电力变压器 - 王朝网络

图例：三相油浸式电力变压器外形图

1-铭牌；2-信号式温度计；3-吸湿器；4-油标；5-储油柜；6-安全气道

7-气体继电器；8-高压套管；9-低压套管；10-分接开关；11-油箱；

12-放油阀门；13-器身；14-接地板；15-小车

电力变压器概述电力变压器是一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压（电流）变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压（电流）的设备。当一次绕组通以交流电时，就产生交变的磁通，交变的磁通通过铁芯导磁作用，就在二次绕组中感应出交流电动势。二次感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成正比。主要作用是传输电能，因此，额定容量是它的主要参数。额定容量是一个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以kVA或MVA表示，当对变压器施加额定电压时，根据它来确定在规定条件下不超过温升限值的额定电流。现在较为节能的电力变压器是非晶合金铁心配电变压器，其最大优点是，空载损耗值特低。最终能否确保空载损耗值，是整个设计过程中所要考虑的核心问题。当在产品结构布置时，除要考虑非晶合金铁心本身不受外[3]力的作用外，同时在计算时还须精确合理选取非晶合金的特性参数。国内生产电力变压器较大的厂家有特变电工等。

供配电方式：

10KV高压电网采用三相三线中性点不接地系统运行方式。

用户变压器供电大都选用Y/Yno结线方式的中性点直接接地系统运行方式，可实现三相四线制或五线制供电，如TN-S系统。

电力变压器主要部件及作用①、普通变压器的原、副边线圈是同心地套在一个铁芯柱上，内为低压绕组，外为高压绕组。（电焊机变压器原、副边线圈分别装在两个铁芯柱上）

变压器在带负载运行时，当副边电流增大时，变压器要维持铁芯中的主磁通不变，原边电流也必须相应增大来达到平衡副边电流。

变压器二次有功功率一般＝变压器额定容量（KVA）×0.8（变压器功率因数）＝KW。

②、电力变压器主要有：

A、吸潮器（硅胶筒）：内装有硅胶，储油柜（油枕）内的绝缘油通过吸潮器与大气连通，干燥剂吸收空气中的水分和杂质，以保持变压器内部绕组的良好绝缘性能；硅胶变色、变质易造成堵塞。

B、油位计：反映变压器的油位状态，一般在+20O左右，过高需放油，过低则加油；冬天温度低、负载轻时油位变化不大，或油位略有下降；夏天，负载重时油温上升，油位也略有上升；二者均属正常。

C、油枕：调节油箱油量，防止变压器油过速氧化，上部有加油孔。

D、防爆管：防止突然事故对油箱内压力聚增造成爆炸危险。

E、信号温度计：监视变压器运行温度，发出信号。指示的是变压器上层油温，变压器线圈温度要比上层油温高10℃。国标规定：变压器绕组的极限工作温度为105OC；（即环境温度为40OC时），上层温度不得超过95OC，通常以监视温度（上层油温）设定在85OC及以下为宜。

F、分接开关：通过改变高压绕组抽头，增加或减少绕组匝数来改变电压比。

∵：U1/U2＝W1/W2，U1W2＝U2W1，

∴：U2＝U1W2/W1。

一般变压器均为无载调压，需停电进行：常分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三挡+5%、0%、-5%（一次为10.5KV、10KV、0.95KV二次为380V、400V、420V），出厂时一般置于Ⅱ挡。

G、瓦斯信号继电器：（气体继电器）轻瓦斯、重瓦斯信号保护。上接点为轻瓦斯信号，一般作用于信号报警，以表示变压器运行异常；下接点为重瓦斯信号，动作后发出信号的同时使断路器跳闸、掉牌、报警；一般瓦斯继电器内充满油说明无气体，油箱内有气体时会进入瓦斯继电器内，达到一定程度时，气体挤走贮油使触点动作；打开瓦斯继电器外盖，顶上有二调节杆，拧开其中一帽可放掉继电器内的气体；另一调节杆是保护动作试验纽；带电操作时必须戴绝缘手套并强调安全。

电力变压器的送电A、新变压器除厂家进行出厂试验外，安装竣工投运前均应现场吊芯检查；大修后也一样。（短途运输没有颠簸时可不进行，但应作耐压等试验）

B、变压器停运半年以上时，应测量绝缘电阻，并做油耐压试验。

C、变压器初次投入应作≤5次全电压合闸冲击试验，大修后为≤3次同时应空载运行24h无异常，才能逐步投入负载；并做好各项记录。目的是为了检查变压器绝缘强度能否承受额定电压或运行中出现的操作过电压，也是为了考核变压器的机械强度和继电保护动作的可靠程度。

D、新装和大修后的变压器绝缘电阻，在同一温度下，应不低于制造厂试验值的70%。

E、为提高变压器的利用率，减少变损，变压器负载电流为额定电流的75～85％时较为合理。

电力变压器巡检变配电所有人值班时，每班巡检一次，无人值班可每周一次，负荷变化激烈、天气异常、新安装及变压器大修后，应增加特殊巡视，周期不定。

A、负荷电流是否在额定范围之内，有无剧烈的变化，运行电压是否正常。

B、油位、油色、油温是否超过允许值，有无渗漏油现象。

C、瓷套管是否清洁，有无裂纹、破损和污渍、放电现象，接触端子有否变色、过热现象。

D、吸潮器中的硅胶变色程度是否已经饱和，变压器运行声音是否正常。

E、瓦斯继电器内有否空气，是否充满油，油位计玻璃有否破裂，防爆管的隔膜是否完整。

F、变压器外壳、避雷器、中性点接地是否良好，变压器油阀门是否正常。

G、变压器间的门窗、百叶窗铁网护栏及消防器材是否完好，变压器基础有否变形。

电力变压器定期试验和保养①、油样化验——耐压、杂质等性能指标每三年进行一次，变压器长期满负荷或超负荷运行者可缩短周期。

②、高、低压绝缘电阻不低于原出厂值的70％（10MΩ），绕组的直流电阻在同一温度下，三相平均值之差不应大于2％，与上一次测量的结果比较也不应大于2％。

③、变压器工作接地电阻值每二年测量一次。

④、停电清扫和检查的周期，根据周围环境和负荷情况确定，一般半年至一年一次；

主要内容有__清除巡视中发现的缺陷、瓷套管外壳清扫、破裂或老化的胶垫更换、连接点检查拧紧、缺油补油、呼吸器硅胶检查更换等。

电力变压器的接地

②、变压器的外壳应可靠接地，工作零线与中性点接地线应分别敷设，工作零线不能埋入地下。

③、变压器的中性点接地回路，在靠近变压器处，应做成可拆卸的连接螺栓。

④、装有阀式避雷器的变压器其接地应满足三位一体的要求；即变压器中性点、变压器外壳、避雷器接地应连接在一处共同接地。

⑤、接地电阻应≤4欧姆。

电力变压器的保护选择①、变压器一次电流=S/（1.732*10），二次电流=S/（1.732*0.4）。

②、变压器一次熔断器选择=1.5～2倍变压器一次额定电流（100KVA以上变压器）。

③、变压器二次开关选择=变压器二次额定电流。

④、800KVA及以上变压器除应安装瓦斯继电器和保护线路，系统回路还应配置相适应的过电流和速断保护；定值整定和定期校验。

电力变压器并行条件应同时满足以下条件__联接组别应相同、电压比应相等(允许有±0.5％的误差)、阻抗电压应相等(允许有±10％的差别)、容量比不应大于3∶1。

三相变压器是3个相同的容量单相变压器的组合.它有三个铁芯柱,每个铁芯柱都绕着同一相的2个线圈,一个是高压线圈,另一个是低压线圈.

电力变压器的工作原理介绍用于国内变压器的高压绕组一般联成Y接法，中压绕组与低压绕组的接法要视系统情况而决定。所谓系统情况就是指高压输电系统的电压相量与中压或低压输电系统的电压相量间关系。如低压系配电系统，则可根据标准规定决定。

高压绕组常联成Y接法是由于相电压可等于线电压的57.7％，每匝电压可低些。

1).国内的500、330、220与110kV的输电系统的电压相量都是同相位的，所以，对下列电压比的三相三绕组或三相自耦变压器，高压与中压绕组都要用星形接法。当三相三铁心柱铁心结构时，低压绕组也可采用星形接法或角形接法，它决定于低压输电系统的电压相量是与中压及高压输电系统电压相量为同相位或滞后30°电气角。

500/220/LVkV─YN，yn0，yn0或YN，yn0，d11

220/110/LVkV─YN，yn0，yn0或YN，yn0，d11

330/220/LVkV─YN，yn0，yn0或YN，yn0，d11

330/110/LVkV─YN，yn0，yn0或YN，yn0，d11

2).国内60与35kV的输电系统电压有二种不同相位角。

如220/60kV变压器采用YNd11接法，与220/69/10kV变压器用YN，yn0，d11接法，这二个60kV输电系统相差30°电气角。

当220/110/35kV变压器采用YN，yn0，d11接法，110/35/10kV变压器采用YN，yn0，d11接法，以上两个35kV输电系统电压相量也差30°电气角。

所以，决定60与35kV级绕组的接法时要慎重，接法必须符合输电系统电压相量的要求。根据电压相量的相对关系决定60与35kV级绕组的接法。否则，即使容量对，电压比也对，变压器也无法使用，接法不对，变压器无法与输电系统并网。

3).国内10、6、3与0.4kV输电与配电系统相量也有两种相位。在上海地区，有一种10kV与110kV输电系统电压相量差60°电气角，此时可采用110/35/10kV电压比与YN，yn0，y10接法的三相三绕组电力变压器，但限用三相三铁心柱式铁心。

4).但要注意：单相变压器在联成三相组接法时，不能采用YNy0接法的三相组。三相壳式变压器也不能采用YNy0接法。

三相五柱式铁心变压器必须采用YN，yn0，yn0接法时，在变压器内要有接成角形接法的第四绕组，它的出头不引出(结构上要做电气试验时引出的出头不在此例)。

5).不同联结组的变压器并联运行时，一般的规定是联结组别标号必须相同。

6).配电变压器用于多雷地区时，可采用Yzn11接法，当采用z接法时，阻抗电压算法与Yyn0接法不同，同时z接法绕组的耗铜量要多些。Yzn11接法配电变压器的防雷性能较好。

7).三相变压器采用四个卷铁心框时也不能采用YNy0接法。

8).以上都是用于国内变压器的接法，如出口时应按要求供应合适的接法与联结组标号。

9).一般在高压绕组内都有分接头与分接开关相联。因此，选择分接开关时(包括有载调压分接开关与无励磁调压分接开关)，必须注意变压器接法与分接开关接法相配合(包括接法、试验电压、额定电流、每级电压、调压范围等)。对YN接法的有载调压变压器所用有载调压分接开关而言，还要注意中点必须能引出

其它变压器一、干式变压器

1、环氧树脂绝缘干式变压器

2、气体绝缘干式变压器

3、H级绝缘干式变压器

二、非晶态合金铁芯变压器

变压器是根据电磁原理而制造的一种输变电设备，导磁磁路系统是变压器的一个主要部分。导磁材料的性能直接影响变压器的技术经济指标。本文介绍的是用非晶合金作为导磁材料所制造的一种配电变压器，其空载损耗值与同容量的新S9型配电变压器相比，可降低75%，节能效果明显。

在电力系统中，发、供、用电过程的电能损耗主要包括线路损耗和变压器损耗两大部分。整个线路除有一定数量的输电变压器外，还有运行在电力系统末端的配电变压器，其总数量和总容量所占的比例很大，为配电网中不可缺少的主要设备，分布面非常广泛。目前国家还在不断进行电网建设和改造，如果所有配电变都能采用非晶合金铁心变压器，那么既可为国家节约大量能源，又会取得显著的环保效益。

非晶合金变压器设计思路

非晶合金铁心配电变压器的最大优点是，空载损耗值特低。最终能否确保空载损耗值，是整个设计过程中所要考虑的核心问题。当在产品结构布置时，除要考虑非晶合金铁心本身不受外力的作用外，同时在计算时还须精确合理选取非晶合金的特性参数。除此设计思路外，还须遵循以下三点要求：

(1)由于非晶合金材料的饱和磁密较低，在产品设计时，额定磁通密度不宜选得太高，通常选取1.3～1.35T磁通密度便可获得较好的空载损耗值。

(2)非晶合金材料的单片厚仅为0.03mm，所以其叠片系数也只能达到82%～86%。

(3)为了使用户能获得免维护或少维护的好处，现把非晶合金配电变压器的产品，都设计成全密封式结构。

变压器非晶合金结构特点

利用导磁性能突出的非晶合金，来用作制造变压器的铁心材料，最终能获得很低的损耗值。但它具有许多特性，在设计和制造中是必须[1][2]保证和考虑的。主要体体现以下几个方面：

(1)非晶合金片材料的硬度很高，用常规工具是难以剪切的，所以设计时应考虑减少剪切量。

(2)非晶合金单片厚度极薄，材料表面也不是很平坦，则铁心填充系数较低。

(3)非晶合金对机械应力非常敏感。结构设计时，必须避免采用以铁心作为主承重结构件的传统设计方案。

(4)为了获得优良的低损耗特性，非晶合金铁心片必须进行退火处理。

(5)从电气性能上。为了减少铁心片的剪切量，整台产品的铁心由四个单独的铁心框并列组成，并且每相绕组是套在磁路独立的两框上。每个框内的磁通除基波磁通外，还有三次谐波磁通的存在，一个绕组中的两个卷铁心框内，其三次谐波磁通正好在相位上相反，数值上相等，因此，每一组绕组内的三次谐波磁通向量和为零。如一次侧是D接法，有三次谐波电流的回路，当在感应出的二次侧电压波形上，就不会有三次谐波电压的分量。

根据上面分析，三相非晶合金配电变压器最合理的结构为：铁心，由四个单独铁心框在同一平面内组成三相五柱式，必须经退火处理，并带有交叉铁轭接缝，截面形状呈长方形。绕组，为长方形截面，可单独绕制成型的，双层或多层矩形层式。油箱，为全密封免维护的波纹结构。

非晶合金变压器性能要求

目前广泛采用的新S9型配电变压器，其铁心所采用的导磁材料通常为30Z140高导磁冷轧硅钢片，其饱和磁密比非晶合金高，产品设计时所选取的磁通密度通常在1.65～1.75T之间。这也就是非晶合金铁心配电变压器比新S9型配电变压器空载损耗低的一个主要原因。表1为三相非晶合金铁心配电变压器与新S9型配电变压器空载损耗值的比较。

非晶合金和新S9型配电变压器空载损耗值的比较

箔式绕线机

非晶合金变压器使用效果

三相非晶合金铁心配电变压器与新S9型配电变压器相比，其年节约电能量是相当可观的。

以800kVA为例，△P0为1.05kW；两种型式配电变压器的负载损耗值是一样的，则△Pk=0，，便可计算出一台产品每年可减少的电能损耗为：

△Ws=8760(1.05+0.62×0)=9198kW•h

通过该种规格产品的计算可知，三相非晶合金铁心配电变压器系列产品的节能效果非同一般。由于油箱又设计成全密封式结构，使变压器内的油与外界空气不接触，防止了油的氧化，延长了产品的使用寿命，为用户节约了维护费用。

非晶合金变压器发展前景

非晶合金变压器若能完全替代新S9系列配变，如10kV级配电变压器年需求量按5000万kVA计算时，那么，一年便可节电100亿kW•h以上。同时，还可带来少建电厂的良好的环保效益，少向大气排放温室气体，这样会大大地减轻对环境的直接污染，使其成为新一代名副其实的绿色环保产品。总之，国家在城乡电力网系统发展与改造中，若能大量推广采用三相非晶铁心配电变压器产品，其最终会获得节能与环保两方面的效益。

电力设备制造业的发展机遇

电力设备制造业大体包括发电设备行业、输变电一次设备行业、二次设备行业、电力环保行业四个子行业。电力设备行业的发展依托电力工业的发展，电力投资的规模和方向直接影响电力设备行业的发展。

2008年随着电力下游需求的减少，电力行业新增生产能力同比减少；可再生能源发电容量增加，其中以风电发电容量增加幅度最大；设备变电容量增加；发电设备利用方面，倾向于利用可再生能源发电设备。

2008年11月初，中央为扩大内需促进经济增长推出4万亿投资计划和十项措施，在2008年四季度新增的1千亿投资中，就有40亿元用于城市电网和农村电网建设。2008年11月14日，国家电网和南方电网公布了其年内和未来两年的电网投资具体额度。受投资计划刺激，电力设备行业未来两年的业绩增长基本没有悬念，与其他受益投资拉动概念的板块不同，两大电网在第一时间公布了投资额度，让电力设备行业的利好率先有了保证。

电力变压器的防火防爆措施电力变压器是电力系统中输配电力的主要设备。在运行中，如变压器内部发生过载或短路，绝缘材料或绝缘油就会因高温或电火花作用而分解，膨胀以至气化，使变压器内部压力急剧增加，可能引起变压器外壳爆炸，大量绝缘油喷出燃烧，油流又会进一步扩大火灾危险。

因此运行中防火爆炸要注意：

（1）不能过载运行：长期过载运行，会引起线圈发热，使绝缘逐渐老化，造成短路。

（2）经常检验绝缘油质：油质应定期化验，不合格油应及时更换，或采取其它措施。

（3）防止变压器铁芯绝缘老化损坏，铁芯长期发热造成绝缘老化。

（4）防止因检修不慎破坏绝缘，如果发现擦破损伤，就及时处理。

（5）保证导线接触良好，接触不良产生局部过热。

（6）防止雷击，变压器会因击穿绝缘而烧毁。

（7）短路保护：变压器线圈或负载发生短路，如果保护系统失灵或保护定值过大，就可能烧毁变压器。为此要安装可靠的短路保护。

（8）保护良好的接地。

（9）通风和冷却：如果变压器线圈导线是A级绝缘，其绝缘体以纸和棉纱为主。温度每升高8℃其绝缘寿命要减少一半左右；变压器正常温度90℃以下运行，寿命约20年；若温度升至105℃，则寿命为7年。变压器运行，要保持良好的通风和冷却。

增加用途：