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| 电力变压器 |
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电力变压器是一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压（电流）变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压（电流）的设备。电力变压器是发电厂和变电所的主要设备之一。
目录
基本内容
中文名：电力变压器
外文名：Power transformer
简介
电力变压器是一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压（电流）变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压（电流）的设备。当一次绕组通以交流电时，就产生交变的磁通，交变的磁通通过铁芯导磁作用，就在二次绕组中感应出交流电动势。二次感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成正比。主要作用是传输电能，因此，额定容量是它的主要参数。额定容量是一个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以kVA或MVA表示，当对变压器施加额定电压时，根据它来确定在规定条件下不超过温升限值的额定电流。较为节能的电力变压器是非晶合金铁心配电变压器，其最大优点是，空载损耗值特低。最终能否确保空载损耗值，是整个设计过程中所要考虑的核心问题。当在产品结构布置时，除要考虑非晶合金铁心本身不受外力的作用外，同时在计算时还须精确合理选取非晶合金的特性参数。国内生产电力变压器较大的厂家有Satons，中电电气，保变天威，西电集团，山东明大电器，山东电力设备厂等。
图例
三相油浸式电力变压器外形图
1-铭牌；2-信号式温度计；3-吸湿器；4-油标；5-储油柜；6-安全气道；7-气体继电器；8-高压套管；9-低压套管；10-分接
开关；11-油箱；12-放油阀门；13-器身；14-接地板；15-小车
作用
电力变压器是发电厂和变电所的主要设备之一。变压器的作用是多方面的不仅能升高电压把电能送到用电地区，还能把电压降低为各级使用电压，以满足用电的需要。总之，升压与降压都必须由变压器来完成。在电力系统传送电能的过程中，必然会产生电压和功率两部分损耗，在输送同一功率时电压损耗与电压成反比，功率损耗与电压的平方成反比。利用变压器提高电压，减少了送电损失。
变压器是由绕在同一铁芯上的两个或两个以上的线圈绕组组成，绕组之间是通过交变磁场而联系着并按电磁感应原理工作。变压器安装位置应考虑便于运行、检修和运输，同时应选择安全可靠的地方。在使用变压器时必须合理地选用变压器的额定容量。变压器空载运行时，需用较大的无功功率。这些无功功率要由供电系统供给。变压器的容量若选择过大，不但增加了初投资，而且使变压器长期处于空载或轻载运行，使空载损耗的比重增大，功率因数降低，网络损耗增加，这样运行既不经济又不合理。变压器容量选择过小，会使变压器长期过负荷，易损坏设备。因此，变压器的额定容量应根据用电负荷的需要进行选择，不宜过大或过小。
发展历史
在过去十年的发展中，我国电力建设快速发展，成绩斐然。其中，发电装机容量高速增长，电网建设速度突飞猛进，电源结构调整不断优化，技术装备水平大幅提升，节能减排降耗效果显著，电力建设实现了跨越式发展。这为我国经济社会平稳较快发展提供了强大动力，对改善人民生活起到了重要支撑和保障作用。
国家统计局数据显示，2007-2011年，电力变压器制造行业的销售规模不断扩大，销售收入每年以13%以上的速度增长，2011年销售收入达到1784.36亿元，同比增长16.53%;实现利润总额102.14亿元，同比减少5.43%。总体来看，2011年，中国电力变压器制造行业发展稳定，但盈利能力有所下滑。出于全球经济环境的考虑，我国未来可能会加大可再生能源的比例。国网、南网都在研究轻型直流，这些都是新的趋势，将为变压器行业带来新的发展领域。
发展前景
1、中频变压器产量大、价格低，并以出口为主，出口带动其快速发展。目前我国电子系统内企业中频变压器的行业平均价格为0.626元/只，但多数企业的平均出厂价在0.20～0.30元/只之间，高者在1元/只左右。
2、电源变压器市场需求旺盛。电源变压器是劳动密集型产品，并以用户定制生产为主，近几年来国内外市场需求旺盛，成为发展迅速的热门产品。据前瞻网《2013-2017年中国电力变压器行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》调查数据显示而印度将增长25%。通信、计算机、消费类电子产品是其三大主力市场，其中通信需求的增长将起很大的推动作用，现全球电源变压器年需求已超过百亿美元，并向表面安装、高功率和高压方面发展。
非晶合金变压器若能完全替代新S9系列配变，如10kV级配电变压器年需求量按5000万kVA计算时，那么，一年便可节电100亿kW?h以上。同时，还可带来少建电厂的良好的环保效益，少向大气排放温室气体，这样会大大地减轻对环境的直接污染，使其成为新一代名副其实的绿色环保产品。总之，国家在城乡电力网系统发展与改造中，若能大量推广采用三相非晶铁芯配电变压器产品，其最终会获得节能与环保两方面的效益。
根据全球第二大市场研究机构MarketsandMarkets日前发布的研究报告称，2015年，全球电力变压器市场收益有望达到207.1亿美元（约合人民币1320.4亿元），随着电力需求的不断增长以及输配电基础设施的持续完善，预计到2020年，这一数据将增至299.1亿美元（约合人民币1907亿元），期间年复合增率达到7.6%。
报告中指出，全球电力需求的不断增长将使得各国政府，不论是发达国家还是发展中国家，都将加大发电设施和输配电基础设施的投入以满足经济社会发展需求。预计，2009-2035年，全球电力需求将以2.4%的年增速持续增长。
供电方式
10KV高压电网采用三相三线中性点不接地系统运行方式。
用户变压器供电大都选用Yyn0结线方式的中性点直接接地系统运行方式，可实现三相四线制或五线制供电，如TN-S系统。
主要部件
普通变压器的原、副边线圈是同心地套在一个铁芯柱上，内为低压绕组，外为高压绕组。（电焊机变压器原、副边线圈分别装在两个铁芯柱上）。
变压器在带负载运行时，当副边电流增大时，变压器要维持铁芯中的主磁通不变，原边电流也必须相应增大来达到平衡副边电流。
变压器二次有功功率一般=变压器额定容量（KVA）×0.8（变压器功率因数）=KW。
电力变压器主要有：
A、吸潮器（硅胶筒）：内装有硅胶，储油柜（油枕）内的绝缘油通过吸潮器与大气连通，干燥剂吸收空气中的水分和杂质，以保持变压器内部绕组的良好绝缘性能；硅胶变色、变质易造成堵塞。
B、油位计：反映变压器的油位状态，一般在+20O左右，过高需放油，过低则加油；冬天温度低、负载轻时油位变化不大，或油位略有下降；夏天，负载重时油温上升，油位也略有上升；二者均属正常。
C、油枕：调节油箱油量，防止变压器油过速氧化，上部有加油孔。
D、防爆管：防止突然事故对油箱内压力聚增造成爆炸危险。
E、信号温度计：监视变压器运行温度，发出信号。指示的是变压器上层油温，变压器线圈温度要比上层油温高10℃。国标规定：变压器绕组的极限工作温度为105℃；（即环境温度为40℃时），上层温度不得超过95℃，通常以监视温度（上层油温）设定在85℃及以下为宜。
F、分接开关：通过改变高压绕组抽头，增加或减少绕组匝数来改变电压比。
∵：U1/U2=W1/W2，U1W2=U2W1，
∴：U2=U1W2/W1。
一般变压器均为无载调压，需停电进行：常分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三挡+5%、0%、-5%（一次为10.5KV、10KV、0.95KV二次为380V、400V、420V），出厂时一般置于Ⅱ挡。
G、瓦斯信号继电器：（气体继电器）轻瓦斯、重瓦斯信号保护。上接点为轻瓦斯信号，一般作用于信号报警，以表示变压器运行异常；下接点为重瓦斯信号，动作后发出信号的同时使断路器跳闸、掉牌、报警；一般瓦斯继电器内充满油说明无气体，油箱内有气体时会进入瓦斯继电器内，达到一定程度时，气体挤走贮油使触点动作；打开瓦斯继电器外盖，顶上有二调节杆，拧开其中一帽可放掉继电器内的气体；另一调节杆是保护动作试验纽；带电操作时必须戴绝缘手套并强调安全。
送电
A、新变压器除厂家进行出厂试验外，安装竣工投运前均应现场吊芯检查；大修后也一样。（短途运输没有颠簸时可不进行，但应作耐压等试验）。
B、变压器停运半年以上时，应测量绝缘电阻，并做油耐压试验。
C、变压器初次投入应作≤5次全电压合闸冲击试验，大修后为≤3次同时应空载运行24h无异常，才能逐步投入负载；并做好各项记录。目的是为了检查变压器绝缘强度能否承受额定电压或运行中出现的操作过电压，也是为了考核变压器的机械强度和继电保护动作的可靠程度。
D、新装和大修后的变压器绝缘电阻，在同一温度下，应不低于制造厂试验值的70%。
E、为提高变压器的利用率，减少变损，变压器负载电流为额定电流的75～85%时较为合理。
巡检
变配电所有人值班时，每班巡检一次，无人值班可每周一次，负荷变化激烈、天气异常、新安装及变压器大修后，应增加特殊巡视，周期不定。
A、负荷电流是否在额定范围之内，有无剧烈的变化，运行电压是否正常。
B、油位、油色、油温是否超过允许值，有无渗漏油现象。
C、瓷套管是否清洁，有无裂纹、破损和污渍、放电现象，接触端子有否变色、过热现象。
D、吸潮器中的硅胶变色程度是否已经饱和，变压器运行声音是否正常。
E、瓦斯继电器内有否空气，是否充满油，油位计玻璃有否破裂，防爆管的隔膜是否完整。
F、变压器外壳、避雷器、中性点接地是否良好，变压器油阀门是否正常。
G、变压器间的门窗、百叶窗铁网护栏及消防器材是否完好，变压器基础有否变形。
定期保养
①、油样化验——耐压、杂质等性能指标每三年进行一次，变压器长期满负荷或超负荷运行者可缩短周期。
②、高、低压绝缘电阻不低于原出厂值的70%（10MΩ），绕组的直流电阻在同一温度下，三相平均值之差不应大于2%，与上一次测量的结果比较也不应大于2%。
③、变压器工作接地电阻值每二年测量一次。
④、停电清扫和检查的周期，根据周围环境和负荷情况确定，一般半年至一年一次；
主要内容有__清除巡视中发现的缺陷、瓷套管外壳清扫、破裂或老化的胶垫更换、连接点检查拧紧、缺油补油、呼吸器硅胶检查更换等。
电力变压器的接地
1、变压器的外壳应可靠接地，工作零线与中性点接地线应分别敷设，工作零线不能埋入地下。
2、变压器的中性点接地回路，在靠近变压器处，应做成可拆卸的连接螺栓。
3、装有阀式避雷器的变压器其接地应满足三位一体的要求；即变压器中性点、变压器外壳、避雷器接地应连接在一处共同接地。
4、接地电阻应≤4欧姆。
故障解决
1、焊接处渗漏油
主要是焊接质量不良，存在虚焊，脱焊，焊缝中存在针孔，砂眼等缺陷，电力变压器出厂时因有焊药和油漆覆盖，运行后隐患便暴露出来，另外由于电磁振动会使焊接振裂，造成渗漏。对于已经出现渗漏现象的，首先找出渗漏点，不可遗漏。针对渗漏严重部位可采用扁铲或尖冲子等金属工具将渗漏点铆死，控制渗漏量后将治理表面清理干净，大多采用高分子复合材料进行固化，固化后即可达到长期治理渗漏的目的。
2、密封件渗漏油
密封不良原因，通常箱沿与箱盖的密封是采用耐油橡胶棒或橡胶垫密封的，如果其接头处处理不好会造成渗漏油故障。有的是用塑料带绑扎，有的直接将两个端头压在一起，由于安装时滚动，接口不能被压牢，起不到密封作用，仍是渗漏油。可用福世蓝材料进行粘接，使接头形成整体，渗漏油现象得到很大的控制；若操作方便，也可以同时将金属壳体进行粘接，达到渗漏治理目的。
3、法兰连接处渗漏油
法兰表面不平，紧固螺栓松动，安装工艺不正确，使螺栓紧固不好，而造成渗漏油。先将松动的螺栓进行紧固后，对法兰实施密封处理，并针对可能渗漏的螺栓也进行处理，达到完全治理目的。对松动的螺栓进行紧固，必须严格按照操作工艺进行操作。
4、螺栓或管子螺纹渗漏油
出厂时加工粗糙，密封不良，电力变压器密封一段时间后便产生渗漏油故障。采用高分子材料将螺栓进行密封处理，达到治理渗漏的目的。另一种办法是将螺栓（螺母）旋出，表面涂抹福世蓝脱模剂后，再在表面涂抹材料后进行紧固，固化后即可达到治理目的。
5、铸铁件渗漏油
渗漏油主要原因是铸铁件有砂眼及裂纹所致。针对裂纹渗漏，钻止裂孔是消除应力避免延伸的最佳方法。治理时可根据裂纹的情况，在漏点上打入铅丝或用手锤铆死。然后用丙酮将渗漏点清洗干净，用材料进行密封。铸造砂眼则可直接用材料进行密封。
6、散热器渗漏油
散热器的散热管通常是用有缝钢管压扁后经冲压制成在散热管弯曲部分和焊接部分常产生渗漏油，这是因为冲压散热管时，管的外壁受张力，其内壁受压力，存在残余应力所致。将散热器上下平板阀门（蝶阀）关闭，使散热器中油与箱体内油隔断，降低压力及渗漏量。确定渗漏部位后进行适当的表面处理，然后采用福世蓝材料进行密封治理。
7、瓷瓶及玻璃油标渗漏油
通常是因为安装不当或密封失效所制。高分子复合材料可以很好的将金属、陶瓷、玻璃等材质进行粘接，从而达到渗漏油的根本治理。[3]
保护选择
①、变压器一次电流=S/（1.732*10），二次电流=S/（1.732*0.4）。
②、变压器一次熔断器选择=1.5～2倍变压器一次额定电流（100KVA以上变压器）。
③、变压器二次开关选择=变压器二次额定电流。
④、800KVA及以上变压器除应安装瓦斯继电器和保护线路，系统回路还应配置相适应的过电流和速断保护；定值整定和定期校验。
并行条件
应同时满足以下条件__联接组别应相同、电压比应相等(允许有±0.5%的误差)、阻抗电压应相等(允许有±10%的差别)、容量比不应大于3∶1。
三相变压器是3个相同的容量单相变压器的组合.它有三个铁芯柱，每个铁芯柱都绕着同一相的2个线圈，一个是高压线圈，另一个是低压线圈.
工作原理
用于国内变压器的高压绕组一般联成Y接法，中压绕组与低压绕组的接法要视系统情况而决定。所谓系统情况就是指高压输电系统的电压相量与中压或低压输电系统的电压相量间关系。如低压系配电系统，则可根据标准规定决定。
高压绕组常联成Y接法是由于相电压可等于线电压的57.7%，每匝电压可低些。
1).国内的500、330、220与110kV的输电系统的电压相量都是同相位的，所以，对下列电压比的三相三绕组或三相自耦变压器，高压与中压绕组都要用星形接法。当三相三铁心柱铁心结构时，低压绕组也可采用星形接法或角形接法，它决定于低压输电系统的电压相量是与中压及高压输电系统电压相量为同相位或滞后30°电气角。
500/220/LVkV─YN，yn0，yn0或YN，yn0，d11
220/110/LVkV─YN，yn0，yn0或YN，yn0，d11
330/220/LVkV─YN，yn0，yn0或YN，yn0，d11
330/110/LVkV─YN，yn0，yn0或YN，yn0，d11
2).国内60与35kV的输电系统电压有二种不同相位角。
如220/60kV变压器采用YNd11接法，与220/69/10kV变压器用YN，yn0，d11接法，这二个60kV输电系统相差30°电气角。
当220/110/35kV变压器采用YN，yn0，d11接法，110/35/10kV变压器采用YN，yn0，d11接法，以上两个35kV输电系统电压相量也差30°电气角。
所以，决定60与35kV级绕组的接法时要慎重，接法必须符合输电系统电压相量的要求。根据电压相量的相对关系决定60与35kV级绕组的接法。否则，即使容量对，电压比也对，变压器也无法使用，接法不对，变压器无法与输电系统并网。
3).国内10、6、3与0.4kV输电与配电系统相量也有两种相位。在上海地区，有一种10kV与110kV输电系统电压相量差60°电气角，此时可采用110/35/10kV电压比与YN，yn0，y10接法的三相三绕组电力变压器，但限用三相三铁心柱式铁心。
4).但要注意：单相变压器在联成三相组接法时，不能采用YNy0接法的三相组。三相壳式变压器也不能采用YNy0接法。
三相五柱式铁心变压器必须采用YN，yn0，yn0接法时，在变压器内要有接成角形接法的第四绕组，它的出头不引出(结构上要做电气试验时引出的出头不在此例)。
5).不同联结组的变压器并联运行时，一般的规定是联结组别标号必须相同。
6).配电变压器用于多雷地区时，可采用Yzn11接法，当采用z接法时，阻抗电压算法与Yyn0接法不同，同时z接法绕组的耗铜量要多些。Yzn11接法配电变压器的防雷性能较好。
7).三相变压器采用四个卷铁心框时也不能采用YNy0接法。
8).以上都是用于国内变压器的接法，如出口时应按要求供应合适的接法与联结组标号。
9).一般在高压绕组内都有分接头与分接开关相联。因此，选择分接开关时(包括有载调压分接开关与无励磁调压分接开关)，必须注意变压器接法与分接开关接法相配合(包括接法、试验电压、额定电流、每级电压、调压范围等)。对YN接法的有载调压变压器所用有载调压分接开关而言，还要注意中点必须能引出。
安装工艺
变压器英文名称(transformer) [trAns'fC:mE(r),tra:-]。
变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。
变压器是一种常见的电子元件和电气设备， 可用来把某种数值的交变电压变换为同频率的另一数值的交变电压，也可以改变交流电的数值及变换阻抗或改变相位或变换频率。
为什么需要电力变压器。
发电厂欲将P=sqrt(3)*UIcosφ的电功率输送到用电的区域，在P、cosφ为一定值时，若采用的电压愈高，则输电线路中的电流愈小，因而可以减少输电线路上的损耗，节约导电材料。所以远距离输电采用高电压是最为经济的。我国交流输电的电压最高已达500kV。这样高的电压，无论从发电机的安全运行方面或是从制造成本方面考虑，都不允许由发电机直接生产。发电机的输出电压一般有3.15kV、6.3kV、10.5 kV、 15.75 kV等几种，因此必须用升压变压器将电压升高才能远距离输送。
为什么需要配电变压器:电能输送到用电区域后，为了适应用电设备的电压要求，还需通过各级变电站（所）利用变压器将电压降低为各类电器所需要的电压值。
在用电方面，多数用电器所需电压是380V、220V或36 V，少数电机也采用3kV、6kV等。[1]