油浸式变压器和干式变压器保养技术研究.docx

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油浸式变压器和干式变压器保养技术研究

[摘要]大型电力变压器在国民经济及日常生活中占有重要地位。

随着工农业的发展，对电力需求会越来越大，这就导致变压器在容量、电压等级上逐渐提高。

随之，对变压器的运行质量和工作环境的要求也会越来越高。

因实习期间在63919部队变电站实习，期间多次接触油浸式变压器和干式变压器，所以本文通过研究油浸式变压器和干式变压器的工作原理及各部件特性，经过在63919部队变电站里的油浸式变压器和干式变压器进行了多次实验举例和列表的方法，阐述了油浸式变压器和干式变压器正确维修、排查及使用方法。

【关键词】变压器；绕组；变压器油；电枢铁心；铁芯；绝缘材料。

油浸式变压器和干式变压器保养

与常见故障的检修

1变压器的作用

变压器的基本功能是改变交流电压，他是电力系统中必不可少的电气设备。

电力是现代工业的主要能源。

电能输送的能量之大、距离之远，是任何其它能源无法相比的。

在电力的远距离输送中，为了减少能量的损耗，通常都采用超高压，如220kV、500kV，甚至向更高发展。

可是，发电机由于结构上的限制，通常只能发出10kV电压。

因此，必须通过变压器的升压，踩能进行远距离输送。

电能送到目的地后，为了实用的安全性，又要通过变压器为用户需要的380V/220V的低压。

2变压器的分类

变压器的用途极广、种类繁多，故其分类相应也很多。

1.按变压器的相数分，可分成单项变压器和三相变压器。

2.变压器的绕组分数，有单绕组变压器（即自耦变压器）、双绕组变压器的三相绕组变压器。

3.按变压器的冷却用途分，可分成自冷式、强迫风冷式、强迫油冷式和水冷式四种变压器。

4.按变压器的用途分，可分成电力变压器和特种变压器。

特种变压器的种类繁多，例如：

电炉变压器、焊接变压器、整流变压器、试验变压器、隔离变压器、控制变压器、中频变压器、船用变压器、矿用变压器、电流及电压互感器等。

各种变压器用途不同，结构也完全不一样。

3油浸式变压器的主要结构

油浸式变压器的主要结构如图1所示

图1油浸式变压器的主要结构

3.1铁芯

铁芯是变压器最基本的组成件之一，式变压器的磁路部分，变压器的一、二次绕组都在铁芯上，为提高磁路导磁系数和降低铁芯内涡流耗损，铁芯通常用0.35毫米，表面的硅钢片制成。

铁芯分铁芯柱和铁轭俩部分，铁芯柱上套绕组，铁轭将铁芯连接起来，使之形成闭合磁路。

为防止运行中变压器铁芯、夹件、压圈等金属部件感应悬浮电位过高而造成放电，这些部件均需单点接地。

为了方便实验和故障查找，大型变压器一般将铁芯和夹件分别通过俩个套管引出接地。

铁芯的结构如图2所示

图2铁芯的结构图

3.2绕组

绕组和铁芯都是变压器的核心元件。

由于绕组本身有电阻或接头处有接触电阻，由I2Rt知要产生热量。

故绕组不能长时间通过比额定电流高的电流。

另外，通过短路电流时将在绕组上产生很大的电磁力而损坏变压器。

其基本绕组有同心式和交叠式两种。

绕组的实物如图3所示

图3绕组的实物图

3.3油枕

油枕又叫储油柜，是一种油保护装置，它是由钢板做成的圆桶形容器，水平安装在变压器油箱盖上，用弯曲管与油箱连接。

3.4吸湿器

吸湿器，通常由一根管道和玻璃容器组成，内装干燥剂（硅胶或活性氧化铝）。

当油枕内的空气随变压器油的体积膨胀或缩小时，排出或吸入的空气都经过呼吸器，呼吸器内的干燥剂吸收空气中的水分，对空气起过滤作用，从而保持油的清洁。

浸有氯化钴的硅胶，其颗粒在干燥时是钴蓝色的，但是随着硅胶吸收水分接近饱和时，粒状硅胶将转变成粉白色或红色，据此可判断硅胶是否已失效。

受潮后的硅胶可通过加热烘干而再生，当硅胶颗粒的颜色变成钴蓝色时，再生工作就完成了。

3.5压力释放装置

压力释放装置在保护电力变压器方面起着重要作用。

充有变压器油电力变压器中，如果内部出现故障或短路，电弧放电就会在瞬间使油汽化，导致油箱内压力极快升高。

3.5.1防爆管（又称喷油管）

防爆管装于变压器的顶盖上，喇叭形的管子与大气连接，管口有薄膜封住。

当变压器内部有故障时，油温升高，油剧烈分解产生大量气体，使油箱内压力剧增。

当油箱内压力升高至5×104Pa时，防爆管薄膜破碎，油及气体由管口喷出，防止变压器的油箱爆炸或变形。

防爆膜一般用玻璃制作，中间用玻璃刀划十字，降低玻璃机械强度，使其在设定压力下正确动作。

防爆管的结构如图4所示

图4防爆管的结构图

3.5.2压力释放器

压力释放器与防爆管相比，具有开启压力误差小、延迟时间短（仅2ms）、控制温度高、能重复动作使用等优点，故被广泛应用于大、中型变压器上。

 压力释放器也称减压器，它装在变压器油箱顶盖上，类似锅炉的安全阀。

当油箱内压力超过规定值时压力释放器密封门（阀门）被顶开，气体排出，压力减小后，密封门靠弹簧压力又自行关闭。

可在压力释放器投入前或检修时将其拆下来测定和校正其动作压力。

压力释放器动作压力的调整，必须与气体继电器动作流速的整定相协调。

 压力释放器安装在油箱盖上部，一般还接有一段升高管使释放器的高度等于油枕的高度，以消除正常情况下油压静压差。

3.6散热器

散热器形式有瓦楞性、扇形、圆形、排管等，散热面积越大，散热的效果就越好。

当变压器上层油温与下部油温有温差时，通过散热器形成油的对流，经散热器冷却后流回油箱，起到降低变压器温度的作用。

为提高变压器冷却效果，可采用风冷、强迫油风冷和强迫油水冷等措施。

散热器的主要故障是漏油。

3.7绝缘套管

变压器绕组的引出线从箱内穿出油箱引出时必须经过绝缘套管，以使带电的引线绝缘。

绝缘套管主要由中心导电杆和磁套组成。

导电杆在油箱内的一端与绕组连接，在外面的一端与外线路连接。

它是变压器易出故障的部件。

绝缘套管的结构主要取决于电压等级。

电压低的一般采用简单的实心磁套管。

电压较高时，为了加强绝缘能力，在瓷套和导电杆间留有一道充油层，这种套管称为充油套管。

电压在110kV以上，采用电容式充电套管，简称为电容式套管。

电容式套管除了在瓷套内腔中充油外，在中心导电杆（空心铜管）与法兰之间，还有电容式绝缘体包着导电杆，作为法兰与导电杆之间的主绝缘。

3.8分接开关（又称调压装置）

分接开关是调整变压比的装置。

双绕组变压器的一次绕组及三绕组变压器的一二次绕组一般有3、5、7个或19个分接头位置，分接头的中间分头为额定电压的位置。

3个分接头的相邻分头电压相差5％，多个分头的相邻分头电压相差2.5％或1.25％。

操作部分装于变压器顶部，经传动杆伸入变压器的油箱。

根据系统运行的需要，按照指示的标记来选择分接头的位置。

 变压器的高压装置分为无载调压和有载调压两种。

无载分接开关，是在不带电情况下切换，其结构简单。

有载分接开关，是在不停电情况下切换，在带负荷下进行，故在电力系统中被广泛采用。

3.9气体继电器 

气体继电器也称瓦斯继电器，它是变压器的主要保护装置，安装在变压器油箱与储油柜的连接管上。

有1%-1.5%的倾斜角度，以使气体能流到瓦斯继电器内，当变压器内部故障时，由于油的分解产生的油气流，冲击继电器下挡板，使接点闭合，跳开变压器各侧断路器。

压力释放器的实物如图5所示

图5压力释放器的实物图

3.10净油器（又称温差过滤器）

油器是一个充满吸附剂（硅胶或活性氧化铝）的容器，它安装在变压器油箱的侧壁或强油冷却器的下部。

在变压器运行时，由于上、下油层之间的温差，变压器油从上向下经过净油器形成对流。

油与吸附剂接触，其中的水分、酸和氧化物等被吸收，使油质清洁，延长油的使用寿命。

4油浸式变压器的保养与维护

4.1检查油温

油面温度计是为了测量和控制变压器顶层油温而设计的，同时也适用其它设备的检测和控制。

仪表具有良好的防护性能，能在户外条件下正常工作，一般仪表内装有三组或四组可调控制开关。

4.2吸湿器

当变压器由于负荷或环境温度的变化而使变压器油的体积发生胀缩，迫使储油柜内的气体通过吸湿器产生呼吸，以清除空气中的杂物和潮气，保持变压器内变压器油的绝缘强度。

变压器硅胶在干燥的状态下呈兰色，吸收潮气后变为粉红色，即说明硅胶已失去了吸湿效能，必须进行干燥或更换。

4.3检查油位

油柜是为了满足油箱内变压器油体积变化而设立的一个与变压器油箱相通的容器。

通过观察油位指示计检查储油柜或其它容器的油位。

油位必须符合油位曲线牌指示的温度。

如果油位太低，必须排除导致油损耗的故障，注入新的合格油，需使用的油牌号见油的检验证明。

4.4套管

由导电杆和套形绝缘件组成的一种组件绝缘件。

对于变压器来说，是用它将其内部的绕组引出线与电力系统或用电设备进行电气的连接。

必须检查套管的油位是否正常。

检查套管外表是否清洁，有无裂纹、破损及放电等现象。

检查套管接线端子与母线连接是否松动。

检查油纸电容式套管的油位是否正常。

检查油纸电容式套管将军帽是否松动。

检查套管外表是否清洁，有无裂纹、破损及放电等现象。

4.5取油样（用于油分析）

采油样的是监测变压器运行状态及反应内部是否存在故障的非常重要的手段。

变压器运行前、运行了很长时间或者为防止击穿应对油采油样。

建议采油样最长间隔期2年。

油样阀位于“中部”和“底部”，采油样用于其它分析。

化验项目一般为介损、油色谱、耐压、微水等项。

4.6切换所有分接，以清洁开关触头

铜触头浸于油中时，会失去光泽。

这种锈蚀层可能会导致触头温度升高。

所以无励磁调压开关一年至少一次切换所有分接头。

以清洁触头（变压器断电时）。

4.7检查联锁

端部位置是机械固定的。

当到达端部位置时，开关只能向反方向转动。

4.8检查法兰连接和焊接是否漏油

所有的法兰、密封和焊接都须检查是否漏油。

如果发现泄漏，必须及时再次拧紧螺钉，替换密封件或焊接进行弥补。

焊接只能由有经验的焊工进行。

必须遵守所有有关的事故预防规章，特别是油浸变的防火措施。

5油浸式变压器常见故障原因分析

5.2油浸式变压器内部出现异常声响

变压器内部出现异常声响可能有以下原因：

严重的过负荷使变压器内部发生沉重的“嗡嗡”声；由于内部有接触不良或有击穿点，使变压器内部发生“吱吱”或“噼啪”的放电声；由于变压器顶盖连接轴栓个别零件松动，变压器铁芯未被夹紧，造成硅钢片振动，会发出强烈噪声；电网中有接地或短路故障时，绕组中流过很大的电流，会发出强烈的噪声；变压器接有大型动力设备或能产生谐波电流的设备时，设备运行都可能导致变压器发出“哇哇”的叫声；由于铁芯出现谐振，变压器发生忽粗忽细的噪声；变压器的原边电压过高、电流过大都会发生异声；由于过电压、绕组或引出线对外壳放电，或铁芯接地线断开，致使铁芯对外壳放电，均使变压器发出放电声。

5.2变压器油位过高或过低

一般情况下油温的变化可以改变油位。

随着油温的变化，油位也相应出现一定范围的改变。

但是，在不正常情况下，由于渗油、渗水等故障和其他事故也会引起油位的异常变化。

其次，油温的变化与负荷状况、环境温度等条件有关。

当油位变化与这些因素不一致时，则可能是假油位。

出现假油位的原因：

油标管堵塞；防爆管排气孔堵塞。

另外，油位过高将造成溢油；油位过低，则可能造成变压器内部引出线乃至线圈外露，导致内部放电。

5.3变压器油质变坏或油温突然升高

在工作状态时，变压器油的主要作用是冷却和绝缘。

当长时间过热运行或壳体进水，吸收潮气，会使油质变坏。

通过油标观察会发现油色异常加深或变黑；经取样分析可以检验出油内含有碳粒和水份，酸值增高，闪点降低，绝缘强度降低等。

这种情况很容易在绕组与外壳间发生击穿放电，造成严重事故。

当变压器正常运行时，油温如果突然升高经常是变压器内部过热的原因。

铁芯着火，绕组匝间短路，内部螺丝松动，冷却装置故障，变压器严重过负荷都可能使油温突然升高。

5.4变压器着火

当变压器内部发生故障，又没有及时处理，即可能着火，酿成火灾。

变压器着火时，油箱内绝缘油燃烧，变成气体，使油箱爆裂，燃烧的绝缘油向变压器外喷流，将造成设备损坏和财产损失。

变压器导线内部或外部短路，严重过负荷、雷击或外界火源移进变压器，均可能导致变压器着火。

6低压变压器故障的处理措施

6.1当发现变压器发出异常声响

当发现变压器发出异常声响时，应根据上述分析判断其可能的原因，有针对性的采取应急措施。

如变压器内部发出的异常声响是由于零件松动或绕组导线击穿产生的，应立即停电处理，以免事故进一步扩大。

6.2有气体继电的跳闸保护

有气体继电保护的将其跳闸回路解除，防止误跳闸。

电气设备操作人员要经常检查油位计指示，发现油位过高时可适量放油；油位过低时及时补油。

若是由于变压器漏油引起的，则应采取停电检修及其它应急措施。

当发现油枕或防爆管异常喷油时，应立即切断变压器的电源，以防止故障和事故的扩大。

6.3油箱油色异常

发现油色异常加深或变黑，需对绝缘油进行再生和过虑处理；由于负荷因素造成的油温突然升高，可适当减少或调整负荷；其他异常情况引起的油温突然升高，则应立刻停电，对变化器进行全面检修。

6.4管理措施

加强变压器的运行管理，尽量控制变压器内油温不超过85℃；定期对变压器的电气性能进行检查和试验，定期做油的劣化试验。

小容量变压器高低压侧应有熔断器等过流保护环节；大容量的变压器应按规定装设气体保护和差动保护。

当高压用熔断器保护时，100kVA以下的变压器，熔丝额定电流按变压器额定电流的2~3倍选择。

100kVA以上的变压器，熔丝按额定电流的1.5~2倍选择。

安置变压器的房间为一级耐火建筑；应有良好的通风，最高排风温度不宜超过45℃，进风和排风温差控制在15℃范围内；室内应有挡油设施和蓄油坑；按安全要求同一室内不要安装两台变压器。

经常检查变压器负荷，负荷不得超过安全管理规定。

由架空导线引入的变压器，按规程装设避雷器，雷雨季节前应对防雷装置进行检查。

设专人对变压器进行维护，有巡视和检查制度及记录。

保持变压器正常安全经济运行和工作环境的清洁。

7油浸式变压器的漏电保护

实践中，在低压配电系统中装设漏电保护器后，均能显著地降低触电死亡和火灾事故的发生率。

但是，如果漏电保护器装设部位不当，不仅不能发挥漏电保护器的保护作用，而且可能频繁地误动作，从而影响生产，甚至造成损失。

7.1电源中性点接地系统三相五线制漏电保护

电源中性点接地系统三相五线制漏电保护。

在用电设备绝缘正常的情况下，单相用电设备投入运行后，将产生零序不平衡电流，IN流过中性线，其值为IN=IA+IB+Ic当用电设备A相绝缘击穿且单相用电设备也投入运行时，有以下关系式：

IA+IB+Ic=IN+IL，IL=IL1+I12+I13式中IN-不平衡电流，以中性线为回路。

IL-漏电电流，分别以IL1、I12、I13的路径为回路。

I1-各相零序漏电流之和经对照可以看出，末端保护的漏电流最佳保护点共有三处：

在干线上测定A、B、C、N四根线电流相量之和得IL=IA+IB+IC-IN显然应该用四线零序电流互感器测定。

在本相用电设备进线端测A、B、C三相线电流，应采用三线零序电流互感器测零序电流。

单相用电设备进线端用二线电流互感器测零序电流。

7.2电源中性线接地的三相四线制漏电电流测点

电源中性线接地的三相四线制漏电电流测点。

工厂中离变电所远的生产车间，民用建筑等，均用三相四线制接线方式，中性线兼作保护接零干线，在全面设备绝缘正常而单相用电设备投运的情况下，不平衡电流在中性线上产生电压降，该电压降直接加于各电机外壳与大地之间，不平衡电流中之微小部分以大地为回路。

当用电设备A相绝击穿且单相用电设备投入运行时，不平衡电流IN与1#电机漏电流IL的共同路径为中性线。

为了测出IL，必须正确选择测点及接线。

将测点选在M处，若用四线零序电流互感器，测得电流为：

IA+IB+IC-IN-I12=I12+I13是漏电流的一部分。

若用三线零序电流互感器，测得电流为IA+IB+IC=IN+IU+I12+I13测出的电流包含不平衡电流和漏电流两种成分。

末端保护漏电流量最佳保护点共有三处：

用四线零序电流互感器接于枝接用电设备的干点之后。

用三线零序电流互感器接于用电设备的进线端。

7.3干线的漏电流测点

干线的漏电流测点。

测漏电流的接线如下，电源中性点不接地的三相三线制系统中，用三线零序电流互感器接于干线始端的A、B、C相导线上。

电源中性点接地的三相五线制系统中，用四线零序电流互感器接于干线的A、B、C、N四根导线上。

电源中性点接地的三相四线制系统中，如果干线接的负载全部是三相对称负荷，则应该用三线零序电流互感器接于干线始端的A、B、C相导线上。

电源中性点接地的三相四线制系统中，如果干线上接有不对称负荷，应该用纵差动式接线测定漏电流，漏电保护装置若用纵联差动式接线称为差动式漏电保护器。

在L1和L2之间的干线与支线均无漏电流时，漏电断路器不动作，当Ll与L2之间时干线或支线有漏电流IL时，漏电断路器DL切断故障电路。

8干式变压器的主要结构

干式变压器的结构如图6所示

图6干式变压器的结构图

8.1铁芯

干式变压器使用的铁心材料主要有铁片、低硅片，高硅片，的钢片中加入硅能降低钢片的导电性，增加电阻率，它可减少涡流，使其损耗减少。

我们通常称为加了硅的钢片为硅钢片，变压器的质量所用的硅钢片的质量有很大的关系，硅钢片的质量通常用磁通密度B来表示，一般黑铁片的B值为6000-8000、低硅片为9000-11000，高硅片为12000-16000。

8.2绕制变压器材料

绕制变压器通常用的材料有漆包线，沙包线，丝包线，最常用的漆包线。

对于导线的要求，是导电性能好，绝缘漆层有足够耐热性能，并且要有一定的耐腐蚀能力。

一般情况下最好用Q2型号的高强度的聚脂漆包线。

8.3绝缘材料

在绕制变压器中，线圈框架层间的隔离、绕阻间的隔离，均要使用绝缘材料，一般的变压器框架材料可用酚醛纸板制作，层间可用聚脂薄膜或电话纸作隔离，绕阻间可用黄腊布作隔离。

8.4浸渍材料

变压器绕制好后，还要过最后一道工序，就是浸渍绝缘漆，它能增强变压器的机械强度、提高绝缘性能、延长使用寿命，一般情况下，可采用甲酚清漆作为浸渍材料。

9干式变压器的保养与维护

9.1定期做好清理工作

如发现有过多的灰尘聚集，则必须立即清除，以保证空气流通。

在积尘较大的场所，干式变压器至少每半年在清扫一次。

对于通风道里的灰尘。

应使用吸尘器或压缩空气来进行清除。

如果不及时清除将影响变压器的散热，还将导致变压器绝缘降低甚至造成绝缘击穿。

例如我在实习单位63919部队变电站220kV位庄变压站35kV站用变在一次停电试验中。

使用2500V光欧表测量干式变压器铁心绝缘电阻，其铁心绝缘电阻降低至3MΩ，比上次试验数据100MΩ降低很多，其主要原因就是变压器通风道中的灰尘没有清扫干净，清扫处理后铁心绝缘电阻上升至100MΩ。

9.2加强通风设备的运行维护，保证变压器通风流畅

确保通风设备正常，主要是确保风机的正常运转。

如所带负荷很小，并证明变压器确实没有特别过热点（这可用红外线测温仪和本身自配的温控器检测），可以减少运转的风机，但必须保证有风机正常运行，因为干式变压器一旦发生热损坏，将严重损坏内部绕组，其后果不堪设想。

一般散发1kW损耗的热量，应该的4m³/min的通风量。

对无外壳的变压器应在周围安装隔离遮拦。

变压器室的门、通风孔都要有防止雨雪和飞鸟、蛇等小动物进入的措施。

9.3加强温度的监控

平常要加强对温控器的观察，看显示的三相温度是否平衡，某一相的温度显示值是否有突变现象。

目前温控器与变压器内部热敏电阻（测温度）之间的接头采用的是针式插头，一旦接触不良，就会导致温控器误判断。

但如果加强监视，就会发现温控器的不正常工作状态，提前采取措施，避免故障的发生。

对于大容量变压器和重要场所的变压器，在订货时可以要求变压器生产厂家每相多安装一只热敏电阻，实现对温控器的双重化配置，这样就可以很好在避免此类故障的发生。

9.4积极开展去潮去湿工作，保证其干燥程度

在某些比较潮湿的地方（如雨水较多、阴暗地方），若启用已停运的干式变压器，则要检查是否有异常潮湿。

如有，要启动热风对其表面进行干燥处理，以防绝缘击穿。

对氧浇注干式变压器而言，这种表面潮湿并不影响绕组内部的绝缘，因此，处理后就可投入运行。

一旦变压器投入运行，其损耗产生的热量，将会使绝缘电阻恢复正常。

9.5认真检查紧固件、连接件是否松动，保障干式变压器的机械强度

变压器在长期运行过程中，由于外界知路等原因，不可避免地出现端头受力、振动引起的紧固件、连接件松动现象。

发生上述现象，就有可能产生过热点。

为此，在高低压端头及所有可能产生过热的地方都要设置示温蜡片，定期观察，并结合清扫、预防性试验，紧固端头和连接件。

9.6积极开展除锈工作，防止铁心锈蚀

干式变压器的铁心都是暴露在空气中，极易锈蚀。

如果发生大面积铁心锈蚀，就会使变压器的损耗增加、效率下降，甚至直接影响变压器的寿命。

所以要定期除锈防锈，避免铁心锈蚀。

另外，目前生产的干式变压器耐压水平较油浸式变压器低，因此要加强对避雷器的配置和维护检测。

避雷器以选氧化锌避雷器为佳。

高压侧应由电缆进线，不宜直接与架空线路相连接。

10总结

通过本篇论文制作过程我对油浸式变压器和干式变压器有了深刻的了解，从中学习到了很多新的知识而且对油浸式变压器和干式变压器的保养与常见故障有了很多了解。

比如：

平时如何维护变压器、如何检查变压器、检测变压器的故障和排除变压器故障，通过这些使我增加了很多对变压器的实践和理论知识。

[参考文献]

[1]赵文彬,严璋《油浸电力变压器固体绝缘老化的诊断》变压器;2002年12期

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[3]张植保《变压器原理与应用》化学工业出版社2007年

[4]余涛《干式电力变压器技术与应用》中国电力出版社2008年

[5]《北极星变压器网》2012年