干式变压器结构原理及检修维护.docx

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干式变压器结构原理及检修维护

生产培训教案

主讲人：

***

部门：

设备部电气一次

生产培训教案

培训题目：

干式变压器结构原理及检修维护

培训目的：

京玉电厂厂用电系统全部采用广东顺特等厂家生产的干式变压器，干式变压器台数多，在配电设备系统中占的比例较大，在系统中起着举足轻重的作用，通过培训使班组人员熟悉干式变压器的检修维护知识。

内容摘要：

1、干式变压器的分类与特点；

2、变压器试验；

3、干式变压器运行维护及故障处理；

4、变压器大修工序要求。

培训内容：

第一篇干式变压器的分类与特点

干变是防灾型变压器用量最大的一种。

目前制造技术已成熟，国内外许多工厂能大批量生产。

国内外产量最大的工厂干式变压器年生产量已分别超过3000MVA（国外）和2000MVA（国内）。

它适应高污秽、高温、潮湿的环境，具有阻燃、难燃、无公害、免维护等的优点，因而用量很大。

目前，干式变压器最高电压等级已达35kV，最大容量为20MVA。

一、干式变压器的分类

1浸渍式干式变压器

该种变压器生产历史最长，制造工艺也比较简单。

导线采用玻璃丝包，垫块用相应的绝缘等级材料热压成型。

随浸渍漆的不同，变压器绝缘等级分为B、F、H、C级，主纵绝缘的空道全部以空气为绝缘物质。

由于此种变压器受外界环境的影响比树脂大，在国内外产量均趋于减少。

2树脂干式变压器

树脂干式变压器分为4种结构：

树脂加填料浇注、树脂浇注、树脂绕包、树脂真空压力浸渍。

虽然采用的设备投资大，但安装、维护费用低。

２.１.树脂浇注与树脂加填料浇注结构

这两种结构基本一样，其低压绕组用箔板（铜或铝）或线绕制（浸漆加端封），高压绕组用箔带（铜或铝）在环氧玻璃筒上绕成分段式（8～12段），或用扁、圆线绕成分段圆筒式，然后装入浇注模。

2．2．树脂绕包结构

低压绕组结构与前种结构一样。

高压绕组在绕线机上进行，内模为环氧玻璃纤维布筒。

这种结构的优点是不需要浇注模。

用此结构绕一个高压绕组需8h，与绕制浇注式高压绕组的分段圆筒式结构所需的时间大体相同，而绕制一个高压箔绕仅需2h。

目前国内该型产品成本为树脂加填料产品的1.25倍左右。

2．3.树脂真空压力浸渍结构

低压绕组结构与上述结构一样。

高压绕组在绕线机上绕好并预压和预干燥后，放入浇注罐中抽真空处理。

在真空下注入树脂，使其渗入于导体中，整个绕组被树脂包裹，然后解除真空并并施压，使树脂很好地渗入绕组之中，而后将绕组送入炉中处理。

这种工艺结构如图4所示。

其优点是无须浇注模，绕制与前几种一样，只是需真空压力浸渍，这是近年来发展的一种新技术，是与国外真空压力浸渍套管（代替胶纸、油纸套管）同时开发的产品，应该是有前途的，只是迄今国内未开发。

二、树脂浇注式干式变压器的特点

1.无油、无污染、难燃阻燃、自熄防火。

2.绝缘温升等级高：

F级绝缘，变压器温升可达100K。

3.损耗低、效率高：

SC（B）9系列损耗比现行新国标（GB/T10228）降低10％。

4.噪声小：

SC（B）9系列配电变压器通常可控制在50dB以下。

5.局部放电量小（通常10PC以下），可靠性高，可保证长期安全运行，寿命达30年。

6.抗裂、抗温度变化，机械强度高，抗突发短路能力强。

7.防潮性能好，可在100％湿度下正常运行，停运后不需干燥处理即可投入运行。

8.体积小、重量轻，据有关人士统计，油变的外形尺寸为干变的2倍多。

9.不需单独的变压器室，不需吊芯检修及承重梁，节约土建占地和占空；因无油，不会产生有毒气体，不会对环境造成污染，不要集油坑等附属建筑，减少了土建造价。

10.安装便捷，无须调试，几乎不需维护；无须更换和检查油料，运行维护成本低。

11.配备有完善的温度保护控制系统，为变压器安全运行提供可靠保障。

从低噪、节能、防火、节省土建造价、运行维护管理费以及长达30年的寿命等综合技术经济性能比较，干式变压器显现出其明显的优越性。

第二篇变压器试验

一、变压器试验基础

1.1概述

变压器是输送电能的重要设备之一，变压器的质量和可靠性直接关系到安全可靠地输送电力。

发电变压器和关键部位的变电变压器的损坏，会影响电力的输送，而这些变压器的修复和往返运输，常常需要几个月的时间。

在这期间，电力输送会受到影响，因而也就会影响到工农业生产和人民生活用电的正常供应，给国民经济带来很大的损失。

由于对变压器安全可靠运行的要求在提高，因此近20年来变压器的检测技术也有了相应的发展。

如大型变压器额定电压下的短路试验，局部放电测量及定位技术，将传递函数用于变压器冲击示伤，将数字技术用于损耗测量，在噪声测量方面提出了声强法，将频谱测量用于变压器绕组的变形诊断以及变压器油的色谱分析得到愈来愈广泛的应用。

1.2变压器试验的标准

为保证变压器能满足电力输送的质量和可靠性的要求，国家制定了变压器和变压器试验的标准，即

（1）GB1094.1-1996《电力变压器第1部分总则》。

（2）GB1094.2-1996《电力变压器第2部分温升》。

（3）GB1094.3-85《电力变压器第3部分绝缘水平和绝缘试验》。

（4）GB1094.5-85《电力变压器第5部分承受短路的能力》。

（5）GB6450-86《干式电力变压器》。

1.3变压器的试验项目

1．3．1例行试验

（1）绕组电阻测量。

（2）电压比测量和负载损耗的测量。

（3）短路阻抗和负载损耗的测量。

（4）空载电流和空载损耗的测量。

（5）绕组对地绝缘电阻的测量。

（6）绝缘例行试验；变压器绝缘的例行试验见表1-3中的出厂试验项目。

（7）有载分接开关试验。

1．3．2型式试验

（1）温升试验。

（2）绝缘型式试验（见表1-3型式试验项目）。

试验项目

试验类别

外施耐压试验

出厂试验

线端上的雷电全波、截波冲击试验

型式试验

中性点端子的雷电全波冲击试验

型式试验

感应耐压试验

出厂试验

局部放电试验

出厂试验

1．3．3特殊试验

（1）三相变压器零序阻抗的测量。

（2）短路承受能力试验。

（3）声级测定。

（4）空载电流谐波的测量。

二、电压比测量及联结组标号检定

2．1概述

电压比测量是变压器的例行试验，不仅在变压器出厂时要进行，而且在变压器安装现场投入运行前也要进行电压比测量。

2．1．1电压比测量的目的

（1）保证绕组各个分接的电压比在标准或合同技术要求的电压比允许范围之内。

（2）确定并联线圈或线段（例如分接线段）的匝数相同。

（3）判定绕组各分接的引线和分接开关的连接是否正确。

电压比是变压器的一个重要性能指标。

电压比测量电压较低、操作简单，变压器在生产制造过程中，要进行不止一次电压比测量，以保证产品的电压比满足要求。

三、绕组直流电阻测量

3．1测量的目的和要求

绕组直流电阻测量按GB1094.1-1996《电力变压器第一部分总则》的规定属于变压器的例行试验，所以第一台变压器在制造过程中及制造完成后，都要进行直流电阻的测量。

测量直流电阻的目的主要是检查变压器的以下几个方面：

（1）绕组导线连接处的焊接或机械连接是否良好，有无焊接或连接不良的现象；

（2）引线与套管、引线与分接开关的连接是否良好；

（3）引线与引线的焊接或机械连接是否良好；

（4）导线的规格，电阻率是否符合要求；

（5）各相绕组的电阻是否平衡；

（6）变压器绕组的温升是根据绕组在温升试验前的冷态电阻和温升试验后断开电源瞬间的热态电阻计算得到的，所以温升试验需测量电阻。

3．2测量方法

变压器绕组直流电阻按JB/T501-91《电力变压器试验导则》有两种方法，电桥法和伏-安表法。

四、空载试验

4．1概述

空载损耗和空载电流测量是变压器的例行试验。

变压器的全部励磁特性是由空载试验确定的。

进行空载试验的目的是：

测量变压器的空载损耗和空载电流；验证变压器铁心的设计计算、工艺制造是否满足标准和技术条件的要求；检查变压器铁心是否存在缺陷，如局部过热、局部绝缘不良等。

4．2空载损耗

空载损耗主要由电工钢带的磁滞损耗和涡流损耗组成，空载损耗中也包括有附加损耗。

附加损耗主要有：

4．3空载电流

变压器的空载电流主要由电工钢带的B－H曲线决定。

五、负载损耗和短路阻抗测量

5．1负载试验概述

变压器负载损耗和短路阻抗测量是变压器的例行试验。

制造厂进行负载试验的目的是测量变压器的负载损耗和短路阻抗。

确定这两个重要性能参数是否满足标准、技术协议的要求，以及变压器绕组内是否存在缺陷。

变压器一个绕组施加电压，铁心中产生磁通，施加电压的绕组中通过电流，根据磁势平衡的原理，另一个绕组短路时，第二个绕组中也产生感应电流，两个绕组的安匝数是相等的。

一个绕组中的电流达到额定电流。

则另一个短路绕组中也达到了额定电流。

其原理线路如图5－1，图中

，

是一次绕组的匝数，

是二次绕组的匝数，

是一次绕组的交流电阻，

是一次绕组的漏抗；

是二次绕组的交流电阻，

是二次绕组的漏抗。

是一次绕组的阻抗，

是二次绕组的阻抗，且有

，

。

在变压器负载试验时，变压器铁心内的磁通是很小的。

但由于绕组内通过电流，两个绕组的安匝是平衡的，在变压器内产生漏磁通，此漏磁通在绕组内的导线中产生涡流损耗，在绕组的并联导线内产生不平衡电流损耗，漏磁通也会在夹件、油箱、屏蔽内产生附加损耗，在铁心中内和在铁心拉板内产生附加损耗。

所有这些损耗都与绕组内的电流有关，因而都归于变压器的负载损耗之内。

六、外施耐压试验

6．1概述

为保证出厂的变压器符合安全可靠运行的要求，除变压器的绝缘性能，电气性能要符合国家标准外，还必须使变压器的绝缘电气强度符合要求。

变压器的电气强度是考核变压器在正常工作电压和非正常状态下（如遭受雷电过电压，操作过电压等作用）能安全可靠运行的必要条件。

只有通过这些作用电压和局部放电的考核，才可以说变压器已经具有上网运行的基本条件。

因此每台变压器均应承受诸如短时工频耐压，冲击耐压和局部放电测量等试验的考核。

外施耐压试验的目的是考核绕组对地和绕组之间的主绝缘强度。

这上目的对于全绝缘变压器来说完全能达到，对于分级绝缘的变压器则只能考核绕组地铁轭的端绝缘，绕组部分引线的对地绝缘强度，至于绕组对地和绕组之间的绝缘强度则无法考核的目的。

对于此种变压器只能用感应试验的方法来达到考核绕组对地和绕组之间，以及相关引线绝缘强度的目的。

七、感应耐压试验

7.1概述

感应耐压试验是继外施耐压试验之后考核变压器电气强度的又一重要试验项目。

对于全绝缘变压器来讲，外施耐压试验只考核了主绝缘的电气强度，而纵绝缘则由感应耐压试验进行检验。

对于分级绝缘变压器，外施耐压试验只考核中性点的绝缘水平，而绕组的纵绝缘即匝间、层间、段间绝缘以及绕组对地及对其他绕组和相间绝缘的电气强度仍需感应耐压试验进行考核。

因此，感应耐压试验是考核变压器绝缘和纵绝缘电气强度的重要手段。

7.2试验要求

感应耐压试验通常是在变压吕低压绕组端子施加两倍的额定电压，其他绕组开路，其波形应尽可能为正弦波。

第三篇运行维护及故障处理

一、运行前的检查

1.1检查所有紧固件、连接件是否松动，并重新紧固一次。

1.2检查运输时拆下的零部件是否重新安装妥当，并检查变压器是否有异物存在，特别是变压器高低压风道内及下垫块上。

1.3检查风机、温度控制器、温度显示仪及有载开关等附件能否正常运行工作。

对于三相电源风机，应注意其转向，风机正常转向时，风从线圈底部向上吹入线圈，否则就为反转，请更换风机电源的相序。

二、运行前的试验

2.1测量三相所有分接位置下的直流电阻，三相相电阻不平衡率应小于4％，三相线电阻不平衡率应小于2％。

对于容量800kVA以上变压器低压由于引线结构原因超过标准时，与出厂数据比较，波动范围应小于2％，但线圈电阻平衡率应小于2％。

2.2测量所有分接下的电压比，以及联结组别。

最大电压比误差应小于0.5%。

2.3线圈绝缘电阻的测试

一般情况下（温度20～40℃，湿度90％）

高压对低压及地≥300MΩ，低压对高压及地≥100MΩ

但是：

如变压器遭受异常潮湿发生凝露现象，则无论其绝缘电阻如何，在其进行耐压试验或投入运行前必须进行干燥处理，如用大碘钨灯进行照射。

2.4铁心绝缘电阻的测试

一般情况下（温度20～40℃，湿度90％）用2500V兆欧表测量

铁心－夹件及地≥1MΩ

穿心螺杆－铁心及地≥1MΩ

同样，在比较潮湿的环境下，此值会下降，只要其阻值≥0.1MΩ即可运行。

2.5对于有载调压变压器，应根据有载调压分接开关使用说明书作投入运行前的必要检查和通电试验。

2.6外施工频耐压试验，试验电压为出厂试验电压的85％。

三、投网运行

3.1变压器投入运行前，应根据变压器铭牌和分接指示牌将分接片或有载开关调到合适的位置。

无载调压变压器如输出电压偏高，在确保高压断电情况下，将分接头的连接片往上接（1档方向），如输出电压偏低，在确保高压断电情况下，将分接头的连接片往下接（5档方向）。

3.2变压器应在空载时合闸投运，合闸涌流峰值最高可达10倍额定电流左右。

对变压器的电流速动保护设定值应大于涌流峰值。

3.3变压器投入运行后，所带负载应由轻到重，并检查产品有无异响，切忌盲目一次大负载投入。

3.4变压器过负载运行应按照IEC905《干式电力变压器负载导则》或厂家《干式变压器技术手册》过载能力曲线。

3.5变压器退出运行后，一般不需采取其它措施即可重新投入运行，但是如在高湿度下，变压器已发生凝露现象，那么必须经干燥处理后，变压器方能重新投入运行。

四、变压器正常维护

为了保证变压器能正常运行，需对它进行定期检查维护。

4.1紧固件检查

检查紧固件、连接件是否松动，导电零件有无生锈腐蚀的痕迹，还要观察绝缘表面有无爬电痕迹和碳化现象，必要时应及时通知厂家进行处理。

4.2清洁

一般在干燥清洁的场所，每年或更长一点时间进行一次检查。

在其它场合，例如可能有大量灰尘或化学烟雾污染的空气进入时，每三至六个月进行一次检查。

检查时，如发现有过多的灰尘或异物聚集，则必须清除，以保证空气流通和防止绝缘击穿。

特别要注意用布清洁变压器的绝缘子、下垫块凸台处以及高压线圈外表，并使用干燥的压缩空气吹净通风气道中灰尘。

4.3绝缘测量

干式变压器运行若干年（建议五年）后，做一下绝缘电阻测试和直流电阻测试来判断变压器能否继续运行，一般无需进行其它测试。

4.4辅件维护

4.4.1温度控制器、温度显示仪的维护

由于不同厂家配备的温度控制器和温度显示仪各有不同，因此处理起来各有不同，一般原则如下：

a.检查电源是否接对，有接单相电源的也有接三相电源。

b.在断电情况下，检查三相Pt100铂电阻是否平衡（一般相差小于10％），某相热敏电阻值太大说明铂电阻变质或接触不良，应给予更换或重焊。

使用热敏电阻做温度控制元件的产品，测量进入温控箱的相应热敏电阻值是否正常（三相串联电阻应不小于400Ω），若不正常则检查接线端子是否松动或断线。

c.如以上情况都正常，但温控温显还不正常，请更换温显仪或温度监视器本身，有问题的温显仪或温度监视器可找无线电修理部或厂家维护（超过四年寿命3万5仟小时的已无价值，因元件已老化）

4.4.2有载开关的维护

有载开关目前主要有二种，一种为真空有载开关，一种为空气有载开关，它们各有各的长处和短处：

真空有载开关，切换时无弧光，但结构复杂造价高，维护困难；

空气有载开关，切换时有弧光，但结构简单造价低，维护方便。

因此，维护上应仔细阅读制造厂家使用说明书和故障处理方法，切忌带高压处理故障，如无把握请立即通知厂家处理。

对于真空有载开关一定要将有载开关过流输出接入高压跳闸回路，此过流输出是开关出现故障造成分接档短路情况下产生过流，与系统过流是两回事。

因此，真空有载开关运行中突然跳闸，应仔细检查是不真空切换部分有异常（如真空泡是否卡死、失效，储能机构是否不到位等，总之有否同一相三只真空泡中有二只同时接通情况），在确保无误情况下方可重新送电。

五、故障处理

5.1受潮处理

在变压器出现进水或凝露，使高低压绝缘电阻小于3MΩ/kV或铁心对地为零等情况之一时，最简单方法是用大灯炮直照进行烘烤，但时间较长，一般需要10天左右。

如时间紧可采用短路法，即低压用铜排短路，短路铜排截面与低压出线铜排截面相当，高压通不超过阻抗电压的三相电压，如高压10kV，阻抗为4％或6％，以及高压6.3kV阻抗6％的产品，高压三相就可通380V市电进行烤烘。

当绝缘好于以上情况，可采用空载进行烘烤，将高压开路（注意绝缘距离应大于高压绝缘子长度），低压通额定电压（一般产品低压额定电压为400V，就可以通380V左右的市电进行烘烤），时间4小时以上就可满足投网条件，但通电时应做防护工作，以免有人闯入。

但对于没有浇铸箔式产品，在变压器出现进水或凝露时，无论缘缘电阻多少，都应该采用短路法烘烤2天甚至4天以上。

5.2噪音处理

5.2.1检查低压侧输出电压是否高于低压额定电压，如高于额定电压，请确保高压断电情况下，把调压分接头的连接片调至合适的分接档。

5.2.2检查紧因夹件及拉杆螺丝是否松动，以及铁心底部托盘螺丝是否松动。

5.2.3检查带外壳产品上下网板是否振坳，在保证安全情况下，按住上下网板看噪音是否消失。

5.3有载开关重大事故处理

先检查变压器本体有无异常（如发黑开裂等）如无异常可将变压器按接线图接成无载（原来开关位于第几档就将变压器接在几档），将有载开关联线与变压器全部断开并保证一定绝缘距离，就可以重新投网运行。

5.4变压器重大事故处理

因小动物（如老鼠或蛇）造成变压器接地跳闸，变压器线圈无开裂现象，即可将动物拿开，清除线圈表面黑迹（用砂布清除）并刷上绝缘清漆，就可投入运行。

如因过载或上部漏水以及不明情况造成变压器烧黑开裂等情况，请立即与厂家联系处理。

六、安全注意事项

6.1变压器安装完毕投入运行之前对于无外壳的变压器，应在变压器的周围安装隔离栏栅，以避免意外事故发生。

6.2变压器投入运行以后严禁触摸变压器主体，以防事故发生。

6.3变压器的试验、安装、维护必须由有资格的专业人员承担。

6.4变压器安装在高压开关柜中，应特别注意线圈外表对开关柜绝缘距离，否则湿度大时就容易出意外。

第四章变压器大修的工序及标准要求

一、变压器的清扫、检查

1.1检查变压器绕组表面是否起泡、有裂纹、测温元件是否烧坏；（变压器无虫害，通风应良好。

）

1.2清洁线圈、引线、母线排、绝缘子、铁芯表面、柜壁顶、地板底部；

1.3拆除变压器高压引线、低压出线、中性点连接线，拆下的螺栓保存好。

二、线圈检查

2.1检查线圈风道内是否存在异物；

2.2检查线圈各垫块是否松动；（线圈各垫块无松动。

线圈、支架无外伤，裂纹。

）

2.3检查高压引线绝缘子是否有放电痕迹；（线圈绝缘处于合格状态，用手按无裂纹，脆化。

2.4分接头短接片无过热变色、锈蚀，螺栓无松动。

三、铁芯检查

3.1检查铁芯表面；（铁芯表面无锈蚀，无局部过热，变色现象。

）

3.2检查铁芯接地装置，接地片与钢梁之间应接触良好;（铁芯接地装置按地螺栓压紧，且为一点接地。

）

3.3检查铁芯紧固螺栓.（铁芯紧固螺栓不松动,接触面完好无损。

）

四、CT检查

4.1检查CT的接线端子是否牢固；

4.2测量CT的绝缘电阻，与以往相比，不低于前一次测试值70%。

五、测温元件

5.1检查绕组温度指示器接线端子；（绕组温度指示器接线端子牢固。

）

5.2检查温度探头是否插牢，表面无烧焦痕迹。

（温度探头正常，引线牢固。

）

六、绕组铁芯绝缘电阻、吸收比的测量

6.1测量高压侧绕组的绝缘电阻吸收比；（用2500V摇表测高压—低压及地≥300MΩ；）

6.2测量低压侧绕组的绝缘电阻吸收比；（用2500V摇表测低压—高压侧及地≥100MΩ；）

6.3测量铁芯的绝缘电阻。

（用2500V兆欧表测铁芯—夹件及地≥2MΩ。

）

6.4测量变压器高压侧电缆的绝缘电阻。

（用2500V兆欧表测≥1000MΩ。

）

七、电气试验

7.1测量变压器绕组直流电阻，高压侧每个分接头均应测量；（H-1）（直流电阻测量，线间误差＜2%，相间误差＜4%；与以前相同部位测得值比较，变化值不应大于2％；）

7.2绕组交流耐压试验;（高压绕组耐压通过，无击穿。

（16KV,1min）；）

7.3耐压后绕组测试绝缘电阻；（耐压前后，绝缘电阻无明显变化；）

八、变压器复装

8.1高低压及中性点引线恢复，导体接触面需涂导电膏，螺栓连接部位需要使用力矩扳手，力矩值参照下表：

直径

M10

M12

M16

M20

力矩值

30Nm

33Nm

35Nm

45Nm

（高低压侧及接地，正确接线，紧固接线螺栓;各部件复装，油漆完整、相色正确、外观整洁无损；）

8.2确认温度控制器电源小开关已合上。

8.3再次检查变压器绕组风道、铁芯上没有异物，柜内干净后锁好变压器柜门。

8.4终结工作票。

（施工现场清理干净，终止工作票。

）

参考资料：

广东顺特干式变压器维护说明书