变压器产品基础知识.docx
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变压器产品基础知识
变压器产品基础知识
（一）、油浸式电力变压器基础知识
1、什么是变压器
变压器是根据电磁感应原理制造出来的能够输送电能、改变电压、电流，但不改变频率的一种静止的电器。
2、变压器的分类
根据使用对象分类：
（1）、电力变压器：
将一个电力系统的交流电压和电流值变为另一个电力系统的不同电压和电流值借以输送电能的变压器。
（2）、配电变压器：
指容量较小、由较高电压降到最后一级配电电压，直接做配电用的电力变压器。
（3）、变流变压器：
在直流输电系统中向变流器供电的电力变压器，也属于工业用变压器。
（4）、试验变压器：
供各种电气设备和绝缘材料做电气绝缘性能试验用的变压器，也属于工业用变压器。
（5）、用于不同工业的专业变压器，如：
电炉变压器、整流变压器、牵引变压器、启动变压器、矿用变压器、防爆变压器、船用变压器
（6）、电力变压器根据使用要求不同或本身结构上的差异，又可分为：
a、油浸式变压器：
铁心和绕组都浸入油中的变压器。
b、液体浸渍式变压器：
采用非矿物油、人工合成的绝缘液体作为冷却介质的变压器。
c、气体绝缘变压器：
采用人工合成的某种气体做为冷却和绝缘介质的变压器。
d、干式变压器：
用铁心和绕组都不浸入绝缘液体中的变压器。
（7）、按结构和使用要求分：
a、密封式变压器：
变压器内部介质和外部大气相隔绝，避免互相交换，属一种非呼吸式变压器。
b、双绕组变压器：
只包括高、低压两绕组的变压器。
c、多绕组变压器：
每相上有两个以上绕组，分别连接到电压等级不同的线路上的变压器。
常见的为三绕组变压器，即有高、中、低三个绕组。
d、有载调压变压器：
装有有载调压分接开关，能在负载下进行调压的变压器。
e、无励磁调压变压器：
装有无励磁分接开关且只能在无励磁情况下进行调压的变压器。
f、串联变压器：
也叫增压变压器，是具有一个改变线路电压的串联绕组和一个励磁绕组的变压器。
g、联络变压器：
变电站或电厂用以联结两个电压不同的输电系统，并可按电力潮流的变化，每侧都可以做为一次或二次侧使用的变压器，包括自耦变压器和多绕组变压器。
h、自耦变压器：
至少有两个绕组具有公共部分的变压器，自耦变压器中的绕组之间除通过磁通耦合外，有电路上的直接联结，因此与同容量的双绕组变压器相比，结构尺寸可较小。
i、发电厂自用变压器：
简称厂用变，是电厂内做为动力和照明等电源用的变压器，一般阻抗较高，多直接用于发电机母线。
j、分裂变压器：
这种变压器有两个或两个以上低压绕组，可单独或并联运行，如一个低压侧负载或电源发生故障，其余低压绕组仍能运行。
发电厂自用变压器多采用这种型式的变压器。
k、升（降）压变压器：
是指将一种电压等级升（降）到另一种电压等级的变压器。
l、发电机变压器：
低压侧与发电机母线相联，直接将电压升高送至输电线路的变压器，是一种升压变压器，用做电厂的主变压器。
m、柱上变压器等。
3、油浸电力变压器主要组成部分
（1）、铁心：
是变压器的磁路，它由电工硅钢片及夹紧装置组成，它有两个作用：
一是铁心的磁导体构成了变压器的磁路，它把一次电路的电能转为磁能，又由自己的磁能转变为二次电路的电能，因此它是能量转换的媒介。
二是铁心外面套有绕组，支持着引线，几乎安装了变压器内部的所有部件。
（2）、绕组：
是变压器输入和输出电能的电气回路，通常是按原理接线图或按规定的联结方法连接起来，绕组主要作用是：
一次绕组将系统的电能引进变压器中，而二次绕组将电能传输出去，因此绕组是传输和转换电能的主要部件。
（3）、绝缘介质：
对于油浸式变压器而言，为了减少变压器内部的主纵绝缘距离而充以变压器油（矿物油），绝缘介质另外一个作用是散出绕组和铁心在运行时所产生的热量。
（4）、油箱：
可分为筒式和钟罩式油箱，它的作用是使变压器构成一个完整的结构整体。
（5）、附件：
变压器主要附件是套管、分接开关、冷却装置、吸湿器、储油柜、净油器、气体继电器、温度计、压力释放阀、接线箱、控制柜等。
变压器主要附件的作用：
a、套管：
变压器套管根据变压器所连接的输变电线路、电压等级选取，它不但作为引线对地绝缘，而且担负着固定引线的作用，有时套管又是载流组件之一，用它将变压器内的绕组引出线与电力系统或用电设备进行电气连接。
b、分接开关：
变压器分接开关可以分为两种，一是无励磁分接开关，二是有载分接开关。
它的作用是使用电网供给稳定的电压，控制电力潮流或调节负载电流。
它的选取主要根据开关触头所处位置的绝缘水平及负载电流的大小和电网变化要求。
c、储油柜：
可分为普通式储油柜和密封式储油柜，密封式储油柜又或分为隔膜式储油柜和胶囊式储油柜及波纹式储油柜，它的作用是为变压器油因温度变化而造成体积的变化提供一定的空间，另外密封式储油柜中的隔膜或胶囊保证了油不与空气接触，起到了防止油老化的作用。
储油柜大小根据变压器总油量5%选取。
d、吸湿器：
安装在储油柜上，作用是吸收储油柜中的水分。
e、净油器：
安装在油箱上，内部装有吸附剂，作用是吸收变压器油内的水分及杂质，变压器安装密封或储油柜一般不装净油器。
冷却装置：
是将变压器在运行中由损耗所产生的热量散发出去，以保证变压器安全运行，冷却装置一般是手拆卸的，不强油循环的称为散热器，强油循环的称为冷却器，具体分为如下几种：
自然冷却装置称为散热器，吹风冷却装置称为风冷散热器，强油风冷冷却装置称为冷却器，强油水冷却装置称为水冷却器。
f、压力释放阀：
是一种安全保护阀门，作用是防止变压器内部发生故障，而使油箱发生爆裂，释放阀安装在变压器箱盖或侧壁上，变压器油量增加释放阀加大或数量增加。
g、气体继电器：
气体继电器安装在储油柜与箱盖之间，在变压器内部故障产生的气体或油流的作用下，接通信号或跳闸回路，它是变压器的主要安全保护装置，继电器所配的集气盒作用是收集变压器运行时所产生的气体，便于检查人员对气体进行色谱分析。
h、温度计：
目前在变压器应用的温度计有四种：
水银温度计、信号温度计、绕组温度计和电阻温度计。
所有油浸式变压器均有水银温度计。
4、变压器型号的表征方式：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
－11—
12
/
13
14
（1）、绕组的耦合方式（一般方式不标；O：
自耦）
（2）、相数（D：
单相；S：
三相）
（3）、绕组外绝缘介质（G：
干式空气自冷；C：
干式浇注绝缘；）
（4）、冷却方式（变压器油不标；F：
油浸风冷；S：
油浸水冷）
（5）、循环方式（自然循环不标；P：
强迫循环）
（6）、绕组数（双绕组不标；S：
三绕组；F：
双分裂绕组）
（7）、调压方式（无励磁调压不标，Z：
有载调压）
（8）、导线材质（铜线不标，L：
铝线）
（9）、铁心介质（电工钢片不标：
H-非晶合金）
（10）、性能水平代号：
（1，2，3…）
（11）、特殊用途或特殊结构代号（略）
（12）、额定容量（kVA）
（13）、高压绕组额定电压等级（kV）
（14）、特殊实用环境（一般状况不标，TH：
湿热，TA：
干热，T干湿热合型）
5、变压器的技术参数
描述变压器整体性能的具体技术数据。
它们是变压器生产和使用，询价和订货时的主要依据。
变压器的技术数据一般都标在铭牌上。
技术参数的主要内容有：
（1）、相数和额定频率
（2）、额定电压和额定容量
（3）、额定电流
（4）、负载损耗和短路阻抗
（5）、空载电流和空载损耗
（6）、温升和冷却方式
（7）、绝缘水平
（8）、绕组的联结组标号
（9）、使用环境
此外，铭牌上还标注变压器的名称、型号、产品代号、标准代号、重量、制造厂名、出厂序号、制造年月等。
6、我国输电线路的电压等级及变压器的电压等级
变压器的一个作用就是改变电压，因此额定电压是重要数据之一。
变压器的额定电压应与所连接的输变电线路电压相符合，我国的输电线路等级（kV）为：
0.38、3、6、10、15（20）、35、66、110、220、330、500及750以上。
变压器产品系列是以高压的电压等级而分的，现在电力变压器的系列分为10kV级及以下系列、35kV系列、66kV系列、110kV系列、220kV系列、330kV和550kV系列。
7、现行变压器的容量等级（kVA）
变压器的主要作用是传输电能，因此额定容量是它的主要依据。
它是某一个绕组的视在功率的指定值，和该绕组的额定电压一起决定其额定电流，表示传输电能的大小。
变压器的额定容量与绕组的额定容量有所区别：
双绕组变压器的额定容量即为绕组的额定容量；多绕组变压器应对每个绕组的额定容量加以规定，其额定容量为最大绕组的额定容量；当变压器容量因冷却方式而变更时，则额定容量是指最大的容量。
现行变压器容量等级如表4-1所示。
表4-1现行的变压器容量等级（kVA）
10
100
1000
10000
（120000）
125
1250
12500
（150000）
160
1600
16000
（180000）
20
200
2000
20000
（240000）
250
2500
25000
（360000）
（30）
315
3150
31500
（370000）
400
4000
40000
（450000）
50
500
5000
50000
（750000）
63
630
6300
63000
（900000）
80
800
8000
（90000）
（1000000）
8、变压器绕组联结组别号
绕组联结组，变压器同一侧绕组是按照一定形式进行联接的。
单相变压器除相绕组（线匝组合成的一相绕组）的内部联结外，没有绕组之间的联结，所以其联结符号用I表示。
三相变压器组成三相变压器组的单机变压器，则可以联结成星形、三角形和曲折形等。
星形联结是各相绕组的一端结成一个公共点（中性点），其它端子结到相应的线端上。
三角形联结是三个相绕组互相形成闭合回路，由串联处结至相应的线端。
曲折形联结的相绕组是结成星形，但相绕组是由感应电压相位不同的两部分组成（不在同一铁心心柱上）
星形、三角形、曲折形联结，现在对于高压绕组分别用符号Y、D、Z表示；对于中压和低压绕组分别符号y、d、z表示。
有中性点引出时则分别用符号YN、DN和yn、zn表示，自耦变压器有公共部分的两绕组中额定电压低的一个用符号a表示（见表4-2）。
表4-2新旧《电力变压器》标准的绕组联结组标号的区别
名称
GB1094-79
GB1094.119-96
星形联结并有中性点引出
高压
中压
低压
高压
中压
低压
Y
Y。
Y
Y。
Y
Y。
Y
YN
y
yn
y
yn
三角形联结
Δ
Δ
Δ
D
d
d
曲折开联结并有中性点引出
Z
Z。
Z
Z。
Z
Z。
Z
ZN
z
zn
z
zn
自耦变压器
联结组代号前加O
有公共部分两绕组额定电电较低的用a
组别数
用1-12且前加横线
用0-11
联结符号间
联结符号间用斜线
联结组标号的举例
Y．/Δ-11
O-Y。
/Y-12-11
YNd11
YNNd11
9、变压器电压的分接范围
为了调整所需要的电压，变压器的绕组要具有分接抽头，以改变电压比。
在分接抽头中：
主分接：
与额定电压、额定电流和额定容量相对应的分接；
分接因数：
某一分接时的匝数与主分接匝数之比，即为Ud/Un，或以百分数表示的（Ud/Un）*100。
Ud为分接电压，Un为额定电压，分接因数大于1的为正分接，小于1的为负分接，等于1的为主分接。
分接级（调压级）：
相邻分接间以百分数的分接因数之差；
分接范围（调压范围）：
最大、最小两个以百分数表示的分接因数与100相比的范围，如在（100+a——100-b）内，则分接范围为+a%|-b%，如果a=b，则分接范围为±a%。
变压器调压方式通常分为无励磁调压和有载调压两种方式；当二次不带负载，一次又与电网断开时的调压为无励磁调压；带二次负载下的调压为有载调压。
电力变压器标准调压范围和方式如表4-3所示。
表4-3电力变压器标准调压范围和方式
方式
额定电压和容量
调压范围
分接数
级数
调压形式
分接开关
无励磁调压
35kV、8000kVA或63kV63000kVA以下
±5%
5%
3
中性点调压
中性点调压分接开关
35kV、8000kVA或63kV63000kVA及以上
±2*2.5%
2.5%
5
中部调压
中性点调压分接开关
有载调压
10kV级及以下
±4*2.5%
2.5%
9
中性点线性调压
有载分接开关
35kV
±3*2.5%
2.5%
7
63kV及以上
±8*1.25%
1.25%
17
中性点线性、正反或粗细调压
有载分接开关
10、变压器温度计所指示的温度是变压器什么部位的温度？
变压器温度计所指示的温度是变压器油顶层的温度，规定不得超过95°C，对于空气冷却的变压器是指测量部分的温度（顶层温度）与冷却空气温度之差，对于水冷变压器是指测量部分的温度与冷却入口处水温之差。
变压器运行在海拔1000m及以下，而环境温度规定为下列数值时：
最高气温：
+40°C
最高平均气温：
+30°C
最高年平均气温：
+20°C
最低气温：
-25°C（户外式）-5°C（户内式）
冷却器入口处最高水温：
+30°C
油浸变压器的线圈、铁心和变压器的温升不得超过表4-4规定。
表4-4油浸式变压器的温升限值
部位
温升限值（K）
绕组：
绝缘耐热等级A
65（电阻法测量的平均温升）
顶层油（油不与大气直接接触）
55（温度计测量的平均温升）
铁心本体油箱及结构表面
80
下列情况下温升的限值可以改变：
1、浸有不燃性合成绝缘液体且所有绝缘材料的热等级不是A级的变压器，温升可以增加。
注：
油浸式变压器绝缘耐热等级是A级，但绝缘材料的耐热一般是6级。
表4-5绝缘耐热等级对应的耐热温度
绝缘耐热等级
A
E
B
F
H
C
耐热温度°C
105
120
130
155
180
220
2、冷却空气的温度超过这一规定的温度，则线圈、铁心和油的温升限值应予降低。
额定容量≥10MVA，环境温度超过值≤10°C时，降低值等于超过值。
额定容量＜10MVA，环境测度超过值≤5°C时应降低5K。
环境温度超过值＞5°C时应降低10K。
3、对于在超过1000m海拔处运输，而正常试验的空气冷却变压器温升限值应在1000m以上油浸自冷油浸风冷每升高400m为一级减小1°C或强油风冷每升高250m为一级减小1°C。
4、如果变压器高海拔运行地点的环境温度比规定的值均有所下降，且每升高1000m降低5°C或更多时，高海拔的影响已同环境温度的降低所补偿，温升限值不需降低。
表4－6冷却方式的代号标志及适用范围
冷却方式
代号标志
适用范围
干式自冷式
AN
一般用于小容量干式变压器，由于空气比油的冷却作用差，因此容量偏小，电流密度应偏低
干式风冷式
AF
线圈下部设有风道并用风扇吹风，提高散热效果，用于500kVA以上变压器时是经济的
油浸自冷式
ONAN
油浸式变压器容量在≤50000kVA时可采用，线圈和铁心中热油上升，油箱壁上或散热器中冷油下降而形成循环冷却，散热能力为500W/㎡左右，但维护简单
油浸风冷式
ONAF
油浸式变压器容量在8000KVA－63000kVA时采用，以吹风加强散热器的散热能力；空气流速为（1.00－1.25）m/s时可以散热800W/㎡左右，但风扇功率约占变压器总损耗的2％。
强油风冷式
OFAF
220kV及以上的油浸式变压器采用。
以强油风冷却器的油泵是冷油由下进入线圈间，热油由上进入冷却器吹风冷却。
当空气流速为6m/s，油流量为（25－40）m³/h时可散热量1000W/㎡左右，但风扇和油泵的辅机损耗占总损耗的5％。
强油水冷式
OFWF
与上一种冷却方式相比，只是冷却介质为水，但强油水冷却器常另外放置。
当水流量为（12－25）m³/h时可散热量1000W/㎡
强油导向风冷和水冷式
ODAF和ODWF
与OFWF方式不同之处在于是把冷油直接导向线圈的线段内，线段的热量可很快带走，使线圈最热温度下降，提高线圈的温升限值（5K）但变压器绝缘结构复杂
11、变压器的绝缘水平
变压器的绝缘水平也称绝缘强度，是与保护水平以及与其它绝缘部分相配合的水平，即为耐压的电压值，由设备的最高电压Um决定。
变压器绕组的绝缘水平如表4-7所示，绕组的所有出线端都具有同的对地工频耐受电压的组绝缘称为全绝缘；绕组的接地端或中性的绝缘较线端或中性点的绝缘较线端低的组绝缘称为分级绝缘。
分级绝缘线组中性的绝缘的绝缘水平如表4-8所示。
表4-7电压等级为3KV－500kV油浸式变压器绕组的绝缘水平
电压等级（kV）
设备最高电压Um（kV，有效值）
额定短时工频耐受电压AC（kV，有效值）
额定雷击冲击耐受电压LI（kV，峰值）
额定操作冲击耐受电压SI（相到中点）（kV，峰值）
全波
截波
3
3.5
18
40
45
—
6
6.9
25
60
65
—
10
11.5
35
75
85
—
15
17.5
45
105
115
—
20
23.0
55
125
140
—
35
40.5
85
200
220
—
63
69.0
140
325
360
—
110
126.0
200
480
530
—
220
252.0
360
850
935
—
395
950
1050
—
330
363.0
460
1050
1175
850
510
1175
1300
950
500
550.0
630
1425
1550
1050
680
1550
1675
1175
表4-8油浸式变压器分级绝缘绕组中性点的绝缘水平
电压等级（kV）
设备最高电压Um（kV，有效值）
中性点接地方式
额定短时工频耐受电压AC（kV，有效值）
雷电全波冲击耐受电压LI（kV，峰值）
110
126
－
95
250
220
252
死接地
不死接地
85
200
185
400
330
363
死接地
不死接地
85
230
185
550
500
550
死接地
经小阻抗接地
85
140
180
325
绕组的额定耐受电压用下列字母代号表示：
LI－雷电冲击耐受电压
SI－操作冲击耐受电压
AC－工频耐受电压
变压器的绝缘水平是按高压、中压和低压绕组顺序列出耐受电压值来表示（冲击水平在前）的，其间用斜线分隔。
分级绝缘的中性绝缘水平加横线列于其线端绝缘水平之后。
如一台变压器高压绕组Um＝252kV，中压绕组Um＝126kV，且均为星形联结的分级绝缘；低压绕组Um＝11.5kV，三角形联结则绝缘水平的标志为：
LI850AC360－LI400AC200/LI480AC200－LI250AC95/LI75AC35
12、变压器并联运行的条件
（1）、电压组合相等
两台电压比不相等的变压器并联时，将在这两台变压器回路内产生环流，环流的大小决定了两台变压器电压比差异的大小，因两台变压器的一次绕组接到同一电源，即原边电压相等，如果电压比不同，二次绕组空载电压就不相等，并联运行后，两台变压器二次绕组就产生均压电流，根据磁势平衡关系，两台变压器的一次绕组也同时产生环流。
环流的大小为两台变压器原边电压差ΔV除以两台变压器在容量、阻抗都相等的情况下，空载运行电流可达额定电流的11％左右。
（2）、联接组别必须相同
当联接组不同的变压器并联时，变压器的副边电压相位就不同，至少相差30º，因此会产生很大的电压差，在这个电压差的作用下将出现很大的环流，假如一个Y，yno组和y，d11组其它条件相同的两台变压器并联，环流是额定电流的5倍，而Y，yno和Y，yn6并联时环流是额定电流的20倍。
所以，联接组别不同的两台变压器绝对不能并联。
（3）、短路阻抗相同
如果不同，其差异不得超过±10％，短路阻抗不同的变压器并联运行，各变压器之间虽然没有循环电流，但会使两台变压器的负载分配不同，其负载分配和额定容量成正比，和阻抗电压成反比，也就是说，短路阻抗小的变压器分担的负载偏高，阻抗大的变压器分担的负载偏低。
所以两台变压器并联运行时，短路阻抗偏差不得±10％。
（4）、容量比要求在0.5—2.0之间。
（5）、频率相同。
13、变压器订货时需提出的技术要求（针对公司产品）
（1）、正常项目（在所有情况下都应提出的项目）
a、变压器应符合技术规范的详细说明。
b、变压器的类型。
（如电力变压器、工业用变压器、自耦变压器）
c、单相还是三相。
d、频率。
e、干式或油浸式（若为油浸式，是矿物油还是合成绝缘液体；若为干式，其外壳的防护等级按GB4208）
f、户内式还是户外式。
g、冷却方式。
h、每一绕组的额定容量，若规定了变压器有几种冷却方式时则各自的降低的容量与额定容量一起给出。
i、每个绕组的额定电压。
j、对带分接的变压器有关说明：
哪一个绕组带有分接，其分接位置数和分接范围或分接等级，是无励磁分接开关还是有载分接开关。
k、每一绕组的设备最高电压（参见GB1094.3）
l、系统的接地方式（对每一绕组）
m、每一绕组的绝缘水平（参见GB1094.3）
n、联结组标号和中性点端子
o、有关安装、装配、运输等特点的说明，以及尺寸和重量的限制。
p、有关辅助电源电压细节（用于风扇和泵，分接开关以及报警系统等）
q、附件、仪表、铭牌、油位指示计的安装位置。
r、油保护装置的类型（储油柜、净油器等）。
s、对于多绕组变压器，要求的容量负载组合。
t、套管及套管电流互感器的要求。
（2）、特殊项目：
a、短路阻抗或阻抗范围，对于多绕组变压器，要给出规定的各绕组的短路阻抗。
b、电压比允许偏差和短路阻抗允许偏差，如与GB1094.1的表1规定值不一致时，应明确列出。
c、海拔（如超过1000米）。
d、特殊的环境温度条件。
e、安装场地的要求特殊考虑预期的地震情况。
f、安装场地环境污秽等级。
g、影响变压器空气绝缘间隙和端子位置的特殊的安装空间限制。
h、变压器是否经常承受过负载电流（如电炉变压器和牵引变压器）。
i、所连接系统的短路特性示为短路容量或电流，或系统阻抗数据。
j、是否要进行声级测量。
k、变压器油箱耐受真空的能力（如有规定还可能包括储油柜）。
l、需要其它特殊试验的项目。
（3）、并联运行
若要求与现有的变压器并联运行，应予以说明，并对现有变压器说出以下数据：
a、额定容量
b、额定电压比
c、除主分接以外的其它分接的电压比
d、联结图或联结组标号
综上所述，变压器订货时应指明下列各项技术参数。
a、变压器额定容量（kVA）
b、相数
c、频率（Hz）
d、一次或二次绕组的额定电压（kV）
e、联结组标号
f、变压器冷却方式
g、
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