变压器安装基础与相关附件简介

1.变压器的结构

变压器的主要组成部分是铁心和绕组。为了改善散热条件，大、中容量电力变压器的铁心和绕组浸入盛满变压器油的封闭油箱中，各绕组对外线路的连接由绝缘套管引出。为了使变压器安全可靠地运行，还设有储油柜、安全气道、气体继电器等附件。图3-1所示为三相油浸式电力变压器的外形。

（1）铁心

1）铁心材料：铁心是变压器磁路的主体，铁心分为铁心柱和铁轭两部分。铁心柱上套装线圈，铁轭的作用是使磁路闭合。为了提高铁心导磁性能，减少铁心内的磁滞损耗和涡流损耗，铁心通常采用硅的质量分数约为5%，厚度为0.35mm或0.5mm，两面涂绝缘漆或经氧化处理的硅钢片叠装而成。其牌号一般有D31—0.35、D42—0.35、D320—0.35等。

2）铁心结构：按照绕组套入铁心柱的形式，铁心可分为心式结构和壳式结构两种，如图3-2所示。

图3-1 三相油浸式电力变压器的外形

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

图3-2 心式和壳式变压器

a）心式 b）壳式

1—铁心 2—绕组

①心式变压器：心式变压器的一、二次绕组套装在铁心的两个铁心柱上，如图3-2a所示。这种结构比较简单，有较多的空间装设绝缘，装配较容易，且用铁量较少，适用于容量大、电压高的变压器，一般电力变压器均采用心式结构。

②壳式变压器：壳式变压器的铁心包围着绕组，如图3-2b所示。这种结构的变压器机械强度较好，铁心容易散热，但用铁量较多，制造也较为复杂，小型干式变压器多采用这种结构形式。

3）铁心叠片形式：

①条状铁心叠片。大、中型变压器的铁心，一般都将硅钢片裁成条状，采用交错叠片的方式叠装而成，使各层磁路的接缝互相错开，这种方法可以减少气隙和磁阻。

小型变压器为了简化工艺和减小气隙，常采用E字形、F字形、C字形和日字形冲片交替叠装而成。

②渐开线式铁心。渐开线式铁心的铁心柱用预先成形的渐开线形状的冷轧硅钢片插装压合而成。铁轭用成卷的带状冷轧硅钢片连续卷绕而成。再用长螺杆等夹紧附件把铁轭和铁心柱对接紧固。这种渐开线式铁心叠片，各片形状相同，很适合机械化流水线生产，而且具有体积小、用料省、重量轻和铁损耗少等优点。

4）铁心截面形式：小型变压器铁心柱的截面是方形或长方形的。大型变压器为了充分利用空间，铁心柱的截面通常是梯形截面。为了改善铁心内部的散热条件，当铁心柱截面较大时，中间留有油道。

图3-3 同心式绕组

1—高压绕组 2—低压绕组

图3-4 交叠式绕组

1—高压绕组 2—低压绕组

（2）绕组 变压器中，接到高压电网的绕组称为高压绕组，接到低压电网的绕组称为低压绕组。按高、低压绕组在铁心柱上放置方式的不同，绕组有同心式和交叠式两种。

1）同心式绕组。同心式绕组是将高、低压绕组同心地套在铁心柱上。为了便于绕组与铁心绝缘，通常低压绕组靠近铁心，高压绕组套装在低压绕组的外面，如图3-3所示。同心式绕组具有结构简单、制造方便的特点，国产变压器多采用这种结构。

2）交叠式绕组。交叠式绕组又称为饼式绕组，它是将高、低压绕组分成若干个饼式线圈，沿着铁心柱高度的方向交替排列。为了便于绕线和铁心绝缘，一般最上层和最下层放置低压绕组，如图3-4所示。交叠式绕组的主要优点是漏抗小、机械强度好、引线方便。这种绕组仅用于壳式变压器中，如大型电炉变压器就采用这种结构。

（3）附件 电力变压器的附件有油箱、储油柜、分接开关、安全气道、气体继电器、绝缘套管等。其作用是保证变压器的安全和可靠运行。

1）油箱。油浸式变压器的外壳就是油箱，箱中盛有用来绝缘的变压器油。油箱可保护变压器铁心和绕组不受外力作用和潮湿的侵蚀，并通过油的对流，把铁心和绕组产生的热量传递给箱壁和散热管，再把热量散发到周围的空气中去。一般来说，对20kV·A以下的变压器，油箱本身表面能满足散热要求，故采用平板油箱；对30kV·A～200kV·A变压器，采用排管式油箱；对2.5kV·A～6.3MV·A的变压器，所需散热面积较大，则在油箱壁上装置若干只散热器，加强冷却；容量为8kV·A～40MV·A的变压器在散热器上还另装风扇冷却；对50MV·A及以上大容量变压器，采用强迫油循环冷却方式。

2）储油柜。如图3-5所示，它是一个圆筒形容器，装在油箱上，用管路与油箱相连。储油柜的作用是既能随时将油充满整个油箱，又能根据温度变化，适应变压器油的热胀冷缩，还能使变压器油与空气接触面减少，防止潮气侵入。

3）安全气道。安全气道亦称防爆管，装在油箱顶盖上，如图3-5所示。它是一种保护设备，由一根长钢筒构成，其上端管口装有一定厚度的玻璃板或酚醛纸板（防爆膜）。当变压器发生严重故障而产生大量气体时，油箱内部的压强可达到1.5个标准大气压时，气体和油将首先冲破防爆膜向外喷出，以降低油箱内的压力，从而避免油箱内受到强大的向外压力而爆裂。

图3-5 储油柜、安全气道及气体继电器

1—油箱 2—储油柜 3—气体继电器 4—安全气道

4）气体继电器。气体继电器是变压器的主要保护装置，安装在变压器油箱和储油柜之间的连接管上，如图3-5所示。其内部有一个带有水银开关的浮筒和一块能带动水银开关的挡板。当变压器内部发生故障时，产生的气体聚集在气体继电器上部，使油面降低，浮筒下沉，接通水银开关而发出信号；当变压器内部发生严重故障时，油流冲破挡板，挡板偏转时带动一套机构使另一个水银开关接通，发出信号并跳闸。图3-6所示为气体继电器外形和结构图。

5）分接开关。变压器运行时，其输出电压是随输入电压的高低和负载电流的大小及性质而变动的。在电力系统中，为了使变压器的输出电压控制在允许变化的范围内，变压器的一次绕组匝数要求在一定范围内调节，因而一次绕组一般都备有抽头，称为分接头，如图3-7所示。利用开关S与不同分接头相连接，就可以改变一次绕组的匝数，从而达到调节电压的目的。其调节范围一般是额定输出电压的±5%，也有调节范围在±7.5%的。

图3-6 气体继电器

a）外形 b）结构 1、12—接跳闸回路 2、6—放气孔 3、7—接信号回路 4—观察窗 5—外壳 8、10—水银开关 9—挡板 11—浮筒

6）绝缘套管。绝缘套管是由外部的瓷套和其中的导电杆组成。其作用是使高、低压绕组的引出线与变压器箱体绝缘。它的结构主要取决于电压等级和使用条件。电压小于或等于1kV时采用实心瓷套管；电压在10kV～35kV时采用充气式或充油式套管；电压大于或等于110kV时采用电容式套管。为了增加表面放电距离，套管外形做成多级伞形。

图3-7 绕组的分接开关

7）变压器油。对变压器油的要求是：介质强度高和粘度低，发火点高和凝固点低，且不含酸、碱、硫、灰尘和水分等杂质。变压器油有两个作用：一是加强绝缘；二是起对流作用而加强散热。(www.xing528.com)

8）测温装置。在变压器运行时，需要监视变压器油面的温度。小型油浸式变压器采用水银温度计，较大的变压器通常采用压力式温度计。测温装置一般是由测温管、金属软管和表头3部分组成。

2.变压器相位核对方法

变压器需要核对相位的情况有以下3种：

①变压器初次投入运行。

②变压器经过一次大修后投入运行。

③变压器需要并列运行。

变压器核对相位的目的是检查将要投入运行的变压器高低压侧的相位与原运行变压器的相位是否相同，当相位不同时，严禁投入运行。这里应该强调的是，所谓核相，要核对的是相位，而不是相序。因为相序正确了，相位不一定相同，而相位相同了，相序必然相同。

常用的核对相位方法有两种：

（1）用核相杆核相 对于10kV以及以下电压等级的变压器，可以采用这种方法。在电压等级相符、试验后合格、试验期限有效的两个绝缘杆之间接装一只电压表或采用专用核相杆，在一次高压系统上直接核相。其具体接线如图3-8所示。

电压表的两端分别接在核相杆上，核相者应该戴上绝缘手套，并站在绝缘垫上（在室外应该穿上绝缘靴），由两个人各持一只核相杆，分别接在高压开关柜的两台变压器出线柜内下隔离开关（或高压断路器的出线侧）相对应的一级，如电压表指示值为零或近似为零，即表明对应相为同相位，否则相位不同。相位不同时应调换其中一台变压器出线柜中三相母线的相对位置，直至对应相的相位相同时方可并列运行。

（2）用电压互感器核相 其接线方法如图3-9所示。在核相前，首先核对电压互感器的相位，其联结组标号应相同。核相时，可利用一只量程大于100V的交流电压表测量两端母线电压互感器二次侧的对应相的电压。如果均为零，说明同相。如果测量的结果为线电压值，则说明该两端母线或变压器对应端相位不同，需要调整母线的相应位置，并重测合格后，方可并列运行。

图3-8 用核相杆进行高压核相

V—电压表 R—电阻

图3-9 用电压互感器核相

核对两端母线的电压互感器的相位时，可先将两端母线为一路电源或一台变压器供电（即断开2号变压器的断路器，合上并联断路器），然后用电压表分别测量电压互感器的对应相。当测得的电压为零时，说明两台电压互感器的相位是对应的，最后再进行一次系统核相。

3.变压器安装的质量标准

（1）保证项目

1）变压器及其附件的试验调整及器身检查结果，必须符合合同指定的施工规范规定。

2）并列运行的变压器必须符合并列条件。

3）高低压瓷件表面严禁有裂纹或瓷釉损坏等缺陷。

（2）基本项目

1）变压器器身安装规定：

①位置正确，注油量、油号准确，油位清晰正常；油箱无渗油现象；轮子固定可靠；防振牢固可靠，器身表面干净清洁，油漆完整。

②装有气体继电器的变压器顶盖，沿气体继电器的气流方向有1%～1.5%的升高坡度。

2）变压器附件安装规定：

①与油箱直接连通的附件内部清洁干净，安装牢固，连接严密，无渗油现象。

②膨胀式温度计至细管的弯曲半径不小于50mm，且管子无压扁和急剧扭折现象，毛细管过长部分盘放整齐，温包套管充油饱满。

③有励磁调压开关的传动部分润滑良好，动作灵活、准确。

④附件及油箱间的连接垫圈、管路和引线等整齐美观。

3）变压器与线路连接规定：

①连接紧密，连接螺栓的锁紧装置齐全，瓷套管不受外力。

②零线沿器身向下接至接地装置的线段，牢固可靠。

③引向变压器的母线及其支架，电线保护管和接零线等均应便于拆卸，不妨碍变压器检修和移动。各连接用的螺栓螺纹露出螺母2～3牙，保护管颜色一致，支架防腐完整。

④器身各附件间的连接的导线有保护管；保护管、接线盒固定牢固，盒盖齐全。

⑤变压器及其附件外壳和其他非带电金属部件均应接地，并符合图样设计要求。

4.变压器交接试验的要求

（1）变压器安装、检修后的验收内容 施工前，必须具备制造厂文件、图样、国标（部、省、企业）有关的规程及手则、施工单位的施工方案；安装、检修项目应齐全，安装、检修质量符合要求；不漏油，油位正常；电气试验、油质化学分析项目齐全，试验结果合格；无励磁调压分接开关电压分接头应在调度要求的档位、三相应一致，有载调压分接开关动作按规定操作应正常，并指示正确；冷却器全部试运行正常（包括强迫油循环的电源自动切换的可靠性）；气体保护传动试验动作正确可靠、继电保护动作灵敏正确；表计、信号、保护完备，符合规程要求，动作可靠；变压器按规定空载、负载试运行正常；变压器外表及检修场地清洁，标志和编号齐全；检修（安装），试验及技术改造检修工作总结等技术资料应齐全，填写正确。

（2）验收过程 施工中，对检修、安装的各部件及隐蔽部分或本体内部，各部件内部的验收由施工单位、班组按规定范围及时进行施工验收，这是保证质量的第一个流程验收。施工完毕由施工单位上一级会同变电运行单位（含变电站运行人员）组织验收。施工完毕，对变压器投切、冲击、空载及试运行阶段，由供电局一级组织正式投运的验收。对在施工中关键工序，如吊罩检查芯体、特殊试验项目的施工，甲（运行）乙（施工）方各方的上一级单位均应在现场参加监察验收。

变压器经交接验收，符合运行条件后，开始带电，并带一定负荷运行24h，该过程称为“变压器的试运行”。一般在试运行时应注意如下两点：

①空载试运行，电源侧应有完善的保护措施。变压器冲击合闸时，应在使用的分接头位置上。大型变压器空载冲击合闸时，应注意：冲击合闸前应起动冷却器，以排除本体内气体；合闸时可停止冷却器，以检查有无异常响声；电源侧三相开关不同步时间应小于10ms，非合闸侧应有避雷器保护；中性点应直接可靠接地，过电流保护动作时限整定为零，气体继电器信号回路直接在跳闸回路上；在5次冲击合闸中，第一次合闸后持续时间应大于10min，每次冲击合闸的间隔时间应大于15min，变压器励磁电流，不应引起继电保护装置动作；空载冲击合闸结束后，应将气体继电器的接点接至报警回路，跳闸接点应接至跳闸回路，调整好过电流保护值，排除临时接地线，最后再次将所有气塞打开排气；对装有散热器或冷却器的变压器，要检测空载下的温升，不起动冷却装置，空载运行12～24h，记录环境温度及变压器上层油温，若温度超过75℃，则起动1～2台散热器或冷却器，直至油温稳定为止。

②在空载试运行48h无异常后，转入带负载运行，并逐步以25%、50%、75%、100%增加负载，随着变压器温度升高，逐步起动一定数量的冷却装置，在带负载运行24h（其中满载2h）后，变压器本体及附件正常，则试运行合格，方可正式投网运行。