变压器的基本原理和结构

第一章 变压器的基本原理和结构

1.1 变压器的基本原理

变压器的基本组成部分是由绕在共同磁路上的两个或者两个以上的绕组所有构成，图1-1表示单相变压器。当图中的一次绕组加上交流电压U1时，一次绕组里就有交流电流i1流过，此时一次绕组将产生一个磁动势F1=N1i1，这个磁动势就会在铁心中产生一个磁通φ，显然这个磁通也是交变的，所以他将在二次绕组（也包括一次绕组）中感应出一个电动势E2。当二次侧接上负载时，在E2的作用下，负载中将有电流I2流过。这就是变压器将电能从一次侧传递到二次侧的工作过程。

变压器工作原理图

变压器工作的目的不仅在于实现能量从一次侧传递到二次侧，而是通过传递过程实现电压和电压和电流的改变。

1.2变压器的基本结构

1.2.1变压器的内部结构主要有：铁心、线圈、器身绝缘、引线、变压器油组成。

1.2.2变压器外部结构主要有：邮箱、散热器、储油柜、高压套管、低压瓷套、分接开关、压力释放阀、分机及控制柜、测温装置、放油阀组成等。

第二章 各种牵引变压器介绍

2.1 单相牵引变压器

单相牵引变压器是之一种将三相电力系统（一次侧）变为适用于电力机车牵引用但相电压牵引变压器。适用于电气化铁路BT供电方式或直接供电方式的牵引变电所。根据供电网及变电所分布情况，将原边分别接110KV或220KV三相电力系统A2B2C,次边a接触网供电，b接钢轨并接地。单相牵引变压器接线如下图：

2.2 平衡牵引变压器

变压器尤其适用于做电气化铁道BT供电方式或直接供电方式的牵引变电所的主变压器。

平衡变压器的原边接于110KV三相工业电力系统，中性点N可以接地，次边27.5KV二相分别接上、下行接触网供电。O端接钢轨并接地。

次边线圈由a1、a2、b3、b4、b5、c6、c7线圈组成，二相引出端α、β与接地端O间的αo、βo幅值相等，相位差为90°，次边线圈的电压向量图似底脚水平延伸的A字形，线圈连接中含有a1、b4、c7组成的正三角形。原边线圈A1、A2、C3是星型（YN）接，N为中性点可供接地系统用。如图1

图1

图中（A1）（B1）（C1）是原边线圈。（A）（B）（C）为原边端子。N 为中性点引出线端子。（a1）（a2）（b3）（b4）（b5）（c6）（c7）为次边线圈。

2.3 VV 牵引变压器

这种变压器通常在BT供电或直供方式中采用。

根据这种变压器的运行原理，它有两种结构形式，一种是三柱式，另一种是四柱式；三柱式既在变压器油箱中铁心为三柱结构，两个旁柱安装线圈，中柱没有线圈只作为磁路；四柱式既为两个单相变压器

联结使用，它有两种形式，一种是用两个单独的单相变压器，另一种是同一油箱中装两台单相变压器。从使用的角度考虑又有等容量和不等容量之分。

根据这种变压器的接线方式，可分为Y接去边接法和D接去边接法；变压器高压线圈的绝缘结构为全绝缘。

从接线方式进行分析： Y接去边接法如下图所示;

D接去边接法如下图所示：

产品的型号及含义：

2.4 自耦变压器 2.4.1 概述

在一个闭合的铁芯上绕两个或者以上的线圈，当一个线圈通入交流电源时（就是初级线圈），线圈中流过交变电流，这个交变电流在铁芯中产生交变磁场，交变主磁通在初级线圈中产生自身感应电势，同时另外一个线圈（就是次级线圈）中感应互感电动势。通过改变初、次级的线圈匝数比的关系来改变初、次级线圈端电压，实现电压变换。自耦变压器是指它的绕组一部分是高压边和低压变共用的。另一部分只属于高压边，原副边有直接的电的关系，它的低压线圈就是高压线圈的一部分。

2.4.2 自耦变压器的结构原理及特点

① 自偶变压器是输出和输入共用一组线圈的特殊变压器，升压和降压用不同的抽头来实现，比共用线圈少的部分抽头电压就降低，比公用线圈多的部分抽头电压就升高。

② 原理和普通变压器是一样的，只不过它的原线圈就是它的副线圈。自耦变压器是自己影响自己。

③ 自耦变压器是只有一个绕组的变压器，当作为降压变压器使用时，从绕组中抽出一部分线匝作为二次绕组；当作为升压变压器时，外施电压只加在绕组的一部分线匝上。通常把同时属于一次和二次的那部分绕组称为公共绕组，自耦变压器的其余部分称为串联绕组。同容量的自耦变压器与普通变压器相比不但尺寸小而且效率高，并且变压器的容量越大，电压越高，这个优点就越突出。因此随着电力系统

的发展，电压等级的提高和输送容量的增大，自耦变压器由于其容量大、损耗小、造价低而得到广泛应用。

④ 自耦变压器是利用自耦变压器串联线圈和公用线圈中的电流大小相等、方向相反及自耦变压器的低阻抗特性，迫使机车回归电流通过正馈导线流回牵引变电所，从而提高供电系统电流分布的对称性，以减轻对通信线路的磁感应影响；利用接触网和正馈导线对地电压极性相反的特点，提高电压系统电压分布的对称性，拟制对通信线路的电感应影响，以实现防干扰的效果。

出线端子位置示意图

接线简图

第三章 变压器现场上节油箱的起吊与回装

3.1 吊芯检查前的要求及准备工作

⑴ 室外吊芯时，应有防尘和应付突然风雨天气的防护措施。 ⑵ 吊芯现场的温度不应低于15℃，空气相对湿度不应超过70%，若温度过低，可用加热法（低电压短路内烘）让器身温度（由上轭处测得）高于环温10℃左右。

⑶ 器身在空气中暴露时间：从开始放油算起不得超过下列规定。

a：天气干燥（空气的相对湿度＜65%；16小时） b：潮湿天气（空气的相对湿度为65%～75%；12小时） ⑷ 吊芯前应做好一切准备工作，以保证检查顺利，尽量缩短暴露时间。实用工具的名称及数量应做好记录甚至挂签编号，检查作业一完成仔细查对，以防止遗留在变压器内。

⑸ 吊芯前变压器油应全部放尽。按总装配图上表示的定位关系，首先松开所有套管连接引线。高压A、B、C、O相套管引线导电头段部有M110螺纹孔，拆卸前应先拧入螺栓并用线绳栓紧，然后将所有螺栓均匀松开后在卸下。 3.2 吊芯检查的主要项目

⑴ 引线的绝缘是否有损伤，引线有无移位，夹持是否牢固。 ⑵ 所有紧固件（如铁轭夹件，拉板，引线，导线夹，拉带U型等）是否有松动。

⑶ 木件及导线夹是否有损坏或移位现象。

⑷ 分接开关是否整定在额定（Ⅱ）位置，核对内部的电气接触与外

部操动装置的指示位置是否一致。 ⑸ 铁芯，夹件的接地是否可靠。 ⑹ 线圈，铁心绝缘电阻测量。 3.3 吊芯查实验项目

⑴ 打开铁心端面铁心接地片，测量铁心与夹件间的绝缘电阻（用1000V摇表测），一般如有“铁心多点接地”故障，由本项试验可立刻发现。

⑵ 强调铁芯必须做到一点接地并接地可靠。多点接地，则有可能形成部分甚至全部匝链主磁通的电气短路环，这将酿成大事故；若接地不可靠，将造成“电位浮悬”从而增大局部放电量甚至引起介质的击穿。

注：牵引变压器，铁芯的接地线专门用“接地套管”引出油箱外，（以便于箱外进行某些实验要求铁芯脱离箱壳电位而成为独立电极的需要，例如测量线圈对铁芯的电容进行计算一例线圈进入雷电波时在另一侧线圈中的静感应电位），此时铁芯与夹件之间不再用接地片连通。上下夹件之间已由拉板连通，下夹件与下节油箱（地）连通。 3.4 变压器上节油箱起吊

⑴ 上节油箱起吊前，应拆除全部箱沿螺栓，并拆除器身定位装置，在油箱四角栓牵引绳索。

⑵ 起吊上节邮箱时，吊绳夹角不大于30度，起吊油箱的开始阶段，有一部分箱沿螺栓可先不拔出，并在上下油箱四角螺孔中插入定位棒，刚起吊时，如上节油箱向一边晃动，应调节吊钩及绳索的位置，以保

持邮箱上下箱沿平行分离，在上节油箱上升过程中，要有人用绳索牵引油箱，以防油箱与器身相碰。

⑶ 上节油箱应放在水平敷设的清洁枕木上，防止箱沿密封面碰伤或污染，选择油箱放置地点时，要考虑既不妨碍了道工序，又便于回装时起吊，起吊油箱所用吊索在油箱落地后，尽可能保持不动，以便突然下雨或者刮风时以最快速度回吊油箱。

⑷ 起吊和回吊油箱之前，必须彻底清除油箱上尘埃及螺栓等可能掉落的物体。

3.5 变压器上节油箱回装

⑴ 器身检查结束，清理箱底残留，检查有无遗留工具或者杂物，检查箱沿胶绳是否完好。

⑵ 当上节油箱下落道接近箱沿胶绳时，使用定位棒插入箱沿螺孔进行定位，如能穿过一部分箱沿螺栓，应在各个方向尽量多穿一些，以免油箱下落时扭动胶绳。如上下有相吻合不好，应吊起重新定位。 ⑷ 经检查确定箱沿胶绳安放合适后，插入全部箱沿螺栓，工作人员应至少分两组。对角先将全部螺栓轮翻紧固一遍，最后在统一紧固一次，使之达到合适的紧度。 3.6 注意事项

⑴ 器身检查结束后，一定要将接地片插好。 ⑵ 现场安装时必须遵循以下安全措施：

a：在安装工作开始前，由现场总指挥和安全负责人召集全体参加安装工作的人员。开安全会议，结合本次安装工作的特点，进行安

全教育和旋不安全纪律。

b：无关人员不得进入安装现场。

c：上下传递物件和工具时，应系绳传递，禁止抛掷。

d：在高处拆卸、安装可能跌落的零部件时，应至少有两人配合，以免发生意外。

⑶ 起吊变压器整体的吊轴，在下节油箱的箱底支架上，起吊时应四个吊轴同时使用，同时均匀受力。

特别注意：切不可将上节油箱吊拌用来起吊变压器整体。

⑷ 如变压器不立即投入运行，要做长时间存放，则必须装上储油柜、吸湿器、保证足够的油面高度，以适应环境温度变化的需要。 3.7 安装操作要领

⑴ Ⅱ位置时分接开关总成时的整定位置，子暗影确认三相开关的芯子其动触头已正对于Ⅱ位置（此时还可以测量和比较线圈直流电阻），将外部的操作手柄转动到其外部指示正对Ⅱ的位置。

⑵ 对110KV的套管安装，应保证线圈首段引线的绝缘锥度区进入套管尾部的均压球内，要将引线顺直引到上部的“将军帽”，防止引线打结或扭结。

⑶ 散热器的安装，应注意密封良好、连接可靠。 ⑷ 安装风扇装置，并按“风扇接线图”接线。

⑸ 安装讯号式温度计，电阻式温度计，所有温度计座（包括水银温度计座）内均应注满变压器油。

⑹ 关于“真空注油”的特别警告与提示：

在上部一面抽真空，下部一面泵入油的过程中，一定要做到：钟罩顶部的真空空间接近200～300mm高时，下部及停止泵油，此后上部解除真空改为长压注油，否则，如果油泵不停，一旦箱定的“真空空间”全被下部泵入的油充满后，油箱内的压力将由负压一下子变成正压，这必是油箱因超压而破坏，一定要引起注意。

⑺ 在完成以上各项作业之后，安装其他零件做相应的整定，仔细监视密封部位有无渗漏。

⑻ 静放24小时，再次检查油无渗漏，确认无渗漏后，再放出气体继电器内的气体。

第四章 变压器挂网运行

4.1 变压器挂网投运前应做下列各项检查 ⑴ 变压器接地线与主接地网连接可靠。 ⑵ 变压器上是否有异物存在。

⑶ 各种保护装置如气体继电器等动作是否灵敏可靠。 ⑷ 储油柜和套管的油位是否正确。

⑸ 储油柜、散热器与变压器主体间的连接活门是否已处于开启状态。 ⑹ 全部温度计读书是否大体一致。 ⑺ 油箱应通过下节油箱接地螺栓可靠接地。

⑻ 上节油箱上的铁心接地套管，还应将按地套管有效接地。 ⑼ 冷却系统是否一正常工作状态。

⑽ 调压分接开关位置指示器是否正常，是否只是所需要的位置，并在有关记录薄上记录。

⑾ 一次侧有中性点引出的变压器，应检查与中性点相连接的接线是否正确，如果连续是保护设备，应检查这些设备的状态是否正常。 ⑿ 一二侧有无短路接地线。与投运变压器有关的短路接地线都应拆除。

⒀ 检查继电保护装置是否已按规定启用，对整定值有无疑问，如有疑问，要及时查清原因按照运行分工责任制，变压器的继电保护是否应按照电网调度指令或变电所技术负责人的技术指令执行。 ⒁ 对于高压侧没有短路的变压器，应核实高压熔断器的状态，了解熔件额定电流是否符合要求。普通电力变压器的一次侧熔丝应按变压

器额定电流的1.5～2倍选用，二次侧按二次侧额定电流选用。 ⒂ 瓦斯保护装置、压力释放阀、油位计、温控器等应可靠连接。 ⒃ 油断路或空气断路器传动装置之动作是否正常。 ⒄ 接地系统是否正确。

a: 油箱接地是否良好，若下节油箱有接地螺栓时，则通过接地螺栓可靠接地。

b：若上节油箱有接地套管（有接地符号表示），则次接地套管必须有效接地。

c: 接地系统必须保证一点接地，（即接地点如铁芯，压板，上下夹件，油箱连接后不能成回路）。 4.2 变压器投运前的拍其工作

变压器在投运前应认真进行排气工作，有放气塞都要打开放气，直到冒出变压器油为止，因变压器内部残存有空气时，很可能引起气泡击穿故障。

需要排气的主要部位有：高压套管、低压套管、散热器、导气盒。 4.3 变压器的现场冲击合闸

⑴ 变压器在上述各项检试，经确认后合格，在额定电压下空载合闸5次，具体方法与电力变压器的交接规范相同（此前应确认过电流保护装置的正确可靠）。

⑵ 气体继电器的“轻瓦斯”端子线接至变压器的跳闸回路，试后还原改接到“报警回路”。

⑶ 过流保护按“瞬时动作”整定，电流限制以原边（110KV侧）为

准。

⑷ 每次合闸后持续时间不少于5分钟，在持续时间内应仔细倾听变压器有无异常声响，观察有无异常现象。

⑸ 若5次合闸过程均无异常现象发生，可切断电源，按正常监测方式重新整定过流保护装置的倍数与延时。

⑹ 气体继电器的两对接点（端子）恢复正常接线（“轻瓦斯”接“报警”；“重瓦斯”接“跳闸”）。

⑺ 确认上述各条后，变压器可正式合闸挂网，带负荷运行。 4.4 注意事项

⑴ 现场真空注油一定要注意在油面离箱顶200～300mm时转换为常压注油，以防胀坏油箱。

⑵ 变换分接开关必须在无极磁（原边与电网断开）状态下进行调整，并确认位置无误解除良好后再合上原边开关。

⑶ 变压器上节油箱上的铁芯接地套管，在正常工作时均应可靠接地。

第五章 变压器运行和维护

5.1 日常维护

⑴ 变压器运行时应保证吸湿剂干燥，使其吸湿情况随时更换，吸湿器油封应注意加油维护，定期从储油柜的集物器中排污，要定期检查分接开关接触是否良好，清楚触头部分的油污和氧化膜等，并检查开关弹簧的状态及接触情况，要保证触头的压力，否则会引起开关烧坏。 ⑵ 变压器在维护时要特别注意渗漏油，主要是防止空气、水、脏物等进入变压器内，注意高于储油柜油面的部、组件密封情况。如套管的顶部；储油柜的顶部；吸湿器连接管等要保证密封良好，因这些部位都没有油，平时不易发现渗漏，但它们都和邮箱连通，如果有渗漏，雨水、污物就可能侵入，因此维护时要特别注意。 5.2 变压器日常巡视检查一般包括以下内容

⑴ 变压器的油温和温度计应正常，储油柜的油位应与温度相对应，各部位无渗油、漏油。

⑵ 套管油位应正常，套管外部无破损裂纹、无严重油污、无放电痕迹及其它异常现象。 ⑶ 变压器声响正常。

⑷ 各冷却器手感温度应相近，风扇运转正常，油流继电器工作正常。 ⑸ 吸湿器完好，吸附剂干燥。

⑹ 引线接头、电缆、母线应无发热现象。 ⑺压力释放阀应完好无损。

⑻ 分接开关的分接位置及电源指示应正常。

⑼ 气体继电器内应无气体。

⑽各控制箱和二次端子箱应关严，以免受潮。 5.3 特殊情况下的巡视检查

⑴ 新设备或经过检修、改造的变压器的投运72h内。 ⑵ 有严重缺陷时。

⑶ 气象突变（如大风、大雾、大雪、冰雹、寒潮等）时。 ⑷ 雷雨季节特别时雷雨后。 ⑸ 高温季节、高峰负载期间。 ⑹ 变压器急救负载运行时。

5.4 检查周期由现场规程规定并增加以下检查内容 ⑴ 外壳及箱沿无异常发热。

⑵ 各部位的接地应完好，必要时应测量铁芯和夹件的接地电源。 ⑶调压装置的动作情况应正常。 ⑷ 各种标志应齐全明显。 ⑸ 各种保护装置应齐全、良好。

⑹ 各种温度计应在检定周期内，超温信号应正确可靠。 ⑺ 消防设备应齐全完好。

⑻ 贮油池和排油设施应保持良好状态。

5.5 下述维护项目的周期，可根据具体情况在现场规程中规定 ⑴ 清除储油柜集污器内的积水和污物。 ⑵ 冲洗被污物堵塞影响散热的冷却器。 ⑶ 更换吸湿器内的吸附剂。

⑷ 变压器的外部（包括套管）清扫。 ⑸ 各种控制箱和二次回路的检查和清扫。

第六章 变压器附件的使用与维护

6.1 温度计座安装使用维护

⑴ 查温度时应保证观察者远离高压侧瓷瓶导杆及引线，以免发生高压触电事故。

⑵ 温升超过技术条件最高值时，应立即查明运行中是否有不正常情况，是否负载超过限值，并按情节轻重分别向值班负责人汇报并采取必要的措施。

⑶ 水银温度计座破损，可将温度计从温度计座法兰中旋出，安装新的水银温度计，并观察温度计座中是否有足量的变压器油，如缺油应注入清洁的变压器油。

⑷ 温度计座拆卸时需将储油柜内与变压器联接管蝶阀关闭，这时才可旋松螺母进行更换。

⑸ 温度计座更换后如发现渗油现象，可能为衬垫密封圈偏斜及滑脱的现象，或温度计的管和底板焊接处有漏油现象。 6.2 吸湿器使用维护

⑴ 变压器出厂时在吸湿器联结管处有一个密封法兰盖板，安装时应将该法兰盖板卸掉，换以吸湿器替代。

⑵ 定期检查油杯内变压器油是否存在，若发现蒸发或减少时应及时添加。

⑶ 吸湿器内装有硅胶，如吸收水分至饱和时硅胶即失去作用，此时

应把硅胶放在干燥器内加热蒸发出去下手的水分即可复用，如在吸湿器内充以变色硅胶者，其潮湿程度以颜色标志如下：干燥时呈蓝色，吸收潮湿后呈浅红色。

⑷ 变压器必须加装吸湿器后方可投入运行。 6.3 分接开关使用维护 ⑴ 分接开关的使用

a: 操作无励磁分接开关时必须先切断高低压侧线路，确定变压器无电时方可进行。

b: 分接开关指示盘数字位置Ⅲ代表变压器之额定电压，Ⅰ代表较额定电压+5%之分接头，Ⅴ代表较额定电压-5%之分接头或参照其它技术文件。

c： 变换分接位置时，先旋出风雨罩，将手柄从定位槽内取出，连同手柄旋转至所需的分接头位置，并使手柄定位钉能正常置入指示板的定位槽内，确信分接头位置到位，然后盖上风雨罩并旋紧才能使变压器投入运行。

d：有载分接开关的使用参照《有载分接开关使用说明书》。 ⑵ 分接开关的维护

a：分接开关应每年进行一次维护工作。

① 取下风雨罩，检查各部油污锈蚀，并揩擦干净。 ② 将分接开关手柄左右回复旋转各10～15次。

b：如发现与箱盖联接处或转轴处有渗油现象，将侧面的安装螺母或压紧销子旋紧即可。

6.4 气体继电器的使用和装卸

气体继电器安装在联接变压器及储油柜的联管上，气体继电器时变压器内部分发生故障产生气体时，发出信号用于保护变压器的。当变压器内部产生气体时，气体将通过储油柜联管进入气体继电器，气体的容积达到一定后，一对舌簧接点接通，发出警报信号。其动作容积的调节范围为200～400cm2。当变压器内部发生严重故障时，大量的变压器油通过继电器流向油枕，油流达到一定速度后，冲击继电器中的挡板，使另一对舌簧接点接通，即可将变压器的电源切断，使故障不在扩大。其动作流速的调节范围为0.35～1.2m/s。

气体继电器盖上有箭头指示油流方向，正确的方向自变压器至储油柜，即箭头朝向储油柜。安装前松开继电器的盖，从壳内取出和盖子连在一起的浮筒系统，所有其它密封处如视察窗均不准拆卸。继电器外壳（浮筒系统未装上）安装在连接管上，要清除污泥和用干净的变压器油洗涤，然后再和储油柜上的法兰及变压器盖上的接头连接，接头处均置耐油橡胶垫，以防漏油，联接后的外壳必须在水平位置（用水平仪检查）。

注油后要检查蝶阀的开启状态。在变压器运行时蝶阀应处于“通”的状态。

6.5 风机运行前的准备及维护

⑴ 按照控制箱的原理图检查控制线路的连接是否正确可靠。 ⑵ 将风扇逐台投入运转，检查其转向是否正确，风叶有无碰擦风筒等现象。若发现不正常现象，应立即停机修理。

⑶ 投入运行后，随时监视风冷却器的运行情况，如;风扇震动情况等，如有异常情况应及时处理。

⑷ 随时监视故障信号，并及时进行处理。 ⑸ 半年检修一次。

⑹ 经常检查各紧固件是否松动，如有松动应立即紧固。 ⑺ 如发现叶轮变形应更新叶轮。

⑻ 冬天有冰时启动电机，须先清理干净冰冻然后启动电机。 6.6 压力释放阀的使用和注意事项 ⑴ 安装时首先将导向喷油装置拆掉。

⑵ 导向喷油装置拆掉后将压力释放阀整体安装于变压器油箱盖上的法兰上。

⑶ 旋紧螺母后在将导向喷油装置安装在压力释放阀底座法兰上。（在此之前在电讯号导线先穿过导向喷油罩侧壁引线口并将线拉出） ⑷ 当整个压力释放阀安装完毕后，用户自行将软联接管安装在导向喷油管接头上，用卡箍卡固并引到变压器下面。

⑸ 在送电之前将压力释放阀锁帽拧下，取出锁片，然后拧上锁帽，将露出的标志杆和防雨帽拧紧。

⑹ 压力释放阀在出厂前已做过调试已合格，用户不得拆装。 ⑺ 运行中的压力释放阀动作后要及时排除变压器的故障，并把压力释放阀的机械电信号装置手动复位，再合闸运行。

⑻ 压力释放阀的特点是：当变压器油箱的压力上升到压力释放阀开启压力的70%左右，压力释放阀就开始渗油，如果未带试压试片的释

放阀不得和油箱做整体试压试验，必须在信号帽上加压重物方能进行试压。

6.7 变压器油的维护

变压器油在运行中有可能与空气接触，而安装在户外的变压器，在不正常的情况下，也可能与与水接触。此外，变压器在运行过程中，上层油温可达95℃左右。由于上述种种因素，变压器油的质量会渐渐变坏，电器绝缘强度渐渐降低。为确保变压器的安全可靠运行，除对运行中的变压器油采取保护措施，防止其过早老化外，还要对变压器油进行定期取样化验。 ⑴ 定期取样化验

在一定情况下，定期取样试验时，可不做全部的实验项目，而仅作简化试验：①闪点 ②机械混合物 ③游离碳 ⑤电气绝缘强度 ⑥溶于水的酸或碱 ⑦水分

取样的部位：应注意所取样的油样能代表油箱本体的油。一般应在设备下部的取样活门取抽样，在特殊情况下，可由不同的取样点取样。

取样的容器：应使用专门供气相色谱分析的采样装置或密封良好的玻璃注射器取油样，当注射器充有油样时，芯子能自由滑动，可以补偿油的体积随温度的变化，使内外的压力平衡。

取样的方法：一般对电力变压器和电抗器，可在运行中取油样。对需要停电取样的设备，应在停运后尽快取样，对于能产生负压的密封设备，应防止负压进气。

设备的取样活门应放上带有小嘴的连接器，在小嘴上接软管，取样前应排除样管路中及取样活门的空气和“死油”，同时用设备本体的油冲洗管路，取样时油流应平缓。

变压器油的定期化验与更换：①110KV套管内的油与变压器油箱内的油时不相通的，应分别取油样进行化验。在变压器投入运行后，应每六个月对主体油和套管油各取样化验一次，有问题及时处理。 6.8 套管的维护

⑴ 运行应拧上引线护罩，是测量引线自动接地，当使用电压抽头时将抽头与抽压装置一次侧相连接，并注意法兰应与变压器箱壳可靠的连接并接地。

⑵ 套管在使用时应经常观察油面位置，如果发现渗油现象应及时处理并补油至正常位置，使用时应注意油塞处和管状油表处的橡皮垫圈是否完好，如果有缺陷须更换，补油时打开油枕上的油塞，加入合格的变压器油。

⑶ 在运行过程中，应定期测量套管的tgδ和C，若发现tgδ或C的值突然发生变化或显著增大，应停止使用检查原因并进行处理。 ⑷ 当套管因芯子轻微受潮引起tgδ显著增大时，可按下列步骤处理： 将松油管接到油枕顶部的油塞孔上，回油管接到联接套筒的取油塞上，以85±5℃并经试验合格的绝缘油反复循环，直至套管的tgδ恢复到正常水平为止，若芯子严重受潮，经上述处理仍无效果，则应拆卸套管，将内部的电容芯子重新做真空干燥处理（加热时最高温度不得超过90℃）。套管在装配好后，进行密封试验，实验时卸去套管头部油

枕上的油塞，用于干燥氮气加压，使套管内部压了为1kgf/cm2(表压) 维持30分钟，不应渗漏。

⑸ 套管如需另换新油时，套管先放倒至水平位置，然后拧开联管套管上的放油塞，将变压器油放完，注入新油时套管应垂直放置，用油枕上的油塞空抽真空8小时（残压不超过133Pa）。进油管接在联接套管的取油塞孔上进行注油。注油后再抽真空8小时。

第七章 变压器运行故障的分析与判断

变压器带上负荷运行以后，往往可、能出现一些不正常现象和故障，在进行故障分析之前必须了解变压器的实际运行情况和有无异常现象发生，对于以下几种情况引起注意；

⑴ 过负载；运行中的变压器负载应尽量不超过额定容量，过载运行只允许在一定时间范围内，不应有长期过载运行情况，如果有长期过载运行，将使变压器温升增加，可能造成绝缘老化而引起故障或者造成故障隐患。

⑵ 过电压和电压变动；当变压器受到大气过电压和操作过程电压冲击后，容易发生故障，而且一般故障都比较严重，变压器在额定容量下运行时，电压变动的最大值不超过相应分接电压的5%，超过5%之后，变压器不能在连续运行。

⑶ 冷却系统发生故障；自然循环油浸风冷式变压器的冷却系统发生故障切除全部风冷电扇后，允许按额定值运行的时间是：当空气温度为0℃时，最长不得超过16h；空气温度为-10℃时，最长不得超过40h；空气温度为20℃时，最长不得超过5h；气温越高，允许运行的

时间越短。

强迫油循环风冷变压器，当冷却系统发生故障切除时（指停止油泵、电风扇），在额定负载下允许运行的时间为：120000KVA及以下的变压器为20min，120000KVA以上的变压器为10min。如果油面位置尚未达到75℃时，允许适当延长，但最长不得超过1h.

⑷ 温升；变压器运行，必须监视上层油温，上层油温最高不得超过95℃，实际上都将上层油温控制在80℃，如果变压器长期温升较高，是不正常的，同时也将引起油和绝缘的老化加快。

⑸ 运行中的异常声响；变压器加上电压以后，由于励磁电流和磁通的变化，铁心和绕组都会产生振动，发出正常的嗡嗡声。如果心部有故障，还会同时发出异常的声响，根据这些声响。可以判断变压器的运行是否正常。例如：声响比较大而均匀时，可能时外加电压过高；声响比较大而噪杂时可能时器身结构有松动；有吱吱声响时，可能是器身或套管有表面闪络；有爆裂声响，既大且不均匀时，可能是器身有击穿现象。凡是发生上述异常声响时，必须加强监视，必要时需要停止运行，检查修理。

⑹ 内部气体；变压器内部发生故障，都会产生一定量的气体，因此，在运行过程中，如果气体继电器连续动作，这说明变压器内部有故障现象产生。如果故障严重，将要产生大量气体，并使油箱内压力增大，引起压力释放阀动作，大量气体和油喷出。这时，应立即停止运行，进行故障检修。

以上是监视变压器运行时特别值得注意的，是判断变压器是否发

生故障的重要依据，能为分析故障性质提供参考。

变压器故障大体可分为：一种是在变压器的载流部分发生短路、断路、击穿、以至于烧坏等严重事故；另一种是在变压器内部发生的，如：局部过热、局部放电、严重的电晕等现象。前一种故障，性质比较严重，它将迫使变压器无法再运行，故障的同时也可能危及产品安全和其他设备及人身安全。这类故障发生后，分析故障性质和查找故障部位并不十分困难，一般从故障现象及故障后的实验测量数据中可以大致确定故障部位，使吊心检查具有针对性，并能较迅速的查出故障点。但是，在分析故障原因时，情况是十分复杂的，有时由于烧坏严重，拆开后也很那准确查出引起故障的原因。后一种故障虽然较前一种为轻，，但是它将随时危及变压器的安全运行。因此，在还没有停机之前，必须加强监视，注意情况变化，及时采取措施。在分析和查找这些故障时，一般都比较困难，所以在吊心检查时应该按上节所述，逐项检查。

不论变压器发生哪类故障，情况都比较复杂。因此，在分析和查找之前，都要了解运行情况，故障现象，尽量多做一些测试项目，有助于分析准确、查找容易。总之要做到具体情况具体分析，不同产品之间，各类故障之间都无绝对规律可循。

第八章 变压器常见故障

8.1 绕组质量问题

变压器绕组质量问题多数多数是在运行时烧坏的，故障部位多发生在进线端几段，或在分接段附近，也有在绕组上下两端或其它正常

段，多数为段间或匝间击穿故障。大型变压器高压绕组多采用纠结式结构，使得冲击电压的起始分布比较均匀，或是采用其它保护措施，是冲击电压的起始分布得到改善。如果出厂以前能够承受柱冲击电压实验的考核，那么在运行中遇有冲击电压侵入绕组后，一般不到引起击穿事故。

变压器在正常运行情况下，绕组匝绝缘的厚薄主要取决于游离电压，一般绕组设计时的匝绝缘选取，都有较大的电气裕度。因而，绕组的故障原因不应该时由于绕组的匝间电压高所引起的，也就是说变压器正常运行时，绝缘裕度一般是很大的，即使在试验电压下也仍然有较大的绝缘裕度。

变压器绕组故障多数是由于原材料质量不好，或制造质量较差所引起的，因此，在制造过程中必须引起高度注意。 8.2 铁心的质量问题

铁心可能出现的故障有：铁心及铁心零部件接地不良或没有接地，引起断续放电；铁心的两点或者多点接地可能构成的短路匝而引起的过热或接触不良处的放电；部分铁心片短路，使涡流损耗增加而引起局部过热等。 ⑴铁心接地不良

引起放电的原因除没有接地之外，接地不良也同样会引起放电现象，接地不良如：接地片未被铁心片加夹紧，接地螺钉松、接地片似断非断、接触面有氧化皮、油漆等使接触不良。 ⑵ 多点接地

铁心叠片的接地是靠接地片插入铁心某一点的叠片之间来实现的。如果有多点接地，将产生大量的涡流，是铁心发热，邻近的绝缘件炭化，油被分解，产生可燃性气体，色谱分析时，气体含量增加，变压器处于故障状态。

多点接地容易发生的部位：硅钢片凸起或端部没夹住而碰夹件；夹件里侧尖角、加强筋等以硅钢片接触或距离太小，地脚绝缘损坏、受潮以及有金属物搭桥等，都能造成多点接地。 ⑶ 铁心的局部短路

当铁心局部受到损坏后，各片间发生短路，涡流损耗增加，铁心发热。当有金属物落入铁心或落在铁心表面上时， 金属物将硅钢片直接短路，也将使铁心发热。严重时能使变压器发生故障而不得不停止运行，为防止这一类故障，检查时必须注意上述几种情况的发生。 8.3 漏磁发热

变压器运行时，除了主磁通以外还产生漏磁通。特别是大型变压器，运行时的电流大，因此，它的漏磁场也很强，由于漏磁场的存在，会使铁磁材料制成的结构件发热，而引起变压器的局部过热故障。 大型变压器金属结构件过热主要是由于大电流引线漏磁以及绕组的轴向漏磁和辐向所引起的。。当漏磁通穿过结构件时，将在结构件中引起涡流而发热；当漏磁通穿过结构件所构成的回路时，将在结构件回路中引起环流，造成发热，发热的的程度主要取决于漏磁通的多少，由环流所引起的发热将在回路中电阻大的部位集中，形成过热点。

8.4 变压器故障的气相色谱分析

气相色谱测量具有速度快、效率高、灵敏度好等优点。通过对溶于变压器油中的气体含量和成分的分析，来判断变压器运行情况，为在带电的情况下及早发现变压器内部潜伏性故障，把事故消灭在萌芽状态，开辟了新的途径。

运行中的变压器，如果内部村在局部过热或局部放电等潜伏性故障时，油纸绝缘材料就会在电或热的作用下分解，产生各种气体。其中对判断故障有价值的气体有甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、氢、一氧化碳、二氧化碳，以及丙烷、丙烯等。在正常运行温度下，油和固体绝缘正常老化过程中，产生的气体主要是一氧化碳和二氧化碳。在油纸绝缘中存在局部放电时，油裂解的产物主要是甲烷和氢。在故障温度高于正常温度不多时，油裂解的产物主要是甲烷。随着故障温度的升高，乙烯和乙烷的产生逐渐呈为主要特征气体。在温度高于1000℃时，油分解产物中含有较多的乙炔。如果故障涉及到固体绝缘时，会产生较多的一氧化碳和二氧化碳。随着温度的增加，出现最大产气率的气体依次为甲烷、乙烷、乙烯和乙炔。另外，在低能放电的情况下会产生大量氢，随着温度的升高，氢也不断增加。

在正常的变压器运行中，溶解于油中的各种气体含量都在一定的范围内。见下表

油中溶解气体的正常值

气体组成 总烃 含量/10-6 100 乙炔 氢 注：总烃包括 CH4，C2H6，C3H8,C2H4,C3H6,C2H2等

5 100 第九章 变压器运行故障处理

对于一般性的故障（比较轻的故障），可以进行现场修理，以便及时解决问题，使变压器重新投入运行。对于严重的故障：如铁心局部烧毁，绕组短路，变形，主要绝缘严重击穿，邮箱和散热器崩裂等，一般应采用回场修理的办法。几种常见的修理问题 9.1 渗漏油的修理

当油箱的焊缝渗漏油时，可以在带油的情况下焊补，但必须遵守有关安全操作规程，焊接时要防止将箱壁烧穿而出现大量漏油。带油箱补焊后，应换油或对油在现场过滤，取油样证实气相色谱无异常时才可以投入运行，以避免由于焊接时的过热影响油的气相色谱造成判断上的困难。若无法带油补焊，则必须拆卸变压器，取出器身，擦干空油箱上的残油再补焊，绝对禁止放油后，或半放油后对变压器进行补焊。当变压器上的铸件或焊件存在砂眼、气孔等缺陷出现渗漏时，可以使用快干环氧树脂粘合剂临时进行堵塞，快干粘合剂可采用40%的聚酰胺树脂加60%的环氧树脂，稍许加热后调均而成，在堵塞之前先擦净油迹，然后用肥皂塞住漏孔，再涂上粘合剂。这种粘合剂在常温下就可以固化。

如果属于装配质量，则应线弄清渗漏原因，如果时密封垫老化、损坏、或是压力太大使橡胶失去弹性而引起渗漏，则应考虑更换密封

垫；如果是螺栓拧紧不均匀，那么应先将所有螺钉略松一下，然后在均匀拧紧；如果是法兰或盖板强度不好，拧紧后出现变形而引起的漏油，则应设法增加其强度，然后在均匀拧紧螺钉。

正在运行中的变压器出现渗漏时，由于更换密封胶垫或其他零件是不可能的，所以可以采用临时的补救措施，等到大修或吊心时在进行更换。但是，对于运行中严重漏油的变压器，最好停机吸修理。总之，变压器可能出现的的漏油部位较多，情况比较复杂，因此修理时必须根据当时的具体情况和现场条件加以处理。 9.2 引线故障的修理

变压器的引线故障可分为两种情况：其一时由于引线对其他部位的击穿，仅是引线绝缘受到损坏，而引线的导线未受损伤或仅有轻微的击穿痕迹，此时不需要更换引线，只将损坏的绝缘剥掉，并重新包好绝缘即可，重新包扎绝缘之后，必需检查引线对地或对其他带电部分的巨绝缘距离，然后将引线固定牢固，最好在原故障的放电路径中间增设绝缘屏障，并将增设的屏障固定牢固。总之要保证修理后的引线再不发生对其他部位的放电击穿等故障；其二是当引线的导线或导线的焊接部位受到损坏时，则需要重新焊接引线。这时在油箱内进行修理是极不安全的，所以应尽量吊心修理，为了防止浸过油的绝缘起火，焊接时要注意采用保护措施，靠近绕组的焊接点，应缠上浸湿的石棉绳，但要防止将水弄到器身上，当需要焊接的部位有其他零件而影响操作时，应设法拆去一些零件，使焊接方便，安全可靠，施焊时应备有充足的四氯化碳灭火器。

9.3 铁心故障的修理

铁心的多点接地和接地暴不良，局部短路、局部过热，有悬浮金属等故障，都应进行现场修理，在能够确定铁心上的故障性质后，大部分故障的修理是比较容易的，对于多点接地，只要拆去或断开多余接地点就行了；对于接地不良，一种时接地片的接触压力不够，另一种是接地片有损伤而引起的。只要设法使其接地良好就行了，必要时可以更换接地片或将原接地片拆掉，换一个部位重新接地；对于悬浮的金属物，必须使其与铁心接通或单独接地；当夹件等与铁心相碰出现短路时，可以插入绝缘纸板将其隔开。 9.4 绕组故障的修理

当发现绕组的匝间、段间等短路故障时，进行现场修理时比较困难的，特别时当绕组严重烧坏而需要更换绕组时，则必须拆掉上夹件、拔出上铁轭硅钢片，拆掉上端所有绝缘，断开部分引线，吊出坏绕组，然后再安装配程序重新装配。如果是外绕组部分线饼烧坏，进行现场修理时，可以不拆上铁轭而直接更换线饼。工作的主要过程是：吊起钟罩、松开压钉、抬高绕组，必要时还可以拆下一部分端绝缘以使绕组能有一个可以上下移动的位置，这时可以把故障点以上的线饼抬高，并固定牢固，然后断开短路线饼，并将其抽出，在盘进新的线饼，练好接头再安装配程序进行装配，但装配部分应事先估计到由于拆装过程中，可能造成的零件破损。如：围屏、端绝缘等，要事先做好预备零件，以被修理时使用。一般发生绕组短路故障之后的器身都非常脏，装配时必须认真清理。经过上述现场修理过的变压器，必须

进行现场干燥处理，才能投入使用。干燥处理方式视现场的具体条件而定如：油箱铁损干燥法、铜损干燥法、零序电流干燥法和热油干燥法等。

⑶ 由用户另购的备品备件应按合同另造册交接； ⑷ 双方清点和交接后应在设备清单上签字。

11.3 变压器安装完成后按国标GB50150-1991《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》试验验收。

11.4 变压器安装结束确认无遗漏后，对因运输、安装造成的漆膜脱落部分进行补漆，补漆前应对补漆部位彻底清理。

11.5 充淡运输产品安装结束后，现场指导安装的服务人员应将充氮设备、工装带回公司。

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