干貨！盤點三相油浸式變壓器知識

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文章來源:北京創聯匯通電氣 ????? 發布時間： 2023-04-03 14:27:10

導讀：三相油浸式變壓器的核心構造，和它的運行與維護。

三相油浸式變壓器的核心組成是由閉合鐵芯和套在鐵芯柱上的繞組組成。此外，還有分接開關、瓦斯繼電器、溫度計、凈油器油箱、儲油柜、套管、呼吸器、防爆管、散熱器等。

(1)　鐵芯

三相油浸式變壓器鐵芯是變壓器的磁路部分。為了減小鐵芯中的磁滯與渦流損耗，鐵芯由0.35mm～0.5mm厚的硅鋼片疊成，硅鋼片表面涂有絕緣漆或利用表面氧化膜使片間彼此絕緣。三相變壓器的鐵芯中直立部分叫鐵芯柱，在柱上套著變壓器的低壓繞組和高壓繞組；水平部分叫鐵軛，用來構成閉合磁路。

(2)　繞組

繞組又叫線圈，是變壓器的電路部分，分為原、副兩種繞組。其中與電源連接的繞組叫原繞組，與負載連接的繞組叫副繞組。原、副繞組都是用包有高強度絕緣物的銅線或鋁線繞成的。三相變壓器的每一相原、副繞組都制成圓筒形套在同一鐵芯柱上，匝數少的低壓繞組套在里面靠近鐵芯，匝數多的高壓繞組套在低壓繞組的外面。這樣放置是因為低壓繞組對鐵芯絕緣比較容易。低壓繞組和鐵芯之間及高壓繞組和低壓繞組之間都用絕緣材料做成的套筒隔離，把它們可靠地絕緣起來。為了便于散熱，在高、低繞組之間留有一定的間隙作為油道，使變壓器油能夠流通。

(3)　油箱

油浸式變壓器油箱是變壓器的外殼，鐵芯、繞組都裝在里面，并充滿變壓器油。對于容量比較大的變壓器，在油箱外面裝有散熱片或散熱管。

變壓器油是一種絕緣性能良好的礦物油，它有兩個作用：一是絕緣作用，變壓器油的絕緣性能比空氣好，繞組浸在油里可以提高各處絕緣性能，并且避免和空氣接觸，預防繞組受潮；二是散熱作用，利用油的對流，把鐵芯和繞組產生的熱量通過箱壁和散熱管散發到外面。變壓器油以它的凝固點不同分為10號、25號、45號三種規格，它們的凝固點分別為－10℃、－25℃、－45℃，一般根據當地氣候條件予以選用。

(4) 儲油柜

油浸式變壓器儲油柜俗稱油枕，為一圓筒行容器，橫放于油箱上方，用管道與變壓器的油箱連接，儲油柜的體積一般為油箱體積的10%左右。該儲油柜為膠囊式儲油柜，膠囊將儲油柜內的油與外界空氣隔絕開。當變壓器油熱脹時，油由油箱流向儲油柜；當變壓器油冷縮時，油由儲油柜流向油箱。儲油柜有兩個作用：一是當變壓器油的體積隨著油溫的變化而膨脹或縮小時，儲油柜起儲油和補油的作用，保證油箱內充滿油及鐵芯和繞組浸在油內；二是可以減小油面與空氣的接觸面積，防止變壓器油受潮和變質。

儲油柜的油位顯示采用連桿式鐵磁油位計，以觀測油面的高低，當由于滲漏等原因造成油量不足時，應及時注油加以補充。油位計上刻有油溫在－30℃、＋20℃和＋40℃時的油面高度標準線，作為裝油的標準。油位標上＋40℃表示安裝地點變壓器在環境較高溫度為＋40℃時滿載運行中油位的較高限額線，油位不得超過此線；＋20℃表示年平均溫度為＋20℃時滿載運行時的油位高度；－30℃表示環境為－30℃時空載變壓器的較低油位線，不得低于此線，若油位過低，應加油。油枕上裝有呼吸孔，使油枕上部空間和大氣相通。變壓器油熱脹冷縮時，油枕上部的空氣通過呼吸孔出入，油面可以上升或下降，防止油箱變形或損壞。

(5)　套管

油浸式變壓器繞組引出線通過導桿與外電路相連，套管是導桿與箱蓋之間的絕緣體，它起著絕緣和固定導桿的作用。套管有高壓套管和低壓套管兩種。

(6)　防爆管

防爆管安裝在變壓器箱蓋上，當變壓器內部發生劇烈的突發性故障時，油箱內的壓力將迅速升高，為防止因壓力過分升高而引發油箱爆炸事故。動作后即釋放箱體內部壓力并接通觸頭報警或跳閘。

(7)　瓦斯氣體繼電器

利用法蘭將瓦斯繼電器安裝在儲油柜與變壓器油箱蓋的連接管之間，運行中瓦斯繼電器充滿油，當變壓器內部發生輕微故障而產生氣泡時，它們會先先聚集在瓦斯繼電器的上部空間，并迫使油面下降，使上開口杯失去浮力自身質量加重，從而反向偏轉，使磁鐵靠近干簧管動作。下接點擋板式原理相同。

(8)　測溫裝置

油面溫升是指變壓器在額定狀態下工作時，油箱中油面溫度允許超出周圍環境溫度的數值。

該主變本體油溫暫設定報警為80℃，跳閘為100℃。

(9)　中性點接地閘刀

我110kV電力系統中性點接地方式主要采用中性點直接接地方式（包括中性點經小電阻接地方式），即大接地電流系統。因為系統在發生單相接地故障時，接地短路電流很大。

變壓器停送電操作時，其中性點一定要接地。因為該變壓器繞組是半絕緣（又稱分級絕緣）的，即變壓器的繞組近中性點部分的主絕緣，其絕緣水平比繞組端部的絕緣水平低。所以，為防止過電壓損壞變壓器絕緣變壓器停送電操作時，其中性點一定要接地。

(10)　分接開關

油浸式變壓器儲油柜用于有載調壓變壓器時，在儲油柜的底裝一個無膠囊的開關儲油柜。

變壓器調壓方式分有載調壓和無載調壓兩種：

有載調壓是指變壓器在運行中可以調節其分接頭位置，從而改變變壓器變比，以實現調壓目的。

變壓器分接頭一般都從高壓側抽頭，其主要是考慮：

（1）變壓器高壓繞組一般在外側，抽頭引出連接方便；

（2）高壓側電流小些，引出線和分頭開關的載流部分導體截面小些，接觸不良的影響好解決。

原理上，抽頭在哪一側都可以，要進行經濟技術比較，如500kV大型降壓變壓器抽頭是從220kV側抽出的，而500kV側是固定的。

當電壓過低或過高，需要調節有載分接開關幾個分接頭才能達到要求時，需要重點注意的情況：

應一檔一檔地調節，即每按一下N＋1或N－1按鈕，中間停頓1分鐘，待檔位指示器上出現新的數字時，再按一下按鈕。依次重復上面的過程，一直達到較終目標。當電動操作出現連動（即操作一次，會出現調整一個以上分接頭，俗稱滑檔）現象時，應在主變控制屏的檔位指示器上出現第二個分接頭位置后，立即按急停按鈕，并改為手動操作。

油浸式變壓器的運行與維護

為了保證變壓器能安全運行和可靠的供電，當變壓器發生異常情況時，能及時發現，及時處理，將故障消除在萌芽狀態，以防止事故的發生與擴大，因此，對運行中的變壓器必須作定期的巡回檢查，并作好運行記錄。

(1)　變壓器的正常運行方式

①　額定運行方式。變壓器在規定的冷卻條件下，可按銘牌規范運行。油浸變壓器運行中的允許溫度應按上層油溫來檢查。上層油溫應遵守制造廠的規定，但較高不得超過95℃。為了防止變壓器油劣化過速，上層油溫不宜經常超過85℃。

　　變壓器的外加電壓，一般不得超過額定值的105%，這時變壓器2次側可帶額定電流。個別情況下，經過試驗或經制造廠的同意，外加電壓可為額定電壓的110%。

② 允許過負荷。變壓器可以在正常過負荷或事故過負荷的情況下運行。正常過負荷可以經常使用，其允許值根據變壓器的負荷曲線、冷卻條件以及過負荷前變壓器所帶負荷等來確定。事故過負荷只允許在事故情況下(還能運行的變壓器)使用。

事故過負荷的允許值應遵守制造廠的規定；如無制造廠的規定時，對于自冷油浸變壓器，可按下表中的要求運行。

(2)　油浸式變壓器的不正常運行和應急處理

(A)　運行中的不正常現象。變壓器在運行中發現有任何不正常現象時（如漏油、油枕內油面高度不夠、發熱不正常、聲響不正常等）應設法消除。如有下列情形之一者應立即停下修理。

①　內部聲響較大，很不均勻，有爆裂聲。

②　在正常冷卻條件下，溫度不正常并不斷上升。

③　油枕噴油或防爆管噴油。

④　漏油使油面下降低于油位指示計上的限度。

⑤　油色變化過甚，油內出現碳質。

⑥　套管有嚴重的破損和放電現象。

(B)　不允許的過負荷、不正常的溫升和油面。如變壓器過負荷超過允許值時，應及時調整變壓器的負荷。變壓器油溫的升高超過許可限度時，應判明原因，采取辦法使其降低，因此必須進行下列工作。

①　檢查變壓器的負荷和冷卻介質的溫度，并與在這種負荷和冷卻溫度下應有的溫度核對。

②　核對溫度表。

③　檢查變壓器機械冷卻裝置或變壓器室的通風情況。

若發現油溫較平時同樣的負荷和冷卻溫度下高出10℃以上，或負荷不變，油溫不斷上升，經檢查冷卻裝置、變壓器室通風和溫度計都正常，則可能是變壓器內部故障（如鐵芯起火、線圈層間短路等），應立即停下修理。

如變壓器的油已凝固時，允許將變壓器帶負荷投入運行，但必須注意上層油溫和油循環是否正常。

當發現變壓器的油面較當時油溫應有的油位顯著降低時，應立即加油。如因大量漏油而使油位迅速下降時，禁止將瓦斯繼電器改為只動作于信號，而必須迅速采取堵漏措施，并立即加油。

(C)　油浸式變壓器瓦斯繼電器動作時的處理。瓦斯繼電器信號動作時，應檢查變壓器，查明信號動作原因，是否因空氣侵入變壓器內，或因油位降低，或是二次回路故障。如變壓器外部不能查出故障時，則需鑒定繼電器內積聚的氣體的性質。如氣體是無色無臭且不可燃，則是油中分離出來的空氣，變壓器仍可繼續運行。如氣體是可燃的，必須停下變壓器，仔細研究動作原因。

檢查氣體是否可燃時，須特別小心，不要將火靠近繼電器頂端，而要在其上5～6cm處。

如瓦斯繼電器動作不是因為空氣侵入變壓器所引起，則應檢查油的閃點，若閃點較過去記錄降低5℃以上，則說明變壓器內已有故障。

如變壓器因瓦斯繼電器動作而跳閘，并經檢查證明是可燃性氣體，則變壓器在未經特別檢查和試驗合格前不許再投入運行。

瓦斯繼電器的動作，根據故障性質的不同，一般有兩種：一種是信號動作而不跳閘；一種是兩者同時動作。

信號動作而不跳閘者，通常有下列幾個原因。

①　因漏油、加油或冷卻系統不嚴密，致使空氣進入變壓器。

②　因溫度下降或漏油致使油面緩緩低落。

③　因變壓器故障而產生少量氣體。

④ 由于發生穿越性短路而引起。

信號與開關同時動作，或僅開關動作者，可能是由于變壓器內部發生嚴重故障，油面下降太快或保護裝置二次回路有故障等。在某種情況下，例如在修理后，油中空氣分離出來得太快，也可能使開關跳閘。

(D)　油浸式變壓器漏油處理

漏油有焊縫漏油和密封漏油兩種。焊縫漏油處理是補焊，焊接時應吊出器身，將油放凈。密封漏油應查明原因，如操作不良（密封墊圈放得不正，壓得不均勻，壓力不夠等），應酌情修理。若墊圈老化或損壞（如耐油膠皮發粘、失去彈性、開裂等），應更換密封材料。