大型电力变压器原理及检修

大型电力变压器原理及检修变压器的主绕组（一次绕组）与交流电源接通后，经绕组内流过交变电流产生磁通，在这个磁通作用下，铁芯中便有交变磁通，即一次绕组从电源吸取电能转变为磁能，在铁芯中同时交（环）链原、副边绕组（二次绕组），由于电磁感应作用，分别在一、二次绕组产生频率相同的感应电动势。如果此时二次绕组接通负载，在二次绕组感应电动势作用下，便有电流流过负载，铁芯中的磁能又转换为电能。这就是变压器利用电磁感应原理将电源的电能传递到负载中的工作原理。变压器工作原理变压器的型号例：一台三相、油浸、水冷、强迫油循环、双绕组、有载调压、铜导线、360000kVA、220kV级低噪声用电力变压器的产品，其性能水平符合GB/T6451规定，该产品的型号为：

SWPZ7—Z—360000/220油浸变压器的基本结构油浸式电力变压器器身油箱冷却装置保护装置出线装置铁心、绕组、绝缘结构、引线、分接开关油箱本体（箱盖、箱壁、箱底）和附件（放油阀门、油样活门、接地螺栓、铭牌储油柜（油枕）、油位表、防爆管（安全气道）、吸湿器(呼吸器)、温度计、净油器、气体继电器（瓦斯继电器）高压套管、低压套管散热器和冷却器2.分接开关1.高压套管4.瓦斯继电器3.低压套管6.油枕5.防爆管8.吸湿器7.油位表10.铭牌9.散热器12.油样活门11.接地螺栓14.活门13.放油阀门16.温度计15.绕组18.净油器17.铁芯20.变压器油19.油箱铁芯在电力变压器中是重要的组成部件之一，它由高导磁的硅钢片叠积和钢夹件夹紧而成。为了减少铁心的磁滞和涡流损耗，铁心用厚度为0.3～0.5mm的硅钢片冲剪成几种不同尺寸，并在表面涂厚为0.01～0.13mm的绝缘漆，烘干后按一定规则叠装而成。铁心具有两个方面的功能。在原理上，铁心是构成变压器的磁路。它把一次电路的电能转化为磁能，又把该磁能转化为二次电路的电能，因此，铁心是能量传递的媒介体。在结构上，它是构成变压器的骨架。在它的铁心柱上套上带有绝缘的线圈，并且牢固地对它们支撑和压紧。铁芯分接开关变压器调压是在变压器的某一绕组上设置分接头，当变换分接头时就减少或增加了一部分线匝，使带有分接头的变压器绕组的匝数减少或增加，其他绕组的匝数没有改变，从而改变了变压器绕组的匝数比。绕组的匝数比改变了，电压比也相应改变，输出电压就改变，这样就达到了调整电压的目的。

调压方式有无励磁调压和有载调压两种。无励磁调压时，不是变压器二次不带负载，而是把变压器各侧都与电网断开，在变压器无励磁情况下变换绕组的分接头；有载调压时，变压器时在不中断负载的情况下进行变换绕组的分接头。（a）中性点调压（b）中性点反接调压（c）中部调压（d）中部并联调压

有载分接开关是在带负载情况下，变换变压器的分接，以达到调节电压的目的。在变换过程中，必须要有阻抗来限制分接间的循环电流，根据阻抗的不同可分为电抗式和电阻式两种。双电阻式有载分接开关的典型接线图和变换顺序图

油枕

当变压器油的体积随着油的温度膨胀或减小时，油枕起着调节油量，保证变压器油箱内经常充满油的作用。如没有油枕，油箱内的油面波动就会带来一下不利因素：一是油面降低时露出铁芯和线圈部分会影响散热和绝缘；二是随着油面波动空气从箱盖缝里排出和吸进，而由于上层油温很高，使油很快地氧化和受潮。油枕的油面比油箱的油面要小，这样，可以减少油和空气的接触面，防止油被过速地氧化和受潮。三是油枕的油在平时几乎不参加油箱内的循环，它的温度要比油箱内的上层油温的低的多，油的氧化过程也慢的多，因此有了油枕，可以防止油的过速氧化。变压器油枕有三种形式：波纹式、胶囊式、隔膜式。

近年来出现了利用不锈钢波纹管做体积补偿组件的新型储油柜——金属波纹膨胀储油柜。其充分利用了现代科技成果，真正实现了变压器的全密封运行，其结构分为内油式储油柜和外油式储油柜。

胶囊式储油柜充气前充气后A、罩

B、项针

C、气塞D、磁铁E、开口杯F、重锤

G、探针

H、支架

K、弹簧

L、挡板

M、磁铁

N、螺杆

P、干簧接点（跳闸用）Q、调节杆R、干簧节点（信号用）S、套管

T、嘴子

气体继电器吸湿器吸湿器又名呼吸器，常用吸湿器为吊式吸湿器结构。吸湿器内装有吸附剂硅胶，油枕内的绝缘油通过吸湿器与大气连通，内部吸附剂吸收空气中的水分和杂质，以保持绝缘油的良好性能。1-连接管2-螺钉3-法兰盘4-玻璃管5-硅胶6-螺杆7-底座8-底罩9-变压器油防爆管防爆管的作用使当变压器内部发生故障时，将油里分解出来的气体及时排出，以防止变压器内部压力骤然增高而引起油箱爆炸或变形。容量为800KVA以上的油浸式变压器均装有防爆管，且其保护膜的爆破压力应低于50662.5Pa。1-储油柜2-连接小管3-防爆管4-油箱压力释放阀

压力释放阀是一种定压保护装置，用来保护油箱变型或爆裂。当油浸电气设备内部发生事故时，油箱内的油被汽化，产生大量气体，使油箱内部压力急剧升高。此压力如不及时释放，将造成油箱变形甚至爆裂。安装压力释放阀，就是在油箱压力升高到释放阀开启压力时，释放阀在2mS内迅速开启，使油箱的压力很快降低。压力降至压力释放阀的关闭压力值时，压力释放阀可靠关闭，使油箱内永远保持正压，有效地防止外部空气、水气及其他杂质进入油箱，避免了安全气道在动作之后，需停电更换零部件的缺陷，比之安全气道又动作可靠、精确等优点。突发压力继电器及气体在线监测装置

突发压力继电器是用于保护变压器、电力电容器、电抗器等油箱安全的一种压力保护继电器，它可以实现突发压力超值报警和静压力超值报警。它分别以油箱压力变化速度和油箱静油压作为测量信号源。当油箱压力升高速度大于

2

±

2kPa/sec时，突发压力继电器动作，发出电信号，其动作响应时间随压力升高速度加大而缩短；突发压力继电器动作时其静压增加值，一般不超过25kPa，从而使油箱在突发恶性事故时处于低压力区即可报警油中复合气体在线监测装置是以变压器绝缘油中的四种特征气体(H2、CO、C2H2、C2H4)为监测对象，通过对上述气体的连续检测，输出这些关键/特征气体的复合气体含量及其变化趋势。可以在运行中及时地发现故障隐患，减少损失，改善变压器使用的可靠性和安全性。为变压器的状态维护提供可靠的第一手资料。

冷却装置

油浸式变压器冷却装置包括散热器和冷却器，不带强油循环的称为散热器，带强油循环的称为冷却器。散热器分为片式散热器和扁管散热器冷却器有强油风冷却器、新型大容量风冷却器、强油水冷却器温度计

大型变压器都装有测量上层油温的带电接点的测温装置，它装在变压器油箱外，便于运行人员监视变压器油温情况。WTQ-288型电接点压力式温度计结构高、低压套管

绝缘套管是油浸式电力变压器箱外的主要绝缘装置，变压器绕组的引出线必须穿过绝缘套管，使引出线之间及引出线与变压器外壳之间绝缘，同时起到固定引出线的作用。套管按绝缘材料和绝缘结构分为三种：(1)单一绝缘套管：又分为纯瓷和树脂套管两种。(2)复合绝缘套管：又分为充油、充胶和充气套管。(3)电容式套管：又分为油纸电容式和胶纸电容式两种。

检修周期及项目检修前的准备工作解体检修与组装真空注油与补油变压器的干燥处理变压器试验大型油浸电力变压器检修检修周期及项目

大修项目

1.吊开钟罩检修器身，或吊出器身检修；

2.绕组、引线及磁(电)屏蔽装置的检修；

3.铁芯、铁芯紧固件(穿心螺杆、夹件、拉带、绑带等)、压钉、压板及接地片的检修；

4.油箱及附件的检修，包括套管、吸湿器等；

5.冷却器、油泵、水泵、风扇、阀门及管道等附属设备的检修；

6.安全保护装置的检修；

7.

油保护装置的检修；

8.测温装置的校验；

9.操作控制箱的检修和试验；

10.无励磁分接开关和有载分接开关的检修；

11.全部密封胶垫的更换和组件试漏；

12.必要时对器身绝缘进行干燥处理；

13.变压器油的处理或换油；

14.清扫油箱并进行喷涂油漆；

15.大修的试验和试运行。检修周期及项目

小修项目

1.处理已发现的缺陷；

2.放出储油柜积污器中的污油；

3.检修油位计，调整油位；

4.检修冷却装置：包括油泵、风扇、油流继电器、差压继电器等，必要时吹扫冷却器管束；

5.检修安全保护装置：包括储油柜、压力释放阀(安全气道)、气体继电器、速动油压继电器等；

6.检修油保护装置；

7.检修测温装置：包括压力式温度计、电阻温度计(绕组温度计)、棒形温度计等；

8.检修调压装置、测量装置及控制箱，并进行调试；

9.检查接地系统；

10.检修全部阀门和塞子，检查全部密封状态，处理渗漏油；

11.清扫油箱和附件，必要时进行补漆；

12.清扫外绝缘和检查导电接头(包括套管将军帽)；

13.按有关规程规定进行测量和试验。检修周期及项目

临时检修项目

1、可视具体情况确定。

对于老、旧变压器的大修，建议可参照下列项目进行改进

1、油箱机械强度的加强；

2、器身内部接地装置改为引外接地；

3、安全气道改为压力释放阀；

4、高速油泵改为低速油泵；

5、油位计的改进；

6、储油柜加装密封装置；

7、气体继电器加装波纹管接头。检修前的准备工作1、收集资料了解变压器的运行状况运行中所发现的缺陷和异常(事故)情况，出口短路的次数和情况；查阅上次大修总结报告和技术档案；查阅试验记录(包括油的化验和色谱分析)，了解绝缘状况；检查渗漏油部位并作出标记；进行大修前的试验，确定附加检修项目。

2、编制大修工程技术、组织措施计划

人员组织及分工；施工项目及进度表；特殊项目的施工方案；确保施工安全、质量的技术措施和现场防火措施；主要施工工具、设备明细表，主要材料明细表；绘制必要的施工图检修前的准备工作3、施工场地要求变压器的检修工作，如条件许可，应尽量安排在发电厂或变电所的检修间内进行；施工现场无检修间时，亦可在现场进行变压器的检修工作，但需作好防雨、防潮、防尘和消防措施，同时应注意与带电设备保持安全距离，准备充足的施工电源及照明，安排好储油容器、大型机具、拆卸附件的放置地点和消防器材的合理布置等。

4、对环境温度、湿度及线圈暴露空气时间要求：当器身温度低于环境温度时，宜将变压器加热，一般较环境温度高10℃左右。变压器器身在空气中暴露时间不应超过下列规定：

a.空气相对湿度不大于65%是不超过16hb.空气相对湿度不大于75%是不超过12hc.其计算时间从放油开始到重新建立真空检修前的准备工作钟罩器身油枕工具箱高压及中性点套管升高座分接开关操作杆大修解体后的定置管理解体检修与组装办理工作票、停电，拆除变压器的外部电气连接引线和二次接线，进行检修前的检查和试验。解体检修与组装部分排油后拆卸套管、升高座、储油柜、冷却器、气体继电器、净油器、压力释放阀(或安全气道)、联管、温度计等附属装置，并分别进行校验和检修，在储油柜放油时应检查油位计指示是否正确。解体检修与组装排出全部油并进行处理。1.

绝缘油应储存在密封清洁的专用油罐内，对新油应取样做简化分析，各项指标应符合要求。2.

经真空滤油机净化处理，绝缘油的各项指标应达到合格标准解体检修与组装拆除无励磁分接开关操作杆；各类有载分接开关的拆卸方法参见《有载分接开关运行维修导则》；拆卸中腰法兰或大盖连接螺栓后吊钟罩(或器身)。解体检修与组装检查器身状况，进行各部件的紧固并测试绝缘。更换密封胶垫、检修全部阀门，清洗、检修铁芯、绕组及油箱。解体检修与组装装回钟罩(或器身)紧固螺栓后按规定注油。适量排油后安装套管，并装好内部引线，进行二次注油。安装冷却器等附属装置。整体密封试验。注油至规定的油位线。大修后进行电气和油的试验。1油箱密封试验

油箱密封试验应在装配完毕的产品上进行，如产品带有可拆卸的贮油柜、净油器、散热器或冷却器可单独进行，试验可采用下列方法之一：

a．静油柱法

b．静气压法1.1

采用静油柱法进行试验:在变压器箱盖或贮油柜上加一个垂直的吊罐或利用贮油柜的油面压力，其吊罐或贮油柜的油面高度应使油箱所承受的压力和持续时间符合GB／T6451一1999规定。（见表一）1.2

采用静气压法进行试验:在变压器的箱盖上或贮油柜上连接一块气压表，并装有一个气门，通过该气门输入干燥空气给油箱施加静气压，施加的压力和持续的时间应符合GB／T6451-1999的规定。（见表一）1.3

在密封试验解除前，要对油箱所有焊缝和密封部位进行全面、细致的检查，应无任何渗油和漏油现象。静气压法解除压力时，剩余压力应不低于有关技术条件的规定。1.4

对于不带贮油柜或全密封型的试品，应在正常油面高度下进行密封试验。1.5

利用静油柱法或静气压法时，油箱各部位的压力和持续时间按GB／T6451--1999的规定，产品无渗漏油现象，则该试验合格。

利用在变压器顶部充入高纯度氮气，给变压器各密封部位加压的方法来观察变压器是否渗漏

该试漏方法是从油枕顶部加入一定数量的高纯度氮气，使一定的氮气压力作用于油枕里面的隔膜或油面，从而使变压器的各个密封部位都承受一定的压力，静止24h之后，观察气体的压力是否变化及各密封部位是否有渗漏。必须注意的是在充入氮气时应控制氮气的流量和总压力值。解体检修与组装真空注油与补油大型电力变压器必须按反措规定进行真空注油，其它变压器有条件的也应采用真空注油。通常通过试抽真空检查油箱的强度，局部弹性变形不超过箱壁厚度的2倍为限度，并检查真空系统的严密性。

操作方法：

1、以每小时100～200mmHg速度进行变压器抽真空，达到指定真空度稳定2小时，开始向变压器油箱内注油。

2、油注入变压器距箱顶约200mm时停止，并继续抽真空保持6小时以上。

3、变压器二次注油：变压器经真空注油后再进行二次注油时，必须经由储油柜注油管注入，严禁由下部油门注油。1.

变压器各处密封完毕，连接好抽真空及注油管路，为防止真空泵油倒吸入油箱内，抽真空回路应装设隔离罐或电磁逆止阀2.

对允许抽同样真空度的部件与变压器本体一起抽真空，将不能承受真空度的部件与主变压器本体隔离；抽真空时应监视箱壁变形情况，其最大变形值不超过壁厚的2倍3.

当真空残压小于133Pa，连续保持24h以上，即可开始真空注油4.

注油过程中保持真空，注油从变压器底部阀门注入，注油速度不宜大于100L/min，真空净油机的出口油温不大于50°C5.

抽真空至0.02-0.03Mpa时，应停泵，检查变压器密封情况6.

注入的绝缘油各项指标应达到合格标准真空注油与补油变压器补油应注意哪些事项

1)变压器所补充的油应经试验合格，补入的油量较多时还应做昆油试验；

2)补油前应申请调度同意将重瓦斯改接信号位置，补油结束2h后无异常再将重瓦斯改接跳闸；

3)补油应适量，使油位与油位计的温度线相适应；

4)禁止从变压器的底部阀门补油，防止将变压器的沉淀物冲入绕组内，影响变压器的绝缘和散热；

5)补油后应检查气体继电器，有气体时应及时放出；

6)补油时的温度应低于变压器绕组的温度真空注油与补油变压器的干燥处理变压器的微烘油箱为高度真空的变压器的绝缘微烘在真空下向变压器注油至油位高于油箱盖150-200mm不关真空泵，通直流电或用油加热器使油上层油温升至80-85℃。通直流电时，电流不超过额定值，温升不超过5℃/时，绕组温度不超过95℃。在上层油温为80-85℃和规定真空度下，加热变压器为54小时。在加热的整个过程中，变压器不停止抽真空，且在变压器油箱中，经过除气装置按由下至上的路线进行油循环。在加热和抽真空过程中取油样测含水量，在除气装置入口取样。如在最后一昼夜，变压器水量不超过0.001%则停止加热变压器。加热结素后，切断加热源和真空泵，迅速从油箱中排油同时注入干燥的氮气或空气。按规定在油箱中建立起真空。在20-30℃时抽真空，因此变压器器身温度在抽真空时结束时应不低于20℃。油结束沉淀时间不小于12小时，取油样测含水量并测绝缘电阻、介损。若油中含水量超过0.001%，则重复上述操作。非真空状态下的微烘，方法与真空下相同，只是少了抽真空部分。变压器的干燥处理在变压器外壳内的涡流真空干燥干燥前的准确在变压器外壳绕涡流线抽真空干燥时，应对油箱的机械强度进行鉴定，确定抽真空的极限值，必要时采取补强措施。在变压器干燥前，应将变压器器身及油箱清洗干净，并放出脏油。变压器带有可拆除的散热器，应拆除散热器。绕线加热干燥时，应使用绝缘线，变压器外壳最好包以石棉布或玻璃布保温，在保温材料上缠绕绝缘导线，为了使温度分布均匀，绕圈绕到变压器外壳全高的40-60%处，而且绕在下部的线圈要比绕在中部的密一些，在干燥过程中，箱底可安加热器加热。非真空状态下的微烘，方法与真空下相同