变压器及其检修.docx
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变压器及其检修
维修电工（中级）
讲义
变压器及其检修
2012
王老师
变压器及其检修
培训目标：
熟悉三相变压器的测试使用方法；
了解电焊变压器和仪用互感器的使用。
（一）、三相变压器
三相交流电在经济、技术上有极大的优势，所以现代电力系统都采用三相交流电，为此三相交流变压器也被广泛应用。
它可以由三个单相变压器连接组成，所以称为三相
1
瓣蹦
2）交流法。
如图2－73b所示，在其中一相绕组两端接入一个交流电源U，在将另外两相绕组的一端连接起来，另一端之间接入一个灯泡。
当开关S闭合时，若灯泡不发光，则表示灯泡两端连接的端点同为首端（或尾端），否则，若灯泡发光，则表示灯泡两端连接的端点互为首尾端。
按照相同的方法，可以判别剩下的一相绕组的首尾端。
（2）变压器一、二次绕组同名端的判别。
三相变压器除了一次侧、二次侧的三相绕组间必须判别首尾端外，一次和二次绕组间还必须判别同名端。
这就关系到一次侧和二次侧线电压的相位差，影响联结组别。
判断同名端的方法有直流法和交流法两种。
1）直流法。
如图2－74a所示，在一次绕组两端接入一个直流电源E，在对应的二次绕组两端接入一个毫安表。
当开关S闭合瞬间，若毫安表的指针正偏，则直流电源正极所接端点与毫安表正极所接端点互为同名端，否则，若毫安表的指针反偏，则直流电源正极所接端点与毫安表正极所接端点互为异名端。
2）交流法。
如图2－74b所示，在一次绕组两端接入一个交流电源U1，将一次绕组一端与对应二次绕组一端连接起来，在一次绕组另一端与对应的二次绕组的另一端之间接入电压表。
若电压表电压等于一次侧电压U1与二次侧电压U2之差，则表示电压表两端连接的互为同名端，否则，若电压表电压等于一次侧电压U1与二次侧电压U2之和，则表示电压表两端连接的互为异名端。
图2-73变压器绕组首尾端的判5U
a）直流法b）交流法
图2-74变压器一、二绕组同名端尹u$U
a）直流法b）交流法
（3）三相绕组的联结
1）三相绕组Y形接法。
三相绕组Y形接法就是把三相绕组的尾端连在一起构成中性点N，三个首端接电源或负载，如图2－75a所示。
当一次侧Y形接法，如果首尾端接反，磁路将严重不对称，空载电流将上升；当二次侧Y形接法，如果首尾端接反，则三相电动势不对称。
图2一75变压器绕组的联结
a）Y形接法b）么形正相序接法。
）A形反相序接法
国际上规定，标志三相变压器一、二次绕组线电动势的相位关系用时钟表示法。
即规定一次高压侧线电动势E，m。
@W为长针，永远指向12点位置；低压侧线电动势E，n，zw为短针，它指向的时间即为联结组别的标号。
如Y，d11表示高压侧为Y形接法，低压侧为△形接法，一次侧线电压滞后于二次侧线电压相位30°。
虽然联结组别有很多，但为了便于制造和使用，国家标准规定了三相双绕组电力变压器五种常用的联结组见表2－12。
表2一1z国家标准规定的三相双绕组电力变压器绕组联结组别
接线图
1）联结组别的判别。
知道变压器的绕组联结图及各相一次侧、二次侧的同名端，如图2－77所示，可按下列步骤判别。
2·三相变压器的铭牌及参数
每个变压器都有铭牌，它是了解和使用变压器的依据。
铭牌上记载了变压器的型号及各种额定数据，如图2－78所示。
图2一路电力变压器的铭牌
电力变压器的参数有如下几种：
（1）型号。
型号是表示变压器的结构特点、额定容量（kVA）和高压侧的电压等级（kV）。
新型号S9－80/10——三相电力变压器第9设计序号，S=80kVA，U=10kV（高压侧）。
（2）额定电压UN。
一次侧额定电压是指它正常工作时的线电压，它是由变压器的绝缘强度和允许发热条件所规定的。
二次侧额定电压是指一次侧额定电压时，分接开关位于额定电压位置上，二次侧空载时的线电压，单位是V。
（3）额定电流IN。
额定电流是指在某环境温度、某种冷却条件下允许规定的满载线电流值。
当环境温度和冷却条件改变时，额定电流也应变化。
额定电流的大小主要由绕组绝缘和散热条件决定。
例如，干式变压器加风扇散热后，电流可提高50%。
我国规定变压器的环境温度是40℃。
（4）额定容量SN。
额定容量的单位为kVA，也称视在功率，表示在额定工作条件下变压器的最大输出功率，而满负荷时实际的输出功率为：
R=SNcosφ。
当然，SN也和IN一样受到环境和冷却条件的影响。
单相时：
SN=吵NI2N
三相时：
S云侮3U2NU，N
需相等，变压比K的误差不允许超过0.5%。
2）联结组别必须相同。
前面在分析联结组别时就讲到，它反映了一次侧、二次侧线电压的相位关系。
如果联结组别不同，即使二次侧电压大小一样，但因相位不同，它们并联后，仍会产生内部电动势差，而导致产生环流。
如图2－80所示Y，如与Y，dll两台变压器并联运行时，二次绕组线电压之差：
30。
At/2=屿2O-U，，i=2[/2Nsin丁-=0.·518U2N
这是最轻的情况，即最小的情况，即便这样大的电压差也足以损坏变压器，所以联结组别不相同的变压器不允许并联运行。
3）短路阻抗（短路电压）要相等。
短路阻抗（短路电压）必须相等，这关系到运行时的负载分配是否合理。
如图2－81所示，三台容量不同的单相变压器并联运行时，从并联运行等效电路中可以看出：
因为二次侧并联运行，故空载电压都相等（即为UO2），输出电压也都相等（为U2），因此，三台变压器的内部压降应相等。
在并联电路中，并联支路的电流与支路电阻的倒数成正比，可以证明，变压器并联运行时的负载分配（即电流分配）与变压器的短路电压成反比。
因此，为了使负载分配合理（即容量大，电流也大），就应该使每台变压器的电流标么值一样，也就是要求它们的短路电压都一样。
如果短路电压不相等，那么将来并联运行时，电流分配也不平衡，短路电压小的变压器承受的电流就相对大些，就会首先过载，这就限制了整个并联变压器系统的利用率。
一般来讲，容量大的变压器短路电压也大，而要使容量相差很大的变压器的短路电压一样是很困难的，所以并联运行的变压器容量之比不应大于3：
1。
图2一80Y，如与Y，y11两图2二8l单相变压器二次侧并联
变压器并联时必，运行的等效电路
变压器必须符合上面三个条件才可以并联运行。
满足前两个条件可以保证空载运行时变压器绕组之间无环流；满足第三个条件能使变压器合理分担负荷。
同时满足上面三个条件不容易实现，除第二条必须严格保证外，其余两条允许稍有误差。
4．三相变压器的检修
（1）变压器的检查和清洁
1）检查瓷套管是否清洁，有无裂纹与放电痕迹，螺纹有无损坏及其他异常现象，如果发现应尽快停电更换。
2）检查各密封处有无渗油和漏袖现象，严重的应及时处理。
3）检查储油柜的泊位及油色是否正常，若发现油面过低应加油。
4）检查箱顶油面温度计的温度与室温之差是否低于55℃。
5）定期检查油样化验及观察硅胶是否吸潮变色，需要时进行更换。
6）注意变压器的声响与原来相比是否正常。
7）查看防爆管的玻璃膜是否完整，或压力释放阀的膜盘是否顶开。
8）检查油箱接地情况。
9）观察瓷管引出排及电缆头接头处有无发热变色，火花放电及异状，如有此现象，应停电检查，找出原因后修复。
10）看高、低侧电压及电流是否正常。
11）冷却装置是否正常，油循环是否破坏。
另外，要注意变电所门窗和通道的封闭情况，以防小动物进入变压器室，造成电气事故。
（2）故障检修的方法
1）观察法。
变压器的故障如过载、短路、接触不良、打火等订鼻夜歧在发热上，
变压器油温上升，有气体、油冲出，有焦昧，有爆炸声、打火声等·可权囊变压器上
的保护装置是否动作，防爆膜是否冲破;喷出的袖的颜色是否变臭支有佳鼻（变黑、有
焦味说明故障严重）;上层油温是否超过85C;液面是否士常;各连接祁位是否滑油;
箱内看无不正常声音。
总之，可通过看、闻、听就能大致判断变压衬臭查百月真。
2）测试法。
对于观察无法进一步判断的问题，必须用仪表记过才佬杖出正磅的判
断。
-"
O用2500V兆欧表测相间和每相对地的绝缘电阻，可以检浊奥樊杖杯的桩况。
对
于6~lokV电力变压器绝缘电阻要求如T:
lo-20C时应为600-300扳，3O-40。
C
时应为150~80Mi50~60C时应为45-24M,70~80*C时应为13一8扯。
O测量绕组的直流电阻。
绕组的直流电阻往往测量的是两根柏线之月砖线电臣，小
容量变压器可用单臂电桥测量，电桥精度为0·5级;大容量变压器可甩双扦屯侨测量，
电桥精度为0.2级。
三相线电阻值相差不超过2片，其公式为:
量鸟壁皇舆三星尘篓阜坦X100财乓2%
:
相线电阻平均值
当分接开关在不同位置，测得的电阻值相差很大时，就可能是分接开关接殷有问
题。
通过测量绕组的直流电阻可检查出匝间短路、引线与套管接殷不良等故樟。
（3）变压器吊芯检查。
在经过长时间的运行之后，变压器内部出鼻故靡，或者电力
变压器需要大修理，都需要对变压器进行吊芯检查，发现并处理故庚。
所谓吊芯就是将
电力变压器的芯部从油箱中吊出来。
检查步骤如下:
1）放平变压器。
将变压器用垫块和挡块垫平。
2）搭建临时作业平台。
要求高度在油箱箱沿以下，牢固、稳定，谴开散热管，便
于操作。
3）放油"用洁净的白布将放油阀门处擦洗干净，然后打开阀门，放出少量的油，
待袖孔冲洗千净后，将阀门、滤油机与大油桶接近，把油抽人大油桶·对于装有储油柜
的变压器，油面放至顶盖的密封胶条水平面以下;对于不带储油柜的变压器，抽面放至
出线套管以下。
4）吊芯。
用起重机来起吊铁心。
将钢丝绳系住顶盖的全部吊环或吊钩，挂好钢丝
绳，在吊绳间架设撑木，其长度与顶盖上吊钩或吊环距离大致相当，以确保起吊时，吊
钩在垂直方向上受力。
然后收紧吊绳，调整变压器重心。
将箱盖与油箱连接螺栓全部卸
下，并用木箱罩住高、低压套管，开始昂芯。
起吊时，吊索与垂直线夹角不宜大于
30。
，上升速度应缓慢，避免发生任何碰撞。
铁心吊出后，将两个干净道木放在预制钢
架上，下面放置油盘，然后将铁心缓缓放下，在道木上放稳。
5）铁心的检查。
用干净的白布擦净绕组、铁心支架及绝缘隔板上的油污，检查有
无异物及其他异常现象，紧固所有的螺栓，防止松脱。
对于时间较长的变压器应检查绝
缘是否老化。
方法是用指压时，老化的绝缘会产生裂缝，手感绝缘材料硬、脆，其颜色
变深，此时应加强绝缘;对于灰质脱落，指压时出现严重龟裂的老化现象，需要更换绝
缘材料或绕组。
同时检查分接开关。
旋转分接开关，检查是否灵活正常，动·静触头是
否良好（触头是否严重老化、磨损或烧蚀），接触是否良好（用仇05血m塞尺片检查接
触间隙，应塞不过去）。
检查并确认分接开关绝缘和固定是否良好。
最后用25oov兆
欧测量穿心螺栓对铁心的穿心电阻，实验测量持续时间为lm;n。
如果不符合要求，检
查绝缘套管破损情况，包扎绝缘带，恢复绝缘。
6）耐油绝缘胶条的制作。
首先测定所用耐油胶条的规格。
吊起铁心，撤去道木，
将铁心缓缓放下到箱底，测量箱上沿与箱盖之间的距离（高度）H，应选用的耐油胶条
直轻尺寸B二1·5H。
将耐油胶条剪切成斜坡状进行搭接，斜坡长度为胶条直径的5倍。
测量箱沿周长，加上连接长度5本然后进行裁剪，核对长度。
确认正确无误后，用
502胶水把斜坡口对正粘接牢固。
7）变压器的组装。
变压器铁心检查完毕，应立即进行组装。
首先用干净的木棒装
上磁铁，在箱内缓缓移动，检查油箱内是否有脱落的金属物。
然后吊起铁心，放置好密
封胶条，对准定位标记，缓缓落下铁心。
落下铁心时，绕组不得与油箱碰撞。
落到箱底
时定位标记应相互符合。
最后装上顶盖，拧紧螺栓，将放出的绝缘油全部注人变压器油
箱内。
8）清理操作现场。
待变压器吊心操作全部结束后，按工具清单清点工具、仪器仪
表，检查有无脱落的螺栓、螺母及其他金属物，以防少装、漏装或金属异物脱落油箱
内。
然后清理现场。
（4）检修后的一般试验
l）绝缘电阻和吸收比的测量。
吸收比是兆欧表摇动60s时测得的绝缘电阻与摇动
15s时的绝缘电阻的比值。
用2500v兆欧表分别测量相间和每相对地的绝缘电阻（应
满足前面的要求），吸收比应大于i.3（电压等级60kV以上的应大于1.5）。
测量时非
被测部位和油箱应接地。
2）测量绕组的直流电阻值（满足前面的要求）。
3）测量各分接头上的变压比，高压侧应接电压互感器。
各相在相同的分接头位置
上测出的变压比应与铭牌值相符，相差应不超过1财。
4）测定三相变压器的联结组别。
5）测定额定电压下的空载电流，空载电流应为额定电流的5挑左右。
6）耐压试验。
检验绕组对地和绕组之间
PA
的绝缘。
按图282所示接线。
当试验高压绕FUT@nQ
组时，将高压绕组各相端线连接起来，接到高
压试验变压器B上，低压侧各端线、中线和"W（
油箱连在起接地，然后加电试验;当试验低。
压绕组时，将低压绕组各相端线连接起来，接
到高压试验变压器T2上，高压侧各端线、中
线和油箱连在一起接地，然后加电试验。
试验图2-82
电压应采用表2-13中规定的交接相预防性试验电压。
电压等级（kv）
出厂试验电压（kv）
交接和预防性试验电压（kv）
lo
35
30
*2@13
油漫电力变压器试验电压标准
卞卞
图
耐压试验的方法:
C按图2-82接线，并检查接点是否可靠。
绝缘检查不合格曲变压叁严禁进行交流
耐压试验。
O试验电压的上升速度不能过快，先平稳上升到额定试验电压的钝拓，在以均匀
缓慢的速度上升到额定试验电压。
在此期间应密切注意电压、电漠的变化，有无打火、
放电的声音。
若电流上升加快，应立即把试验电压降到零·停止试驻·
O试验电压达到额定值时，应保持1min，对于干式变压器，应保持5而n）然后
均匀减速降低，5s左右降到额定试验电压的Z5姊或更小，再切折电填·不允许不降低
电压就切断电源，否则会产生瞬时冲击高压而破坏绝缘。
Q高压试验后，被加电的部分必须用放电棒放电后才允许接殷。
Q高压试验设备的电源电压要保持稳定。
各试验设备、仪表、操作设备都应该可靠
接地。
仪用互感器
耍制作一个直接测量大电流、高电压的仪表是很困难的，操作起来也十分危险。
利
用变压器能改变电压和电流的功能，制造出特殊的变压器仪用变压菇（或称互感
器）。
把高电压变成低电压，就是电压互感器;把大电流变成小电流，就是电流互感器。
利用互感器使测量仪表与高电压、大电流隔离，既保证仪表和人身的安全，又可大大减
少测T中能量的损耗，扩大仪表量限，便于仪表的标准化。
因此，仅用变压器被广泛用
于交流电压、电流、功率的测量中，以及各种继电保护和控制电路中。
1·电流互感器
（1）工作原理。
电流互感器结构上与普通双绕组变压器相似，也有铁心和一、二次
绕组，但它的一次绕组匝数很少，只有一匝到几匝，导线都很粗，串联在被枕的电路
中，流过被测电流，被测电流的大小由用户负载决定，如图2一83所示。
gr扣·扣
3>iZ
D
0.3
3
5
18
25
2
15
21"
电源
A'l
负载
（<）&
母
一
1一·一至电压
。
感器
图2一83电流互感器
a）接线图b）符号
蟹镶镶翼
电流互感器的二次绕组匝数较多，导线较细，它与电流表或功率表的电流线圈串
联，形成闭合电路。
由于电流表的线圈和功率表的电流线圈的阻抗都很小，所以二次侧
近似于短路状态。
由于二次侧近似于短路;所以互感器的一次侧电压也几乎为零，因为
主磁通正比于一次侧输人电压，所以主磁通也为零，则励磁电流也为零，总磁势为零。
根据磁势平衡方程式，不考虑相位关系just:
互2-
N;-k
式中K电流互感器的额定电流比;
切二次侧所接电流表的读数，乘以K就是一次侧的被测电流的数值。
由上面分析，可以看出电流互感器的工作特点是:
1）互感器的一次侧输人和二次侧输出都是电流，而电压几乎为零，这与普通变压
器有所不同，说明它传递和改变的是电流而非电压。
2）互感器工作在短路状态，即二次侧电流与一次侧电流产生的磁动势被抵消，主
磁通近似为零，因此，二次侧不能开路，一旦开路，磁动势平衡被打破，总磁动势不为
零，磁路将严重饱和。
因为一次侧电流很大且不随二次侧的变化而变化，这样就在铁心
中产生很强的磁通。
这个磁通便二次侧产生高压，可达儿百伏甚至上千伏，会危及仪表
和人身的安全。
同时便铁心过热，绝缘老化。
因此，电流互感器的二次侧是绝对不允许
开路的。
（2）电流互感器的使用。
电流互感器的选用，可根据测量准确度、电压、电流要求
选择。
二次侧的额定冉流为5A（或lA），故所接的电流表量程为5A（或lA）·;一次
侧的额定电流在5-25oooA之间，根据需要选择，电流互感器的额定功率有5va,
loVA,15VA,20VA等;准确度等级有O，Z，0.5,1.0,3和10五级，例如0.5级
表示在额定电流时，误差最大不超过0·5%，等级数字越大，误差越大;电压等级可分
为0.·5kV,lokV,15kV,35kV等，低电压测量均用0.·5kV。
电流互感器的结构形
式有千式、浇注绝缘式、油浸式等多种。
在选择电流互感器时，必须按它的一次侧额定电压、一次侧额定电流、二次侧额定
负载阻抗及要求的准确度等级选取，对一次侧电流应尽量选择与其相符的，如没有相符
的，也可以选择稍大一些的。
｜
｜
马
吨
W·h
厂口
式中屿一一
羊标记，二次侧接功
电流互感器使用中应注意的事项:
1）运行中二次侧不得开路，否则会产生高压，危及仪表和人身安全，因此，二次侧
不能接熔断器;运行中如要拆下电流表，必须先将二次侧短路，然后才臃拆下电流表。
2）电流互感器的铁心和二次绕组一端要可靠接地，以免在绝擎枝坏时带电而危及
仪表和人身安全。
3）电流互感器的一、二次绕组有"十""一"或"，。
的同名
率表或电能表的电流线圈时，极性不能接错。
4）电流互感器二次侧负荷阻抗大小会影响测量的准确度，负荷丑抗的值应小于互
感器要求的阻抗值，使互感器尽量工作在"短路状态"。
并且所用互蔓器的准确度等级
应比所接的仪表准确度高两极，以保证测量准确度。
例如，一般板式仪表为1·5级，可
配用0，5级电流互感器。
2·电压互感器
（I）工作原理。
电压互感器的原理和普通减压变压器是完全一样的，不同的是它的
变压比更准确;电压互感器的一次侧接有高电压，而二次侧接有电压表或其他仪器（如
电压表、电能表等）的电压线圈，如图"2一84所示。
因为这些负荷的且抗很大，电压互
感器近似运行在二次侧开路的空载状态，jailer:
坠二丛二K
U，N，
二次侧电压表上的读数，只要乘以变压比K就是一次枕的高压电压值。
电源研士
负菏
两
至电流
"感"
图2一84电压互感器
D接线图b）符号
（2）电压互感器的使用。
一般电压互感器二次侧额定电压都规定为100V，一次侧
额定电压为电力系统规定的电压等级，这样做的优点是二次侧所接的仪表电压线圈额定
值郁为I00V，可统一标准化。
和电流互感器一样，电压互感器二次侧所接的仪表刻度
实际上己经被放大了K倍，可以直接读出一次侧的被测数值。
电压互感器的准确度，由变压比误差和相位误差来衡量，为了提高准确度，要减少
空载电流，降低磁路饱和程度，使用高质冷轧硅钢片，准确度可分为o.i,0.2,0.5,
1.0,3.o五级，电压互感器的结构形式和电流互感器一样，有千式、浇注绝缘式、抽
浸式等多种。
选择电压互感器时，一要注意额定电压要符合所测电压值;二要注意二次侧负载电
-门。
5
H
J
一闷
叶
屿
I
流总和不得超过二次侧额定电流，应使它尽量接近"空载运行"状态。
使用时耍注意以下几项:
l）电压互感器运行中，二次侧不能短路，否则会烧坏绕组。
因此，二次侧要装熔
断器保护。
D铁心和二次绕组的一端要可靠接地，以防绝缘破坏时，铁心和绕组带高压电。
3）二次绕组接功率表或电能表的电压线圈时，极性不能攘错。
三相电压互感器和
三相变压器一样，要注意连接法，接错会产生严重后果。
4）电压互感器的准确度与二次侧的负荷大小有关，负荷越大，所接的仪表越多，
二次侧电流就越大，误差也就越大。
例如，JDG0·5型电压互感器的最大容量为2O0
VA，当负荷为25VA时，准确度为0.5级;负荷40VA时为I级@负荷lOOVA时为
3级。
与电流互感器一样，为了保证所接仪表的测量准确度，电压互感器要比所接仪表
准确度高两级。
在三相电力系统申广泛应用的三相电压互感器有两个二次绕组，一个称为基本绕
组，接各种测量仪表和电压继电器;另一个称为辅助绕组，接成开口三角形，引出两个
头接电压继电器，组成零序电压保护电路。
单元考核要点
考核类别
重要程度
女女女
女女
女女女
女女女
理论知识
直流电机换向的方法
^
女女
女女
女女
女女女
女女女
女女
女女
女女女
女女女
女女女
女女
女女女
女女女
女女
考核范围
考核点
变压器知识
中、小型电力变压器的构造
三相变压器联结组别的标号
三相变压器的并联运行
中、小型电力变压器的维护方法
变压器耐压试验的目的、方法，注意事项
变压器耐压试验的耐压标准中绝缘击穿的原因
电动机知识
同步电机的种类
同步电机的构造及一般工作原理
同步电机各绕组的作用及连接
直流电机的种类
直流电机的构造
直流电机的工作原理
直流电机改善换向的方法
直流发电机的运行特性
直流电动机的机械特性
直流电动机的故障排除方法
测速发电机的用途
考核类别
考核点
沃速发电机的分类
测速发电机的构造
泅速发电机的工作原理
伺服电动机的作用、分类
伺服电动机的构造
伺服电动机的基本原理
电磁词速异步电动机的构造
电磁转差离合器的工作原理
交轴磁场电机扩大机的应用知识
交轴磁场电机扩大机的工作原理
理论知识
交流电动机耐压试验的目的、方法
交流电动机耐压试验的耐压标准规范
交流电动机耐压试验中绝缘击穿的原因
交流电动机启动的原理
交流电动机正反转的原理
交流电动机制动的原理
交流电动机调理的原理
直流电动机启动的原理
直流电动机正反转的原理
直流电动机制动的原理
交流电动机启动的方法
交流电动机正反转的方法
交流电动机制动的方法
交流电动机调速的方法
续表
重奏程度
上]
直流电动机制动的方法
V
其
一
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