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| 電力變壓器 |
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電力變壓器是一種靜止的電氣設備，是用來將某一數值的交流電壓（電流）變成頻率相同的另一種或幾種數值不同的電壓（電流）的設備。電力變壓器是發電廠和變電所的主要設備之一。
目錄
基本內容
中文名：電力變壓器
外文名：Power transformer
簡介
電力變壓器是一種靜止的電氣設備，是用來將某一數值的交流電壓（電流）變成頻率相同的另一種或幾種數值不同的電壓（電流）的設備。當一次繞組通以交流電時，就產生交變的磁通，交變的磁通通過鐵芯導磁作用，就在二次繞組中感應出交流電動勢。二次感應電動勢的高低與一二次繞組匝數的多少有關，即電壓大小與匝數成正比。主要作用是傳輸電能，因此，額定容量是它的主要參數。額定容量是一個表現功率的慣用值，它是表徵傳輸電能的大小，以kVA或MVA表示，當對變壓器施加額定電壓時，根據它來確定在規定條件下不超過溫升限值的額定電流。較為節能的電力變壓器是非晶合金鐵心配電變壓器，其最大優點是，空載損耗值特低。最終能否確保空載損耗值，是整個設計過程中所要考慮的核心問題。當在產品結構布置時，除要考慮非晶合金鐵心本身不受外力的作用外，同時在計算時還須精確合理選取非晶合金的特性參數。國內生產電力變壓器較大的廠家有Satons，中電電氣，保變天威，西電集團，山東明大電器，山東電力設備廠等。
圖例
三相油浸式電力變壓器外形圖
1-銘牌；2-信號式溫度計；3-吸濕器；4-油標；5-儲油櫃；6-安全氣道；7-氣體繼電器；8-高壓套管；9-低壓套管；10-分接
開關；11-油箱；12-放油閥門；13-器身；14-接地板；15-小車
作用
電力變壓器是發電廠和變電所的主要設備之一。變壓器的作用是多方面的不僅能升高電壓把電能送到用電地區，還能把電壓降低為各級使用電壓，以滿足用電的需要。總之，升壓與降壓都必須由變壓器來完成。在電力系統傳送電能的過程中，必然會產生電壓和功率兩部分損耗，在輸送同一功率時電壓損耗與電壓成反比，功率損耗與電壓的平方成反比。利用變壓器提高電壓，減少了送電損失。
變壓器是由繞在同一鐵芯上的兩個或兩個以上的線圈繞組組成，繞組之間是通過交變磁場而聯繫着並按電磁感應原理工作。變壓器安裝位置應考慮便於運行、檢修和運輸，同時應選擇安全可靠的地方。在使用變壓器時必須合理地選用變壓器的額定容量。變壓器空載運行時，需用較大的無功功率。這些無功功率要由供電系統供給。變壓器的容量若選擇過大，不但增加了初投資，而且使變壓器長期處於空載或輕載運行，使空載損耗的比重增大，功率因數降低，網絡損耗增加，這樣運行既不經濟又不合理。變壓器容量選擇過小，會使變壓器長期過負荷，易損壞設備。因此，變壓器的額定容量應根據用電負荷的需要進行選擇，不宜過大或過小。
發展歷史
在過去十年的發展中，我國電力建設快速發展，成績斐然。其中，發電裝機容量高速增長，電網建設速度突飛猛進，電源結構調整不斷優化，技術裝備水平大幅提升，節能減排降耗效果顯著，電力建設實現了跨越式發展。這為我國經濟社會平穩較快發展提供了強大動力，對改善人民生活起到了重要支撐和保障作用。
國家統計局數據顯示，2007-2011年，電力變壓器製造行業的銷售規模不斷擴大，銷售收入每年以13%以上的速度增長，2011年銷售收入達到1784.36億元，同比增長16.53%;實現利潤總額102.14億元，同比減少5.43%。總體來看，2011年，中國電力變壓器製造行業發展穩定，但盈利能力有所下滑。出於全球經濟環境的考慮，我國未來可能會加大可再生能源的比例。國網、南網都在研究輕型直流，這些都是新的趨勢，將為變壓器行業帶來新的發展領域。
發展前景
1、中頻變壓器產量大、價格低，並以出口為主，出口帶動其快速發展。目前我國電子系統內企業中頻變壓器的行業平均價格為0.626元/只，但多數企業的平均出廠價在0.20～0.30元/只之間，高者在1元/只左右。
2、電源變壓器市場需求旺盛。電源變壓器是勞動密集型產品，並以用戶定製生產為主，近幾年來國內外市場需求旺盛，成為發展迅速的熱門產品。據前瞻網《2013-2017年中國電力變壓器行業市場需求預測與投資戰略規劃分析報告》調查數據顯示而印度將增長25%。通信、計算機、消費類電子產品是其三大主力市場，其中通信需求的增長將起很大的推動作用，現全球電源變壓器年需求已超過百億美元，並向表面安裝、高功率和高壓方面發展。
非晶合金變壓器若能完全替代新S9系列配變，如10kV級配電變壓器年需求量按5000萬kVA計算時，那麼，一年便可節電100億kW?h以上。同時，還可帶來少建電廠的良好的環保效益，少向大氣排放溫室氣體，這樣會大大地減輕對環境的直接污染，使其成為新一代名副其實的綠色環保產品。總之，國家在城鄉電力網系統發展與改造中，若能大量推廣採用三相非晶鐵芯配電變壓器產品，其最終會獲得節能與環保兩方面的效益。
根據全球第二大市場研究機構MarketsandMarkets日前發布的研究報告稱，2015年，全球電力變壓器市場收益有望達到207.1億美元（約合人民幣1320.4億元），隨着電力需求的不斷增長以及輸配電基礎設施的持續完善，預計到2020年，這一數據將增至299.1億美元（約合人民幣1907億元），期間年複合增率達到7.6%。
報告中指出，全球電力需求的不斷增長將使得各國政府，不論是發達國家還是發展中國家，都將加大發電設施和輸配電基礎設施的投入以滿足經濟社會發展需求。預計，2009-2035年，全球電力需求將以2.4%的年增速持續增長。
供電方式
10KV高壓電網採用三相三線中性點不接地系統運行方式。
用戶變壓器供電大都選用Yyn0結線方式的中性點直接接地系統運行方式，可實現三相四線制或五線制供電，如TN-S系統。
主要部件
普通變壓器的原、副邊線圈是同心地套在一個鐵芯柱上，內為低壓繞組，外為高壓繞組。（電焊機變壓器原、副邊線圈分別裝在兩個鐵芯柱上）。
變壓器在帶負載運行時，當副邊電流增大時，變壓器要維持鐵芯中的主磁通不變，原邊電流也必須相應增大來達到平衡副邊電流。
變壓器二次有功功率一般=變壓器額定容量（KVA）×0.8（變壓器功率因數）=KW。
電力變壓器主要有：
A、吸潮器（硅膠筒）：內裝有硅膠，儲油櫃（油枕）內的絕緣油通過吸潮器與大氣連通，乾燥劑吸收空氣中的水分和雜質，以保持變壓器內部繞組的良好絕緣性能；硅膠變色、變質易造成堵塞。
B、油位計：反映變壓器的油位狀態，一般在+20O左右，過高需放油，過低則加油；冬天溫度低、負載輕時油位變化不大，或油位略有下降；夏天，負載重時油溫上升，油位也略有上升；二者均屬正常。
C、油枕：調節油箱油量，防止變壓器油過速氧化，上部有加油孔。
D、防爆管：防止突然事故對油箱內壓力聚增造成爆炸危險。
E、信號溫度計：監視變壓器運行溫度，發出信號。指示的是變壓器上層油溫，變壓器線圈溫度要比上層油溫高10℃。國標規定：變壓器繞組的極限工作溫度為105℃；（即環境溫度為40℃時），上層溫度不得超過95℃，通常以監視溫度（上層油溫）設定在85℃及以下為宜。
F、分接開關：通過改變高壓繞組抽頭，增加或減少繞組匝數來改變電壓比。
∵：U1/U2=W1/W2，U1W2=U2W1，
∴：U2=U1W2/W1。
一般變壓器均為無載調壓，需停電進行：常分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三擋+5%、0%、-5%（一次為10.5KV、10KV、0.95KV二次為380V、400V、420V），出廠時一般置於Ⅱ擋。
G、瓦斯信號繼電器：（氣體繼電器）輕瓦斯、重瓦斯信號保護。上接點為輕瓦斯信號，一般作用於信號報警，以表示變壓器運行異常；下接點為重瓦斯信號，動作後發出信號的同時使斷路器跳閘、掉牌、報警；一般瓦斯繼電器內充滿油說明無氣體，油箱內有氣體時會進入瓦斯繼電器內，達到一定程度時，氣體擠走貯油使觸點動作；打開瓦斯繼電器外蓋，頂上有二調節杆，擰開其中一帽可放掉繼電器內的氣體；另一調節杆是保護動作試驗紐；帶電操作時必須戴絕緣手套並強調安全。
送電
A、新變壓器除廠家進行出廠試驗外，安裝竣工投運前均應現場吊芯檢查；大修後也一樣。（短途運輸沒有顛簸時可不進行，但應作耐壓等試驗）。
B、變壓器停運半年以上時，應測量絕緣電阻，並做油耐壓試驗。
C、變壓器初次投入應作≤5次全電壓合閘衝擊試驗，大修後為≤3次同時應空載運行24h無異常，才能逐步投入負載；並做好各項記錄。目的是為了檢查變壓器絕緣強度能否承受額定電壓或運行中出現的操作過電壓，也是為了考核變壓器的機械強度和繼電保護動作的可靠程度。
D、新裝和大修後的變壓器絕緣電阻，在同一溫度下，應不低於製造廠試驗值的70%。
E、為提高變壓器的利用率，減少變損，變壓器負載電流為額定電流的75～85%時較為合理。
巡檢
變配電所有人值班時，每班巡檢一次，無人值班可每周一次，負荷變化激烈、天氣異常、新安裝及變壓器大修後，應增加特殊巡視，周期不定。
A、負荷電流是否在額定範圍之內，有無劇烈的變化，運行電壓是否正常。
B、油位、油色、油溫是否超過允許值，有無滲漏油現象。
C、瓷套管是否清潔，有無裂紋、破損和污漬、放電現象，接觸端子有否變色、過熱現象。
D、吸潮器中的硅膠變色程度是否已經飽和，變壓器運行聲音是否正常。
E、瓦斯繼電器內有否空氣，是否充滿油，油位計玻璃有否破裂，防爆管的隔膜是否完整。
F、變壓器外殼、避雷器、中性點接地是否良好，變壓器油閥門是否正常。
G、變壓器間的門窗、百葉窗鐵網護欄及消防器材是否完好，變壓器基礎有否變形。
定期保養
①、油樣化驗——耐壓、雜質等性能指標每三年進行一次，變壓器長期滿負荷或超負荷運行者可縮短周期。
②、高、低壓絕緣電阻不低於原出廠值的70%（10MΩ），繞組的直流電阻在同一溫度下，三相平均值之差不應大於2%，與上一次測量的結果比較也不應大於2%。
③、變壓器工作接地電阻值每二年測量一次。
④、停電清掃和檢查的周期，根據周圍環境和負荷情況確定，一般半年至一年一次；
主要內容有__清除巡視中發現的缺陷、瓷套管外殼清掃、破裂或老化的膠墊更換、連接點檢查擰緊、缺油補油、呼吸器硅膠檢查更換等。
電力變壓器的接地
1、變壓器的外殼應可靠接地，工作零線與中性點接地線應分別敷設，工作零線不能埋入地下。
2、變壓器的中性點接地迴路，在靠近變壓器處，應做成可拆卸的連接螺栓。
3、裝有閥式避雷器的變壓器其接地應滿足三位一體的要求；即變壓器中性點、變壓器外殼、避雷器接地應連接在一處共同接地。
4、接地電阻應≤4歐姆。
故障解決
1、焊接處滲漏油
主要是焊接質量不良，存在虛焊，脫焊，焊縫中存在針孔，砂眼等缺陷，電力變壓器出廠時因有焊藥和油漆覆蓋，運行後隱患便暴露出來，另外由於電磁振動會使焊接振裂，造成滲漏。對於已經出現滲漏現象的，首先找出滲漏點，不可遺漏。針對滲漏嚴重部位可採用扁鏟或尖沖子等金屬工具將滲漏點鉚死，控制滲漏量後將治理表面清理乾淨，大多採用高分子複合材料進行固化，固化後即可達到長期治理滲漏的目的。
2、密封件滲漏油
密封不良原因，通常箱沿與箱蓋的密封是採用耐油橡膠棒或橡膠墊密封的，如果其接頭處處理不好會造成滲漏油故障。有的是用塑料帶綁紮，有的直接將兩個端頭壓在一起，由於安裝時滾動，接口不能被壓牢，起不到密封作用，仍是滲漏油。可用福世藍材料進行粘接，使接頭形成整體，滲漏油現象得到很大的控制；若操作方便，也可以同時將金屬殼體進行粘接，達到滲漏治理目的。
3、法蘭連接處滲漏油
法蘭表面不平，緊固螺栓鬆動，安裝工藝不正確，使螺栓緊固不好，而造成滲漏油。先將鬆動的螺栓進行緊固後，對法蘭實施密封處理，並針對可能滲漏的螺栓也進行處理，達到完全治理目的。對鬆動的螺栓進行緊固，必須嚴格按照操作工藝進行操作。
4、螺栓或管子螺紋滲漏油
出廠時加工粗糙，密封不良，電力變壓器密封一段時間後便產生滲漏油故障。採用高分子材料將螺栓進行密封處理，達到治理滲漏的目的。另一種辦法是將螺栓（螺母）旋出，表面塗抹福世藍脫模劑後，再在表面塗抹材料後進行緊固，固化後即可達到治理目的。
5、鑄鐵件滲漏油
滲漏油主要原因是鑄鐵件有砂眼及裂紋所致。針對裂紋滲漏，鑽止裂孔是消除應力避免延伸的最佳方法。治理時可根據裂紋的情況，在漏點上打入鉛絲或用手錘鉚死。然後用丙酮將滲漏點清洗乾淨，用材料進行密封。鑄造砂眼則可直接用材料進行密封。
6、散熱器滲漏油
散熱器的散熱管通常是用有縫鋼管壓扁後經衝壓製成在散熱管彎曲部分和焊接部分常產生滲漏油，這是因為衝壓散熱管時，管的外壁受張力，其內壁受壓力，存在殘餘應力所致。將散熱器上下平板閥門（蝶閥）關閉，使散熱器中油與箱體內油隔斷，降低壓力及滲漏量。確定滲漏部位後進行適當的表面處理，然後採用福世藍材料進行密封治理。
7、瓷瓶及玻璃油標滲漏油
通常是因為安裝不當或密封失效所制。高分子複合材料可以很好的將金屬、陶瓷、玻璃等材質進行粘接，從而達到滲漏油的根本治理。[3]
保護選擇
①、變壓器一次電流=S/（1.732*10），二次電流=S/（1.732*0.4）。
②、變壓器一次熔斷器選擇=1.5～2倍變壓器一次額定電流（100KVA以上變壓器）。
③、變壓器二次開關選擇=變壓器二次額定電流。
④、800KVA及以上變壓器除應安裝瓦斯繼電器和保護線路，系統迴路還應配置相適應的過電流和速斷保護；定值整定和定期校驗。
並行條件
應同時滿足以下條件__聯接組別應相同、電壓比應相等(允許有±0.5%的誤差)、阻抗電壓應相等(允許有±10%的差別)、容量比不應大於3∶1。
三相變壓器是3個相同的容量單相變壓器的組合.它有三個鐵芯柱，每個鐵芯柱都繞着同一相的2個線圈，一個是高壓線圈，另一個是低壓線圈.
工作原理
用於國內變壓器的高壓繞組一般聯成Y接法，中壓繞組與低壓繞組的接法要視系統情況而決定。所謂系統情況就是指高壓輸電系統的電壓相量與中壓或低壓輸電系統的電壓相量間關係。如低壓系配電系統，則可根據標準規定決定。
高壓繞組常聯成Y接法是由於相電壓可等於線電壓的57.7%，每匝電壓可低些。
1).國內的500、330、220與110kV的輸電系統的電壓相量都是同相位的，所以，對下列電壓比的三相三繞組或三相自耦變壓器，高壓與中壓繞組都要用星形接法。當三相三鐵心柱鐵心結構時，低壓繞組也可採用星形接法或角形接法，它決定於低壓輸電系統的電壓相量是與中壓及高壓輸電系統電壓相量為同相位或滯後30°電氣角。
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).國內60與35kV的輸電系統電壓有二種不同相位角。
如220/60kV變壓器採用YNd11接法，與220/69/10kV變壓器用YN，yn0，d11接法，這二個60kV輸電系統相差30°電氣角。
當220/110/35kV變壓器採用YN，yn0，d11接法，110/35/10kV變壓器採用YN，yn0，d11接法，以上兩個35kV輸電系統電壓相量也差30°電氣角。
所以，決定60與35kV級繞組的接法時要慎重，接法必須符合輸電系統電壓相量的要求。根據電壓相量的相對關係決定60與35kV級繞組的接法。否則，即使容量對，電壓比也對，變壓器也無法使用，接法不對，變壓器無法與輸電系統併網。
3).國內10、6、3與0.4kV輸電與配電系統相量也有兩種相位。在上海地區，有一種10kV與110kV輸電系統電壓相量差60°電氣角，此時可採用110/35/10kV電壓比與YN，yn0，y10接法的三相三繞組電力變壓器，但限用三相三鐵心柱式鐵心。
4).但要注意：單相變壓器在聯成三相組接法時，不能採用YNy0接法的三相組。三相殼式變壓器也不能採用YNy0接法。
三相五柱式鐵心變壓器必須採用YN，yn0，yn0接法時，在變壓器內要有接成角形接法的第四繞組，它的出頭不引出(結構上要做電氣試驗時引出的出頭不在此例)。
5).不同聯結組的變壓器並聯運行時，一般的規定是聯結組別標號必須相同。
6).配電變壓器用於多雷地區時，可採用Yzn11接法，當採用z接法時，阻抗電壓算法與Yyn0接法不同，同時z接法繞組的耗銅量要多些。Yzn11接法配電變壓器的防雷性能較好。
7).三相變壓器採用四個卷鐵心框時也不能採用YNy0接法。
8).以上都是用於國內變壓器的接法，如出口時應按要求供應合適的接法與聯結組標號。
9).一般在高壓繞組內都有分接頭與分接開關相聯。因此，選擇分接開關時(包括有載調壓分接開關與無勵磁調壓分接開關)，必須注意變壓器接法與分接開關接法相配合(包括接法、試驗電壓、額定電流、每級電壓、調壓範圍等)。對YN接法的有載調壓變壓器所用有載調壓分接開關而言，還要注意中點必須能引出。
安裝工藝
變壓器英文名稱(transformer) [trAns'fC:mE(r),tra:-]。
變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當初級線圈中通有交流電流時，鐵芯（或磁芯）中便產生交流磁通，使次級線圈中感應出電壓（或電流）。變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其餘的繞組叫次級線圈。
變壓器是一種常見的電子元件和電氣設備， 可用來把某種數值的交變電壓變換為同頻率的另一數值的交變電壓，也可以改變交流電的數值及變換阻抗或改變相位或變換頻率。
為什麼需要電力變壓器。
發電廠欲將P=sqrt(3)*UIcosφ的電功率輸送到用電的區域，在P、cosφ為一定值時，若採用的電壓愈高，則輸電線路中的電流愈小，因而可以減少輸電線路上的損耗，節約導電材料。所以遠距離輸電採用高電壓是最為經濟的。我國交流輸電的電壓最高已達500kV。這樣高的電壓，無論從發電機的安全運行方面或是從製造成本方面考慮，都不允許由發電機直接生產。發電機的輸出電壓一般有3.15kV、6.3kV、10.5 kV、 15.75 kV等幾種，因此必須用升壓變壓器將電壓升高才能遠距離輸送。
為什麼需要配電變壓器:電能輸送到用電區域後，為了適應用電設備的電壓要求，還需通過各級變電站（所）利用變壓器將電壓降低為各類電器所需要的電壓值。
在用電方面，多數用電器所需電壓是380V、220V或36 V，少數電機也採用3kV、6kV等。[1]