变压器培训

变压器培训
一、概述变压器是一种静止的电气设备，在电力系统中占有很重要的地位。

变压器在电力系统中的作用是变换电压，以利于功率的传输。

电压经升压变压器升压后，可以减少线路损耗，提高送电的经济性，达到远距离送电的目的。

而降压变压器则能把高电压变为用户所需要的各级使用电压，满足用户需要。

我们县级供电企业的变电站都是降压变电站，而变压器是变电站的核心部分，可以说是变电站的心脏。

既然变压器对我们如此重要，今天我就给大家讲讲变压器。

二、变压器基本构造及各部件的作用变压器的最基本构件是铁芯和绕组，它们合称为变压器的器身，此外还有油箱、冷却装置、绝缘套管和调压装置等主要构件。

1、铁芯：由磁导体和夹紧装置组成，其作用有：①、套装绕组，②构成变压器的磁路。

2、绕组：由绝缘导线和绝缘件组成，是变压器的电路部分，和铁芯一起实现电磁感应。

一次绕组通电后建立磁场，二次绕组感应电势后向负载输出电功率。

3、油箱：是变压器的外壳，由钢板焊接而成。

内装变压器油，变压器油起绝缘和散热的作用。

4、储油柜：当变压器油的体积随温度变化热胀冷缩时，储油柜起调节油量的作用，减少了变压器油与空气的接触面，从而减缓油质劣化。

5、呼吸器：储油柜的下部还装有过滤空气的吸湿器，内部
装有硅胶等干燥剂，可以过滤变压器吸入空气中的水分。

硅胶受潮后将变成粉红色，此时应更换硅胶。

6、瓦斯继电器：储油柜与油箱连通的管道装有瓦斯继电器，构成变压器本体的主要保护（瓦斯保护），变压器内部严重故障时，重瓦斯保护动作，跳开各侧的断路器，自动切除变压器，而变压器内部轻微故障时，轻瓦斯保护及时动作于信号，提醒运行人员。

为保证故障时气体可靠的冲入气瓦斯继电器，使瓦斯继电器正确动作，油箱与油枕之间的连接管在设计时有（2——4）%的坡度。

7、防爆管或压力释放阀：容量在800KV A 及以上带有储油柜的油浸式变压器，还装有与油箱连通的防爆管或压力释放阀。

当变压器内部发生故障而箱体压力增加到一定数值时，防爆管隔膜玻璃将被冲破或压力释放阀动作，释放压力，可以防止变压器爆炸事故。

8、净油器：在运行中改善变压器油性能，防止油质继续老化，延长变压器油的使用年限。

9、分接开关：通过改变分接开关抽头位置，从而调整变压器输出电压。

分为两种：有载分接开关和无载分接开关，有载分接开关可以在带电的情况下调整电压，无载分接开关必须切断电源后，才可以调整分接头的位置来改变电压。

10、绝缘套管：不仅能固定引线，还可作为引线对地的绝缘。

11、冷却装置：由散热器、风扇、油泵等组成，散发变压器在运行中所产生的热量，使油温在规程规定范围之内。

12、温度计：用于测量变压器的上层油温。

三、变
压器的简单工作原理：电磁感应原理如下图：接电源的绕组，称为原绕组，又称原边或一次侧，接负载的绕组，称为副绕组，又称副边或二次侧。

当变压器一次侧线端A、X接至交流电源时，在外施电压U1的作用下，一次绕组中就有交流电流i1流过并建立交变磁势。

变压器的铁心中产生交变磁通，其中主磁通∮沿铁芯磁路而闭合，它不仅穿过一次绕组的全部匝数NI,而且与二次绕组的全部匝数N2相交链。

由电磁感应定律e=-N可知，主磁通的变化将在一、二次绕组中感生同频率的电势e1和e2,。

二次绕组的线端a、x接入负载，那么在电势e2的作用下，将使二次绕组中有电流i2流过，并向负载输出电功率，这样就实现了交流电能从一次侧向二次侧的传递。

四、变压器的故障、不正常运行状态及相应的保护1、变压器的故障（1）、油箱内的故障油箱内的故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁心的烧损等，对变压器来讲，这些故障都是十分危险的，因为油箱内故障时产生的电弧，将引起绝缘材料及变压器油的强烈气化，从而可能引起爆炸。

（2）、油箱外故障主要是变压器套管和引出线上发生的相间短路以及单相接地短路等。

2、变压器的不正常运行状态（1）、由于变压器外部相间短路引起的过电流；（2）、外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；（3）、由于负荷超过额定容量引起的过负荷；（4）、由于漏油等原因而引起的油而降低。

此外，对大容量变压器，由
于其额定工作时的磁通密度相当接近于铁心的饱和磁通密度，因此在过电压或低频率等异常运行方式下，还会发生变压器的过励磁故障。

五、变压器的正常巡视和特殊巡视检查项目1、正常巡视检查项目：(1)、变压器运行的声音是否正常，有无异常响声；(2)、油枕及充油套管中的油色、油位是否正常，有无渗漏油现象；(3)、套管是否清洁，有无破损，裂纹、放电现象或放电痕迹；（4）压力释放阀、防爆管的隔膜是否完整；(5)、冷却装置运行是否正常，散热器不偏热，风扇运转应正常；(6)、上层油温指示是否正常，与同运行条件（相同负荷及环境温度）相比有无显著变化；
(7)、呼吸器是否畅通，硅胶是否变色失效；(8)、变压器外壳是否清洁，本体及附件有无渗漏油现象；(9)、引线接头是否良好，有无过热现象，导线驰度是否适当；(10)、瓦斯继电器是否充满油，有无气体存在；(11)、负荷是否正常，有载调压装置运行是否正常，分接开关的位置是否符合电压的要求；(12)、接地装置是否良好；(13)、事故排油坑的情况是否符合要求。

2、特殊巡视检查项目：（1）在过负荷情况下，应监视负荷、油温和油位的变化，接头接触应良好，冷却系统应运行正常。

（2）在大风天气时，应注意引线的松紧、摆动情况，以及变压器、引线上有无异物搭挂。

（3）在雷雨后，应着重检查瓷套管有无破损、裂纹、放电闪络痕迹，避雷器的计数器动作情况。

（4）在大雾、毛毛雨、小雪天气时，应
检查瓷套管，绝缘子有无电晕，放电打火和闪络现象，接头处有无冒热气现象，重点监视污秽瓷质部分。

（5）在大雪天气时，应检查引线接头有无积雪，观察融雪速度，根据积雪溶化情况判断接头发热部位，检查变压器顶盖、油枕至套管出线间有无积雪、挂冰情况，油位计、温度计、瓦斯继电器有无积雪覆盖现象，及时处理积雪和冰凌。

（6）在大短路故障后，应检查有关设备和接头有无异常，变压器压力释放装置有无喷油现象。

（7）、夜间时，要注意观察引线接头处、线夹，应无过热发红等现象。

（8）在瓦斯继电器发出报警信号后，应仔细检查变压器外部情况。

六、变压器运行一般规定1、变压器的运行温度均应按上层油温来检查，对于一般的风冷变压器，上层油温上层油温最高不得超过95℃，为防止油质劣化过快，上层油温一般不超过85℃。

变压器的运行温升不得超过55℃.温升=上层油温-环境温度2、油浸风冷变压器风扇的投入与否应根据变压器的负荷及上
层油温情况确定。

当变压器的负荷达到额定负荷的70%及以上或上层油温达到55℃及以上时，风扇应投入运行。

3、变压器的外加一次电压不得超过该变压器额定值的105%。

4、对长期备用的变压器，应定期进行充电试验，，其间隔时间最长不得超过一个月，每次充电时间不得少于2小时。

5、变压器并列运行的条件（1）、接线组别相同；（2）、变比（电压比）相同，允许相差±0.5%；（3）、阻抗电压相同，允许
相差±10%。

6、变电站如果有备用变压器，严谨变压器过负荷运行。

无备用变压器时，正常过负荷可以经常使用。

变压器存在较大缺陷时（例如：冷却系统不正常，严重漏油，色谱分析异常等），不准过负荷运行。

7、有载调压变压器切换开关箱内的油每年必须更换一次，新投有载调压装置切换操作2000——4000次左右应检查切换开关一次，5000次吊芯检查一次。

8、有载调压装置在主变负荷为额定负荷的85%以上时一般不进行调整分接开关操作，在主变额定负荷的1.2倍时，应由保护装置将其强制闭锁，不能进行手动或自动调整。

七、变压器保护根据故障特点，变压器应装设的保护有：（1）发生变压器内部故障及油面下降时的瓦斯保护（2）在发生外部相间短路时动作，并作为瓦斯和差动保护的后备保护的复合电压闭锁过电流保护
（3）在中性点直接接地系统中发生电网外部接地短路时动作的零序过电流保护（4）大容量变压器绕组相间短路和引出线相间短路时动作，并作为瓦斯保护和差动保护的低阻抗保护（5）在变压器绕组发生多相短路时，在中性点直接接地系统中变压器绕组及引出线发生接地短路时及变压器绕
组发生严重的匝间短路时动作的差动保护和零序差动保护（6）大容量变压器因突然甩负荷或因励磁故障等原因引起过电压造成磁通密度剧增，导致变压器铁心和绕组金属部分过热时的过励磁保护（7）发生对称过负荷使的过负荷保护。

1、瓦斯保护用于保护变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。

其中轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯保护动作于跳开变压器各侧断路器。

规程规定：800kV A及以上的油浸式变压器和800kV A 及以上带负荷调压的油浸式变压器的调压装置，都应装设瓦斯保护。

2、纵差动保护或电流速断保护（1）用来保护变压器绕组、套管及引出线上的相间短路、匝间短路及接地短路。

小容量变压器可采用电流速断保护，当电流速断保护的灵敏度不够时，以及在大容量的变压器上，均装设纵差动保护。

（2）电流速断保护用于10000kV A以下的变压器，且其过电流保护的时限大于0.5s时。

（3）对2000kV A以上的变压器，当电流速断保护的灵敏度不能满足要求时，也应该装设纵差动保护。

（4）纵差动保护或电流速断保护动作后，均应跳开变压器各侧断路器。

3、过电流保护主要用作外部短路及内部短路时的后备保护。

（1）过电流保护。

一般用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故状态下可能出现的过负荷电流；（2）复合电压起动的过电流保护。

一般用于升压变压器、系统联络变压器及过电流保护灵敏度不满足要求的降压变压器上；（3）负序电流及单相式低电压起动的过电流保护。

一般用于容量为63MV A及以上的升压变压器；（4）阻抗保护。

对500kV系统联络变压器高、中压侧均应装设阻抗保护。

4、零序保护对中性点直接接地电力网内，由外部
接地短路引起过电流时，如变压器中性点接地运行，应装设零序电流保护。

零序电流保护可由两段组成，Ⅰ段动作于本侧断路器，Ⅱ段以较长的时限动作于跳开开变压器各侧断路器。

当电力网中部分变压器中性点接地运行，为防止发生接地短路时，中性点接地的变压器跳开后，中性点不接地的变压器（低压侧有电源）仍带接地故障继续运行，应根据具体情况，装设专用的保护装置，如零序过电压保护，间隙过流保护(中性点装放电间隙,加零序电流保护)。

5、过负荷保护对400kV A以上的变压器，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。

过负荷保护接于一相电流上，并延时作用于信号。

八、问答
1）简述变压器瓦斯保护的工作原理：
答、当变压器油箱内部发生各种故障时，由于故障点局部的高温，将使变压器油分解而产生气体，当故障比较严重时，在短路电流所产生的电弧作用下，绝缘材料和变压器油分解而产生的气体将大量增加，油会迅速膨胀，强烈的油流通过连接管和瓦斯继电器冲向油枕，使瓦斯继电器的接点闭合，发出瓦斯信号或作用于断路器跳闸。

这种反映变压器内部故障产生的气体而构成保护称为瓦斯保护。

瓦斯保护具有灵敏度高、动作迅速、安装接线简单、价格低廉等优点，所以800KV A及以上的油侵式电力变压器都装设瓦斯保护，作为其内部故障的保护。

2）主变轻、重瓦斯保护动作有哪些原
因？
答、轻瓦斯保护动作原因有：（1）因滤油、加油或冷却系统不严密，以致空气进入变压器。

（2）因温度下降或漏油致使油面低于气体继电器轻瓦斯浮简以下（3）由于发生穿越性短路故障。

（4）因变压器故障而产生少量气体。

（5）变压器附近有强烈振动（6）气体继电器或二次回路故障
重瓦斯保护动作原因有：（1）变压器内部发生严重故障，油温剧烈上升，同时分解出大量气体，使变压器油很快地流向油枕。

（2）当发生穿越性短路时，档板式继电器的档板、水银接点误动或二次回路发生故障。

(3)由于油枕内胶囊安装不当或呼吸通路堵塞后突然冲开。

3）、新安装变压器为什麽要测量大盖和油枕连接管的坡度？标准是什麽？
答、变压器的瓦斯继电器有两个坡度要求。

一个是沿瓦斯继电器方向变压器大盖的坡度，应为1%~1.5%。

变压器大盖的坡度应在安装变压器时，从底部按要求的坡度垫好。

另一个则是从变压器油箱到油枕连接管的坡度，应为2%~4%。

此坡度是有厂家制造好的。

有了这两个坡度，可以防止变压器内贮存空气，并在变压器内部故障时便于气体可靠地冲入瓦斯继电器，保证瓦斯继电器正确动作。

4）、变压器的瓦斯保护动作后如何取气和进行实验判断？
答、变压器的瓦斯保护动作后，运行人员应立即收集瓦斯继电器内积聚的气体。

取气是可将专用的透明玻璃倒置，将长
度和内径适宜的一端套在瓦斯继电器的放气嘴上，另一端插入集气瓶底，然后打开放气瓶收集气体。

将收集到的气体拿到远离变压器的安全地方，随即进行点燃试验。

试验时动作要迅速，否则，气体颜色几分钟后自行消失，就无法判断。

根据气体颜色及可燃性，可判断是否属变压器内部故障并可分析出鼓掌的性质。

当气体为五色五味不能燃时，可能是变压器油内排除的空气；当气体为黄色可燃时，可能是木质部分故障；当气体为淡黄色具有强烈臭味并可燃时，可能使纸及纸板部分故障；当气体为灰色或黑色易燃时，则为绝缘油故障。

5）、取运行中变压器的瓦斯气体时应注意哪些安全事项？
答：（1）取瓦斯气体必须由两人进行，其中一人操作，一人监护。

（2）攀登变压器取气时应保持安全距离，防止高摔。

（3）防止误碰探针6）、何种故障瓦斯保护动作？
答：（1）变压器内部的多相短路（2）匝间短路，绕组与铁芯或与外壳短路（3）铁芯故障（4）油面下降或漏油（5）分接开关接触不良或导线焊接不牢固。

7）、变压气的重瓦斯保护动作跳闸时，应如何检查、处理？
答、（1）收集瓦斯继电器内的气体作色谱分析，如无气体，应检查二次回路和瓦斯继电器的接线柱及引线绝缘是否良好（2）检查油位、油温、有色有无变化
（3）检查防爆管是否破裂喷油
（4）如果经检查未发现任何异常，而确系二次回路故障引起误动作时，可在差动保护及过流保护投入的情况下将重瓦斯保护退出，试送变压器并加强监视。

（5）在瓦斯保护的动作原因未查清前，不得合闸送电。

8）、变压器气体继电器的巡视项目有哪些？
答、（1）气体继电器连接管上的阀门应在打开位置。

（2）变压器的呼吸器应在正常工作状态。

（3）瓦斯保护连接片投入正确。

（4）检查油枕的油位在合适位置，继电器应充满油。

（5）气体继电器防水应牢固。

9）、瓦斯保护与差动保护的比较：
答、瓦斯保护能反映变压器内的任何故障，如铁芯过热烧伤、油面降低等，但差动保护对此无反应。

又如变压器绕组发生少数线匝的匝间短路，虽然短路匝内短路电流很大会造成局部绕组严重过热产生强烈的油流向油枕方向冲击，但变现在相电路上其量值却并不大，因此差动保护没有反应，但瓦斯保护对此却能灵敏地加以反映，所以差动保护不能代替瓦斯保护。

10）、变压器发生绕组层间或匝间短路时有哪些异常现象？导致什麽保护动作？
答、（1）一次电流增大（2）油温、油面增高、变压器内部发出“咕嘟”声（3）二次侧电压不稳定，忽高忽低
（4）安全阀喷油以上现象可导致瓦斯保护或差动保护动作。

11）为什麽变压器的三侧都装设过流保护？他们的保护范围
是什麽？
答、当变压器的任意一侧母线发生短路故障时过流保护动作，因为三侧都装有过流保护，可使其能有选择性地切除故障，而无须将变压器停运。

各侧的过流保护可以作为本侧母线、线路、变压器的后备保护，主电源侧的过流保护可以作为其他两侧的后备保护。

12）、为什麽两台变压器并列运行时，其过流保护要装低电压闭锁装置？
答、在装有过流保护的两台变压器并列运行时，会出现因其中一台变压器停电，有另一台变压器代全部负荷而引起过负荷，使过流保护动作跳闸的情况。

为了防止保护在这种情况下误动作（采用提高过流保护定值的方法会使保护动作的灵敏度降低），在过流保护中加装低电压闭锁就可以解决这个矛盾，即使的保护不误动，又能提高保护的灵敏度。

13）、变压器过流保护动作跳闸，应如何检查和处理？答、（1）检查母线及母线上的设备是否有短路
（2）检查变压器及各侧设备是否有短路
（3）检查中、低压侧保护是否动作，各条线路的保护有无动作
（4）确认母线无电时，应拉开该母线所带的线路
（5）如系母线故障，应视该站母线设备情况，用倒母线或转带负荷的方法处理
（6）经检查确认是越级跳闸时，应与当值调度员联系试送
变压器
（7）试送良好，逐路查处故障线路。

14）、变压器零序电流保护起什麽作用？
答、在中性点直接接地电网中运行的变压器都装设零序电流保护，当变压器高侧或高压侧线路发生接地时，产生零序电流，零序电流保护动作。

这里认为变压器低压侧绕组为三角形。

它可作为变压器高压绕组引出线，母线接地短路的保护，同时还可作相邻线路及变压器本身主保护的后备保护15）、变压器的零序保护在什么情况下投入运行？
答：变压器零序保护应装在变压器中性点直接接地侧，用来保护该侧绕组的内部及引出线上接地短路，也可作为相应母线和线路接地短路时的后备保护，因此当该变压器中性点接地刀闸合入后，零序保护即可投入运行。

16）、为什麽110KV 及以上变压器在停电及送电前必须将中性点接地？
答、我国的110KV电网一般采用中性点直接接地系统。

在运行中，为了满足继电保护装置灵敏度配合的要求，有些变压器的中性点不接地运行。

但因为断路器的非同期操作引起的过电压会危及这些变压器的绝缘，所以要求在切、合
110KV及以上空载变压器时，将变压器的中性点直接接地。

17）、变压器的中性点应装设什麽样的保护装置？
答、直接接地系统中的中性点不接地变压器，如中性点绝缘未按线电压设计，为了防止因断路器非同期操作，线路非全
相断线，或因继电保护的原因造成中性点不接地的孤立系统带单相接地故障运行时，引起中性点避雷器爆炸和变压器绝缘损坏，应在变压器中性点装设棒型保护间隙或将保护间隙与避雷器并接。

保护间隙的距离应按电网的具体情况确定。

如中性点的绝缘按线电压设计，但变电所是单进线且为单台变压器运行时，也应在变压器的中性点装设保护装置。

非直接接地系统中的变压器中性点一般不装设保护装置，但多雷区单进线变电所的应装设保护装置。

中性点接有消弧线圈的变压器，如有单进线运行的可能，也应在中性点装设保护装置。

18）、什么叫变压器的不平衡电流？有什么要求？答：变压器的不平衡电流系指三相变压器绕组之间的电流差而言的。

三相三线式变压器中，各相负荷的不平衡度不许超过20%，在三相四线式变压器中，不平衡电流引起的中性线电流不许超过低压绕组额定电流的25%。

如不符合上述规定。

应进行调整负荷。

19）、为什麽变压器自投装置的高、低压侧两块继电器的常闭触点串接在启动回路中？
答、这是为了防止因电压互感器熔断造成自投装置误动，保证自投装置动作的正确性，而在变压器自投启动回路中高、低压侧两块电压继电器的常闭触点串接使用。

这样即使有一块电压互感器发生保险器熔断，也不会是自投装置误动作。

20）、变压器差动保护的动作原理是什麽？
答、用环流法构成的差动保护的原理，在变压器两侧都装设
电流互感器，电流互感器的极性如图所示，电流互感器的二次线圈按环流原则相串联，即同极性端子连接在一起，差动继电器接在差流回路上。

变压器正常运行或外部故障时，其两侧都有电流流过。

若两侧电流互感器的变比选择的完全符合变压器的变比关系，则两侧臂中的二次电流I1和I2大小相等，方向相同，在臂中环流。

而在差动回路中，I1和I2方向相反，流入差动继电器的电流为Ij=I1-I2=0，既差动继电器中无电流流过，继电器不动作。

当变压器发生内部故障时，故障电流从两侧流向变压器，两侧电流互感器的二次电流I1d和I2d在差动回路中方向相同，差动继电器中流过的电流Ij=I1d+I2d，使差动继电器动作，瞬时跳开两侧的开关，切除故障。

21）、运行中的变压器，能否根据其发生的声音来判断运行情况? 答：变压器可以根据运行的声音来判断运行情况。

用木棒的一端放在变压器的油箱上，另一端放在耳边仔细听声音。

如果是连续的嗡嗡声比平常加重，就要检查电压和油温。

若无异状，则多是铁芯松动。

当听到吱吱声时，要检查套管表面是否有闪络的现象。

当听到噼噼啪声时，则是内部绝缘击穿现象。

22）、变压器绕组绝缘损坏是由哪些原因造成的？
答：（1）线路短路故障（2）长期过负荷运行，绝缘严重老化绕组绝缘受潮（3）绕组接头或分接开关接头接触不良（4）雷电波侵入，使绕组过电压23）、当运行中变压器发出过负。