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配电变压器知识一、配电变压器知识地图图1 配电变压器知识地图二、配电变压器结构分解图图2配电变压器结构分解三、配电变压器定义配电系统中根据电磁感应定律变换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器称为配电变压器。通常装在电杆上或配电所中，一般能将电压从610千伏降至400V左右输入用户，主要作用是传输电能。四、配电变压器工作原理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。五、配电变压器主要参数说明变压器在规定的使用环境和运行条件下，主要技术数据一般都标注在变压器的铭牌上。主要包括：额定容量、额定电压及其分接、额定电流、绕组联结组以及额定性能数据(阻抗电压、空载电流、空载损耗和负载损耗)和总重。表1 配电变压器主要参数表序号参数名称参数定义备注1额定容量(kVA)额定电压、额定电流下连续运行时，能输送的容量。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。2额定电压(kV)变压器长时间运行时所能承受的工作电压。为适应电网电压变化的需要，变压器高压侧都有分接抽头，通过调整高压绕组匝数来调节低压侧输出电压。3额定电流(A)变压器在额定容量下，允许长期通过的电流。4空载损耗(kW)当变压器二次绕组开路，一次绕组施加额定频率正弦波形的额定电压时，所消耗的有功功率称空载损耗。与铁心硅钢片性能及制造工艺、和施加的电压有关。空载损耗包括铁芯中磁滞和涡流损耗及空载电流在初级线圈电阻上的损耗，前者称为铁损后者称为铜损。由于空载电流很小，后者可以略去不计，因此，空载损耗基本上就是铁损。5空载电流(%)当变压器在额定电压下二次侧空载时，一次绕组中通过的电流。一般以额定电流的百分数表示。6负载损耗(kW)当变压器二次绕组短路(稳态)，一次绕组流通额定电流时所消耗的有功功率称为负载损耗。7阻抗电压 (%)当变压器二次绕组短路(稳态)，一次绕组流通额定电流而施加的电压称阻抗电压。8相数和频率分为三相和单相，频率为50Hz。三相开头以S表示，单相开头以D表示。中国标准频率f为50Hz。国外有60Hz的国家9总重衡量变压整体重量含油重六、结构及外观油浸式配电变压器按其结构可分为本体、储油柜、绝缘套管、分接开关、保护装置等。6.1本体本体包含了铁心、绕组及绝缘油三部分，绕组是变压器的电路，铁心是变压器的磁路。二者构成变压器的核心即电磁部分。6.1.1铁心铁心是变压器中主要的磁路部分。通常由含硅量较高、厚度为0.35或0.5mm、表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成，铁心分为铁心柱和铁轭两部分，铁心柱套有绕组，铁轭闭合磁路之用。铁心结构的基本形式有心式和壳式两种。 图3 铁心结构6.1.2绕组绕组是变压器的电路部分，一般用绝缘扁铜线或圆铜线在绕线模上绕制而成。绕组套装在变压器铁心柱上，低压绕组在内层，高压绕组套装在低压绕组外层，低压绕组和铁芯之间、高压绕组和低压绕组之间，都用绝缘材料做成的套筒分开，以便于绝缘。图4 绕组结构6.1.3绝缘油变压器油的成份是很复杂的，主要是由环烷烃、烷烃和芳香烃构成，在配电变压器中变压器油起两个作用：一是在变压器绕组与绕组、绕组与铁心及油箱之间起绝缘作用。二是变压器油受热后产生对流，对变压器铁心和绕组起散热作用。常用的变压器油有10号、25号和45号三种规格，其标号表示油在零下开始凝固时的温度，例如“25号”油表示这种油在零下25时开始凝固。应该根据当地的气候条件选择油的规格。6.2储油柜储油柜装在油箱的顶盖上。储油柜的体积是油箱体积的10%左右。在储油柜和油箱之间有管子连通。当变压器的体积随着油的温度变化而膨胀或缩小时，储油柜起着储油和补油的作用，保证铁芯和绕组浸在油内；同时由于装了储油柜，缩小了油和空气的接触面，减少了油的劣化速度。储油柜侧面有油标，在玻璃管的旁边有油温在-30、+20和+40时的油面高度标准线，表示未投入运行的变压器应该达到的油面高度；标准线主要可以反映变压器在不同温度下运行时，油量是否充足。储油柜上装着呼吸孔，使储油柜上部空间和大气相通。变压器油热胀冷缩时，储油柜上部的空气可以通过呼吸孔出入，油面可以上升或下降，防止油箱变形甚至损坏。6.3绝缘套管它是变压器箱外的主要绝缘装置，大部分变压器绝缘套管采用瓷质绝缘套管。变压器通过高、低压绝缘套管，把变压器高、低压绕组的引线从油箱内引至油箱外，使变压器绕组对地(外壳和铁心)绝缘，并且还是固定引线与外电路连接的主要部件。高压瓷套管比较高大，低压瓷套管比较矮小。6.4分接抽头变压器高压绕组改变抽头的装置，调整分接位置，可以增加或减少一次绕组部分匝数，以改变电压比，使输出电压得到调整。变压器在退出运行，并从电网上断开后以手动变换分接开关位置的方式，而调整输出电压的称为无载调压。6.5保护装置配电变压器的保护装置主要有气体继电器和防暴管。6.5.1气体继电器气体继电器装于变压器油箱与储油柜连接管中间，与控制电路连通构成瓦斯保护装置。气体继电器上接点与轻瓦斯信号构成一个单独回路，气体继电器下接点连接外电路构成重瓦斯保护，重瓦斯动作使高压断路器跳闸并发出重瓦斯动作信号；6.5.2防暴管防暴管是变压器的一种安全保护装置，装于变压器大盖上面，防暴管与大气相通，故障时热量会使变压器油汽化，触动气体继电器发出报警信号或切断电源避免油箱爆裂。6.6外观 图5变压器外观七、应用及安装变压器运行是否正常直接影响用户生产和生活用电，并关系到用电设备的安全。因此有必要从不同角度对配电变压器进行应用及安装管理，具体内容见下表2。表2 配电变压器应用及安装序号内容描述1安装配电变压器台配电变压器的台区按“小容量、密布点，短半径”的原则选择，变压器台尽可能选择在负荷中心或重要负荷附近，应选择在地质较好、地势平坦，且便于更换和检修设备的地方配电变压器配电变压器采用柱上式安装，台架用两条槽钢固定于两电杆上，台架距地面高度要求不低于2.5m，台架的水平倾斜不大于台高的1/100，配电变压器安装在两槽钢中，底部放置两根枕木，容量100kVA以上的配电变压器要安装隔离开关跌落式熔断器变压器的高、低压侧引出线应分别装设熔断器，以保护配电变压器及方便投切。高压侧安装跌落式熔断器，熔断器的底部对地面的垂直高度不低于4.5m，各相熔断器的水平距离不应小于0.5m，为了便于操作和熔丝熔断后熔丝管能顺利跌落下来，跌落式熔断器的轴线应与地面垂直线成15o30o倾角。低压侧熔断开关的底部对地面的垂直高度不低于3.5m，各相熔断刀片的水平距离不小于0.2m，熔断刀片的轴线应与地面垂直线成l0ol5o倾角避雷器避雷器是防止配电变压器遭受直击雷及雷电波破坏的有效保护设备，为使避雷器能有效地保护变压器，高压避雷器应装设在熔断器与变压器之间，并尽量靠近变压器，同时也便于检修；避雷器安装应垂直于地面，底部牢固地安装在角钢横担上。另外，为了防止反变换波和低压侧雷电波击穿配电变压器高压侧的绝缘，在低压侧也应装设低压避雷器带电夹头带电夹头由三角弧和手抽耳组成，主要是用来当维修跌落熔断器或在配电变压器上工作时，使跌落熔断器与线路电源侧有一明显断开点。三角弧安装在瓷横担外沿第二瓷裙上，对地垂直高度不小于6.5m，水平间距不小于0.5m引下线新建和改造的变压器台的引下线均应采用多股绝缘导线，其截面应按变压器的额定容量及导线机械强度选择，高压引下线T接在线路电源上，在带电线夹瓷横担上缠绕一圈经绑扎后与三角弧连接，另一端固定在跌落式熔断器横担上的瓷横担绕一圈经绑扎后与跌落式熔断器连接，跌落式熔断器的出线处一条引到避雷器，另一条引到配电变压器高压柱上接地装置接地装置的地下部分由水平接地体和垂直接地体组成，水平接地体一般采用4根长度为5m的40mm4mm的扁钢，垂直接地体则采用5根长度为2.5m的50mm50mm5mm的角钢分别与水平接地体焊接。水平接地体在土壤中埋深为0.60.8m，垂直接地体则是在水平接地体基础上打入地里。接地棒的接地端与接地圆钢焊接。对容量在100kVA及以下的配电变压器接地不应大于l0；对容量在100kVA以上的配电变压器接地电阻不应大于4。接地装置施工完毕应进行接地电阻测试，合格后方可回填土2保护过电压保护采用装设无间隙金属氧化物避雷器作为过电压保护，以防止由高低压线路侵入的高压雷电波所引起的变压器内部绝缘击穿造成短路，杜绝发生雷击破坏事故过电流保护配变的短路保护和过载保护由装设于配变高压侧的熔断器和低压侧的漏电总保护器(该装置有漏电保护和配变低压过电流保护)来实现八、运行维护8.1变压器的巡视a)变压器各部件接点接触是否良好，有无过热变色、烧熔现象，示温片是否熔化脱落；b)变压器套管是否清洁，有无裂纹、击穿、烧损和严重污秽，瓷套裙边损伤面积不应超过100mm2；c)变压器油温、油色、油面是否正常，有无异声、异味，在正常情况下，上层油温不超过85，最高不得超过95；d)各部位密封圈(垫)有无老化、开裂，缝隙有无渗、漏油现象，配变外壳(箱式变电站箱体)有无脱漆、锈蚀，焊口有无裂纹、渗油；e)有载调压配变分接开关指示位置是否正确；f)呼吸器是否正常、有无堵塞，硅胶有无变色现象，如有绝缘罩应检查是否齐全完好，全密封变压器的压力释放装置是否完好；g)变压器有无异常的声音，是否存在重载、超载现象；h)各种标志是否齐全、清晰，铭牌及其警告牌和编号等其它标识是否完好；i)变压器台架高度是否符合规定，有无锈蚀、倾斜、下沉，木构件有无腐朽，砖、石结构台架有无裂缝和倒塌的可能；j)地面安装变压器的围栏是否完好，平台坡度不应大于1/100；k)引线是否松弛，绝缘是否良好，相间或对构件的距离是否符合规定，对工作人员有无触电危险；l)温度控制器(如有)显示是否异常，巡视中应对温控装置进行自动和手动切换，观察风扇启停是否正常等。8.2负荷管理配电变压器运行应经济，年最大负载率不宜低于50%，季节性用电的专用变压器，应在无负荷季节停止运行；两台并(分)列运行的变压器，在低负荷季节里，当一台变压器能够满足负荷需求时，应将另一台退出运行。变压器的三相负荷应力求平衡，不平衡度不应大于15%，只带少量单相负荷的三相变压器，中性线电流不应超过额定电流的25%，不符合上述规定时，应及时调整负荷；不平衡度宜按：(最大电流-最小电流)/最大电流100%的方式计算。变压器熔丝选择，应按熔丝的安-秒特性曲线选定。单相配电变压器布点均应遵循三相平衡的原则，按各相间轮流分布，尽可能消除中压三相系统不平衡。九、试验管理9.1投运前检测9.1.1外部检查9.1.1.1检查油枕上的油位计是否完好，油位是否在与当时环境温度相符的油位线上，检查油箱各部位有无渗漏油现象。9.1.1.2检查添油孔的螺丝盖是否完好，通气孔是否堵塞。9.1.1.3检查变压器分接开关位置是否正确，高、低压两侧套管及与导线、母线的连接是否良好。9.1.1.4检查变压器外壳接地线是否牢固可靠，接地电阻是否符合要求。9.1.2保护系统检查9.1.2.1对采用跌落熔断器保护的，应检查熔丝是否符合规定，有无断损及接触不良等现象。9.1.2.2对采用自动空气断路器保护的，应检查其整定值是否符合要求，分合是否灵活。9.1.2.3检查避雷器是否良好，试验是否合格，接地电阻是否符合规定。9.1.3监视装置的检查检查测量仪表如电压表、电流表是否齐全，表计的测量范围和接线是否适当。9.1.4冷却系统的检查检查散热管是否清洁，有无影响通风的障碍物。9.1.5预防设备的检查检查变压器附近有无一定数量的消防设备，如四氯化碳、二氧化碳灭火器和黄砂桶等。9.2投运后检测表3 配电变压器运行期检测项目序号试验项目试验目的试验方法试验要求1绝缘电阻试验测量设备的绝缘电阻，明确设备绝缘状态。有利于发现电气设备中影响绝缘的异物，绝缘受潮和脏污、绝缘油严重劣化、绝缘击穿和严重老化等缺陷。将变压器低压侧短路后接地，高压侧短接。高压测试线插入LINE端，另一端探钩接变压器高压测。再将一根黑色测试线插入地端，另一头接变压器低压侧。绝缘电阻换算至同一温度下，与前一次测量结果相比无明显变化。2线圈直流电阻试验(1)检查绕组接头的焊接质量和有无匝间短路；(2)电压分接开关的各位置接触是否良好以及开关实际位置与指示位置是否相符等；(3)引出线有无断裂；(4)多股并绕的绕组有无断股。(1)接好设备地线，然后接好AC220V电源线，再按接线图接好电流线(I+,I-)、电压线(V+,V-)。测量高压侧绕组AB时，直接将两夹子分别夹在变压器绕组AB相的出线上，同理可测其他相。测低压侧时可直接单测一个绕组，一个夹子夹在要测相，一个夹在中性线上。(2)打开电源开关，系统进入初始状态，按选择键可循环选择所需要的供电电流，有5A和10A可选。(3)按启动键后，仪器对绕组供电，测试过程开始。(4)过一定的时间后，记录实验数据。(5)按复位键，此时仪器停止对外供电，系统处于放电状态。(6)若要进行下一次的测量或关机，需待系统放电完毕才能进行。1600kVA以上的变压器，相间的差别不大于三相平均值的2%；无中性点引出时，线间差别应不大于三相平均值的1%。1600kVA及以下的变压器，相间的差别不大于三相平均值的4%；无中性点引出时，线间差别应不大于三相平均值的2%。3工频耐压试验工频交流耐压试验对考核变压器主绝缘强度、检查局部缺陷，具有决定作用。该项目在油及绝缘试验等项目合格后方可进行。工频交流耐压具有破坏性。(1)按所给的图接好线；(2)调节好球设备间隙；(3)设定耐压时间(一分钟)；(4)打开设备的电源，按下“合”按钮，慢慢升压直至试验电压为止，看球隙是否击穿。(5)记录实验数据，断开电源。合格4变比试验(1)检查变压器的绕组匝数比的正确性；(2)检查分接开关的状况；(3)判断变压器内是否存在匝间短路(变压器内部故障后)；(4)判断变压器是否可以并列运行。高压端：接测试线黄、绿、红三色测试夹，对应被测变压器高压测的A、B、C三相。低压端：黄、绿、红对应接被测变压器低压侧的a、b、c三相。电源输入口接AC220V工频电压。电压比小于3的变压器，允许电压偏差为1%；其他分接的电压比应在变压器阻抗电压值1/10以内，但不能超过1%。5绝缘油击穿试验通过测量绝缘油的击穿电压，可以反应绝缘油的一些问题，如绝缘油存在杂质，脏污或劣化变质。正确取样，保证油样不受水分和灰尘的玷污。将试验变压器的过流继电器调至最小。油杯清洁干燥，调整二极板间的间距为2.5毫米。油样静置时间5分钟，搅拌时间90秒。共测试得5个油压击穿值，5次油压击穿值中的任何一次值，与平均值的差超过25%应继续进行试验。合格十、常见故障表4 配电变压器常见故障故障部位故障种类故障现象故障可能原因判断及处理绕组匝间短路1.变压器异常发热2.油温升高3.油发出特殊的“咝咝”声4.电源侧电流增大5.三相直流电阻不同，但差很小6.高压熔断器熔断，跌落保险脱落7.油枕盖有黑烟8.气体继电器动作1.变压器进水，水浸入绕组2.绕制时导线及焊接处的毛刺使匝间绝缘破坏3.油道内掉人杂物4.变压器运行年久或长期过载造成绝缘老化，在过电流引起的电磁力作用下造成绝缘开裂脱落在绕组上加10%20%的电压绕组上冒烟处即为匝间短路处，一般需重绕线圈层间短路现象同匝间短路，但更严重，三相间直流电阻的差值较明显与匝间短路原因3、4相同可通过直流电阻测量来间判定层间短路，所在相需重绕线圈对地短路(绕组对油箱，夹件间击穿)和相间短路1.高压熔丝熔断2.安全气道膜片破裂、喷油3.气体继电器动作4.无安全气道及气体继电器的小型变压器油箱变型破坏1.主绝缘老化或有破损等重大缺陷2.绝缘油受潮严重3.由于漏油，油面严重下降，使引线等露出油面，绝缘距离不足而击穿4.其它短路造成绕组变形，引起对地短路5. 绕组内有杂物落人6.由大气过电压或操作过电压引起7 引线随导电杆转动造成接地故障现象十分明显，后果严重，应立即停电重绕线圈线圈断线1.断线处有电弧使变压器内有放电声2.断线的相没有电流1.导线焊接不良2.匝间、层间、相间短路造成断线3.雷击造成断线4.投运时强烈震动或安装套管时使引线扭曲断线吊心处理、若因短路造成应重绕线圈，若引线断线则重新接线铁心铁芯片间绝