变压器知识知多少

变压器(Transformer)是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心(磁芯)。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等。

一、变压器中国相关现状

我国变压器制造企业约有1500家。500kV以上变压器的生产企业近30家；220kV及以上企业约50家；110kV及以下生产企业在统计范围内具有一定规模的生产企业约130家左右。近3年来，我国年产变压器需求量均在15亿千伏安左右。产业洞察研究《变压器市场分析报告》显示我国变压器行业产能约30亿千伏安，其中沈、西、保三集团产能约5亿千伏安。前几年，我国电力建设发展迅猛，变压器需求量迅速增加，导致国内相当一部分变压器企业快速扩大产能，甚至个别企业产能翻番。2009年以来，国家电力建设速度放缓，国内变压器需求量有所降低。特别是国网公司、南网公司采用集中招标方式采购变压器，低价中标导致企业竞争空前激烈。此外，由于国内市场竞争惨烈，中标价低于成本价，导致一些企业开始走海外路线，出口产品、国外建厂。此外许多公司已经开始致力于开发新型、节能、环保、智能化产品。但是国内变压器企业普遍经济效益明显下降，很多企业处于亏损或亏损边缘。一大批配电变压器企业，甚至出现了牺牲产品质量而去恶意竞争的局面。此外，变压器产品质量下降、事故率上升。配电变压器国抽合格率仅为70%。网上运行变压器事故率呈上升趋势，产生事故变压器近5年生产品为多，电网安全受到威胁。

中国电力建设的迅猛发展带动了中国变压器制造行业的发展。2011年，全国变压器的产量达14.3亿千伏安，同比增长6.86%。2011年，中国变压器制造行业规模以上(主营业务收入2000万元以上)企业有1461家;实现销售额2901.40亿元，实现利润总额166.08亿元，资产规模为2638.40亿元，产品销售利润为339.72亿元。

中国变压器行业竞争激烈，外资跨国公司抢占了很大市场份额，国内变压器制造企业数量也在快速增长。例如山东永成变压器，中低端变压器市场竞争激烈，具备220KV变压器生产能力的企业有20余家，具备110KV变压器产品生产能力的企业有100余家。而生产500KV等级以上变压器企业通过技术和产能构筑了很高的进入壁垒，市场格局趋于稳定。

近年来，我国电力需求增长迅速，电网的高速建设拉动了输变电设备的市场需求。变压器作为电力输送的关键电气设备，市场需求也保持了稳步的增长。前瞻产业研究院发布的《中国变压器制造行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》显示，2013年我国变压器行业销售收入为3680.34亿元，同比增长16.07%，2005-2013年行业复合增长率为20.76%。

我国变压器行业企业数量非常庞大，2013年全行业有1650家企业，其中小企业就有1303家，占了近80%的比重。多数小企业技术实力不强，只能生产110以下的低端产品，从而导致中低端变压器市场生产能力严重过剩。据统计，目前国内变压器的产能利用率仅为50%。

根据规划，国家电网“十二五”期间将投资约2.55万亿用于电网建设，相比“十一五”期间的1.5万亿元，“十二五”电网投资额同比提升了68%。细分来看，2.55万亿中将有5000亿用于特高压电网投资，5000亿用于配电网投资，另外约1.55万亿用于其他电压等级的电网线路投资。

二、工作原理

变压器是变换交流电压、交变电流和阻抗的器件， 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，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。

三、主要参数

主要技术数据一般都都标注在变压器的铭牌上。

主要包括：额定容量、额定电压及其分接、额定频率、绕组联结组以及额定性能数据(阻抗电压、空载电流、空载损耗和负载损耗总重。

A、额定容量(kVA)：额定电压.额定电流下连续运行时,能输送的容量。

B、额定电压(kV)：变压器长时间运行时所能承受的工作电压.为适应电网电压变化的需要,变压器高压侧都有分接抽头,通过调整高压绕组匝数来调节低压侧输出电压.

C、额定电流(A):变压器在额定容量下,允许长期通过的电流.

D、空载损耗(kW): 当以额定频率的额定电压施加在一个绕组的端子上，其余绕组开路时所吸取的有功功率。与铁心硅钢片性能及制造工艺、和施加的电压有关.

E、空载电流(%): 当变压器在额定电压下二次侧空载时,一次绕组中通过的电流.一般以额定电流的百分数表示.

F、负载损耗(kW): 把变压器的二次绕组短路,在一次绕组额定分接位置上通入额定电流,此时变压器所消耗的功率.

G、阻抗电压(%)：把变压器的二次绕组短路,在一次绕组慢慢升高电压,当二次绕组的短路电流等于额定值时,此时一次侧所施加的电压.一般以额定电压的百分数表示.

H、相数和频率：三相开头以S表示，单相开头以D表示。中国国家标准频率f为50Hz。国外有60Hz的国家(如美国)。

I、温升与冷却：变压器绕组或上层油温与变压器周围环境的温度之差,称为绕组或上层油面的温升.油浸式变压器绕组温升限值为65K、油面温升为55K。冷却方式也有多种：油浸自冷、强迫风冷，水冷，管式、片式等。

J、绝缘水平：有绝缘等级标准。绝缘水平的表示方法举例如下：高压额定电压为35kV级，低压额定电压为10kV级的变压器绝缘水平表示为 LI200AC85/LI75AC35，其中LI200表示该变压器高压雷电冲击耐受电压为200kV，工频耐受电压为85kV，低压雷电冲击耐受电压为75kV，工频耐受电压为35kV.

四、常见故障

(1)变压器在经过停运后送电或试送电时，往往发现电压不正常，如两相高一相低或指示为零;有的新投运变压器三相电压都很高，使部分用电设备因电压过高而烧毁;

(2)高压保险丝熔断送不上电;

(3)雷雨过后变压器送不上电;

(4)变压器声音不正常，如发出“吱吱”或“霹啪”响声;在运行中发出如青蛙“唧哇唧哇”的叫声等;

(5)高压接线柱烧坏，高压套管有严重破损痕迹;

(6)在正常冷却情况下，变压器温度失常，并且不断上升;

(7)油色变化过甚，油内出现炭质;

(8)变压器发出吼叫声，从安全气道、储油柜向外喷油，油箱及散热管变形、漏油、渗油等。

五、解决措施

(1)在新建变电所时，应根据规范及时安装高、低压熔断器。在变压器运行中，发现熔断器烧毁或被盗后应及时更换;

(2)高、低压熔断件的合理配置：

①容量在100kVA以上的变压器要配置2.0~3.0倍额定电流的熔断件;

②容量在100kVA以下的变压器要配置1.5~2.0倍额定电流的熔断件;

③低压侧熔断件应按额定电流稍大一点选择。

(3)加强用电负荷实测工作，在高峰期来临时用钳型电流表对每台配变负荷进行测量，合理调整负荷，避免配变三相不平衡运行;

(4)对于10kV配变低压侧电压在+7%~-10%范围之内，一般不允许调节分接开关。调节分接开关时，要由修试技术人员试验调整;

(5)定期检查三相电流是否平衡或超过额定值。如三项负荷电流严重失衡，应及时采取措施调整;

(6)在每年的雷雨季节来临之前;应把所有配电变压器上的避雷器送往修试部门进行检测，试验合格后及时安装;

(7)在投运前应做好以下检测工作：

①带负荷分、合开关三次，不得误动;

②用试验按钮试验三次，应正确动作;

③用试验电阻接地试验三次，应正确动作。

(8)定期清理配电变压器套管表面的污垢，检查套管有无闪络痕迹，接地是否良好，接地所用的引线有无断股、脱焊、断裂现象，用兆欧表检测接地电阻不得>4Ω。

(9)变压器渗漏油的原因分析

1、橡胶密封件失效和焊缝开裂

变压器的焊点多、焊缝长，而油浸式变压器是以钢板焊接壳体为基础的多种焊接和连接的集合体。一台31500kVA变压器的总焊点达70余处，焊缝总长近20m左右，因此渗漏途径可能较多。直接渗漏的原因是橡胶密封件失效和焊缝开裂、气孔、夹渣等。

2、密封胶件老化、龟裂、变形

变压器渗漏多发生在连接处，而95 %以上主要是由密封胶件引起的。密封胶件质量的好坏主要取决于它的耐油性能，耐油性能较差的，老化速度就较快，特别是在高温下，其老化速度就更快，极易引起密封件老化、龟裂，变质、变形，以至失效，造成变压器渗漏油。

3、变压器的制造质量

变压器在制造过程中，油箱焊点多、焊缝长、焊接难、焊接材料、焊接规范、工艺、技术等都会影响焊接质量，造成气孔、砂眼、虚焊、脱焊现象从而使变压器渗漏油。

4、板式蝶阀质量欠佳

变压器另外一个经常发生渗漏的部位在板式蝶阀处，较早前生产的变压器，使用的普通板式蝶阀连接面比较粗糙、单薄，单层密封，属淘汰产品，极易引起变压器渗漏油。

5、安装方法不当

法兰连接处不平，安装时密封垫四周不能均匀受力，人为造成密封垫四周螺栓非均匀受力；法兰接头变形错位，使密封垫一侧受力偏大，一侧受力偏小，受力偏小的一侧密封垫因压缩量不足就容易引起渗漏。此现象多发生在瓦斯继电器连接处及散热器与本体连接处；还有一点就是密封垫安装时，其压缩量不足或过大，压缩量不足时，变压器运行温度升高油变稀，造成变压器渗油，压缩量偏大，密封垫变形严重，老化加速使用寿命缩短。

6、托运不当

托运及施工运输过程中零部件发生碰撞以及不正确吊装运输，造成部件撞伤变形、焊口开焊、出现裂纹等，引起渗漏。

六、主要分类

一般常用变压器的分类可归纳如下：

1、按相数分：

1)单相变压器：用于单相负荷和三相变压器组。

2)三相变压器：用于三相系统的升、降电压。

2、按冷却方式分：

1)干式变压器：依靠空气对流进行自然冷却或增加风机冷却，多用于高层建筑、高速收费站点用电及局部照明、电子线路等小容量变压器。

2)油浸式变压器：依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。

3、按用途分：

1)电力变压器：用于输配电系统的升、降电压。

2)仪用变压器：如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。

3)试验变压器：能产生高压，对电气设备进行高压试验。

4)特种变压器：如电炉变压器、整流变压器、调整变压器、电容式变压器、移相变压器等。

4、按绕组形式分：

1)双绕组变压器：用于连接电力系统中的两个电压等级。

2)三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。

3)自耦变电器：用于连接不同电压的电力系统。也可做为普通的升压或降后变压器用。

5、按铁芯形式分：

1)芯式变压器：用于高压的电力变压器。

2)非晶合金变压器：非晶合金铁芯变压器是用新型导磁材料，空载电流下降约80%，是目前节能效果较理想的配电变压器，特别适用于农村电网和发展中地区等负载率较低的地方。

3)壳式变压器：用于大电流的特殊变压器，如电炉变压器、电焊变压器;或用于电子仪器及电视、收音机等的电源变压器。

七、基本组成

变压器组成部件包括器身(铁芯、绕组、绝缘、引线)、变压器油、油箱和冷却装置、调压装置、保护装置(吸湿器、安全气道、气体继电器、储油柜及测温装置等)和出线套管。

1、铁芯

铁芯是变压器中主要的磁路部分。通常由含硅量较高，厚度分别为0.35 mm/0.3mm/0.27 mm，由表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成。铁芯分为铁芯柱和横片两部分，铁芯柱套有绕组;横片是闭合磁路之用。铁芯结构的基本形式有心式和壳式两种。

2、绕组

绕组是变压器的电路部分，它是用双丝包绝缘扁线或漆包圆线绕成。

八、安全操作规程

1、岗位安全职责

1.1负责电力变压器安装前的检查和保养，并做好检查和保养的记录。

1.2负责安装过程中的变压器的完好无损。

1.3严格按安全技术交底和操作规程实施作业。

2、岗位任职条件

2.1接受过专门的专业安全技术及技能培训。

2.2有统一配发的变配电设备安装上岗证，持证上岗。

3、上岗作业准备

3.1接受安全技术交底，清楚其内容，具体包括：变压器的安装高度、一次高压引下线、二次出线、配电箱安装等。

3.2施工前，检查电力变压器规格型号是否满足设计要求。

3.3施工前，施工负责人必须亲自检查现场布置情况，作业人员应认真检查各自操作项目的现场布置情况。

4、安全操作规程

4.1大型油浸变压器安装前必须依据安装使用说明书编写安全施工措施。

4.2充氮变压器未经充分排氮(其气体含氧密度>18%)，严禁工作人员入内。充氮变压器注油时，任何人不得在排气孔处停留。

4.3大型油浸变压器在放油及滤油过程中，外壳及各侧绕组必须可靠接地。

4.4变压器吊芯检查时，不得将芯子叠放在油箱上，应放在事先准备好的干净支垫物上。在放松起吊绳索前，不得在芯子上进行任何工作。

4.5变压器吊罩检查时，应移开外罩并放置干净垫木上，再开始芯部检查工作。吊罩时四周均应设专人监护，严禁外罩碰及芯部任何部位。

4.6变压器吊芯或吊罩时必须起落平稳。

4.7进行变压器内部检查时，通风和照明必须良好，并设专人监护；工作人员应穿无钮扣、无口袋的工作服、耐油防滑靴，带入的工具必须拴绳、登记、清点，严防工具及杂物遗留在器体内。

4.8外罩法兰螺栓必须对称均匀地松紧。

4.9检查大型变压器芯子时，应搭设脚手架，严禁攀登引线木架上下。

4.10储油和油处理现场必须配备足够可靠的消防器材，必须制定明确的消防责任制，场地应平整、清洁，10m范围内不得有火种及易燃易爆物品。

4.11变压器附件有缺陷需要进行焊接处理时，应放尽残油，除净表面油污，运至安全地点后进行。

4.12变压器引线焊接不良需在现场进行补焊时，应采取绝热和隔离措施。

4.13对已充油的变压器微小渗漏允许补焊。

4.14变压器的顶部应有开启的孔洞。

4.15焊接部位必须在油面以下。

4.16严禁火焊，应采用断续的电焊。

4.17焊点周围油污应清理干净。

4.18应有妥善的安全防火措施，并对参加人员进行安全技术交底。

4.19变压器进行干燥前应制定安全技术措施及必要的管理制度。

4.20干燥变压器使用的电源及导线应经计算，电路中应有过负荷自动切断装置及过热报警装置。

4.21干燥变压器时，应根据干燥的方式，在铁芯、绕组或上层油面上装设温度计，但严禁使用水银温度计。

4.22干燥变压器应设值班人员。值班人员应经常巡查各部位温度有无过热及异常情况，并作好记录。值班人员不得擅自离开干燥现场。

4.23采用短路干燥时，短路线应连接牢固。采用涡流干燥时，应使用绝缘线；使用裸线时必须用低压电源，并应有可靠的绝缘措施。

4.24使用外接电源进行干燥时，变压器外壳应接地。

4.25使用真空热油循环进行干燥时，其外壳及各侧绕组必须可靠接地。

4.26干燥变压器现场不得放置易燃物品，并应准备足够的消防器材。

5、其他注意事项

5.1在电力变压器安装过程中，应由经验丰富的设备安装负责人现场指挥。

5.2 非施工人员不得进入作业区。

5.3夜间施工时，作业区应有良好的照明。