)；D—代表單相，在末位表示移動式；O—代表自耦，在第一位代表降壓，在末位表示升壓；X—代表消弧線圈。例如一臺變壓器的型號為：SFPSL1-50000/110S—三相；F—油浸風冷；P一強油循環(huán)風冷；S—三繞組；Ll—鋁線繞組第一次改型產(chǎn)品；50000—額定容量為50000kVA；110—高壓側(cè)為110kV電壓等級。四、變壓器的參數(shù)(1)額定容量SN

(2)額定電壓U1N、U2N(3)額定電流I1N、I2N對于單相變壓器：I1N=SN/U1N；I2N=SN/U2N。對于三相變壓器：；。(4)額定頻率f(5)電力變壓器容量比(6)電壓比(7)短路阻抗(短路電壓)(8)負載損耗(9)空載電流(10)空載損耗(11)其它，接線組別、冷卻方式、各分接電壓等。變壓器的主要結(jié)構(gòu)：分為主體和主要附件。

主體包括：鐵心、繞組、絕緣裝配件、分接開關、引線、外殼。

其中鐵心、繞組、絕緣裝配件、分接開關組合起來通常稱為器身。

主要附件包括：高、低壓套管、儲油柜、冷卻裝置、保護測量裝置。變壓器的結(jié)構(gòu)1、油浸式變壓器結(jié)構(gòu)下圖為油浸式變壓器結(jié)構(gòu)圖：3、10kV油浸式變壓器結(jié)構(gòu)外殼鐵心繞組4、110kV及以上變壓器結(jié)構(gòu)鐵芯：是變壓器磁的通路，同時支持和固定繞組。由冷扎硅鋼片疊放組成。變壓器的一、二次繞組都繞在鐵芯上。一般鐵芯要一點接地，只要將其中一片硅鋼片接地即可。

變壓器的鐵芯繞組：是變壓器電的通路。由銅線繞成，它們繞在鐵芯上，導線外用紙絕緣包絕緣。變壓器的繞組散熱器：當變壓器的上層油溫與下層油溫有溫差時，油經(jīng)散熱器冷卻后流會油箱，使變壓器溫度降低。以下為變壓器各種形式的散熱器：變壓器的散熱器變壓器的各輔件防爆管：當變壓器內(nèi)部有故障時，溫度升高，油劇烈分解，生產(chǎn)大量氣體，使油箱內(nèi)的壓力劇增，防爆管玻璃或酚醛紙板壓破，油和氣體從管口噴出，防止變壓器油箱爆炸或變形。壓力釋放器原理同樣，只是壓力釋放器在油箱內(nèi)壓力釋放后會自動關閉。以下為變壓器防爆管外觀圖：分接開關：是用于改變變壓器一次繞組抽頭，借以改變變壓比，調(diào)整二次電壓的專用開關。分接開關分為：有載調(diào)壓和無載調(diào)壓。a、有載調(diào)壓分接開關：可在帶負荷的情況下切換分接頭。b、無載調(diào)壓分接開關：必須在停電的情況下切換分接頭。變壓器無勵磁分接開關變壓器有載分接開關變壓器有載分接開關操作機構(gòu)絕緣套管：繞組引出線查過套管引到油箱外，以便連接外電路。下圖為變壓器瓷套管外觀圖：分析變壓器套管的故障及維護對套管的故障進行分析，歸納出以下主要原因：

套管表面臟污吸收水分后，會使絕緣電阻降低，其后果是容易發(fā)生閃絡，造成跳閘。同時，閃絡也會損壞套管表面。臟污吸收水分后，導電性提高，不僅引起表面閃絡，還可能因泄漏電流增加，使絕緣套管發(fā)熱并造成瓷質(zhì)損壞，甚至擊穿；分析變壓器套管的故障及維護套管膠墊密封失效，油紙電容式套管頂部密封不良，可能導致進水使絕緣擊穿，下部密封不良使套管滲油，導致油面下降。套管局部滲漏油,絕緣油不合格,套管進水造成輕度受潮；套管中部法蘭筒上接地小套管松動斷線；接地小套管故障，使套管束屏產(chǎn)生懸浮電位，發(fā)生局部放電；套管油標管臟污，看不清油位，在每年預試取油樣后形成虧油。在套管大修中，抽真空不徹底，使屏間殘存空氣，運行后在高電場作用下，發(fā)生局部放電，甚至導致絕緣層擊穿，造成事故處理措施

根據(jù)以上的故障分析，可以從針對主要缺陷方面制定以下一些處理措施；

針對套管油樣不合格、含乙炔氣等缺陷。采取的措施是：對套管要進行嚴格檢驗，各種試驗合格后方可投入運行，避免人為因素引起故障。

針對套管密封不良，有進水或滲漏油現(xiàn)象。采取的措施是：通過更換質(zhì)量好膠墊保持密封，擰緊緊固螺栓，使套管無滲漏。

針對套管本身結(jié)構(gòu)不合理而引起頭部過熱等缺陷。具體措施可采用變銅鋁過渡為銀銅接觸，從而減小氧化作用。

在拆、接、引過程中，要注意檢查各部位是否聯(lián)結(jié)良好，接觸面應打磨后涂上導電膏，減小其接觸電阻。從而杜絕其過熱現(xiàn)象。

3通過以上對油紙電容式套管故障分析及一些處理措施，大致可以發(fā)現(xiàn)形成缺陷有兩個途徑：

第一是套管本身設計存在薄弱環(huán)節(jié)；

第二是人為因素，是安裝、檢修人員在作業(yè)中造成的。

在分析套管常見故障主要原因后，套管在運輸、安裝、檢修維護等方面應注意以下問題:

在起吊﹑臥放﹑運輸過程中,套管起吊速度應緩慢，避免碰撞其它物體；直立起吊安裝時，應使用法蘭盤上的吊耳，并用麻繩綁扎套管上部，以防傾倒；注意不可起吊套管瓷裙，以防鋼絲繩與瓷套相碰損壞；豎起套管時，應避免任何部位落地；套管臥放及運輸時，應放在專用的箱內(nèi)。安裝法蘭處應有兩個支撐點，上端無瓷裙部位設支撐點，尾部也要設支撐點，并用軟物將支撐點墊好。套管在箱中應固定，以免運輸中竄動損傷油枕：當變壓器油的體積因熱脹冷縮時，起儲油和補油作用，保證油箱充滿油。同時減少變壓器油與空氣的接觸面，降低油的劣化速度。油枕側(cè)面的油位計，可以監(jiān)視油位的變化。變壓器的安全部件——儲油柜(油枕)儲油柜容積為油箱容積的1/10。作用：調(diào)節(jié)油量，保證變壓器油箱內(nèi)經(jīng)常充滿油；減小油和空氣的接觸面，防止油受潮或氧化速度過快。變壓器的儲油柜外部結(jié)構(gòu)示意圖:①膠囊式:

②隔膜式：

③金屬波紋式內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖:①膠囊式:

②隔膜式：

③金屬波紋式a、內(nèi)油式b、外油式變壓器的冷卻裝置油溫計油位計油流繼電器變壓器保護測量裝置壓力釋放閥溫度控制器壓力繼電器變壓器的氣體繼電器(瓦斯繼電器)安裝位置：在油箱與油枕之間的連接管道中。作用：當變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時給出信號或切斷電源。當變壓器內(nèi)部出現(xiàn)匝間短路，絕緣損壞，接觸不良，鐵芯多點接地等故障時，都將產(chǎn)生大量的熱能，使油分解出可燃性氣體，向儲油柜方向流動。當流速超過氣體繼電器的整定值時，氣體繼電器的檔板受到?jīng)_擊，使繼電器跳閘，從而避免事故擴大，這種情況通常稱之為重瓦斯保護動作。當氣體沿油面上升，聚集在氣體繼電器內(nèi)超過30ml時，也可使氣體繼電器的信號接點接通，發(fā)出警報，發(fā)生輕瓦斯保護。單臺容量400kV.A以上的變壓器一般要求安裝氣體繼電器。動作原因分析(輔助設備異常)：①呼吸系統(tǒng)不暢通。變壓器的呼吸系統(tǒng)包括氣囊呼吸器，防暴簡呼吸器(有的變壓器兩者合一)等，呼吸系統(tǒng)不暢或堵塞往往會造成輕、重瓦斯保護動作，并大多伴有噴油或跑油現(xiàn)象。

②冷卻系統(tǒng)漏氣。當冷卻系統(tǒng)密封不嚴進入了空氣或新投入運行的變壓器未經(jīng)真空脫氣時，都會引起氣體繼電器的動作。

③冷卻器入口閥門關閉。冷卻器入口閥門關閉造成堵塞，相當于潛油泵向變壓器注入空氣，造成氣體繼電器頻繁動作。

④散熱器上部進油閥門關閉。散熱器上部進入油閥門關閉，也會引起氣體繼電器的頻繁動作。

⑤潛油泵缺陷對油中氣體產(chǎn)生很大影響，其因為是潛油泵本身燒損，使油熱分解，產(chǎn)生大量可燃性氣體。動作原因分析：⑥變壓器進氣。運行經(jīng)驗表明，輕瓦斯保護動作絕大多數(shù)是由于變壓器進入空氣所致。造成進氣的原因很多，主要有：密封墊老化和破損，法蘭結(jié)合面變形，油循環(huán)系統(tǒng)進氣，潛油泵濾網(wǎng)堵塞，焊接處砂眼進氣等。

⑦變壓器內(nèi)出現(xiàn)負壓區(qū)。變壓器在運行中有的部位的閥門可能被誤關閉。油枕下部與油箱連通管上的蝶閥或氣體繼電器與油枕連通管之間的蝶閥被誤關閉。也可能是安裝時，油枕上蓋關得很緊而吸濕器下端的密封膠圈又未取下等。由于上述原因，當氣溫下降時，變壓器主體內(nèi)油的體積縮小，而缺油又不能及時補充過來，致使油箱頂部或氣體繼電器內(nèi)出現(xiàn)負壓區(qū)，有時在氣體繼電器中還會形成油氣上、下浮動。油中逸出的氣體向負壓區(qū)流動最終導致氣體繼電器動作。動作原因分析：⑧油枕油室中有氣體。大型變壓器通常裝膠囊隔膜式油枕，膠囊將油枕分為氣室和油室兩部分。若油室中有氣體，當運行時油面升高就會產(chǎn)生假油面，嚴重時會從呼吸器噴油或防爆膜破裂。此時變壓器油箱內(nèi)的壓力經(jīng)呼吸器法蘭突然釋放，在氣體繼電器管路產(chǎn)生油流，同時升高座等死區(qū)的氣體被壓縮而積累的能量也突然釋放，使油流的速度加快，導致瓦斯保護動作。

⑨凈油器的氣體進入變壓器。在檢修后安裝凈油器時，由于排氣不徹底，凈油器入口膠墊密封不好等原因，使空氣進入變壓器導致瓦斯保護動作。另外，停用凈油器時也可能引起輕瓦斯保護動作。呼吸器是變壓器儲油柜內(nèi)部空間與變壓器外部空間連接的通道。外部空氣進入變壓器內(nèi)部時，空氣先經(jīng)底罩內(nèi)的變壓器油過慮，再經(jīng)干燥劑吸潮。其作用是使油箱內(nèi)外壓力保持一致，并減緩油箱內(nèi)變壓器油的氧化和受潮，延長其使用期限。填充在呼吸器里的硅膠在干燥的情況下呈淺藍色，吸潮達到飽和狀態(tài)時呈淡紅色。飽和的硅膠在140℃高溫下烘焙8h后可恢復使用。變壓器的呼吸器受潮的硅膠干燥的硅膠變壓器在線凈油裝置變壓器的安裝、運行及檢修(1)變壓器的安裝開箱清點及附件檢查器身檢查本體就位真空注油附件安裝補充油及整體密封試驗設備交接試驗工程竣工驗收變壓器油處理(1)變壓器的安裝a、開箱清點及附件檢查根據(jù)裝箱清單檢查所到設備及附件的技術文件是否齊全，各種附件是否齊全完好，套管應無損傷、無裂紋、無滲漏油，散熱器、油泵、導油管等應密封良好。檢查主體在運輸車上的位置與沖擊記錄儀的沖擊情況記錄。b、變壓器油處理變壓器所需的絕緣油一般由變壓器本體帶來部分和補充部分組成。首先要對變壓器本體油進行絕緣油試驗，補充油運到現(xiàn)場后，首先取油樣進行化驗及各項目試驗，根據(jù)試驗結(jié)果，確定哪些油需進行油處理。把不符合國標的絕緣油抽到大油罐中，經(jīng)高真空濾油機進行輪番過濾，直到微水量、微氣量、耐壓強度、介損值等指標都達到國標要求為止。(1)變壓器的安裝c、本體就位變壓器的本體必須固定牢靠。單臺變壓器油量超過600kg時，變壓器下方應有儲油坑，坑內(nèi)應鋪以厚25cm以上的卵石層。d、器身檢查檢查人員的衣、鞋、帽必須清潔，最好不穿帶有鈕扣的衣服。不允許帶除工具外的其它物件。所有工具要有嚴格登記、清點制度，嚴防丟忘油箱中。主要項目有：鐵芯有沒有變形、移動，所有螺絲是否緊固，防松綁扎是否完好，引出線絕緣是否包扎緊固、無破損，繞組絕緣是否完好，有載調(diào)壓切換裝置是否接觸良好，鐵軛螺桿與鐵芯、鐵軛與夾件的絕緣是否良好，鐵芯應無多點接地現(xiàn)象。(1)變壓器的安裝e、附件安裝氣體繼電器在安裝之前應及時送檢，合格后待用。聯(lián)管安裝前，用合格的變壓器將管內(nèi)壁、連接面清洗干凈。散熱器底部油流繼電器的方向應指向器身。f、真空注油我國及國外規(guī)范都規(guī)定220kV油浸式變壓器必須進行真空注油。真空注油的優(yōu)點：防止或減少瓦斯保護誤動；可抽出器箱內(nèi)的潮氣；可檢查器身的嚴密性；防止局部放電。(1)變壓器的安裝g、變壓器的交接試驗變壓器的電氣試驗應在油靜止至少10h后再進行。一般試驗項目有：1)測量變壓器繞組所有分接位置的直流電阻2)測量繞組所有分接頭的變壓比及連接組別和檢查相位3)測量繞組的絕緣電阻和吸收比或極化指數(shù)4)測量繞組連同套管的泄漏電流和介損5)空載試驗6)變壓器本體、有載分接開關和套管中的油試驗7)變壓器油的氣相色譜試驗8)測量鐵芯引線對地的絕緣電阻(2)變壓器的試運行試運行時的檢查項目：a、中性點直接接地系統(tǒng)的變壓器在進行沖擊合閘時，中性點必須接地。b、氣體繼電器的重瓦斯必須投跳閘位置。c、額定電壓下的沖擊合閘應無異常，勵磁涌流不致引起保護裝置的誤動作。d、受電后變壓器應無異常情況。e、檢查變壓器及冷卻裝置所有焊縫，不應有滲油現(xiàn)象，變壓器無異常振動或放電聲。f、分析試運行前后變壓器油的色譜數(shù)據(jù)，應無明顯變化。(2)變壓器的試運行試運行時間規(guī)定：新投運的變壓器帶負荷前應空載運行24h。(3)變壓器的檢修變壓器的檢修分為小修和大修。a、變壓器小修是指不吊出鐵芯和繞組的情況下進行的各項檢查和維修。小修包括以下項目：1)處理日常巡視中發(fā)現(xiàn)的缺陷；2)測定繞組的絕緣電阻；3)清掃瓷套和外殼，清掃油箱和附件，必要時進行補漆，檢查各部螺紋有無松動，；4)檢修油位計，調(diào)整油位；5)檢修凈油器等油保護裝置；(3)變壓器的檢修6)檢查冷卻器：包括油泵、風扇、油流繼電器等，必要時清掃和沖洗冷卻器散熱管；7)檢修安全保護裝置：包括儲油柜、壓力釋放閥、氣體繼電器等；8)檢修測溫裝置：包括壓力式溫度計、電阻溫度計(繞組溫度計)等；9)檢查接地系統(tǒng)；10)檢查呼吸器是否完好；如硅膠已受潮(達2/3)，應更換；11)檢查引線，處理過熱及燒傷缺陷；(3)變壓器的檢修12)檢查有無滲漏油；檢查油管有無堵塞；如油量不足，應予以補油。設備的滲漏概念為：有油跡者為滲油，有油珠下滴者為漏油。有油滲出為滲點，有油滴落為一般漏點，油每五分鐘一滴為嚴重漏點。變壓器的絕緣電阻須采用2500V的兆歐表測定。(3)變壓器的檢修a、變壓器大修是指放出變壓器油，吊出鐵芯和繞組的情況下進行的各項檢查和維修。大修包括以下項目：1)吊罩檢修器身或吊出器身檢修；2)引線及磁(電)屏蔽裝置檢修；3)鐵芯、鐵芯緊固件(穿心螺桿、夾件、綁帶等)、壓釘、壓板及接片的檢修；4)油箱及附件的檢修。5)冷卻器、油泵、風扇、閥門及管道等附屬設備的檢修；6)安全保護裝置的檢修；(3)變壓器的檢修7)油保護裝置的檢修；8)測溫裝置的校驗；9)操作控制箱的檢修和試驗；10)分接開關的檢修；11)全部密封膠墊的更換和組件試漏；12)必要時對器身絕緣進行干燥處理；13)變壓器油的處理或換油；14)清掃油箱并進行噴涂油漆；15)大修后的電氣試驗、油化驗和試運行；16)220kV及以上變壓器必要時應做繞組變形試驗。變壓器的巡視與檢查為確保安全用電，對運行中的變壓器，電氣運行值班人員應按規(guī)定進行巡視與檢查，以便了解變壓器的運行情況，可以及時發(fā)現(xiàn)設備缺陷，從而把設備故障消除在萌芽狀態(tài)，避免出現(xiàn)設備事故。(1)變壓器的聲音檢查正常運行時，變壓器應發(fā)出均勻的嗡嗡聲，如發(fā)現(xiàn)聲音變大，且伴有噪音，可能內(nèi)部有故障，如鐵磁共振或系統(tǒng)單相接地短路引起的過電流穿越主變。(2)油溫檢查變壓器的正常油溫應在85℃以下(上層油溫)，如果油溫不斷升高，而負荷冷卻裝置均正常，則應考慮是由于繞組內(nèi)部層間或匝間短路引起的。(3)導線、連接線的檢查變壓器的導線、連接線等主要檢查有無松動情況，接頭處應接觸良好，晚間熄燈巡視無發(fā)熱情況。

(4)絕緣瓷質(zhì)部分檢查絕緣瓷質(zhì)有套管瓷質(zhì)，中性點接地部分瓷質(zhì)等，檢查時應無放電痕跡，無污物，特別應注意無破損裂紋，尤其在雷雨過后，因為如果絕緣套管有積垢或大的裂紋和碎片，容易引起套管閃絡和爆炸。(5)油位油色檢查主變油位包括油枕油位，套管油位及有載調(diào)壓裝置的油枕油位。油枕油位對比溫度曲線應在正常范圍內(nèi)，如油位不正?；蚱?，應考慮是否有滲漏油問題，油色檢查時，油色不應有明顯變化，正?！銥闇\黃色或黃色，若顏色迅速變暗，說明油質(zhì)變壞，油的絕緣強度降低，易引起繞組與外殼的擊穿。(6)呼吸器檢查呼吸器中的藍色硅膠吸收水份后變紅，應檢查其變色程度不超過2／3，油杯中油量適中。(7)冷卻裝置檢查冷卻裝置如風扇、潛油泵是否按要求運行，其運行聲音是否正常，風向和油的流向是否正確，這都是必要的檢查項目。(8)壓力釋放閥的檢查壓力釋放閥是本體的重要保護，巡視中應注意其良好性，有無滲漏油現(xiàn)象。(9)接地裝置檢查接地點如本體外殼接地，中性點接地，鐵芯接地等其接地扁鐵應完整，可靠。(10)瓦斯繼電器檢查正常時瓦斯繼電器應充滿油，未動作。變壓器的異常及分析一、變壓器聲音異常的分析

變壓器正常運行時，應發(fā)出均勻的“嗡嗡”聲，這是由于交流電通過變壓器線圈時產(chǎn)生的電磁力吸引硅鋼片及變壓器自身的振動而發(fā)出的響聲。如果產(chǎn)生不均勻或其它異音，都屬不正常的。

1、變壓器聲音比平時增大，聲音均勻，可能有以下原因：

（1）電網(wǎng)發(fā)生過電壓。電網(wǎng)發(fā)生單相接地或產(chǎn)生諧振過電壓時，都會使變壓器的聲音增大，出現(xiàn)這種情況時，可結(jié)合電壓表計的指示進行綜合判斷。

（2）變壓器過負荷時，將會使變壓器發(fā)出沉重的“嗡嗡”聲，若發(fā)現(xiàn)變壓器的負荷超過允許的正常過負荷值時，應根據(jù)現(xiàn)場規(guī)程的規(guī)定降低變壓器負荷。

2、變壓器有雜音

有可能是由于變壓器上的某些零部件松動而引起的振動。如果伴有變壓器聲音明顯增大，且電流電壓無明顯異常時，則可能是內(nèi)部夾件或壓緊鐵芯的螺釘松動，使硅鋼片振動增大所造成的。

3、變壓器有放電聲

變壓器有“劈啪”的放電聲，若在夜間或陰雨天氣下，看到變壓器套管附近有藍色的電暈或火花，則說明瓷件污穢嚴重或設備線卡接觸不良。若是變壓器內(nèi)部放電則是不接地的部件靜電放電或線圈匝間