《电机变压器原理与维修（第二版）》课件 项目1、2　小型变压器的使用与维修、电力变压器的使用与维修

小型变压器的使用与维修项目一1任务1小型变压器的认知任务2小型变压器的拆装和重绕任务3小型变压器的检测与维护2任务1

小型变压器的认知3学习目标1.了解小型变压器的基本结构、分类和用途。2.掌握小型变压器的工作原理。3.熟悉小型变压器的铭牌数据。4.能正确完成变压器的空载运行、负载运行和阻抗变换试验，实现小型变压器的变压、变流及阻抗变换。4任务引入机床控制电路中的小型变压器可以输出几组不同的交流电压值，以满足不同电气设备的需要。对于需要使用直流电压的家用电器，应先通过变压器将220V的单相交流电降为6~36V的交流电，再经整流获得直流电压；各种电子产品的电源适配器中大多包含小型变压器；直流充电器也主要由小型变压器构成。因此，认识小型变压器对于电气技术人员来说是非常重要的。认识小型变压器可以从小型变压器的基本结构、分类及用途入手，进而掌握其工作原理，熟悉其铭牌数据。本任务以一台小型控制变压器为例，对小型变压器进行初步认知。5一、小型变压器的基本结构小型变压器一般都是单相变压器，由铁芯和绕组两个最基本的部分组成。1.铁芯铁芯是变压器的磁路部分，也作为变压器的机械骨架。为了提高导磁性能，减少铁芯内部的磁滞损耗和涡流损耗，铁芯一般由0.35mm厚的冷轧硅钢片叠成，硅钢片表面涂有绝缘漆。铁芯由铁芯柱和铁轭两部分构成，套装绕组的部分称为铁芯柱，连接铁芯柱形成闭合磁路的部分称为铁轭。6相关知识铁芯结构的基本形式有芯式和壳式两种，其结构示意图、特点及应用见下表。7芯式和壳式变压器的结构示意图、特点和应用

铁芯叠片的形式根据变压器容量的大小而有所不同，小型变压器为了简化工艺和减小气隙，其铁芯常采用E字形、F字形或C字形硅钢片交替叠压而成，如图所示。8小型变压器铁芯的硅钢片a）E字形b）F字形c）C字形2.绕组绕组是变压器的电路部分，常用绝缘铜线或铝线绕制而成。接电源的绕组称为一次绕组或初级绕组，简称原边，与负载相接的绕组称为二次绕组或次级绕组，简称副边。对于小型芯式变压器，一次绕组和二次绕组分别套装在两个不同的铁芯柱上，如图所示。9小型芯式变压器的绕组结构对于小型壳式变压器，一次绕组和二次绕组套装在中间的同一根铁芯柱上，绕组结构形式有三种，见下表。10

小型壳式变压器的绕组结构形式二、变压器的分类和主要用途变压器的作用是在交流电路中改变电压、改变电流、改变阻抗、改变相位和实现电气隔离。变压器的种类繁多，分类的方法也多种多样，具体的分类和主要用途见下表。11变压器的分类和主要用途12变压器的分类和主要用途13变压器的分类和主要用途14变压器的分类和主要用途15变压器的分类和主要用途16变压器的分类和主要用途三、小型变压器的工作原理变压器一次绕组的匝数用

N1

表示，二次绕组的匝数用

N2

表示。根据二次绕组是否连接负载，变压器的运行方式可分为空载运行和负载运行。为了便于分析，把忽略绕组直流电阻、铁芯损耗、漏磁通、磁饱和影响的变压器称为理想变压器。171.理想变压器空载运行理想变压器空载运行是指变压器一次绕组加额定电压、二次绕组开路的工作状态。当一次绕组接交流电源

u1

时，一次绕组中会有电流

i0

流过，铁芯中会产生主磁通

Φm，从而在一次绕组、二次绕组中分别产生感应电动势

e1和

e2，如图所示。u1

与i0

的参考方向一致，i0

、e1、e2

的参考方向与

Φm

的参考方向之间符合右手螺旋法则。18理想变压器空载运行原理（1）空载电流

i0变压器空载运行时流过一次绕组的电流称为空载电流，理想变压器的空载电流主要产生铁芯中的磁通，所以空载电流也称为空载励磁电流。（2）电压和感应电动势的关系因为理想变压器不考虑绕组的直流电阻、铁芯的损耗等，所以一次绕组的电压平衡方程式为：（1-1-1）式（1-1-1）说明一次绕组中的感应电动势与电源电压大小相等，即

U1=E1，在相位上，与

反相位，也称为反电动势。19二次绕组的电压为

U20，由于二次绕组开路时无电流输出，所以二次绕组的电压平衡方程式为：（1-1-2）式（1-1-2）说明二次绕组输出电压与感应电动势大小相等，即

U20=E2，并且

与

同相位。20（3）感应电动势的大小根据电磁感应定律

E=-N

可推导出变压器一次绕组中感应电动势

E1

、二次绕组中感应电动势

E2

大小分别为：E1=4.44fN1

Φm（1-1-3）E2=4.44fN2

Φm（1-1-4）式中E1，E2———感应电动势有效值，V；

f———交流电源的频率，Hz；

Φm———主磁通幅值，Wb。21（4）变压比

K

变压比的定义是变压器一次绕组的相电动势

E1

与二次绕组的相电动势

E2

之比，因为U1=E1=4.44fN1

Φm，U2=E20=4.44fN2

Φm，所以：（1-1-5）式（1-1-5）说明绕组的电压与匝数成正比，在一次绕组匝数不变的情况下，只要改变二次绕组的匝数就能改变输出电压的大小，因此变压器具有改变电压的作用。当

N1>N2，即

K>1时，变压器起降压作用；当

N1=N2，即

K=1时，变压器起隔离作用；当

N1<N2，即

K<1时，变压器起升压作用。222.理想变压器负载运行理想变压器负载运行是指变压器一次绕组加额定电压、二次绕组接负载的工作状态，如图所示，二次绕组的电流

i2

流过负载，此时一次绕组的电流从空载电流

i0

增加到

i1

。23理想变压器负载运行原理（1）变压器的电流变换对于理想变压器，一次绕组与二次绕组的视在功率相等，即：（1-1-6）式（1-1-6）说明变压器也具有改变电流的作用，其一次绕组与二次绕组电流有效值之比等于变压比的倒数，且一次侧电流随着二次侧电流的变化而变化。当功率一定时，绕组电流与绕组电压成反比，即高压绕组电流小，低压绕组电流大。24（2）变压器的阻抗变换一次绕组接在交流电源上，对电源而言变压器相当于一个负载，其输入阻抗可通过输入电压、输入电流计算，即变压器的输入阻抗为Z1=U1/I1，而变压器的二次侧输出端又接了负载，变压器的输出电压、输出电流与负载之间存在

Z2=U2/I2=ZL

的关系。变压器的阻抗变换如图所示，可以看出经过变压器把

Z2

接到电源上和不经变压器直接把

Z2

接到电源上，两者是完全不同的，这里变压器起到改变阻抗的作用，把Z2

等效变为

Z1

可以在

u1的电压下工作。2526变压器的阻抗变换四、小型变压器的铭牌数据1.额定电压U1N/U2NU1N

是变压器一次绕组的额定电压；U2N

是当一次绕组加额定电压时，二次绕组的开路电压，即U20，单位为V。使用变压器时，电源电压不得超过额定电压

U1N

。2.额定电流I1N/I2NI1N/

I2N

是变压器一次绕组、二次绕组连续运行时所允许通过的电流，即在规定的环境温度和冷却条件下允许的满载电流值，单位为A。273.额定容量SNSN

是变压器的视在功率，表示变压器在额定状态下的最大输出功率，其大小与变压器的额定电压和额定电流有关，也受到环境温度、冷却条件的影响。4.额定频率fNfN是变压器的电源频率，我国规定额定频率为50Hz。28任务2

小型变压器的拆装和重绕29学习目标1.掌握小型变压器的设计制作方法。2.掌握小型变压器的重绕修理方法。3.能正确完成小型变压器的拆卸、重绕、测试和绝缘处理。30任务引入小型单相变压器的绕制分为设计制作和重绕修理，它们的绕制工艺相同。设计制作是将使用者的要求作为依据，以满足要求为目标进行设计、计算后再绕制；而重绕修理是以原物参数为依据进行恢复性的绕制。本任务要求在给定设备和相关材料的基础之上，完成变压器的拆装和重绕工作。31一、小型单相变压器的设计制作小型单相变压器的设计制作思路是：由负载的大小确定变压器的容量；由负载侧所需电压计算出变压器各绕组的匝数；根据用户的使用要求及环境决定变压器的材质和尺寸。1.计算变压器的输出容量S2变压器输出容量的大小等于二次侧各电压等级负载的视在功率之和，二次侧绕组的数量需要与负载的电压等级数量相同，则

S2

为

S2=U2

I2

+U3

I3+…+UnIn（1-2-1）式中U2

、U3

、…、Un———变压器二次侧各绕组电压有效值，V；

I2

、I3

、…、In———变压器二次侧各绕组电流有效值，A。32相关知识2.估算变压器输入容量S1和输入电流I1对于小型变压器，考虑负载运行时的功率损耗（铜耗及铁耗）后，其输入容量

S1

的估算公式为：（1-2-2）式中，η为变压器的效率，总是小于1，小型变压器的

η

一般为0.8~0.9。输入电流为：（1-2-3）式中U1———变压器一次侧绕组电压（即外加电压）的有效值，V；1.1~1.2———考虑变压器空载励磁电流的经验系数。333.变压器铁芯截面积的计算及硅钢片尺寸的确定（1）铁芯截面积的计算小型单相变压器的铁芯结构多采用壳式，铁芯柱上放置绕组。铁芯尺寸如图所示。它的铁芯柱截面积

AFe与变压器输出容量

S2

的关系为：（1-2-4）式中，k

为经验系数，大小与

S2

有关，可参考下表。34经验系数k

参考值由下图可知，铁芯柱截面积为：

AFe=ab（1-2-5）式中a———铁芯柱宽，cm；b———铁芯净叠厚，cm。35变压器铁芯尺寸（2）硅钢片尺寸的确定下表列出了目前通用的小型变压器硅钢片的规格，可供查询。36小型变压器通用硅钢片尺寸mm（3）硅钢片材料的选用小型变压器通常采用0.35mm厚的硅钢片作为铁芯材料，硅钢片规格型号的选取不仅受材料磁感应强度

Bm

的制约，还与铁芯的结构形状有关。若变压器采用

E字形铁芯结构，硅钢片材料可选用：冷轧硅钢片

D310，Bm

取1.2~1.4T；热轧硅钢片（D41

、D42）、Bm

取1.0~1.2T；热轧硅钢片

D43，Bm

取1.1~1.2T。若变压器采用C字形铁芯或拼条式铁芯结构，则只能选用有趋向的冷轧硅钢片。374.计算每个绕组的匝数

N由变压器感应电动势

E

的计算公式（1-2-7）可得感应产生1V电动势的匝数计算公式，见式（1-2-8）。（1-2-7）（1-2-8）38根据使用的硅钢片材料选取

Bm

值，一般在

Bm

合理范围内取下限值。再确定铁芯柱截面积

AFe

及

N0，最后根据式（1-2-9）和（1-2-10）求各个绕组的匝数。一次绕组的匝数为：N1=U1N0（1-2-9）二次绕组的匝数为：N2

=1.05U2

N0N3=1.05U3N0（1-2-10）Nn=1.05UnN0395.计算每个绕组的导线直径并选择导线导线截面积As为：（1-2-11）式中，j为电流密度，一般取2~3A/mm2；当变压器短时工作时，电流密度可取4~5A/mm2。再以计算出的

As

为依据，查下表选取相同或相近截面积的导线，确定导线直径ϕ

和导线带漆膜后的外径

ϕ′。4041

常用圆铜漆包线规格42

常用圆铜漆包线规格43

常用圆铜漆包线规格6.核算铁芯窗口的面积（1）根据铁芯窗高

h

计算每层匝数

Ni

为：（1-2-12）式中，系数0.9为考虑绕组框架两端各空出5%不绕导线而进行的调整，而（2~4）为考虑绕组框架厚度而留出的空间。（2）每个绕组需绕制的层数

mi

为：（1-2-13）（3）计算层间绝缘及每个绕组的厚度。44二、小型变压器的重绕修理1.变压器的拆卸变压器拆卸前及拆卸过程中，必须记录铭牌数据和绕组数据，作为制作木质芯子及骨架、选用导线、绕制绕组和装配铁芯等的依据。记录铭牌数据主要是记录变压器的型号，容量，一、二次电压和绝缘等级等原始数据。记录绕组数据主要是记录变压器绕组导线的规格、匝数、绕组尺寸、绕组引出线规格和长度、绕组的质量等原始数据。45单相变压器的拆卸步骤见下表

。46单相变压器的拆卸47单相变压器的拆卸48单相变压器的拆卸2.重绕匝数的核算（1）测量原铁芯截面。先测量原铁芯净叠厚及铁芯柱宽，再考虑硅钢片绝缘层和片间隙的叠压系数，小型变压器一般取0.9。（2）获取原铁芯的磁感应强度

Bm

。（3）进行重绕匝数的核算。493.变压器的重绕（1）绕组的制作制作绕组的具体步骤见下表。50绕组的制作51绕组的制作52绕组的制作53绕组的制作54绕组的制作55绕组的制作56绕组的制作57绕组的制作（2）硅钢片的安装硅钢片的安装步骤见下表。58

硅钢片的安装59

硅钢片的安装4.变压器的测试变压器测试的目的是检验制作的变压器的电气性能是否达到了要求，具体的测试步骤见下表。60变压器的测试61变压器的测试62变压器的测试5.变压器的绝缘处理制作的变压器经测试合格后，需要对其进行绝缘处理，具体步骤见下表。63变压器的绝缘处理64变压器的绝缘处理任务3小型变压器的检测与维护65学习目标1.掌握变压器同名端、异名端的概念以及极性的判别方法。2.了解变压器的外特性。3.了解变压器的损耗类型，理解变压器的效率特性。4.熟悉小型变压器的常见故障及原因。5.能正确完成变压器同名端的判别、变压器空载试验和短路试验。66任务引入无论是新制作的，还是经过维修的变压器，为保证它的性能指标符合使用条件，必须按照相应的标准对其进行检测，检测合格后方可使用。检测的内容主要有：铁芯材料、装配工艺质量是否达标；绕组的匝数是否正确、匝间有无短路；铁损耗、铜损耗是否符合设计要求；变压器运行性能是否良好等。本任务以单相变压器为例，通过试验的形式测定变压器的运行性能和相关参数，并对其进行维护。67一、变压器绕组的极性变压器绕组的极性是指变压器一次、二次绕组在同一磁通作用下所产生的感应电动势之间的相位关系，通常用同名端来标记。如图所示，铁芯上绕制的所有线圈中都穿过同一个交变的主磁通，在任意某个瞬间，电动势都处于相同极性（如正极性）的线圈端称为同名端；而不是相同极性的两端称为异名端。68相关知识绕组的极性二、变压器同名端的判别方法1.直流法（电池—毫安表法）用直流法测定变压器绕组极性的原理图如图所示，具体的方法步骤如下：69直流法测定变压器绕组极性原理图（1）设定线端。假定一次绕组1U1、1U2端与二次绕组2U1、2U2端，并做好标记，如图所示。70设定线端（2）连接线路。按照图所示的原理图，将电池的“-”

极接至一次侧1U2，而“+”

极与开关SA串联后接到一次侧的1U1，在二次绕组间接入一个直流毫安表（或万用表选至直流毫安挡），毫安表的“+”

端子（或红表笔）与变压器二次侧绕组2U1相接，表的“-”

端子（或黑表笔）与变压器二次侧绕组2U2相接，接线实物图如图所示。71直流法测定变压器绕组极性接线实物图直流法测定变压器绕组极性原理图（3）测定判断。合上开关SA的瞬间，变压器铁芯充磁，根据电磁感应定律，变压器两绕组中有感应电动势产生，若直流毫安表（或万用表）的指针向零刻度的正方向（右方）偏转，则被测变压器1U1与2U1、1U2与2U2是同名端。若指针向零刻度的负方向（左方）偏转，则被测变压器1U1与2U2、1U2与2U1是同名端。722.交流法用交流法测量变压器绕组的极性时，一般将变压器的一次绕组尾端1U2和二次绕组尾端2U2用导线连接起来，然后在变压器一次绕组首、尾端之间施加较低的交流电压，如图所示。具体的方法步骤如下：73交流法测定变压器绕组极性原理图（1）设定线端。假定一次绕组1U1、1U2端与二次绕组2U1、2U2端，并做好标记。（2）连接线路。按照如上图所示的原理图，将变压器的一次侧1U2端和二次侧的2U2端用导线连接起来。（3）测定判断。对一次绕组施加较低的便于测量的AC110V电压。74三、变压器的外特性当变压器一次侧输入额定电压

U1N

、二次侧负载功率因数cosφ2

为常数时，二次侧输出电压

U2

与输出电流

I2

的关系称为变压器的外特性，也称为输出特性。1.变压器的外特性曲线如图所示是变压器的外特性曲线，图中I2N是二次侧的额定电流，U2N是二次侧的额定电压（空载电压）。75变压器的外特性曲线2.电压调整率一般情况下变压器的负载都是感性的，所以变压器的输出电压

U2

随着输出电流

I2

的增加而略有下降，通常用电压调整率

ΔU

表示电压变化的程度。电压调整率定义为：当一次侧电压为额定电压、负载功率因数为常数时，二次侧空载电压与负载电压之差与空载电压的百分比，即：（1-3-1）式中U2N———变压器二次侧的额定电压（即二次侧的空载电压）；

U2———变压器二次侧的输出电压。76四、变压器的损耗和效率变压器在传输能量的过程中会产生能量损耗，其损耗分为铁损耗和铜损耗两部分。1.铁损耗铁损耗包括涡流损耗和磁滞损耗。2.铜损耗铜损耗是因绕组中流过电流发热而产生的损耗。3.效率变压器的效率

η

是输出有功功率

P2

与输入有功功率

P1

的比值。77五、小型变压器的常见故障及原因小型变压器在使用过程中，由于自身的原因或电源、负载等的不正常变化，可能出现各种各样的故障。要排除这些故障，必须先了解小型变压器常见的故障现象及故障产生的原因，具体见下表。78

小型变压器的常见故障现象和原因分析79

小型变压器的常见故障现象和原因分析电力变压器的使用与维修项目二80任务1电力变压器的认知任务2电力变压器的检测任务3电力变压器的故障检修81任务1

电力变压器的认知82学习目标1.了解电力变压器的种类。2.熟悉电力变压器的结构。3.理解电力变压器铭牌参数的含义。4.掌握电力变压器的简单计算。5.熟悉电力变压器运行前和运行中检查的内容。6.能正确完成电力变压器结构的认知和变压器的检查。83任务引入为了确保电力系统的安全运行，工作人员必须对电力变压器进行日常维护和定期检查，及时发现事故隐患；此外，一旦发生事故，工作人员应能迅速判断事故的原因和性质，及时进行相应处理，防止发生严重故障或事故。了解电力变压器的基本结构、主要附件的作用、铭牌上的重要参数以及电力变压器的日常维护等相关知识是正确使用和维护电力变压器的前提。本任务将了解电力变压器的种类，并以一台电力变压器为例，认识其附件结构和功能，进而学习变压器投入运行前和运行中的检查方法。84一、电力变压器的种类1.按功能分类电力变压器按功能分类，有升压变压器和降压变压器两大类。工厂变电所都采用降压变压器，终端变电所的降压变压器也称为配电变压器。2.按相数分类电力变压器按相数分类，有单相和三相变压器两大类。发电厂、变电所通常采用三相电力变压器。85相关知识3.按调压方式分类电力变压器按调压方式分类，有无载调压（又称为无励磁调压）和有载调压变压器两大类。发电厂、变电所大多数采用无载调压变压器。4.按绕组结构分类电力变压器按绕组结构分类，有单绕组自耦变压器、双绕组变压器、三绕组变压器。发电厂大多采用双绕组变压器。5.按绕组绝缘及冷却方式分类电力变压器按绕组绝缘及冷却方式分类，有油浸式、干式和充气式（SF6）变压器等。6.按绕组导体材质分类电力变压器按绕组导体材质分类，有铜绕组变压器和铝绕组变压器两大类。86下表列举了几种国产新型节能电力变压器并说明了其特点。87几种国产新型节能电力变压器88几种国产新型节能电力变压器二、电力变压器的结构不同种类电力变压器的结构也有所不同。电力变压器一般是三相变压器，容量较大，且多数为油浸式。如图所示为油浸式三相电力变压器的外形结构，它主要由铁芯和绕组组成，为了解决散热、绝缘、密封、安全等问题，还需要有油箱、绝缘套管（包括高压套管和低压套管）、储油柜、散热器、压力释放阀、油位计、气体继电器（瓦斯继电器）等附件。8990油浸式三相电力变压器外形结构图1—储油柜（油枕）2—油位计3—安全气道4—气体继电器5—高压套管6—低压套管7—分接开关8—压力释放阀9—油箱10—铁芯11—绕组及绝缘12—放油阀门13—小车14—散热器15—信号式温度计16—铭牌17—吸湿器1.铁芯三相电力变压器铁芯采用三相三柱式结构，如图所示。91三相电力变压器的铁芯1—上、下夹片拉杆2—上夹件3—接地片4—芯柱绑扎5—铁芯叠片6—下夹件2.绕组电力变压器的绕组广泛采用同心式结构，其特点是低压绕组与高压绕组在同一铁芯柱上同心排列，一般低压绕组在内、高压绕组在外。电力变压器绕组都采用圆筒式绕法，如图所示。92圆筒式绕组a）低压绕组b）高压绕组把高低压绕组同心地套在各相铁芯柱上，再装上相应的配件，电力变压器的器身即装配完成，如图所示。93电力变压器的器身3.主要附件电力变压器的主要附件及其功能说明见下表。94电力变压器的主要附件及其功能说明95电力变压器的主要附件及其功能说明96电力变压器的主要附件及其功能说明97电力变压器的主要附件及其功能说明98电力变压器的主要附件及其功能说明三、电力变压器的铭牌参数有关额定数据标写在铭牌上，铭牌镶嵌在变压器的箱体表面，铭牌上的数据主要包含变压器型号、相数、额定频率、额定电压、额定电流、额定容量等。某电力变压器的铭牌如图所示。99某电力变压器的铭牌1.型号根据国家标准，电力变压器的型号由字母和数字两部分组成，它表示变压器的结构特点、额定容量（kV·A）和一次侧的额定电压（kV）。电力变压器型号的含义如图所示。100电力变压器型号的含义2.相数电力变压器分单相和三相两种，220kV及以下额定电压的电力变压器都是三相变压器。3.额定频率（fN）变压器的额定频率是指设计的运行频率，我国规定额定频率为50Hz，有些国家规定额定频率为60Hz。4.额定电压（U1N、U2N）额定电压是指变压器线电压的有效值，它应与所连接的输变电线路电压相符合，单位为V或kV。1015.额定电流（I1N

、I2N）额定电流是变压器绕组允许长期连续通过的工作电流，是指在某环境温度、某冷却条件下允许的满载线电流值。当环境温度、冷却条件改变时，额定电流也会变化。6.额定容量（SN）变压器的额定容量是指变压器的视在功率，表示变压器在额定工作状态（即在额定电压、额定频率、额定电流下的工作状态）下的最大输出功率。其大小是由变压器的额定电压与额定电流决定的，当然也受到环境温度、冷却条件的影响。其单位为V·A或kV·A。1027.联结组标号变压器的三相绕组可以联结成星形（Y）或三角形（D），将变压器高压、中压和低压绕组的联结方式按顺序排列组合起来就是绕组的联结组标号。8.阻抗电压（UK）阻抗电压

UK

也称为短路电压，指当二次侧短接、一次侧加电压，使其一次电流到达额定值时的一次电压。9.温升（T）温升是指变压器在额定工作状态下，内部绕组允许的最高温度与周围环境温度之差，它取决于所用绝缘材料的等级。10310.冷却方式ONAN—油浸自冷式；ONAF—油浸风冷式；OFAF—强迫油循环风冷式；OFWF—强迫油循环水冷式。11.绝缘水平L1—雷击耐压；AC—交流耐压。12.其他数据包括油质量、器身质量、总质量等，这些数据为变压器的维修提供依据，可以根据这些数据准备变压器油、起吊设备等。104四、电力变压器的简单计算从运行原理来看，三相变压器在对称负载下运行时，各相的电压和电流大小相等，相位互差120°，就其某一相而言，和单相变压器并无区别。因此，单相变压器的基本方程式、等效电路以及运行特性的分析方法和结论完全适用于三相变压器，只是要注意三相电功率的计算和绕组的联结方式等问题。105五、变压器运行前的检查1.保护装置的检查检查与变压器配用的高、低压熔断器及开关触点的接触情况、机构动作情况是否良好。采用跌落式熔断器保护的变压器还应检查熔丝是否完整、熔丝规格是否适当。2.仪表的检查变压器投入运行前，应检查电压表、电流表、温度测量仪表等是否齐全，表计的测量范围是否适当。通常在额定数值处画上红线，以便监测。3.消防设施的检查检查每台变压器是否配有必要的消防设施，消防设施是否完好。1064.外观的检查（1）检查接头状况是否良好。（2）绝缘套管的清理和检查。（3）检查变压器油和油箱。（4）检查安全气道。（5）检查气体继电器。（6）检查储油柜。（7）检查吸湿器。（8）接地检查。107六、变压器运行中的检查1.仪表的检查监测、记录变压器控制屏上的电流表、电压表、功率表等仪表读数可以了解变压器运行情况和负荷大小。有条件的，还可以使用遥测温度计定期记录变压器的上层油温。2.现场的检查（1）检查变压器有无异响。变压器接通电源后，由于励磁电流以及磁力线的变化，铁芯、绕组会振动而发出连续、均匀的“嗡嗡”声，俗称交流声。若有异响，应分析产生的原因，进行检查与处理。108（2）检查变压器油。可以通过储油柜上的油位计检查油位，正常油位应在油表刻度的1/4~3/4。（3）检查变压器运行的温度。变压器正常运行时，油箱内上层油温一般应不超过85℃，最高应不超过95℃

。（4）检查高、低压套管是否清洁，有无裂纹、碰伤和放电痕迹。（5）检查安全气道、除湿器、接线端子是否正常。（6）检查变压器外接的高、低压熔丝是否完好。（7）检查变压器接地装置是否良好。109任务2

电力变压器的检测110学习目标1.掌握三相电力变压器绕组的联结方式和首尾端的判别方法。2.掌握三相电力变压器联结组别的判别方法。3.了解三相电力变压器并联运行的意义和条件。4.掌握三相电力变压器绕组绝缘电阻和直流电阻的测量方法。5.能正确判别三相电力变压器绕组的首尾端，并能正确测量绕组绝缘电阻和直流电阻。111任务引入电力变压器安装完毕或大修之后，都必须进行性能检测，检验其装配、制造或维修质量，检验合格后才能投入运行。变压器检测项目包括联结组别检测、绝缘电阻检测、绕组直流电阻检测、耐压试验等。本任务将以一台电力变压器为检测对象，对其进行三相绕组的联结方式和变压器的联结组别的判断，并利用兆欧表、电桥等设备测量绕组的绝缘电阻和直流电阻。112113相关知识一、三相电力变压器绕组的联结方式1.星形联结一次绕组的星形联结如图a所示，它把三个一次绕组的尾端1U2、1V2、1W2连接在一起构成中性点N；而将它的三个首端1U1、1V1、1W1引出，接到三相电源上。星形联结用符号“Y”表示。114

一次绕组的星形联结a）正确接法b）错误接法二次绕组的星形联结是把三个二次绕组的尾端2U2、2V2、2W2连接在一起构成中性点N，三个绕组首端2U1、2V1、2W1分别引出接三相负载（见下图a），以获得对称的三相电动势，电动势的相量图如图b所示。如果某相绕组首尾接反，如图c所示（V相接反），会导致三相电动势不对称，两个线电压等于相电压，只有一个线电压是相电压的

倍，这时的电动势相量图如图d所示。这会对负载和变压器造成损害，甚至烧毁负载和变压器。这种错误很容易通过电压表测量三个线电压做出判断。115116二次绕组的星形联结a）正确接法b）正确接法的电动势相量图c）错误接法d）错误接法的电动势相量图2.三角形联结一次绕组的三角形联结如图a所示，它把三个一次绕组的首尾端依次连接在一起构成一个闭合回路，三个连接点引出接三相电源。如果首尾接反，如图b所示（V相接反），输入端短路，造成的后果将比星形联结时某一相接反的后果更为严重，这是绝不允许的。117一次绕组的三角形联结a）正确接法b）错误接法因为首尾连接的顺序不同，三角形联结可分为正相序（见下图a）和反相序（见下图b）两种接法。118一次绕组的两种三角形联结方法a）正相序接法b）反相序接法二次绕组的三角形联结是把三个二次绕组的首尾端连接在一起构成一个闭合回路，三个连接点接三相负载，如图a所示。闭合回路的三相电动势之和为零，此时电动势的相量图如图b所示，二次绕组内不产生环流，这时打开回路中任意一个接点，测量其开口电压应为零。119

二次绕组的三角形联结a）正确接法b）正确接法的电动势相量图c）错误接法d）错误接法的电动势相量图二、三相电力变压器绕组首尾端的判别方法1.直流法直流法也称为电池—毫安表法，具体的方法及步骤如下：（1）分相设定标记。首先用万用表电阻挡测量12个出线端间通断情况及电阻大小，确定三相一次绕组。假定标记为1U1、1V1、1W1、1U2、1V2、1W2，如图所示。120

三相变压器一次绕组分相（2）连接线路。将一个1.5V的干电池（用于小容量变压器）或2~6V的蓄电池（用于电力变压器）与开关串联后接入三相变压器一次侧任意一相中（如V相），如图所示。（3）测量判别。在V相（假设1V1是首端）上加直流电源，电源的

“+”极接1V1，电源的“-”

极经开关SA接至1V2。然后用一个直流电流表（或直流电压表）测量另外两相电流（或电压）的方向，以判断其相间极性。121直流法测定三相变压器首尾端原理图2.交流法用交流法判断三相绕组首尾端的具体方法及步骤如下：（1）分相设定标记。与直流法判断三相绕组首尾端相同。（2）连接线路。如图所示，先假设1U1是首端，将1U2和1V2用导线连接，1W1与1W2间接入交流电压表，实物接线如图所示。122交流法测定三相变压器首尾端原理图a）U2=0

b）U2=U1（3）测量判别。在1U1与1V1间外加电压

U1，测量1W1与1W2间的电压

U2

：1）若

U2=0，则说明V相绕组接电源的出线端是首端1V1，如上图a所示。2）若

U2=U1，则说明V相绕组接电源的出线端是尾端1V2。因为接法使U、V两相的磁通都通入W相中，则W相感应电压等于U、V两相感应电压之和，如上图b所示。123三、三相电力变压器的联结组别1.联结组别的规定及标记国际上规定，三相变压器高、低压绕组线电动势的相位关系用时钟法表示。规定一次侧线电动势

为长针，永远指向钟面的12点位置；二次侧线电动势

为短针，它指向钟面的哪个数字，该数字就作为该变压器联结组别的标号。联结组别的标记由两部分组成：字母表示联结组别，数字表示联结组别的标号。1242.联结组别的判别（1）Y，y接法。Y，y接法联结组别的判别方法及步骤见下表。125Y，y接法联结组别的判别方法及步骤126Y，y接法联结组别的判别方法及步骤（2）Y，d接法。这种接法的判别比Y，y接法稍难一些，判别方法及步骤见下表。127Y，d接法联结组别的判别方法及步骤128Y，d接法联结组别的判别方法及步骤四、三相电力变压器的并联运行三相电力变压器的并联运行，就是把两台或两台以上的变压器的一次、二次绕组端子分别连接到一次、二次侧的公共母线上，共同向负载供电。1.三相变压器并联运行的意义（1）提高供电可靠性。（2）提高供电效率。（3）减少总的备用变压器容量。1292.三相变压器并联运行的条件为使并联运行的变压器都能得到安全、可靠、充分的利用，而且损耗最小、效率最高，变压器并联运行必须满足以下条件：（1）各变压器的一次、二次绕组的额定电压应分别相等，即变压比相等。（2）联结组别应相同。（3）短路电压应相等。130五、三相电力变压器绕组之间绝缘电阻和绕组对地绝缘电阻的测量测量变压器绕组的绝缘电阻，是了解其绝缘状态的最简便、最常用的方法之一。测量绝缘电阻应使用兆欧表（又称为摇表或绝缘电阻表），选用时主要考虑兆欧表的额定电压和测量范围是否与被测设备的绝缘等级相适应，一般选用2500V的兆欧表。131测量步骤如下：1.测量变压器一次绕组与二次绕组之间的绝缘电阻测量变压器一次绕组与二次绕组之间的绝缘电阻时，将一次绕组三相引出端1U、1V、1W用裸铜线短接，接兆欧表E端子；将二次绕组引出端N、2U、2V、2W及地（地壳）用裸铜线短接后，接兆欧表L端子。必要时，为减小表面泄漏对测量值的影响，可用裸铜线在一次侧瓷套管的瓷裙上缠绕几匝之后，再用绝缘导线接兆欧表G端子，如图所示。132133测量一次绕组与二次绕组之间的绝缘电阻2.测量变压器一次绕组对地的绝缘电阻测量变压器一次绕组对地的绝缘电阻时，将一次绕组三相引出端1U、1V、1W用裸铜线短接，接兆欧表L端子；铁芯（地）接兆欧表E端子。必要时，为减小表面泄漏对测量值的影响，可用裸铜线在一次侧瓷套管的瓷裙上缠绕几匝之后，再用绝缘导线接在兆欧表G端子，如图所示。134

测量一次绕组对地的绝缘电阻3.测量变压器二次绕组对地的绝缘电阻用同样的方法测量变压器二次绕组对地的绝缘电阻，如图所示。135测量二次绕组对地的绝缘电阻六、三相电力变压器绕组直流电阻的测量测量变压器绕组直流电阻的目的是检查绕组焊接接头的质量是否良好、电压分接头的各个位置是否正确、引线与套管的接触是否良好、并联支路的连接是否正确、有无层间短路或内部断线的现象。现场应用最多的测量直流电阻的方法是电桥法。当被测绕组的阻值为1Ω以上时，应选用单臂电桥，如QJ23；当被测绕组的阻值为1Ω以下时，应选用双臂电桥，如QJ44。用QJ44型双臂电桥测量绕组直流电阻如图所示，测量步骤如下：136137QJ44型双臂电桥测量绕组直流电阻1.装入电池。在电池盒内装入4~6节1号1.5V干电池和2节6F22型9V电池。2.调零。将电桥放平，调节电桥检流计的机械调零旋钮，置检流计指针于零位。3.接通电源并进行电气调零。4.选择倍率。估计电阻值，将倍率旋钮旋至相应位置。5.将被测电阻按四端连接法，接在电桥的C1、P1、P2、C2接线柱上，如图所示，A、B之间为被测电阻。138被测电阻的四端连接法6.调节电桥的平衡。先按下电源按钮B，再按下检流计按钮G。调节步进读数（大数旋钮读数）和滑线读数（小数值拨盘读数），使检流计指针指向零位。若检流计灵敏度不够，应增大灵敏度并稍等片刻，待指针稳定后重新调节电桥平衡。7.计算被测电阻。被测电阻按下式计算：

被测电阻=倍率读数×（步进读数+滑线读数）（2-2-1）被测电阻范围与倍率选择的关系见下表。139

被测电阻范围与倍率选择的关系8.结束测试。测试结束后，先断开检流计按钮G，然后才可以断开电源按钮B，最后将电源开关扳到断开位置，拆除四根引线。9.测量结果的判定。要求三相变压器三个线圈的阻值偏差不超过平均值的2%，即式中Rmax———三相绕组中，一次（或二次）绕组直流电阻的最大值；

Rmin———三相绕组中，一次（或二次）绕组直流电阻的最小值；

Rav———一次（或二次）绕组直流电阻的平均值。140（2-2-2）任务3电力变压器的故障检修141学习目标1.了解电力变压器的故障检查方法。2.掌握电力变压器的常见故障和故障检修方法。3.熟悉电力变压器的事故处理方法。4.能正确对电力变压器的铁芯、绕组、分接开关、气体继电器等部件进行检修。142任务引入运行中的变压器由于受到电磁振动、机械磨损、化学作用、大气腐蚀、电腐蚀等，其运行状况会逐渐变差，铁芯、绕组、分接开关、气体继电器等部件常会发生故障。因此，变压器长期运行后必须进行检修，及时排除故障及故障隐患，更换或修复不符合要求的部件，从而保证变压器的安全、可靠运行。本任务将针对电力变压器的常见检修项目进行专项训练，包括吊芯和吊芯后器身外部、铁芯、绕组、气体继电器、绝缘套管、储油柜等的检修。143一、电力变压器的故障检查方法1.观察法运行中的变压器，易发生的故障是绕组故障，约占故障的60%~70%。变压器发生故障时，一般会以温升、异响、警报、气体继电器保护动作等形式在外观上表现出来，应从以下几方面进行检查：（1）检查变压器的保护装置。（2）检查变压器的其他故障。（3）检查熔丝。144相关知识2.试验法变压器故障的试验法内容如下：（1）测绝缘电阻。用2500V的兆欧表测量绕组之间和绕组对地的绝缘电阻，若其值为零，则绕组之间或绕组对地可能有击穿现象。（2）测绕组的直流电阻。当分接开关处于不同分接位置时，若测得的直流电阻相差很大，可能是分接开关接触不良或触点有污垢。145二、电力变压器的常见故障和处理方案1.绕组故障绕组故障包括绕组绝缘受潮、绝缘老化、层间或匝间发生短路、绕组与外部接线连接不良引起局部过热、电力系统短路导致绕组机械损伤、冲击电流导致绕组机械损伤等。2.铁芯故障铁芯故障包括硅钢片间绝缘老化、铁芯叠装不良导致铁耗增加、夹件松动产生电磁振动和噪声、铁芯接地不良形成间歇性放电等。1463.变压器油故障变压器油故障包括绝缘油高温氧化、绝缘性能降低导致闪络放电，油泥沉积阻塞油道使散热性能变差等。4.其他结构故障其他结构故障包括油箱漏油、安全气道故障、变压器油受潮、分接头接触不良导致局部过热、油污导致分接头相间短路或表面闪络等。147电力变压器的常见故障现象、故障原因及处理方案见下表。148电力变压器的常见故障现象、故障原因及处理方案149电力变压器的常见故障现象、故障原因及处理方案150电力变压器的常见故障现象、故障原因及处理方案三、电力变压器的检修1.吊芯及吊芯后对器身的外部检查吊芯检查一般在室内进行，现场要求干燥、洁净，有防尘措施。为防止器身吊出后绕组受潮，吊芯应在相对湿度不大于75%的条件下进行，不要在雨雾天或湿度大时进行。从开始放油时算起，铁芯在空气中裸露时间（当空气相对湿度小于75%时）不得超过16h。起吊前，应仔细检查钢丝绳的强度和挂钩的可靠性，可按如图所示进行起吊。起吊时，应使每根吊绳与铅垂线间夹角不大于30°。当该角度过大时，应适当加长钢丝绳或加木撑，如图a所示。151152变压器吊芯a）用木撑起吊b）用吊架起吊吊芯的工艺程序如下：（1）拆线。电力变压器停电后，拆除高、低压绝缘套管引线及气体继电器等设备的电缆。把各拆开线头用胶布包扎好并做好相应的标记，以便检测后安装恢复。拆掉变压器接地线及小车垫铁，并将变压器安装位置做好记号。（2）把变压器运至检修现场。如果对变压器进行就地检测或检修，应搭好吊架及拉绳，为便于检测还可搭工作架（脚手架），它的高度以略低于油箱沿为宜。（3）放油。对于箱式结构固定散热管的变压器，把油放至油面略低于油箱沿即可。如果散热器可拆除，应将散热器两端蝶阀关闭，通过散热器下端的放油塞将油放尽，再拆下散热器。153（4）拆卸箱盖上各部件及油箱沿的螺栓。拆卸套管、储油柜、安全气道、气体继电器，以免起吊时将其损坏。（5）吊芯。对于容量为3200kV·A及以下的变压器，可把油箱盖连同器身一起吊出。（6）清洗变压器。把器身放至检修位置后，应首先清洗变压器的器身，清除油泥和积垢。用干净的变压器油按照从下到上再从上到下的顺序冲洗一次。1542.铁芯的检修铁芯故障是因运行时过热或制造和安装的缺陷