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技师论文
变压器的检修与电气试验
摘要
电力变压器安全可靠运行,其中维护与检修是必不可少的，并结合变压器主要的电气试验进行分析，这样的有机结合才能保证电力设施的安全、经济、可靠投入运行，确保电力系统正常运行。
关键词：
变压器；检修；电气试验
Keywords:
transformer；Overhaul；Electricaltest
目录
摘要…………………………………………………………………………………………………1
前言…………………………………………………………………………………………………3
第一章变压器的原理及结构分析………………………………………………………………4
第一节变压器的原理分析…………………………………………………………………4
第二节变压器的组成………………………………………………………………………4
第三节变压器的分类………………………………………………………………………5
第二章电力变压器的检修………………………………………………………………………6
第三章变压器的故障分析………………………………………………………………………7
第四章电气试验…………………………………………………………………………………9
第一节绕组直流电阻试验…………………………………………………………………9
第二节绝缘性能及变压器油试验…………………………………………………………11
第三节交流工频耐压试验…………………………………………………………………12
第四节电压比试验…………………………………………………………………………12
参考文献…………………………………………………………………………………………13
致谢………………………………………………………………………………………………13
前言
变压器是电力系统的电气设备。
尽管变压器是静止设备，结构牢靠，故障机会比较少，但运行经验表明，在长期运行中，会受到水分，潮气的浸入，还会受到机械应力和电场的作用、导体本身发热的作用以及大自然等各种因素的影响，会使绝缘逐渐发生老化而形成缺陷，绝缘缺陷的存在和发展造成在实际运行中可能发生各种类型的故障和异常运行状况，给电力系统的安全可靠运行带来严重影响。
根据绝缘预防性试验，可以判定是否存在绝缘缺陷或能否继续投入运行，除了对绝缘状态的变化，和绝缘缺陷的有针对性的试验项目进行历史比较外，还应对设备的绝缘结构特点，对应试项目的试验结果进行综合分析，通过设备性能变化的规律加以确定。
而继电保护装置就是能反映被保护设备的故障或不正常运行而将故障设备从电网中切除，保证无故障设备迅速恢复正常运行，并使故障设备免于继续遭受破坏。
因此，必须根据变压器的容量及重要性进行电气试验数据检测以及装设性良好、动作可靠的保护装置。
第一章变压器的原理及结构分析
第一节变压器的原理分析
在交流电路中将电压升高或降低的设备叫变压器。
变压器能把任意数值的电压转换成频率相同的我们所需的电压值，以满足电能的输送，分配和使用要求。
变压器是根据电磁感应原理制成的。
它由一个用硅钢片（或矽钢片）叠成的铁芯和绕在铁芯上的两组线圈构成。
铁芯与线圈间彼此相互绝缘，没有任何电的联系。
我们将变压器和电源一侧连接的线圈叫初级线圈（或叫原边），把变压器和用电设备连接的线圈叫做次级线圈（或副边）。
当将变压器的初级线圈接到交流电源上时，铁芯就会产生变化的磁力线。
由于次级线圈绕在同一铁芯上，磁力线切割次级线圈，次级线圈上必然产生感应电动势，使线圈两端出现电压。
因磁力线是交变的，所以次级线圈的电压也是交变的。
而且频率与电源频率完全相同。
理论证实，变压器初级线圈与次级线圈电压比和初级线圈与次级线圈的匝数比值有关，可用下式表示：
初级线圈电压初级线圈匝数
——————=——————
次级线圈电压次级线圈匝数
说明匝数越多，电压就越高。
因此可以看出，次级线圈比初级线圈少，就是降压变压器。
相反则为升压变压器。
第二节变压器的组成
变压器主要由铁芯、线圈组成的。
此外还有油箱、油枕、绝缘套管及分接开关等。
（1）铁芯：
主要作用是导磁。
所以多采用导磁性能很好的硅钢片叠成，片厚一般只有0.35~0.5毫米，并两面涂漆，以减少损耗。
（2）线圈：
一个变压器内有两种电压线圈（初级线圈和次级线圈），都是由绝缘铜线（铜线外表涂以高强漆皮）或铝线绕成的多层线圈，用来套在铁芯上。
（3）油箱：
是变压器的外壳。
内装铁芯、线圈和变压器油。
使铁芯与线圈浸在变压器油内，起散热作用。
（4）油枕：
就是储油器。
油枕起着储油和补油的作用，当变压器运行时，温度升高油膨胀，油箱的油流入油枕；当温度下降油收缩时，油枕里的油又流入油箱中，这样来保证油箱中油始终充的满满的。
（5）绝缘套管：
为初级线圈和次级线圈引出到油箱外部的绝缘装置，同时起着对地绝缘作用。
（6）分接开关：
是调整电压比的装置。
为了使次级电压符合用户要求，在初级线圈末端相应留有三至五个抽头，并将这些抽头分别接到一个开关上，就叫分接开关。
一般可以调整的范围是额定电压的±5%。
注意分接调节时必须切除电源。
第三节变压器的分类
变压器常用的有：
按相数分，有单相变压器和三相变压器。
按用途分，有电力变压器，专用电源变压器（电镀、电解、电焊等），调压变压器，测量变压器（电压互感器、电流互感器），小型电源变压器（用于小功率设备），安全变压器等。
按结构特点分，有芯式和壳式两种，线圈双绕组、三绕组和多绕组，自耦变压器。
按冷却方式分，有油浸式和空气冷却式。
经过多年对昆钢板带厂、炼铁厂、炼钢厂、棒线厂、水泥厂等单位变压器的检测，大多属于油浸式变压器，因此本文主要对油浸式变压器的电气试验进行分析。
第二章电力变压器的检修
1、室外配电电力变压器经常受变化的气候条件（如温度、雷雨、雪雾、污染等）影响，另外还受主变的负荷影响作用，甚至受到外力破坏。
为掌握其运行状况，及时发现缺陷，必须定期巡视，最好一月一次。
2、电力变压器运行中常会出现如套管漏油、套管发热、油枕油位过高或过低、主体温度异常、有异声及冷却系统不正常等问题，应设法立即消除隐患，必要时停电检修。
3、对分接开关检修时进行手动和电动分接变换操作，检查各部分动作的正确性，将分接开关的指示位置摇到指定工作位置。
抽出分接开关油室中的油，拆下分接开关顶盖及相关部件，垂直吊出分接开关芯子，用干净变压器油冲洗油室和分接开关芯子表面的油污及切换开关触头外壳和过渡电阻等部件，并用百洁布擦亮切换触头上因电弧产生的腐蚀表层，用干净的白布擦干净各部件。
将油室擦洗干净后，从变压器储油柜用氮气加压0.015MPa，保持1小时检查油室有无渗漏。
4、在运行过程中由于受电磁场振动力或短路振动力的影响而造成器身内部的铁轭、绕组、引线、夹件、压钉等部位松动或位移应立即停电检修，吊罩检查。
5、对运行设备定期进行预防性试验，对于泄漏电流值超过标准值的不合格产品及时更换；要定期进行接地电阻检测，对100KVA及以上配电电力变压器要求接地电阻在4Ω以内，对100KVA以下配电电力变压器，要求接地电阻在10Ω以内。
电力变压器在电力系统中处于极其重要的地位，其运行、检修和维护的好坏，直接关系到供电企业的经济效益、社会形象，关系到广大用户的电能质量，也关系到整个电网系统的安全运行。
在现场实际运行维护过程中，由于受使用条件、运行环境、运行周期和维护人员责任心强弱、技能水平高低的限制，实际反映出的运行水平就有千差万别。
第三章变压器的故障分析
由于电力变压器的工作环境较差，一些部件如：
铁芯、绕组、分接开关、气体继电器等常会发生故障。
对这些部件的检修，能够及时排除故障，从而保证供电的质量和可靠性。
要排除这些部件的故障，必须先了解电力变压器常见故障发生的部位、故障现象及故障产生的原因等。
经过多年对变压器的检测，对电力变压器的常见故障现象和原因归纳如下：
故障部位
故障种类
故障现象
故障原因分析
铁芯
铁芯叠片间绝缘损坏或局部烧熔
①空载损耗大
②高压熔丝熔断
③油温升高
油色变深
吊心检查，可见漆膜脱落，部分硅钢片裸露、变脆、起泡，并因绝缘炭化而变色
①受剧烈振动使叠片间发生位移而摩擦引起
②叠片间绝缘老化或有局部损伤
③夹紧铁芯的穿心螺杆与铁芯间绝缘老化，使螺杆与铁芯叠片间接触造成短路而发热，引起局部烧熔
铁芯两点接地形成涡流通路，使铁芯局部严重发热
叠片有不正常响声
铁芯叠片间有异常响声
①铁芯叠片中有多片或缺片
②铁芯的紧固件松动
③铁芯油道内或夹件下面有未夹紧的自由端
铁芯局部短路或铁芯局部烧熔
铁芯叠片间有杂物或叠片在接缝处有弯曲
绕组
匝间短路或层间短路
①变压器异常发热
②油温升高
③变压器油发出特殊的“咝咝”声
电源侧电流增大
高压熔丝熔断
⑥气体继电器动作
①绕组匝间或层间绝缘老化
②变压器油中含有水分及腐蚀性杂质
③外部短路过载等所产生的电磁力，使绕组产生机械形变而使绝缘损坏
绕组开路
①断线处产生电弧，使变压器有放电声
②断线的相没有电流
①导线接头、引出线焊接不良
②雷击冲击电流造成断线
③安装套管时使引出线扭断
分接开关
触头表面熔化与烧坏
①油温升高
②高压熔丝熔断
③触头表面产生放电声
①开关装配不当，造成接触不良
②触头的弹簧压力不够
相间触头放电或各分接头放电
①高压熔丝熔断
②油枕盖冒烟
③变压器油发出“咕嘟”声
①过电压引起
②变压器油内有水
③螺钉松动，接触不良
套管
对地击穿
高压熔丝熔断
①套管有隐蔽的裂纹或有碰伤
②套管表面污垢严重
③变压器油面下降过多
套管间放电
高压熔丝熔断
套管间有杂物
瓦斯继
电器
不动作
发生严重故障时不动作
①上下油杯不灵活
②干簧触点的通断不正确
③干簧触点有被粘住现象
④接线板及接线柱间绝缘损坏
⑤接线板、放油口、试验杆顶和两端法兰处有漏油现象
变压器油
油变质
变压器油色变暗
①变压器故障引起油分解
②变压器油长期受热氧化严重，油质劣化
第四章电气试验
第一节绕组直流电阻试验
绕组电阻的测量是变压器试验中既简便、又重要的一个试验项目。
通过绕组电阻的测量，可以检查出绕组内部导线的焊接质量；引线与绕组的焊接质量；绕组所用导线的的规格是否符合设计；分接开关、引线与套管等载流部分的接触是否良好；三相电阻是否平衡等。
在变压器的负载试验中，对于附加损耗较大的变压器，要提供测量较准确的绕组电阻，以便计算电阻损耗用。
因此，确定正确的测量方法，选择适当的测量设备，是保证测量绕组电阻准确度的关键。
（1）、测量方法
目前我们采用的测量方法是电桥法，电桥分为单臂电桥和双臂电桥，准确度高、灵敏度高，具有直接读数的优点。
（2）、测量数据分析
影响变压器绕组电阻测量准确度的因素很多：
表计的准确度级次、接线的方法、温度的测量、试验接触状况和电流稳定情况等等。
因而，在测量前要加以考虑，以减小或避免上述可能产生的误差，而得到较为准确的测量电阻值。
（1）电阻测量和温度的关系
测量电阻时，准确的记录被试绕组的温度十分重要，器身浸入油中不励磁静放三个小时后方能确定油的平均温度。
认为此时绕组温度与油的平均温度相同。
油的平均温度取顶层油温与散热器进出口温差之半的差。
在温升试验测量冷态电阻时，为了准确的确定绕组平均温度，强迫油循环变压器应开动油泵使油循环。
在绕组温度为t℃时测出的绕组电阻，应换算至75℃时的阻值，与设计值比较并提供给用户。
换算公式如下：
R75℃=RtK
式中R75℃——75℃时的电阻值；Rt——环境温度下的电阻值
K=T+75/T+t
式中T——因数（铜导线为235，铝导线为225）；t——绕组温度，℃
（2）不同联结绕组的电阻测量
对于无中性点引出的星形联结或三角形联结的绕组，应测量其三相的线电阻；对于有中性点引出的星形联结的绕组，应测量其相电阻，对于低压为400Vyn联结的配电变压器例外，因为其中性点引线所占比重比较大，故应测量其线电阻。
试验中对带有分接开关的绕组，应在所有分接下测量其绕组电阻。
变压器绕组分接间的绕组电阻差一般近似于分接电压比的差，即±5%或±2×2.5%等。
但个别小容量高电压变压器，如50kVA35kV的绕组，由于分接线段用较正常线段线号粗的导线，所以虽然分接电压差±0.5%，而绕组电阻只差±0.1%左右。
（3）三相电阻不平衡的分析
除了比较其分接间相差的阻值外，还应比较三相间所测电阻的不平衡率（以三相实测最大值减最小值为分子，三相实测平均值做分母计算），一般产品所测电阻值的三相不平衡率均应小于2%，如果产品由于导线材质和结构等原因三相电阻不平衡率超出这一规定时，除在出厂报告中写明具体实测值外，还应注明引起这一偏差的原因，应对实测值进行比较。
绕组电阻测量后均换算成相电阻，然后再换算到75℃的电阻作为试验数据分析，如果测量的是线电阻，应按下列公式换算成相电阻。
星形联结时Rxg=Rxn/2
三角形联结时Rxg=1.5Rxn
式中Rxg——相电阻；Rxn——线电阻。
测量结果，如果三相线电阻不平衡率超过2%，并且无法准确地测量其相电阻时，则需按下列算法求出每相电阻值，然后和设计值或出厂数据比较，即可找出缺陷相。
当绕组星形联结时
Ra=（Rab+Rac-Rbc）/2
Rb=（Rab+Rbc-Rac）/2
Rc=（Rbc+Rac-Rab）/2
当绕组三角形联结，并为a-y；b-z；c-x时
Ra=（Rac-Rp）-RabRbc/Rac-Rp
Rb=（Rab-Rp）-RbcRac/Rab-Rp
Rc=（Rbc-Rp）-RabRac/Rbc-Rp
Rp=Rab+Rbc+Rac/2
式中Ra、Rb、Rc——相电阻；Rab、Rbc、Rac——线电阻。
三相电阻不平衡或与设计值相差太大，最常见的几种原因。
（1）分接开关接触不良。
一般表现为个别一两个分接头的电阻偏大，而且三相之间电阻不平衡。
主要是由于分接开关内部不清洁，电镀脱落，弹簧压力不够等原因造成的。
（2）焊接不良。
由于引线和绕组焊接处接触不良造成电阻偏大，多股并绕绕组，其中一股或两股没有焊上，一般这时电阻偏大的较多。
（3）三角形接线一相断线。
当三角形一相断线，测出的三相电阻都比设计值大得多，没断线的两相比正常大1.5倍，而断线的相的电阻则比正常的大3倍。
（4）变压器的套管中，导杆和引线接触不良或断裂。
所测三相电阻不平或偏差很大，抽芯检查看不到明显的断线点，这时就应检查瓷瓶套管内的连线，通常都是焊接不好造成的。
第二节绝缘性能及变压器油试验
绝缘性能及变压器油试验是对变压器主绝缘性能的试验，以此发现变压器绝缘的局部缺陷和普遍的缺陷，它是决定进行耐压试验和继续运行的主要参考数据。
绝缘性能试验一般有绝缘电阻和吸收比试验;泄漏电流和交流耐压试验。
（1）绝缘电阻和吸收比试验
直流电压U作用于绝缘上时，瞬间的起始电流值为i0，两电极间的总电流为i，总电流i随时间衰减，最后稳定于泄漏电流is。
对于一般中、小型变压器来说，一分钟基本上能稳定，对于巨型变压器来说，需要较长的时间才能稳定，为了节约时间，通常取加压一分钟后读取泄漏电流或绝缘电阻。
泄漏电流is与时间无关，而与整体受潮或贯通性的缺陷有关。
绝缘性能愈好，绝缘电阻愈高，泄漏电流就愈小。
反之，绝缘电阻愈低，泄漏电流就愈大。
这是判定绝缘好坏的一种方法。
绝缘性能的好坏，不但影响绝缘电阻和泄漏电流的最后稳定值，而且使绝缘电阻随着时间变化与总电流i的关系曲线改变。
曲线i随时间变化的现象称为吸收现象，在同类产品中，绝缘性能愈好，吸收现象曲线衰减得愈慢；绝缘性能愈坏，吸收现象曲线衰减的愈快。
（2）变压器油试验
变压器油是油浸变压器的主要绝缘部分，因此，变压器油的电气强度直接影响整个变压器的绝缘性能，在变压器耐压实验前必须进行变压器油的试验。
变压器油击穿电压的试验应在10-70℃之间进行，油的击穿电压试验最好在油击穿试验器上进行，也可以利用试验变压器和调压器带过流保护的成套装置上进行。
但往往后一种设备，由于击穿电流较大，油杯的游离碳增加较多，而使试验值偏低。
在保证试验装置正常，油杯清洁，电极表面良好，油温在10-70℃之间时，试验按下列步骤进行：
（1）检查油杯和电极表面状态，除去所有外物和电极上可能遗留的烧焦痕迹，并测量电极是否正确，然后用汽油擦洗干净。
（2）将变压器油样活塞打开，冲洗三次，然后使油徐徐流入杯内，使其不至产生气泡，到油面至杯口20mm为止。
（3）静放10分钟，以消除油中存在的气泡。
（4）操作油击穿试验器，使电压按每秒不大于3kV的速度升高，直到击穿为止，记录击穿时的电压。
（5）共试5次，每次间隔1分钟。
每次用干净的玻璃棒拨除游离碳。
（6）如果5次的击穿电压值之差不超过25%，则取其平均值加以记录；如果有超过25%的，须重复试验，直到有5个可用的数据为止。
对于35kV以下的变压器，其击穿电压应不低于30kV。
对于35kV以上的变压器，其击穿电压应不低于40kV。
第三节交流工频耐压试验
变压器绝缘性能和变压器油试验后，为了保证变压器质量符合国际标准，必须进行绝缘电气强度试验即交流工频耐压试验。
它对考核主绝缘强度，绝缘的局部缺陷，具有决定性的作用。
如果变压器有缺陷只有用超过额定电压一定倍数的高电压进行试验才能发现，交流工频耐压在不低于80%额定频率的试验电压下持续1分钟，如果被试品没有异响和击穿现象，则说明被试品是合格的。
第四节电压比试验
变压器是变换电压以达到输配电能的电气设备，电压比试验就是要验证变压器能否达到预计的电压变换效果。
电压比是是变压器并联运行的重要条件，两台中小型变压器的电压比相差1%时，并联后在绕组内就产生10%额定电流的循环电流，使变压器的输出容量减小，因而不希望变压比偏差太大，至少应限制在一定范围内。
变压比试验就是在变压器的一侧（高压或低压）施加一个低电压，然后用仪表或仪器测量另一侧的电压，通过计算来确定变压器是否符合技术条件所规定的各绕组的额定电压。
另外电压比试验还可以验证变压器外面分接开关指示位置与里边器身的实际分接位置是否一致。
参考文献
1．胡兰新．10kv以下电力变压器的堆护与检修探讨．湖北电力科技．2007。
2．卓乐友电力工程电气设计手册中国电力出版社2004
3．电力工业部电力设备预防性试验规程中国电力出版社1997
4．李佳斌，王诚．超高频方法在电力变压器检测堆护和保养中的应用分析．科学时代．2O08．
5．[1] 王晓莺.《变压器故障与监测》.机械工业出版社，2004 [2] 董其国.《电力变压器故障与诊断》.中国电力出版社，2000
6．水利电力部西北电力设计院.《电气工程设计手册电气一次部分》.中国电力出版社，1989
7．电力工业部西北电力设计院.《电气工程设计手册电气一次部分》.中国电力出版社.1998
8．文锋.《现代发电厂概论》.中国电力出版社.1999
9．黄益庄.《变电站综合自动化技术》.中国电力出版社.2001
致谢
此项课题于2014年9月完成，感谢指导老师给我们提供了宝贵的培训机会，感谢所有老师和关心、支持过我的领导与合作过的同事，他们在我工作、进修培训过程中给予了很大的帮助。
诚挚感谢本文参考和引用的各位文献作者。
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