变压器监造培训教材

目录

一、变压器知识

1、基本材料 (1)

2、变压器技术数据和要求 (5)

3、铁心结构 (10)

4、线圈形式 (13)

5、分接开关 (14)

二、变压器制造工艺

1、变压器制造工艺流程 (15)

2、工艺和工序的监督 (15)

3、工艺质量控制 (15)

4、变压器制造工艺 (16)

5、故障实例 (32)

三、变压器试验

1、广东电网公司110kV变压器质量抽检检测细则 (37)

2、广东电网公司220kV变压器质量抽检检测细则 (60)

3、变压器试验教材

3.1 变压器绕组变形测试 (87)

3.2 电压比测量及联结组标号检定 (92)

3.3 绝缘特性测量 (94)

3.4 变压器油试验 (97)

3.5 空载试验 (104)

3.6负载损耗和短路阻抗测量 (106)

3.7感应耐压试验 (108)

3.8工频交流耐压试验 (111)

3.9局部放电测量 (116)

3.10变压器雷电冲击和操作冲击试验 (122)

4、变压器试验实操教材

4.1变压器空载试验、负载试验的校核 (127)

4.2变压器雷电冲击试验电压的校核 (135)

4.3变压器局部放电试验局放量的校正 (136)

4.4变压器绕组或导线直流电阻的测量 (136)

4.5 变压器绕组或导线股间短路的检测 (137)

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变压器知识

变压器是一种静止的电器，它利用电磁感应作用将一种电压，电流的交流电能转换成同频率的另外一种电压，电流的电能。简单的说变压器就是一种能量转换的装置，它遵循能量守恒定律。在质量守恒的物理系统中，能量既不能产生，也不能消灭，而仅能改变其存在形式，这就是能量守恒原理，电力变压器是根据电磁感应原理制造出来的电气设备，电力变压器的主要部分是铁心，绕组，绝缘，外壳和必要的组件等，

变压器的分类：电力变压器，电炉变压器，整流变压器，工频试验变压器，电抗器，调压器，矿用变压器，其他特种变压器。

变压器根据绕组或铁心的结构，又可分为两种类型：心式，壳式。在壳式变压器中，铁心的磁通回路在外部并且包围绕组，心式变压器的特点是绕组缠绕在铁心柱上。

电力变压器又分为油浸式和干式两种。

电力变压器在电力系统中属于量大面广的产品。二次侧电压高于一次侧电压的变压器称为升压变压器；反之，称为降压变压器；直接接发电机组的升压变压器，又称为发电机用变压器；二次侧直接接用户的变压器，称为配电变压器。

第一节基本材料

1.1 介电材料

世界范围内的大多数电力变压器均为油浸式变压器，其所用油为矿物油，矿物油在变压器中有两个作用，一是绝缘，二是冷却，即带走变压器损耗所造成的热量。

矿物油是可燃液体，它的燃点为170℃，有时变压器确实会发生火灾。因此，通常将变压器安装到户外，即使发生火灾也容易处理得多，相应地危险性也较小。必须考虑将变压器与其他设备隔离，并且要采取相应防火措施。

由于火灾与矿物油有关，因此对于小型变压器，实际上已采用不含矿物油的设计。小型变压器可做成完全干式，用空气绝缘，或注入难燃液体或低燃性液体。采用这些绝缘介质材料的优点是可以将变压器安装在建筑物中，与开关装置紧靠在一起。

为了区分油浸式变压器和干式变压器两种主要类型变压器的特点，在此有必要提出“介电材料“这一概念。本章将详细论述变压器制造所采用的基本材料，下面从变压器的心脏部件-铁心电工钢片开始介绍。

1.2 铁心用电工钢片

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变压器铁心的用途是为穿过一次和二次绕组的磁通提供低磁阻磁路。

由于在提供磁路的情况下，铁心磁滞现象和在内部流动的涡流会引起铁心损耗，这些损耗的表现形式是铁心材料的发热。此外，对于大型电力变压器来说，交变磁通还会产生噪声，向周围环境中传播。

尽管铁心损耗相对于变压器所传递的容量并不算大，但只要变压器被励磁，它便存在。因此，铁心损耗代表着电力系统中一个恒定的值得注意的能量流失。据估计，在电力设备发出的所有电能中，约有5％作为铁心损耗被消耗掉。

因此，毫不奇怪，几十年来，人们已经将科研和开发的力量集中在开发新型电工钢片和变压器铁心结构方面，主要是为了降低损耗和噪声。

铁心损耗由两部分组成：一部分是磁滞损耗，它与频率成正比并取决于磁滞回线面积，磁滞回线又取决于频率特性并且是磁通密度的峰值的函数；铁心损耗的第二部分是涡流损耗，它取决于频率的二次方，但也与材料厚度二次方成正比。因此，要使磁滞损耗减少到最低限度，必须使铁心材料具有最少的磁滞回线面积，要把涡流损耗降到最小，就必须采用薄的铁心钢片，同时增加片间电阻使涡流难以在片间流通。

1.2.1 电工钢片的发展

热轧电工硅钢片→冷轧电工硅钢片→高导磁电工硅钢片→磁畴细化的电工硅钢片。

1.2.2 铁心电工钢片的牌号

直到20世纪80年代后期，关于电力变压器铁心钢片才被纳入英国标准601，该标准采用一种编码方式对各种具体材料进行标识。例如30P105或27ZH105分别代表厚度为0.30mm和0.27mm，后面的数值代表单位损耗最大值。这种标号一直被人们运用到现在。

1.3 绕组导线

变压器绕组几乎全用铜制成，确切地说，用高电导率铜制造。铜在电气工业有许多用途，除了铜具有极好的力学性能外，在工业用金属材料中，铜的电导率最高。铜在变压器中具有重要价值，因为铜的性能好便可减少绕组体积并可使负载损耗降至最低。

1.3.1 负载损耗

变压器的负载损耗是负载电流所导致损耗的一部分，它随负载电流的平方而变化。负载电流可分成三部分：

●绕组导线和引线内的电阻损耗

●绕组导线的涡流损耗

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●油箱和钢结构件的涡流损耗

减少绕组匝数增加导线截面或两者兼顾可以降低电阻损耗。减少匝数需要增大Φm，即增加铁心截面，但这样做的后果是增加料铁心重量和铁心损耗。因此负载损耗的降低可与增加空载损耗来互换，反之亦然。增加铁心框架尺寸需要用减少绕组高度来补偿阻抗，以便阻抗保持不变，尽管如前所述，通过部分补偿阻抗会降低匝数，降低绕组轴向高度意味着减少铁心柱高度，这样也可以在某种程度上抵消因增大了框架尺寸而导致铁心重量的增加。因此有一两个框架尺寸所对应的损耗变化并不太大，这样，就可选择最佳的铁心框架，以满足其他方面的要求，例如与负载损耗的固定比值或运输高度的要求。

绕组导线的涡流路径是很复杂的，变压器绕组的露磁通会导致绕组辐箱和轴向磁通在任意给定空间和任意瞬间发生变化。磁通变化会感应出电压，电压使电流沿着垂直于磁通变化方向流动。增加电流通路的电阻可以降低电流的幅度，也可通过减少绕组导线的总截面或将绕组导线分成许多互相绝缘的线数来降低电流幅度。前者增加了绕组总电阻，相应也就增大了电阻性损耗。相反，如果通过增加导线总截面来降低电阻性损耗，其结果必将是增加涡流损耗。因此只能通过降低导线股截面积并增加总股数来解决这一矛盾。并联绕制导线的造价很高，因此制造厂家希望限制并联的总股数，并且增加股数会使绝缘层增多，从而导致绕组占空间因数较差。

宿小尺寸对任何电力设备的零部件来说都是很重要的。对变压器绕组来说更是如此。变压器绕组的尺寸决定了变压器尺寸。如上所述，绕组必须截面积很大才能使负载损耗达到可接受的水平，不仅由于损耗对用户是一种浪费，还由于损耗所产生的热必须通过冷却油道散热来解决。如果损耗增加，必须为油道提供更多空间，这同样会使绕组尺寸加大，铁心尺寸也随之加大。增加铁心尺寸会使铁心空载损耗随之增加，除此之外，随着绕组尺寸的增加，油箱也必须相应加大，由此导致用油量增加，整个制造过程逐次受到影响。反之降低绕组的尺寸常常会使变压器总尺寸宿小，从而也会使其他方面得到节省。作为能够最经济地满足上述通用标准，又能够在商业市场采购的材料，高电导率的铜自然成为变压器绕组材料的首选对象。

1.3.3 铜的电气性能和热性能

铜除了是电的良导体外，还是热的良导体。评价其他导体的标准是1913年公布的”退火铜国际标准“，此标准指出铜的导电性为100%。

1.4 绝缘材料

在此不需要强调绝缘系统的可靠性对现代电力变压器的重要性。变压器内部

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绝缘失效始终是变压器最严重和损失巨大的问题。现代电网的高短路力水平会使变压器绝缘击穿之后，导致对变压器的严重破坏。但后来的损失，例如大型发电机不能继续发电的损失，常常比变压器自身的破坏更为严重，并且影响面更大。

1.4.1 牛皮纸

纸是已知最便宜和最好的电气绝缘材料。电气绝缘纸必须满足一定物理和化学标准的需要，除此之外，还必须满足电气性能的要求，一般来说，电气性能取决于纸的物理和化学性能。纸的重要电气性能如下:

●具有很高的介电强度；

●油浸绝缘纸的介电常数和油的介电常数接近；

●低功率因数（介电损耗）；

●不含导电粒子。

牛皮纸的介电常数约为4.4，变压器油的介电常数近似为2.2。再由不同材料组成的绝缘系统中，各材料所承担的场强和其介电常数成反比，例如，在变压器高压---低压绝缘系统中，油中场强将是纸场强的两倍。变压器设计者希望纸的介电常数更接近于油的介电常数，这样二者所承担的场强也会更加接近。

1.4.2 皱纹纸

皱纹纸是最早的特型纸。它被制成带有不规则的皱纹来提高纸的厚度和长度方向的伸长率。它一般被截成25mm宽的带状，特别适合用手工缠绕在引线连接处或绕组内端饼之间的静电环上。它的可伸长性使它能够紧紧缠绕在不规则外形上，或在必要时可进行大弯儿，例如，用于缠绕分接线接头和分接引线。

1.4.3 纸压板

绝缘纸板

由木质纤维或掺有适量棉纤维的混合纸浆经抄纸、压光而制成。掺棉纤维的纸板抗张强度和吸油量较高。根据不同的原材料配比和使用要求，绝缘纸板可分为50/50型纸板（木质纤维和棉纤维各占一半）及100/100（不掺棉纤维）两种型号。

绝缘纸板在变压器绝缘中应用很广：作为主绝缘的隔板（纸筒）、线圈间直撑条、垫块、线圈的支撑绝缘和铁轭绝缘；在110kV及以上变压器中用作隔板、角环等。

在油浸式电力变压器中通常采用型号为100/100的绝缘纸板，其厚度有0.5、1.0、1.5、2.5、3.0mm。目前正在逐步开始采用4~8mm的厚纸板。

国产绝缘纸板性能如表5.3所示。

由于开发超高压电力变压器的需要，加上绝缘纸板技术的发展，各国生产的

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绝缘纸板的性能均有明显提高，如瑞士魏德曼（Weidmann）公司生产的变压器纸板，以其化学成分纯度高而著称。该公司的纸板按T1（表面光滑的标准纸板，目前已被T4取代，但仍用于有显著弯曲的部件），T3（软的可塑材料，吸油性较高，主要用于制造成型绝缘部件）及T4（稳定的硬质材料，表面收缩率低，机械性能较好，是大型变压器普遍使用的绝缘材料）三种型号生产，其主要性能指标如表5.4所示。

此外，日本还研制了各种改良的绝缘纸板。美国杜邦（Du beent）公司发明了芳香族聚酰胺纸，具有高耐热性（H级）绝缘材料。这些绝缘纸板在油浸式变压器和干式变压器中应用，均取得良好的技术经济效果。

这里应着重指出，油与纸板组合应用性能非常良好。组合后具有较高的耐电强度，比二者单独使用时高得多。因此目前在油浸式变压器中主要采用油纸、油纸板组合的绝缘结构型式。

对超高压大容量变压器用的绝缘纸板，除了一般要求外，当作为主绝缘时，还应提出增大沿面放电强度的要求，而作为纵绝缘件时，应力求减小收缩性。这样，在高压大容量变压器用的绝缘件制造中，就应根据不同的绝缘件的要求而采用不同型号的绝缘纸板制造，这是绝缘纸和纸板制造工业发展的主要方向。

另外，随着超高压大容量变压器的发展，变压器绝缘结构及引线结构日趋复杂，因此采用一般的由绝缘纸板胶粘压制成的绝缘件已不能满足要求。目前国内外在超高压变压器中，已研制出由纸浆成型的绝缘角环、形状复杂的高压成型引线绝缘件、其他许多成型绝缘件以及由纸板压制成的瓦楞纸板等，解决了超高压电力变压器绝缘结构和引线绝缘问题。

第二节变压器技术数据和要求

变压器是一种通过改变电压而传输交流电能的静止感应电器。它有一个共用的铁心和与其交链的几个绕组，且它们之间的空间位置不变。当某一个绕组从电源接受交流电能时，通过电感生磁、磁感生电的电磁感应原理改变电压（电流），在其余绕组上以同一频率、不同电压传输出交流电能。因此，变压器的主要结构就是铁心和绕组。

2.1 电力变压器产品型号的表示方法

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电力变压器的分类及其代表符号

电力变压器产品型号的表示方法

□□□□□□□□—□/□□—防护代号（一般不标，TH—湿热，TA—干热）

高压绕组额定电压等级（kV）

额定容量（kVA）

设计序号（1、2、3……；半铜半铝加b）

调压方式（无励磁调压不标，Z—有载调压）

导线材质（铜线不标，L—铝线）

绕组数（双绕组不标，S—三绕组，F—双分裂绕组）

循环方式（自然循环不标，P—强迫循环）

冷却方式（J—油浸自冷，亦可不标，G—干式空气

自冷，C—干式浇注绝缘，F—油浸风冷，S—油

浸水冷）

相数（D—单相，S—三相）

绕组耦合方式（一般不标，O—自耦）

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变压器技术参数

2．2 额定电压、额定电压组合和额定电压比

2．2．1 额定电压变压器的一个作用就是改变电压，因此额定电压是重要数据之一。变压器的额定电压应与所连接的输电线路相符合，我国输变电线路电压等级（kV）为

0.38、3、6、10、15（20）、35、63、110、220、330、500、750、1000

输变电线路电压等级就是线路终端的电压值，因此连接线路终端变压器一侧的额定电压与上列数值相同。线路始端（电源端）电压考虑了线路的压降将比等级电压为高。35kV以下电压等级的始端电压比电压等级要高5%，而35kV及以上的要高10%，因此变压器的额定电压也相应提高。线路始端电压值（kV）为

0.4、3.15、6.3、10.5、15.75、38.5、69、121、242、363、550、825、1100

由此可知，高压额定电压等于线路始端电压的变压器为升压变压器，等于线路终端电压（电压等级）的变压器为降压变压器。

变压器产品系列是以高压的电压等级而分的，现在电力变压器的系列分为

10kV及以下系列、35kV系列、63kV系列、110kV系列、220kV系列等。

额定电压是指线电压，且均以有效值表示。但是，组成三相组的单相变压器，如绕组为星形联结，则绕组的额定电压以线电压为分子，3的二次方根为分母表示。2．2．2 额定电压比额定电压比是指高压绕组与低压或中压绕组的额定电压之比，所以额定电压比K≥1。

2．3 额定容量

变压器的主要作用是传输电能，因此额定容量是它的主要数据。它是表观容量的惯用值，表征传输电能的大小。

变压器额定容量与绕组额定容量有所区别：双绕组变压器的额定容量即为绕组的额定容量；多绕组变压器应对每个绕组的额定容量加以规定，其额定容量为最大的绕组额定容量；当变压器容量由冷却方式而变更十，则额定容量是指最大的容量。

2．4 额定电流

变压器的额定电流是由绕组的额定容量除以该绕组的额定电压及相应的相系数（单相为1，三相为3的二次方根），而算得的流经绕组线端的电流。

因此，变压器的额定电流就是各绕组的额定电流，是指线电流，也以有效值表示。但是，组成三相组的单相变压器，如绕组为三角形联结，绕组的额定电流以线电流为分子，3的二次方根为分母表示。

2．5 绕组联结组标号

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- 8 - 三相变压器或组成变压器组的单相变压器，则可以联结成星形、三角形和曲折形等。星形联结是各相线圈的一端结成一个公共点（中性点），其它端子结到相应的线端上；三角形联结是三个相线圈互相串联形成闭合回路，由串联处结至相应的线端；曲折形联结的相线圈是结成星形，但相线圈是由感应电压相位不同的两部分组成（不在同一铁心心柱上）。

星形、三角形、曲折形联结，现在对于高压绕组分别用符号Y 、D 、Z 表示；对于中压和低压绕组分别用符号y 、d 、z 表示。有中性点引出时则分别用符号YN 、ZN 和yn 、zn 表示。自耦变压器有公共部分的两绕组中额定电压低的一个用符号a 表示。

变压器按高压、中压和低压绕组联结的顺序组合起来就是绕组的联结组。例如：

高压为YN 、中压为yn 、低压为d 联结，则绕组联结组为YN yn d 。

绕组联结组标号 同侧绕组联结后，不同侧间电压相量有角度差—相位移。以往采用线电压相量间的角度差表示相位移，新标准中是用一对线圈各相应端子与中性点（三角形联结为虚设的）间的电压相量角度差表示相位移。

这种绕组间的相位移用钟时序数表示时，用分针表示高压线段与中性点间的电压相量，且指向定点0（12）点；用时针表示低压（或中压）线端与中性点间的电压相量，则时针所指的小时数就是绕组的联结组别。则 联结组标号=联结组+组别

三相双绕组变压器相位移为30°的倍数，所以有0、1、2……11共12种组别。也由于通常绕组的绕向相同、端子和相别标志一致、联结组别仅为0和11两种。因此，三相双绕组变压器实用的联结组标号为：

Y yn0;Y zn11;Y d11和YN d11

实用的三绕组联结组标号为：

YN yn0 d11和YN a0 d11

2.6 分接范围（调压范围）

为了调整所需要的电压，变压器的绕组要具有分接抽头以改变电压比。在分接抽头中：

主分接—与额定电压、额定电流和额定容量相对应的分接；

分接因数—某一分接时的匝数与主分接时匝数之比，即为U d /U N ，或以百分数

表示的（U d /U N ）3100。其中U d 为某分接的电压，U N 为额定电压。分接因数大于1

的分接为正分接，小于1的分接为负分接，等于1时则为主分接；

分接级（调压级）—相邻分接间以百分数表示的分接因数之差；

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- 9 - 分接范围（调压范围）—最大、最小两个以百分数表示的分接因数与100相比的范围。

升压变压器则在二次侧调压，磁通不变，为恒磁通调压；如果是降压变压器则在一次侧调压，磁通改变，为变磁通调压。

变压器调压方式通常是分为无励磁调压和有载调压两种方式。当二次不带负载，一次又与电网断开时的调压是无励磁调压；在带二次负载下的调压是有载调压。

2．7 空载电流和空载损耗

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，一次绕组中所流通的电流称空载电流I 0。其较小的有功分量I 0a 用以补偿铁心的损耗，其较大

的无功分量I 0r 用于励磁以平衡铁心的磁压降。

空载电流的无功分量I 0r 是励磁电流，空载电流的有功分量I 0a 是损耗电流。

所汲取的有功功率称空载损耗P 0，忽略空载运行状态下一次绕组的电阻损耗时又

称铁损，因此空载损耗主要决定于铁心材质的单位损耗。

2．8 阻抗电压和负载损耗

双绕组变压器当二次绕组短接，一次绕组流通额定电流而施加的电压称阻抗电压Uz ，多绕组变压器则有任意一对绕组组合的Uz 。通常阻抗电压以额定电压百分数表示，即Uz%=（Uz/U N ）3100% 且应折算到参考温度。

二次绕组短接，一次绕组流通额定电流时所汲取的有功功率称负载损耗P0. 负载损耗=最大一对绕组的电阻损耗+附加损耗

附加损耗包括绕组涡流损耗、并绕导线的环流损耗、结构损耗和引线损耗。其中电阻损耗也称铜耗。负载损耗也要折算到参考温度。

2．9 温升和冷却方式

2．9．1 温升 变压器的温升，对于空气冷却变压器是指测量部分的温度与冷却空气温度之差；对于水冷却变压器是指测量部分的温度与冷却器入口处水温之差。

油浸式变压器绝缘耐热等级是A 级，但绝缘材料耐热等级一般有6级。

绝缘耐热等级 A E B F H C

耐热温度（℃） 105 120 130 155 180 220

2．9．2 冷却方式 变压器的冷却方式由冷却介质种类及其循环种类来标志。冷却介质种类和循环种类的字母代号如表所示。

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冷却介质、循环种类的字母代号

冷却方式由二个或四个字母代号标志，依次为线圈冷却介质及其循环种类，外部冷却介质及其循环种类。冷却方式的代号标志如下表所示：

2．10 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他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Um决定。

绕组的所有出线端都具有相同的对地工频耐受电压的绕组绝缘称全绝缘；绕组的接地端或中性点的绝缘水平较线端低的绕组绝缘称分级绝缘。

绕组额定耐受电压用下列字母代号标志：

LI—雷电冲击耐受电压；

SI—操作冲击耐受电压；

AC—工频耐受电压。

变压器的绝缘水平是按高压、中压和低压绕组的顺序列出耐受电压值来表示（冲击水平在前）的，其间用斜线分阁开。如：AC200/LI480。

第三节铁心结构

铁心是变压器的基本部分，由磁导体和夹紧装置组成，所以，它有二个作用。

在原理上：铁心的磁导体是变压器的磁路。它把一次电路的电能转为磁能，又由自己的磁能转变为二次电路的电能，是能量转换的媒介。因此，铁心由磁导率很高的电工钢片(硅钢片）制成。电工钢片和又很薄（0.23～0.35mm），且带有绝缘，涡流损耗很小。磁导体是铁心的主体，所以下面所称的铁心实指磁导体。

在结构上:铁心的夹紧装置不仅使磁导体成为一个机械上完整的结构，而且在

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其上面套有带绝缘的线圈，支持着引线，几乎安装了变压器内部的所有部件。

变压器的铁心（即磁导体）是框形闭合结构。其中套线圈的部分称心柱，不套线圈只能起闭合磁路作用的部分称铁轭。现代铁心的心柱和铁轭均在一个平面内，即为平面式铁心。

铁心分为两大类:壳式铁心和心式铁心。铁轭包围了线圈的，称壳式铁心，否则称心式铁心。

每类中又分为叠铁心和卷铁心两种。由片状电工钢片叠积而成的称为叠铁心，由带状电工硅钢片卷绕而成的称卷铁心。

3.1 铁心结构特征

单相二柱式叠铁心，单单柱旁轭式叠铁心，单相二柱旁轭式叠铁心（四柱铁心），三相三柱式叠铁心，三相三柱旁轭式叠铁心(五柱铁心)。

3.2接缝的结构特征

直接缝，混合接缝（半直半斜），标准斜接缝，多级阶梯接缝。

3.3 铁心的夹紧

铁心的夹紧装置是使铁心本体—磁导体成为整体的紧固结构，应满足以下要求。

a．夹紧结构应为框架结构，应只由夹紧结构承受夹紧力、起吊器身的重力和变压器短路时产生的机械力，以确保冷扎电工钢片的电磁性能；夹紧结构的构件应主要承受拉伸、弯曲应力，尽量避免承受剪切应力；

b．夹紧结构应能可靠地压紧线圈、支撑引线、布置器身绝缘，并具有器身定位装置；

c．夹紧力要均匀，铁心片边缘不得翘曲，接缝严合，在铁心励磁时噪声小；

d．为了减少漏磁通在结构件中产生涡流损耗和防止铁心多点接地，结构件应用绝缘件与铁心本体隔开，并尽可能远离漏磁区，而结构件自己不应交链主磁通而形成短路匝，但夹件与旁螺杆或侧梁可以构成闭合回路，交链零序磁通，流通零序电流；

e．绝缘件应尽可能增设油道，以便于散热。

3.4 铁心的绝缘和接地

3.4.1 铁心的绝缘

铁心的绝缘与变压器其他绝缘一样，占有重要的地位。铁心绝缘不良，将影响变压器的安全运行。铁心的绝缘有两种：铁心片间的绝缘，铁心片与结构件间的绝缘。

铁心片间的绝缘是把心柱和铁轭的截面分成许多细条形的小截面，使磁通垂

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直通过这些小截面时，感应出的涡流很小，产生的涡流损耗也很小。

铁心片间无绝缘时，磁通垂直通过的截面很大，感应的涡流大。截面厚度增加1倍，涡流损耗将增大4倍；

铁心片间绝缘过小时，片间电导率增大，穿过片间绝缘的泄漏电流增大，将增加附加的介质损耗；

铁心片间绝缘过大时，铁心就不能认为是等电位的，必须把各片均连接起来接地，否则片间将出现放电现象。这不方便，不可取的。现在铁心用绝缘纸条做油道时，就需要把油道两侧的铁心片连接起来，然后由一个接地铜片引出。

因此，铁心片间要有一定的绝缘，在标准测量方法情况下一般在60～105Ω2cm2。现在采用的冷轧取向电工钢片的表面具有0.015～0.02mm的无机磷化膜可以满足这一要求。

铁心片与其夹紧结构件的绝缘是防止与结构件短接和短路。铁心片间短接总是不允许的，但是结构件间形成短路的回路顺着磁通方向而不通过磁通，或者通过磁通很小，则影响不大。

铁心绝缘装配时用2500V兆欧表测量的绝缘电阻值应为2～3MΩ以上，因为铁心绝缘电阻浸油干燥处理后约大100倍，这样才能保证成品时大于300MΩ。3.4.2 铁心的接地

铁心必须接地。铁心及其金属结构件在线圈的电场作用下，具有不同的电位，与油箱电位又不同。虽然它们之间电位差不大，也将通过很小的绝缘距离而断续放电。放电一方面使油分解，一方面无法确认变压器在试验和运行中的状态是否正常。因此铁心及其金属结构件必须经油箱面接地，且要确保电气接通。

铁心必须是一点接地。铁心中是有磁通的，当有多余点接时，等于通过接地片而短接铁心片一样，短接回路中有感应环流。接地点越多，环流回路越多，环流越大（当然与多余接地点的位置有关），各回路均通过接地片。但是，即使只有一个这样的环流回路，电流也可能由接近于零上升到十几安培。这样铁心可能产生局部过热，接地片可能烧坏而产生放电，对大型变压器安全运行不利，因此铁心必须一点接地。

所谓铁心一点接地，只是指其磁导体而言，其夹紧件不受此限。铁心片与夹紧件要绝缘的另一个原因，就是确保铁心一点接地。

接地片为0.3mm厚的紫铜片，宽度为20、30、40mm，铜带表面要搪锡以减少接触电阻。

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第四节线圈形式

4.1 变压器线圈结构的特点

线圈是变压器输入和输出电能的电气回路，是变压器的基本部件，也是变压器检修的主要部件。它是由铜、铝的圆、扁导线绕制，再配置各种绝缘件组成的。

因变压器容量和电压的不同，线圈所具有的结构特点亦各不相同。这些特点是匝数、导线截面、并联导线换位、绕向、线圈连接方式和型式等。

线圈必须具有足够的电气强度、耐热强度和机械强度，以保证制造或修理后的变压器可靠地运行。前两个要求主要是对线圈绝缘的要求，后一个要求除与绝缘结构有关外，还与线圈整体结构有关。

4.1.1 线圈的绕向和连接

线圈的绕向是导线缠绕的方向，只有两种：左绕向和右绕向。一般采用左绕向。

线圈的绕向是由线圈起绕头决定的。如线匝从起头向内所缠绕的方向是逆时针方向，称左绕向，反之称右绕向。

通常，绕线时操作者和线盘位于绕线机的同一侧，那么在操作者面向绕线机的情况下，则“右起左绕向，左起右绕向”。

一般来说，线圈绕完后绕向是不可改变的。

4.1.2 并联导线的换位

当变压器电流较大时，线圈的线匝不只是由一根而是由数根并联导线组成。为了保证并联导线间电流的分布均匀，并联导线的长度应相等，而且与漏磁场的磁链应相同。这样，导线的电阻相同，漏磁引起的电势相互抵消，则导线间就没有循环电流了，电流均匀分布就可以得到。因此并联导线必须对换位置，简称“换位”。

并联导线的换位只考虑轴向漏磁场，由轴向漏磁来确定并联导线的换位方法。只有交错式线圈按辐向漏磁确定换位方法。

但是，线圈实际漏磁比较复杂，尤其是端部漏磁和轴向安匝不均匀引起的辐向漏磁对换位的影响更为复杂。各种换位方法实际上是不完全的，故近年来大电流线圈采用换位导线绕制线圈。

并联导线的换位还与线圈的结构形式有关。

4.1.3 线圈的冷却油道

油浸式变压器在绝缘结构中，如静电环、静电屏、端圈、交换、隔板等零件均具有撑条、垫块等构成的满足电气强度的油倒，这些油道还必须满足散热的要求。作为散热的冷却油道，应尽力减小油流阻力、避免有“死油区”。

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4.1.3 线圈的型式

线圈型式主要是根据线圈电压等级和容量大小来选择，根据上述线圈匝数、尺寸、截面形状、并联导线根数来确定。当然，也必须考虑电气强度、机械强度、散热面积以及制造工艺的可能性。

变压器的线圈大致分为层式和饼式两种。线圈的线匝沿其轴向按层依次排列的称为层式线圈；线圈的线匝在辐向形成线饼后，再沿轴向排列的称为饼式线圈。变压器线圈形式细分如下：

圆筒式—单层圆筒式、双层圆筒式、

层式线圈多层圆筒式和分段圆筒式

箔式—一般箔式、分段箔式

线圈

连续式—一般连续式、半连续式

纠结式—纠结连续式、普通纠结式

饼式线圈和插花纠结式

内屏蔽式（内屏蔽连续式）

螺旋式—单螺旋式（单半螺旋式）

双螺旋式（双半螺旋式）和四螺旋式

交错式—由连续式或螺旋式

线段交错排列而成

第五节分接开关

为了使电网供给稳定的电压、控制电力潮流或调节负载电流，均需对变压器进行电压调节。

目前，变压器调整电压的方法是在其某一侧线圈上设置分接，以切除或增加一部分线匝，改变匝数，从而达到改变电压比的有级调整电压的方法。这种线圈抽出分接以供调压的电路，称为调压电路；变换分接以进行调压所采用的组件，称为分接开关。

一般情况下是在高压线圈上抽出适当的分接。这是因为高压线圈一则常套在外面，引出分接方便；二则高压侧电流小，分接引线和分接开关的载流部分截面小，开关接触触头也较容易制造。

变压器二次不带负载，一次也与电网断开（无电源励磁）的调压，称为无励磁调压；带负载进行变换线圈分接的调压，称为有载调压。

因此，变压器的分接开关分为二种，一是无励磁分接开关，二是有载分接开关。

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变压器制造工艺

一、变压器制造工艺流程

图1 变压器工艺流程

二、工艺和工序的监督

查阅制造厂的产品制造工艺方案和工序质量控制计划，了解关键工序控制点设置情况及有关标准、程序文件执行情况，校对特殊工序的设备精度、操作技能及作业环境等因素是否符合有关技术文件。

在质量监控方面，应检查设计变更记录、工艺更改记录、工序质量控制记录、检测设备检定记录、不合格品处理记录及产品性能试验报告等质量记录，应符合要求。

三、工艺质量控制

1 原材料质量控制

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- 16 - 图2 变压器铁心

1.1 相关部门应做好原材料的选购，避免材料缺陷对质量造成影响。

1.2 及时反馈原材料供应信息，对于材料紧缺或未能按要求规格购买时，及时反馈相关部门，以进行必要的调整。

2 过程质量控制

2.1 相关部门应做好原材料进厂质量检验把关工作，避免材料缺陷对质量造成影响。

2.2 质检人员应做好生产过程的质量把关工作，及时反馈施工质量信息，杜绝质量隐患。

3 施工环境清洁度控制

3.1 主变内部件施工操作环境必须严格做好异物、粉尘的防范措施，如导线包纸、绝缘件制造、绕组绕制、铁心叠积、绕组套装、器身装配、引线装配和器身整理时，不允许与器身无关的异物(特别是金属异物)残留和粉尘进入。

3.2 主变外部附件机械打磨、烧焊、涂漆等加工制造过程中，如油箱、夹件以及外部附件须控制焊渣、残余金属颗粒和粉尘等，必须清洁干净，符合要求。

四、变压器制造工艺

1 铁心制造工艺

铁心一般使用冷轧取向磁性钢片，大多采用心式结构铁心，由硅钢片逐片叠积而成，称为叠铁心。

上部铁轭

铁心柱

绑带 下部铁轭

拉板 侧柱

心柱

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1.1 铁心片剪片、分片

1.1.1 铁心片纵剪，就是沿着硅钢片的轧制方向，把一定宽度的材料裁剪成所需宽度的条料。

1.1.2 铁心片横剪，就是与硅钢片长度方向成某一角度（通常为45°和90°），把一定宽度的条料剪切成各种规格和尺寸的变压器铁心片。

1.1.3 制造过程中应注意以下几点：

①铁心选用冷轧硅钢片时，必须使磁通的方向沿硅钢片延轧方向进行剪裁；

②硅钢片卷料和剪裁后的硅钢片在上、下吊放操作时应十分小心，轻取轻放，不要受碰撞、挤压、扭弯等外力作用，以免损伤硅钢片；

③裁剪硅钢片的周期要缩短，硅钢片剪后应放吸潮硅胶，然后用塑料薄膜包严以防锈蚀，并且尽快叠装；

④硅钢片剪裁后应平整，不应有卷角、卷边、折痕、压伤等缺陷，个别出现卷角、卷边、折痕、压伤等情况不严重时，应整平处理，若发现有5%以下面积有锈蚀时进行除锈处理，除锈表面绝缘层应刷绝缘漆1032#绝缘清漆（三聚氰氨醇酸浸渍漆），漆的粘度为：B3-4型粘度计，25℃时，15～18s，使用前需搅拌均匀；

⑤铁心片剪片后分片在片架上放置好；

⑥分片时要按每级的厚度或重量为准，片数作为参考；

⑦每叠好一板片后应及时包好，如环境湿度大于90%且持续3天以上才叠装铁心时应对剪切面喷1032#绝缘清漆防锈然后包好，防止积灰尘、锈蚀和碰伤。1.2 铁心叠装

1.2.1 目前，为降低空载损耗，节省工时，大部分厂家铁心都采用不叠上横轭工艺。

1.2.2 按图纸要求放置低压侧上下夹件、拉板、绝缘件等部件，第一叠所有柱片、轭片，确保尺寸符合要求，铁心定位工具调整到合适位置，后期以所叠第一级片及靠定位工具保证叠片。

1.2.3 叠片过程使用心柱定位，为利于后期上铁轭的插片，叠片应以上铁轭为基准。

1.2.4 在第一级、主级、最后一级叠片时，测量各对角线、窗宽、心柱高、上下轭长等，确保叠片质量。

1.2.5 主级和次级叠厚不允许负偏差，各级厚度偏差控制在±0.5mm以内，主级两侧对应各级偏差应一致。

1.2.6 叠片铁心叠片时，硅钢片厚为0.3或0.35mm的为2片一叠，并按图纸要求放置铁心油道、层间绝缘纸。

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1.2.7 完成叠片后，装上夹件，包括上横梁、侧夹件，用收紧带收紧上夹件。

图3 220kV铁心定位尺摆放示意图

1.3 铁心绑扎

1.3.1 铁心绑扎材料有无纬带、聚酯塑料带、钢带等，心柱绑扎推广使用打包机（聚酯塑料带）对心柱进行绑扎，上下轭使用无纬带绑扎。

1.3.2 铁心叠片后未起立前，先用收紧带对铁心心柱绑扎收紧，使用打包机按图纸要求在心柱打聚酯塑料带绑扎心柱。也有厂家在起立后打包带，铁心叠片后先用

图4 220kV铁心用收紧带收紧示意图

1.4 铁心起立

当铁心所有紧固件及必要的卡具全部紧固后，可进行铁心起立操作。

铁心的起立、吊运和下放过程，在注意安全的同时，要避免造成铁心柱弯曲歪斜等现象。

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（1）（2）（3）图5 铁心的翻转起立

1.5 铁心冷却油道

大型铁心直径大，单位面积热负荷大，传导路径长，在铁心内部产生损耗，可能会引起铁心过热，因此，在大型变压器内部设置有冷却油道。

被油道分隔的铁心叠片需用连接铜片连接，保持没有悬浮电位。

铁心横向油道使用绝缘材料制造，在绝缘纸板上贴绝缘纸板条，另外220kV 等级以上变压器铁心采用磁柱油道，在绝缘纸板上粘贴磁柱。

1.6 铁心及夹件接地 铁心、夹件等金属件均应牢固接地，防止金属结构件悬浮。铁心必须是一点接地，铁心接地片按图纸要求位置插入，一般插入深度不小于100mm 。夹件及夹紧零件接地需良好，不得有悬浮电位，相关部件喷漆时应遮盖连接部位，防止漆膜存在而造成结构件接地不良。

2 油箱制造工艺

2.1 油箱加工常用的焊接方法主要有焊条电弧焊、气体保护焊、埋弧自动焊。

图6 磁柱式油道

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