干式变压器的基本知识

干式变压器培训材料 干变部
薛知才 2015-9-25
培训目的：
通过培训，让员工对变压器的用途、工
作原理、调压方式、变压器的分类、干 变的发展历程、干变的分类及其特点、 干变的使用场合等变压器的基本知识有 一个粗浅的认识和了解，为今后能更好 工作做一个铺垫。
1、变压器的用途
变压器的用途是多方面的，在国民经济的各个部门，都十分广泛的应用着各种各样的 变压器。就电力系统而言，变压器就是一个主要的设备。我们知道，要将大功率的电 能输送到很远的地方去，采用较低的电压来传输是不可能的。这是因为，当采用较低 的电压输电时，其相应的输电电流就很大。一方面大的电流将在输电线路上引起很大 的功率损耗；另一方面，大的电流将在输电线路上引起很大的电压降落以致电能送不 出去（根据P线损＝I2R和P传输=UI，要想使P线损降低，由于R一定，则降低I，又根 据P传输=UI，要想I降低，则必须使U升高）。例如，将3000千瓦的电能用发电机的端 电压10千伏电压送电时，最远只能送到十几公里远的地方。而制造电压很高的发电机， 目前在技术上还很难实现。因此，只能依靠变压器将发电机的端电压升高进行输电。 一般来说，当输电距离越远，输送的功率越大时，要求的输电电压也越高。比如：用 110千伏电压可将5万千瓦的功率输送到50－150公里远的地方；输电电压用220千伏时， 输送容量为20－30万千瓦，输电距离可达200－400公里；使用500千伏超高压输电时， 能将100万千瓦的功率输送到500公里以上的地方去。
（4）、干式变压器由于无油，其附件很少，也无密封的问 题。
由于干式变压器具有以上优点，需求量迅猛增加，在发达 国家，干式变压器已占配变的20％，有的甚至达50％，干变 的变电站已占成套变电站的80％－90％。
3、变压器的工作原理 变压器是根据电磁感应原理而制成的静止的传输 交流电能并改变交流电压的装置。如果在某一个 绕组的两端施加某一电源的交流电压，那么在该 绕组中将流过一个交流电流。在这个交流电流的 作用下，铁心中将激励一个交变磁通。而这个交 变磁通将在所有的绕组中感应出交流电压来，这 种电压就叫感应电压。如果在另一个绕组的两端 接上负载，则在该绕组与负载所构成的闭合电路 中将有交流电流流过。这样就达到了由电源向负 载传输交流电能并改变交流电压的目的。通常接 电源的绕组叫一次绕组，接负载的绕组叫二次绕 组。这就是变压器的工作原理。
10.匝间短路
干式电力变压器的层间、匝间，特别是树脂绝缘干式电力 变压器二次绕组的匝间，若发生短路故障是无法修复的，只 能整台变压器报废或更换相应绕组。因此保证绕组匝间绝缘 机械和电气强度具有重要意义。
树脂绝缘干变的匝间短路原因了，多数是由于绝缘中含气 隙（气泡）或者是在绕组绕制过程中由于工艺原因，在匝间 绝缘处绝缘树脂未填满以及绝缘树脂流失，造成绝缘首先发 生局部放电，从而导致匝间绝缘损坏。
阻抗电压百分数uz＝√ux2＋ur2其中ux为电抗电压百 分数，ur为电阻电压百分数。 阻抗电压大小与变压器成本和性能、系统稳定性和供 电质量有关。从运行角度来看，希望短路阻抗值要小 些，使变压器的输出电压随负载变化波动较小，从安 全角度来看，希望短路阻抗值大些，使变压器短路电 流倍数较小。一般来说，中小型变压器的uz＝4％— 10.5％，大型变压器uz＝12.5％—17.5％。
变压器附件：温度控制器
温度显示器、传感器
箱式外壳温控器
ห้องสมุดไป่ตู้
温度传感器的插头、风机及电源线到温度显 示器的接线端出厂状态
干变外壳低压侧
干变外壳高压侧
外壳的接线端子盒
工作程序：
带电显示器
1、A、B、C指示灯任何一只亮，且开关处于OFF位置，门关闭； 2、三只指示灯均不亮，开关处于ON位置，门可以打开； 3、使用钥匙，不论何种状态，均可以把门打开。
各种绝缘材料的耐热等级的允许最高工作温度是一定的。如表
变压 器部
位
绕组
铁心 及结 构件 表面
耐热等 级
A E B F H C
允许最高工作温 度（℃）
105 120 130 155 180 220
温升限值（K）
60 75 80 100 125 150
测量 方式
电阻 法
应使相邻绝缘不损 温度
伤的温升
计法
当电能输送到受电区，比如城市和工厂，又必须用降压变压器将输电线上的高电压 降低到配电系统的电压，然后再经过一系列的配电变压器将电压降低到用电电压以供 使用。
可见，在电力系统里变压器的地位十分重要。变压器除了应用在电力系统中，还应 用在需要特种电源的工业企业中。例如，给冶炼供电用的电炉变压器，电解或化工用 的整流变压器，焊接用的电焊变压器，试验用的试验变压器和调压器等等。
随着社会的发展，要求防火的场所大量增加，人们对变压器的 安全性能提出了越来越高的要求。由于矿物油易燃、易爆，因此 油浸式变压器不易安装于防火要求高的场所，而且在运行中变压 器油的渗漏也会污染环境。
近年来，干式变压器的应用范围不断扩大，一些发达国家以明 文规定户内安装的变压器不准采用油浸式变压器。干式变压器与 油浸式变压器相比具有以下优点：
• 2、环氧树脂浇注干式变压器：采用的绝缘材料有聚酯树 脂和环氧树脂。目前浇注绝缘干式电力变压器多采用环氧 树脂。
• 3、绕包绝缘干式变压器：绕包绝缘干式变压器也是树脂 绝缘的一种，目前生产厂家较少。
• 4、复合式绝缘干式变压器： （1）、高压绕组采用浇注式，低压绕组采用浸渍绝缘； （2）、高压采用浇注式，低压采用铜箔、铝箔绕制的箔式
由于在匝间短路时，短路线匝中的电流可能超过绕组额定 电流值上百倍或更多。此时短路线匝很快发热，尽管短路时 间很短，一般时间不超过0.2s温度就达到了铜（铝）导线的 熔点。实际线匝短路时，一般均伴随短路线匝融化。
另外，由于短路电流增大而产生很大的机械力，从而使绕 组及相邻部分发生变形。
为了防止干式电力变压器绕组匝间短路，主要采取的措施 是保证匝间绝缘厚度，并留有裕度，对于树脂绝缘干变的绕 组在浇注过程中树脂应填充饱满，防止绝缘树脂流失。
4、变压器的主要组成部分
任何一台变压器，它的主要的组成部分包括三 部分。一是磁路部分也就是变压器的铁心部分， 二是电路部分也就是绕组部分我们通常把它叫做 线圈，三是冷却系统，对干变而言就是风机，对 油变而言指的是变压器油，散热片，冷却水，和 风机等用于变压器冷却的东西。另外还包括附件， 对干变而言指的是象温控温显系统，绝缘子，托 线夹等对油变而言指的是分接开关，高低压套管， 吸湿器，气体继电器等东西。
地铁用整流变压器
6.变压器的调压方式 变压器的调压方式分为两种，无励磁调压
和有载调压。所谓无励磁调压指的是变压器 二次侧不带负载，一次侧也与电网断开（无 电源励磁）的调压方式。
带负载进行变换线圈分接的调压，称为有载 调压。
部件：有载调压分接开关，高压引线、低压 出线铜排。
绕组低压母排
7.阻抗电压和负载损耗 双绕组变压器当二次绕组短路，一次绕组流过额定电 流时施加的电压称为阻抗电压Uz，通常阻抗电压以额 定电压的百分数表示，即uz％＝（Uz/UN）×100％
2.干式变压器的发展概况
19世纪初英国法拉第确定了电磁感应原理后，在1885年，应用 电磁感应原理制成了世界上第一台干式配电变压器。
最初制成的配电变压器以及其后的一段时间内制造的变压器， 均是以空气为绝缘介质的干式变压器。为了满足远距离电力输送 的要求，就必须提高输电电压等级，这样势必寻找提高电力变压 器绝缘结构耐电强度的途径，于是矿物油作为电力变压器的绝缘 介质而被广泛应用于电力变压器中，1895年，制成了世界上第 一台油浸式配电变压器。
绕组。
环氧浇注干变与其它类型干变相比，有着下列一些 主要优点。
①、 浇注线圈的整体机械强度好，耐受短路的能力 最强
②、 耐受冲击过电压的性能好，基准冲击水平（BIL） 值高
③、 防潮及耐腐蚀性能特别好，尤其适合极端恶劣 的环境条件下工作
④、可以制造大容量的干变
⑤、局放小，运行寿命长
由于线圈经过真空处理和浇注成型，匝间和层间无气泡，在 同类产品中，其局部放电最低；此外环氧浇注式干变的机械强 度高，在短路电动力的作用下不会变形，且防尘、防污性能好。 根据国外的报导，其运行寿命较之OVDT类干变要长。
5.变压器的分类
变压器的种类很多，根据不同的分类标准会
得出不同的分类结果。按用途分：分为电力变 （用于电力系统的变压器）和特种变（其它各 类变压器又称为杂类变压器）；按相数分：单 相变压器，三相变压器和多相变压器；按绕组 分：双绕组变压器，自耦变压器，三绕组变压 器和多绕组变压器；按冷却条件分：油浸式变 压器（包括油浸自冷，油浸风冷，强风冷却， 强油水冷等），干式变压器和充气式变压器； 按调压方式分：有载调压和无励磁调压等。
11.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 为耐受的电压值，由设备的最高电压决定。
12.干式电力变压器的种类：
• 1、浸渍空气绝缘干式变压器：目前使用很少。绕组导线 绝缘、绝缘结构材料根据需要选用不同耐热等级的绝缘材 料，制成B级、F级和H级绝缘干式变压器。
由于应用场合对于干变的要求较严格，因此，干变常用的耐热 等级为B、F、H绝缘材料。 提高绝缘材料的耐热等级，采用H级绝缘材料是干式变压器当前 的发展方向。 干式变压器各部位的温度是不同的。在额定运行条件下，并保 证绝缘具有正常寿命时，各部位的温度不应超过相应的绝缘材 料的允许最高工作温度。 干式电力变压器各部位的温升是指发热体对周围空气的温升， 但周围空气温度在一年四季是变化的，负载也是随时间而变化 的，因而变压器各部位的温度也是随时间而变化的。变压器绝 缘寿命取决于变压器整个绝缘系统的最热点温度，干式变压器 在额定负载下，最热点温度不超过绝缘允许的最高工作温度， 在此温度下干式电力变压器可连续运行20—25年。
9.空载电流，空载损耗
当变压器二次绕组开路，一次绕组施加额定频 率的额定电压时，一次绕组中流过的电流称为 空载电流I
空载电流的无功分量I0r是励磁电流，它使铁心 励磁，在铁心中产生主磁通φ0。有功分量I0a是 损耗电流，所汲取的有功功率称空载损耗P0， 忽略空载运行状态下一次绕组的电阻损耗时又 称为铁损。
对于不同耐热等级的干式电力变压器，绕组最热点与平均温度 之差是不同的。对于H级绝缘而言，由于绝缘的耐热等级提高， 变压器体积的相对减少，散热条件变差，从而使温度增大。在 干式电力变压器中，虽然在一定的时间允许绕组最热点温度达 到各耐热等级绝缘材料允许的最高温度，但是不能长时间维持 此温度，否则也会影响绝缘的寿命。
二次绕组短接，一次绕组流过额定电流时所汲取的有 功功率称为负载损耗Pf。.
8.温升
运行中，干式变压器和油浸式变压器一样，铁心由于磁滞损耗、 涡流损耗，绕组由于电阻损耗、杂散损耗及引线损耗等而产生热 量。其中一部分热量储存于变压器的发热体中，使发热体本身温 度升高，另一部分热量则周围的介质中。干变所有的电磁载体， 如铁心、绕组、引线以及漏磁场所能交链的结构件等，均为发热 体，其中铁心和绕组则为主要的发热体。发热体产生的热量，除 使自身的温度升高外，也使周围介质温度升高，特别是局部温升 过高可能造成绝缘过早损坏，或由于绝缘介质长期受高温作用而 发生绝缘老化，也会逐渐丧失绝缘性能。众所周知，变压器的寿 命就是绝缘寿命，当要求变压器具有一定的寿命（20—30年）， 则其绝缘材料就应保证在一定温度下具有相应的寿命。
（1）、干式电力变压器避免了由于运行中发生故障而导致 变压器油发生火灾和爆炸的危险
（2）、干式变压器不会像油浸式变压器那样存在渗漏油的 问题，更无变压器油老化的问题，通常干式变压器运行维护 和检修工作量大为减少，甚至可以免维护。
（3）、干式变压器一般为户内式，对特殊需要的场合亦可制 成户外式。对户内式而言，它可以和开关柜安装于同一室内， 从而可以减少安装面积。
开关的闭锁设置
• 1、干式变压器的外壳由4个（或两个）行程开关输出的常 开接点全部串联到高压的合闸回路里，即任何一个门没有 关闭到位，变压器无法合闸送电。
• 行程开关的常闭接点并联，任何一个动作可发出信号。
• 2、高压开关（或GIS）的接地刀闸（接地状态时）的常 闭接点，串联到变压器外壳上的带电指示器的电源里，接 地刀闸接地后常闭带电后门打开。