牵引变压器的运行与维护教程：基于工作过程的实践指南

学习任务书

小组编号：____________ 成员名单：____________

学习任务描述

通过本情境的学习，要求能够做到：读懂牵引变电所主变压器的铭牌，熟悉牵引变电所主变压器的结构、正常巡视内容和特殊巡视内容。

学习任务：牵引变压器的运行与维护。

学习对象：牵引变压器。

工 具：生产文件、工作工具、量具等。

学习步骤：

（1）认识牵引变电所主变压器。

（2）熟悉牵引变电所主变压器的结构。

（3）了解牵引变电所主变压器的工作原理。

（4）读懂牵引变电所主变压器的铭牌内容。

（5）熟悉牵引变电所主变压器的正常巡视内容。

（6）熟悉牵引变电所主变压器的特殊巡视内容。

学习方法

资讯：接受学习任务，根据引导问题，通过学习查找资料、网络信息等，建立总体印象。

计划：与小组成员、老师、师傅讨论牵引变压器在变电所中的影响和意义。

决策：与老师或师傅进行专业交流，确定本项目的工作步骤和涉及的工具，拟定检查、评价标准。

实施：按确定的工作步骤完成行动化学习任务，发现问题，共同分析，遇到无法解决的问题时请老师或师傅帮助解决。

检查：（1）生产文件准备好了吗？

（2）工具准备好了吗？

（3）安全事项有哪些？

评价：与同学、老师、师傅进行专业交流，有改进的建议吗？

学习目标

（1）明确牵引变压器的作用、结构及工作原理。

（2）明确牵引变压器运行中的要求。

（3）对牵引变压器的日常巡视做出规划，确定所要涉及的内容、仪表、工具等。

（4）了解牵引变压器运行中和检修时的注意事项。

行动化学习任务

第一部分：进行牵引变压器知识的学习

任务1：查阅《牵引变电所运行检修规程》中有关牵引变压器的要求。

任务2：查阅各种资料，熟悉牵引变压器的结构。

任务3：列出牵引变压器结构表。

任务4：列出牵引变压器巡视表。

任务5：查阅牵引变压器在运行中的规定。

第二部分：进行牵引变压器的日常巡视

任务6：完成牵引变压器结构表的填写。

任务7：完成牵引变压器的巡视。

任务8：总结安全注意事项。

学习信息

一、牵引供电系统的组成

图 1.1.1 所示为电气化铁道牵引供电系统示意图。该系统由高压输电线、牵引变电所、牵引网、分区所、开闭所等组成。牵引变电所将电力系统输电线路的电压从110 kV（或220 kV）降到27.5 kV，经馈电线将电能送至接触网；接触网沿铁路上空架设，电力机车升弓后便可从其上取得电能，用以牵引列车。牵引变电所所在地的接触网设有分相绝缘装置，两相邻牵引变电所之间设有分区所（又称分区亭），接触网在此也相应设有分相绝缘装置。牵引变电所至分区所之间的接触网（含馈电线）称供电臂。接触网、钢轨回路（包括大地）、馈电线和回流线统称为牵引网。牵引供电构成的回路是：牵引变电所—馈电线—接触网—电力机车—钢轨和大地—回流线—牵引变电所。牵引供电设备的检修运行由供电段负责，牵引供电系统的运行调度则由供电调度负责，供电调度通常设在分局和铁路局调度所。

图1.1.1 电气化铁道牵引供电系统示意图

（一）牵引变电所

牵引变电所是交流工频单相电力牵引供电系统的主要环节，它完成变压、变相和向牵引网供电等功能，并实现三相交流一次供电系统与单相电力牵引系统的接口及系统交换。牵引变电所停电后，可由相邻变电所实现越区供电，但牵引网电压水平会有所下降。

一般情况下，一条电气化铁道沿线设有多个牵引变电所，相邻变电所间的距离为 40～50 km。在长的电气化铁路中，为了把高压输电线分段以缩小故障范围，一般每隔200～250 km还设有支柱牵引变电所，它除了完成一般变电所的功能外，还把高压电网送来的电能，通过其母线和输电线分配给其他中间变电所。

根据牵引主变压器类型的不同，牵引变电所可分为单相牵引变电所、三相牵引变电所和三相-两相牵引变电所3种类型。

（二）接触网

架空接触网是一种悬挂在电气化铁道钢轨上方，并和轨面保持一定距离的链型或单导线系统，是专为电力机车或电动车组提供电力的特殊供电回路。机车通过受电弓与接触网滑动接触可取得电能。正常供电时，由牵引变电所馈线到接触网末端的一段供电线路，称为供电分区或供电臂。由于牵引负荷常处于运动中，对于接触网的要求除了提供数量足够并符合质量标准的电能外，还应保证牵引负荷受流的稳定性。

（三）馈电线

馈电线是连接牵引变电所和接触网的导线，也称馈出线。馈电线一般采用钢芯铝绞线，其作用为将变电所的电能输送给接触网。

（四）回流线

回流线是牵引供电回路的一部分，是连接轨道和牵引变电所主变压器接地相的导线。它将流经电力机车的负荷电流引回变电所中。

（五）轨 道

轨道除了作为电力机车的导轨外，同时还是牵引供电系统中回流电路的一部分，在供给机车的电流中有一部分是流入大地的，轨道的作用就是将大地中的回流导入变电所中。在早期的牵引变电所中设有专用线，专用线的钢轨与区间的钢轨接通，就不设回流线，直接用扁钢将专用线钢轨与牵引变压器接地相接通，但在实践中因专用线引起了接地网腐蚀，故改设回流线。

（六）分区所

在交流电气化铁道上，为了增加供电的灵活性，提高供电的可靠性，常在两个相邻供电分区的分界处用分相绝缘器断开。若是单线电气化区段，在分相绝缘器断开处设旁路隔离开关，以便实行一侧变电所事故时临时越区供电。若是复线电气化区段，则在断开处设置开关和相应的配电装置，组成分区所，如图1.1.2所示。

图1.1.2 分区所

分区所的作用如下：

（1）可以使两相邻的供电区段实现并联工作或单独工作。当实现并联工作时，分区所的断路器闭合，否则打开。

（2）当相邻牵引变电所发生故障而不能继续供电时，可以闭合分区所的断路器，由非故障牵引变电所实行越区供电。

（3）双边供电的供电区内发生牵引网短路事故时，可由分区所的断路器切除事故点所在处的一半供电区，非事故段可照常工作。

（七）开闭所

交流电力牵引系统开闭所实际上是起配电作用的开关站，是在牵引网有分支引出时，为了不影响电力牵引安全、保证供电可靠而设置的带保护断路器等设施的控制场所。在离牵引变电所较远的铁路枢纽地区，除线路区间外，还有许多负载如枢纽编组站、客车站、电力机务段等需要牵引供电，为了保证供电的可靠性和灵活性，缩短事故范围，一般将接触网进行横向分组和分区供电。在这些负载附近设立有开闭所，由开闭所的多路馈线向接触网各分组和分区供电，如图1.1.3所示。

图1.1.3 开闭所

此外，在复线AT牵引网中，由于AT供电方式供电电压增高，供电臂距离增长，可达40～50 km，为提高供电灵活性，进一步缩小接触网事故停电范围，降低牵引网电压损失和电能损失，也可在分区所与牵引变电所之间增设开闭所，又称辅助分区所。

开闭所的主要设备是断路器。电源进线一般设两回路，复线时可由上、下行牵引网各引一回路，出线则按需要设置。当出线数量较多时，也可将开闭所母线实行分段。

（八）自耦变压器站

自耦变压器站简称AT所，是AT牵引网的重要组成部分，其将自耦变压器（AT）按一定间隔距离跨接在AT牵引网的接触网、正馈线和钢轨间。工频单相交流电气化铁道采用AT供电方式时，沿线10～15 km设置一台自耦变压器，自耦变压器设于沿铁路的各站场上，同时将分区所和开闭所合并，以利于运行管理。

（九）分相绝缘器和分段绝缘器

分相绝缘器又称电分相，串在接触网上，目的是将两相不同的供电区分开，并使机车受电弓光滑过渡，主要用在牵引变电所出口处和分区所处。分段绝缘器又称电分段，分为纵向电分段和横向电分段，前者用于线路接触网上，后者用于站场各条接触网之间。分段绝缘器通过其上的隔离开关将有关接触网进行电气连通或断开，以保证供电的可靠性、灵活性和缩短停电范围等。

二、电力系统中性点的运行方式

电力系统中性点是指三相电力系统中绕组或线圈采用星形连接的电力设备（如发电机、变压器等），各相的连接对称点和电压平衡点，在电力系统正常运行时其对地电位为零或接近于零。

电力系统中性点的接地方式有两大类：一类是中性点直接接地或经过低阻抗接地，称为大电流接地系统；另一类是中性点不接地或经消弧线圈接地，称为小电流接地系统。

（一）中性点不接地系统

若发生单相接地故障时，流过接地点的故障电流很小（小于500 A），称该系统为小电流接地系统，简称小电流系统（35 kV及以下电网）。这种系统发生单相接地时，三相用电设备依然能正常工作，2 h 之内允许暂时继续运行，因此可靠性高；但该系统发生单相接地时，其他两条完好相的对地电压升高到线电压，是正常运行时电压的倍，因此绝缘要求高，进而增加绝缘费用。

（二）中性点经消弧线圈接地系统

为了减小接地电流，使其降至允许值范围内，可以用中性点经消弧线圈接地的方法，该系统称为中性点经消弧线圈接地系统。通常采取的补偿方式有全补偿、过补偿和欠补偿三种，由于全补偿和欠补偿电路极易产生过电压而损坏设备，所以一般不采用全补偿和欠补偿，而采用过补偿。

（三）中性点接地系统

当发生单相接地故障时，流过接地点的故障电流很大（大于500 A），称该系统为大电流接地系统，简称大电流系统（110 kV 及以上电网）。这种系统发生单相接地时，其他两条完好相的对地电压不升高，因此可降低绝缘费用；但该系统发生单相接地时，短路电流大，必须迅速由保护装置切除故障部分，即其供电可靠性较差。

目前，我国电力系统中性点的运行方式为：

（1）对于6～10 kV的系统，由于设备绝缘水平按线电压考虑，对于设备造价影响不大，因此为了提高可靠性，一般均采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式。

（2）对于110 kV及以上的系统，主要考虑降低设备绝缘水平，简化继电保护装置，一般均采用中性点直接接地的方式，并采用送电线路全线架设避雷线和装设自动重合闸装置等措施，以提高供电可靠性。

（3）20～60 kV 的系统，是一种中间情况，一般一相接地时的电容电流不是很大，网络不是很复杂，设备绝缘水平的提高或降低对于造价影响不是很显著，所以一般均采用中性点经消弧线圈接地的方式。

三、变压器的基本知识

（一）变压器分类

变压器是利用电磁感应原理将某一电压（电流）等级的电能转换为相同频率另一电压（电流）等级的电能的静止电器，因其主要作用是变换电压，故称变压器。变压器为了适应不同的使用目的和工作条件，其类型很多，结构和使用原理也不尽相同，一般可按结构、电源相数、冷却方式、绕组形式、用途等不同进行分类。

1. 按结构分类

变压器按铁芯类型可分为芯式和壳式。

芯式变压器：绕组包围铁芯，用于高压的电力变压器。

壳式变压器：铁芯包围绕组，用于大电流的特殊变压器。

2. 按电源相数分类

单相变压器：一、二次绕组均为单相，用于单相负荷或三相变压器组。

三相变压器：一、二次绕组均为三相，用于三相系统的升、降电压。

多相变压器：一次绕组为三相，二次绕组为多相。

3. 按冷却方式分类

油浸自冷式变压器：通过油自然对流冷却。

油浸风冷、水冷式变压器：用空气或水作冷却介质冷却。

空气自冷式变压器：依靠空气对流进行冷却，主要是干式变压器，一般用于小容量变压器。

强迫油循环冷却变压器：用油泵进行循环冷却。

充气式变压器：变压器身放在一封闭的铁箱内，箱内充满特殊气体。

4. 按绕组形式分类

双绕组变压器：同一铁芯上有两个绕组，用于连接电力系统中的两个电压等级。

三绕组变压器：同一铁芯上有高、中、低压三个绕组，一般用于连接三个电压等级。

多绕组变压器：同一铁芯上有三个以上绕组的变压器。

自耦变压器：输出和输入共用一组绕组的特殊变压器，用于连接不同电压的电力系统，也可作为普通的升压或降压变压器用。

5. 按用途分类

电力变压器：用于电力系统中输配电系统的升、降电压。

特种变压器：调压器、电炉变压器、整流变压器、工频试验变压器、矿用变压器、仪用变压器、电抗器、互感器等。

（二）变压器的主要技术参数

（1）额定容量SN：额定状态下变压器输出的单相或三相总视在功率，单位为kV·A。

（2）额定电压UN：变压器长时间运行时，设计条件所规定的电压值（线电压，单位为kV）。

（3）额定电流IN：变压器在额定电压和额定环境温度下各部分温升不超过允许值的情况下长期运行时，所允许通过的电流值，单位为A。

（4）空载损耗PO：又称铁损，是指变压器一个绕组加上额定电压，其余绕组开路时，变压器所消耗的功率。变压器的空载电流很小，它所产生的铜损可忽略不计，所以空载损耗可认为是变压器的铁损。

（5）负载损耗PL：又称短路损耗或铜损，指变压器一侧加电压而另一侧短接，使电流为额定电流时，变压器从电源吸取的有功功率。

（6）额定温升：变压器绕组或上层油面的温度与变压器外围空气的温度之差。

（7）空载电流IO：变压器一次侧施加额定电压，二次侧断开运行，一次绕组通过的电流称为空载电流或励磁电流，通常以额定电流的百分数表示。

（三）变压器型号说明

变压器的型号通常由表示相数、冷却方式、调压方式、绕组等材料的符号，以及变压器容量、额定电压、绕组连接方式组成。表示方法为：

基本型号＋设计序号—额定容量（kV·A）/高压侧电压（kV）

（1）绕组耦合方式：O—自耦；F—非自耦。

（2）相数：S—三相；D—单相。

（3）绕组外绝缘介质：不标—变压器油；G—空气；Q—气体；C—成型固体浇注式；CR—包绕式；R—难燃液体。

（4）冷却方式：不标—自然循环冷却装置；F—风冷却器；S—水冷却器。

（5）油循环方式：不标—自然循环；F—强迫循环；D—强迫导向循环。

（6）绕组数：不标—双绕组；S—三绕组；F—双分裂绕组。

（7）调压方式：不标—无励磁调压；Z—有载调压。

（8）绕组导向材质：不标—铜；B—铜箔；L—铝；LB—铝箔。

（9）铁芯材质：不标—电工钢片；H—非晶合金。

（10）电力变压器后面的数字部分：斜线前数字—额定容量（kV·A）；斜线后数字—额定电压（kV）。

（四）牵引变压器的连接方式

1. 纯单相接线

图1.1.4所示为变压器纯单相接线图。单相变压器的高压侧（110 kV或220 kV）引出端为A、X，低压侧（27.5 kV）引出端为a、x。在实际应用中，单相牵引变压器的高压端子A、X分别接至三相系统的两个相线上，低压端子a接至牵引母线上，x接至接地网和钢轨上。

图1.1.4 纯单相接线

用于牵引变电所中的单相牵引变压器与一般的单相变压器是不同的。一般的变压器末端X总是接中性点，因而绝缘是按半绝缘结构设计的；而牵引变压器的X端是接三相系统的相线，故末端X的绝缘等级与首端A的绝缘等级应是一样的，变压器绕组是按全绝缘结构要求设计的。

纯单相接线的主要优点是变压器容量得到充分利用，且变电所的主接线简单，设备少，占地面积小，投资少。其缺点一是单相负荷在三相系统中形成的负序电流较大，虽经换相连接在总体上可减少对三相系统的影响，但在局部的影响是较大的，故只能用于电力系统容量较大、地方电网较发达地区，这样铁路的负荷电流对它们来说所占比例可忽略不计。哈（尔滨）大（连）线便是全线采用纯单相接线，接入电力系统220 kV的电网中。二是不能实现双边供电，且牵引变电所中无变电所自用三相电源，所需电源只能从附近电网引入或由劈相机、单相-三相变压器等方式供给。

2. 单相Vv接线

图1.1.5所示为变压器单相Vv接线图。两台单相变压器高压侧的首端A1、A2分别接在不同的两个相线U、V上，而末端X1、X2接于剩下的一个相线W上，成为公共端。低压侧两个末端x1、x2为公共端，接于接地网和钢轨及架空回流线上，两个首端a1、a2分别接于两条牵引母线上，向牵引变电所两侧牵引网供电。此时两个供电区段电压相位差为 60°，相邻接触网相对电压为27.5 kV，必须采用分相绝缘。

图1.1.5 单相Vv接线

单相Vv接线变电所的优点是变压器容量利用率高，可以供给变电所三相电源，可对牵引网实现双边供电。与纯单相接线比较，单相Vv接线负序电流减小，对系统的影响较小，我国阳（平关）安（康）线即采用这种接线。其缺点是当一台变压器故障时，备用变压器投入倒闸作业复杂。

3. 三相Vv接线

三相Vv接线是将两台Vv接线的单相变压器安装在同一个油箱内，并对相关部件进行一些简单组合，其实质是两台单相Vv接线的变压器，如图1.1.6所示。两台单相变压器的高压侧端子分别为A1、A2、X1、X2，在变压器油箱内已将X1与A2连接在一起，这样引出油箱外时只有3个端子。A1引出线标为A，X1与A2引出一个公共端子标为C，X2引出线标为B；低压侧四个端子a1、x1、a2、x2分别引出油箱，可根据需要连接。

三相Vv接线变压器是在单相Vv接线基础上发展起来的新型结构。其在运行电气性能上类似于单相Vv接线，但在结构上较单相Vv结构紧凑，接线简单方便，易于设立固定备用变压器。

4. 三相Yd连接

三相牵引变电所中，一般采用双绕组油浸式变压器作为主变压器，变压器的连接绕组为YN, d11标准接线组，如图1.1.7所示。三相牵引变压器的高压侧接成YN接线方式，三相绕组端子A、B、C分别接110 kV电网的U、V、W相，也可根据换相的要求接其他相，端子标号有可能与系统相别不符。中性点N通过隔离开关QS接地。变压器的低压侧（牵引侧）绕组接成三角形，W相端子总是接接地网和钢轨或回流线，a端子和b端子总是分别接至牵引侧两相母线上，分别向牵引变电所两侧的牵引网供电。

图1.1.6 三相Vv接线

图1.1.7 三相牵引变压器接线

采用三相YN, d11接线的三相牵引变电所的优点是变压器结构简单，原边采用YN接线，中性点引出接线方式与电力系统110 kV高压电网相适应，原边绕组可采用半绝缘结构，造价降低，所内有三相电源，还可以向地方负荷供电。缺点是变压器容量不能充分利用，与单相变电所相比，接线较复杂。三相牵引变电所在我国铁路电气化区段应用最为广泛。

5. 斯科特接线

三相-两相牵引变电所中，一般采用斯科特接线的变压器作为主变压器，如图1.1.8所示。变压器高压侧绕组连成倒T形接入三相电力系统U、V、W中，低压侧绕组连成V形，公共端接接地网和钢轨或回流线，开口两端分别接入相邻的接触网区段，两侧电压相位差为90°，额定电压为 55 kV，故相邻接触网区段须采用分相绝缘器。若两个低压侧绕组分别与两台自耦变压器并联后再接入接触网，自耦变压器绕组的中间抽头接钢轨，就构成了AT变电所。

图1.1.8 三相-两相牵引变压器接线

采用斯科特接线的三相-两相牵引变电所的优点是将三相对称电压变换成两相对称电压，又将副边两个单相负载变成原边的三相对称负载，大大降低了牵引负荷对系统的负序影响，同时利用逆斯科特接线变压器可以使变电所获得三相对称自用电源。其缺点是变压器制造难度大，绝缘要求全绝缘设计，成本高。我国（北）京秦（皇岛）线、郑（州）武（汉）线即采用这种接线。

四、牵引变压器的结构

变压器的基本结构主要有铁芯、绕组（线圈）、油箱和变压器油及其他部分（包括温度计、铭牌、吸湿器、油表、安全气道、气体继电器、高压套管、低压套管、分接开关、放油阀、小车、接地螺栓），如图1.1.9所示。

图1.1.9 变压器基本结构

（一）铁 芯

铁芯是变压器的磁路部分，由铁芯柱（柱上套装绕组）和铁轭（连接铁芯以形成闭合磁路）组成。为了减小涡流和磁滞损耗，提高磁路的导磁性，铁芯采用0.35～0.5 mm厚的硅钢片涂绝缘漆后交错叠成。为了充分利用空间，小型变压器铁芯截面为矩形或方形，大型变压器铁芯截面为阶梯形。

（二）绕 组

绕组是变压器的电路部分，是电流的载体，其上产生磁通和感应电动势。绕组一般采用外包绝缘纸的铜线或铝线绕成，要求具有足够的耐压强度、机械强度和良好的冷却条件。

按照高压绕组与低压绕组在铁芯柱上排列方式的不同，绕组可分为同芯式和交叠式两种。同芯式绕组安放在芯柱上，一般把高压绕组套在外面，低压绕组套在里面。交叠式绕组成盘形，高低压绕组交替地安放在铁芯柱上。同芯式绕组结构简单，制造方便，国产电力变压器均采用这种结构。

（三）变压器绝缘

变压器绝缘水平是指变压器能够承受的运行中各种过电压与长期最高工作电压作用的水平，是在保护用避雷器配合下的耐受电压水平，取决于设备所能承受的最高电压。根据变压器绕组线端与中性点的绝缘水平是否相同，变压器绝缘可分为全绝缘和分级绝缘两种绝缘结构。

1. 全绝缘

变压器的全绝缘是指各绕组的所有出线端都具有相同的对地工频耐受电压的绕组绝缘水平（绕组线端的绝缘水平与中性点的绝缘水平相同）。中性点不接地系统安装的变压器必须是全绝缘的变压器。

2. 分级绝缘

变压器的分级绝缘是指绕组接地端或绕组的中性点绝缘水平比出线端低的绕组绝缘水平（绕组中性点的绝缘水平低于线端的绝缘水平）。分级绝缘的变压器由于中性点的绝缘水平相对较低，因此只允许在110 kV及以上的中性点直接接地系统中使用。

3. 变压器常用的绝缘材料

变压器常用的绝缘材料有变压器油、气体绝缘材料（如空气、SF6气体等）、固有绝缘材料、电缆纸、胶纸制品、木材和木材制品、漆布、电瓷制品、环氧树脂。

（四）变压器油

变压器油是变压器的重要组成部分，它具有质地纯净、绝缘性能良好、理化性能稳定、黏度较小等特点。变压器的油箱内充满了变压器油，其作用是绝缘和散热，在有载调压油箱中还起灭弧作用。(www.xing528.com)

（五）辅助设备

变压器辅助设备有绝缘套管、油箱、储油柜、气体继电器、安全装置、吸湿器、净油器、温度计、冷却器、调压装置等。

1. 绝缘套管

绝缘套管是将变压器内部的高、低压绕组引线引到油箱外部的出线装置。它不但作为引出线对地的外绝缘，而且担负着固定引线的作用。套管由带电部分与绝缘部分组成，变压器的电压等级决定了套管的绝缘结构，套管的通过电流决定了其导电部分的截面和接头的结构，其材料一般是陶瓷。常用的绝缘套管有瓷质绝缘套管、充油绝缘套管、电容式绝缘套管等。1 kV以下采用实心瓷套管，10～35 kV采用空心充气或充油式套管，110 kV及以上采用电容式套管。为了增大外表面放电距离，套管外形做成多级伞形裙边，电压等级越高，级数越多。

2. 油 箱

油箱是变压器的外壳，内装铁芯和绕组并充满变压器油。变压器油箱一般有两个：本体油箱和调压油箱。

油箱主要有箱式油箱、钟罩式油箱和密封式油箱。其中箱式油箱用于中、小型变压器，需要进行检修时，将箱盖打开，吊出器身，进行检修；一般大型变压器均采用总装钟罩式油箱，检修不必吊出笨重的器身，只要吊去较轻的箱壳，即可进行检修工作；密封式油箱是在总装全部完成后装入油箱，它的上下箱沿之间不是靠螺栓连接，而是直接焊接在一起，形成一个整体，从而实现油箱的密封。

油箱内部应采取防磁屏蔽措施，以减小杂散损耗。油箱顶部应带有斜坡，以便泄水和将气体积聚通向气体继电器；油箱底部两对角处应设有两块供油箱接地的端子。油箱应装有排污阀、取油样阀、滤油、抽真空、注油及紧急排油阀等阀门。

3. 储油柜

储油柜的作用：当变压器油的体积随着油的温度变化膨胀或减小时，储油柜起着调节油量、保证变压器油箱内随时充满油的作用。若没有储油柜，变压器油箱内的油面波动就会带来：① 油面降低时露出铁芯和绕组部分会影响散热和绝缘。② 随着油面的波动，空气从箱盖缝里排出和吸进，又由于上层油温很高，因此使油很快氧化和受潮。而储油柜的油面比油箱的油面要低，从而减少油和空气的接触面，防止油被过速地氧化和受潮。另外，储油柜的油在平常几乎不参加油箱内的循环，它的温度要比油箱内上层油的温度低得多，而油在低温下氧化过程慢。因此，有了储油柜，可防止油的过速氧化。带有有载调压的大型变压器，其分接开关储油柜应低于主储油柜，以防分接开关的油渗入主储油柜。

储油柜的一端一般装有油位计，用来指示储油柜中的油面，在运行中可以看到油位变化，油表上画有三条刻度线，分别是环境温度为－30 °C、20 °C、40 °C的正常油面高度。

4. 气体继电器

当变压器内部发生绝缘击穿、线匝短路及铁芯烧毁等故障时，气体继电器动作，并向运行人员发出信号或切断电源，以保护变压器，如图1.1.10所示。

图1.1.10 气体继电器

A—罩；B—顶针；C—气塞；D、M—磁铁；E—开口杯；F—重锤；G—探针；H—支架；K—弹簧；L—挡板；N—螺杆；P—干簧触点（跳闸用）；Q—调节杆； R—干簧触点（信号用）；S—套管；T—嘴子

气体继电器是利用变压器内部故障时产生的热油流和热气流推动继电器动作的元件，安装在油箱和储油柜的连接管道中，分轻瓦斯和重瓦斯保护。轻瓦斯保护的气体继电器由开口杯、干簧触点等组成，用于告警；重瓦斯保护的气体继电器由挡板、弹簧、干簧触点等组成，用于跳闸。正常运行时，气体继电器充满油，开口杯浸在油内，处于上浮位置，干簧触点断开。当变压器内部出现轻微故障时，变压器油由于分解而产生的气体聚集在气体继电器的上部，油面下降，上浮子下沉，当下降到一定整定位置时，接通干簧触点，发出告警信号；当变压器内部发生严重故障引起变压器油快速流动时，冲击下浮子侧面的挡板，使下浮子下沉到整定位置，接通干簧触点，发出跳闸信号。

5. 安全装置

安全装置主要指安全气道（防爆管）和压力释放器，装在油箱顶盖上。变压器正常工作时，安全气道保护使变压器油与外部空气隔离。变压器发生故障或穿越性的短路未及时切除时，电弧或过电流产生的热量使变压器油发生分解，产生大量高压气体，使油箱承受巨大的压力，严重时可能使油箱变形甚至破裂，并将可燃性油喷洒满地，此时安全气道动作排出故障产生的高压气体和油，以减轻和解除油箱所承受的压力，保证油箱的安全。

6. 吸湿器（呼吸器）

吸湿器的作用是清除变压器油的杂质和进行干燥，保持变压器油的绝缘强度。吸湿器的主体为一玻璃管，其内部盛有氯化钴、浸渍过的硅胶（变色硅胶）作为吸湿剂，硅胶的作用是在变压器温度下降时对吸进的气体除潮。在干燥情况下一般呈蓝色，吸潮后渐渐变为粉红色；当硅胶变色部分达2/3时，值班人员应通知检修人员更换。

7. 净油器

净油器是用来改善变压器油的性能，延缓油老化的装置。运行中的变压器，由于上下层油温存在温度差，使油在净油器中循环。净油器的金属容器内充有吸附剂，变压器油流经吸附剂时，其中的水分、游离碳和各种氧化物被吸附剂所吸收，使油得到连续再生，从而使油质能长时间保持在合格状态。

8. 温度计

一般大型变压器都装有测量上层油温的带电触点的测温装置，它装在变压器的油箱外，便于运行人员监视变压器油温情况。用于测量变压器上层油温的测温装置有电触点压力式温度计和遥测温度计。

9. 冷却装置

变压器在运行过程中由于铜损、铁损的存在而发热，它的温升直接影响到变压器绝缘材料的寿命、机械强度、负荷能力及使用年限。容量较小的变压器的铁芯和绕组的损耗所产生的热量，使油箱内部的油受热上升，热油在沿箱壁及散热管（片）向下对流的过程中，热量通过油箱壁和散热管（片）向周围的空气中散发。这种简易的冷却装置，保证了变压器在额定温度下的正常运行。随着变压器容量的增大，变压器就需要更大的散热面积，必须采取专门的冷却装置，以散发足够的热量。

10. 调压装置

在变压器绕组上设置有分接头，当变换分接头时，就减少或增加了一部分线匝，使绕组的匝数减少或增加，从而改变了变压器绕组的匝数比，电压比也相应改变，这样就达到了调压的目的。调节变压器分接头只能改变系统电压，而不能改变无功分布。

五、牵引变压器的运行

（一）变压器运行的基本条件

（1）变压器本体、内部铁芯及绕组经过检查应正常，所有电气试验结果应符合要求。

（2）冷却器、风扇、潜油泵、旋转泵旋转方向应正确、无杂声，油流继电器动作灵活、指示正常。

（3）调压装置、无励磁分接头开关位置应符合调度规定挡位，且三相一致。运行挡经复测直流电阻合格；有载调压开关装置远方及就地操作可靠，指示位置正确。

（4）套管无破损，油位指示正确，套管的电气、油化分析试验结果合格。

（5）变压器各放气部位应放尽残留空气，所有紧固件完好、齐全并紧固。

（6）保护装置与测量仪表全部符合要求，储油柜油位指示正常，吸湿器装置正确，呼吸畅通。

（7）新投运或大修后的变压器，其竣工或大修资料应齐全。

（8）变压器和电抗器送电前必须试验合格，各项检查项目合格，保护按整定配置要求投入，并经验收合格，方可投运。

（二）变压器运行的相关规定

1. 有关温度的规定

（1）变压器使用寿命与温度有密切关系，绝缘温度经常保持在95 °C时，使用年限为20年。

（2）运行中设备温度与环境温度高出的数值称为温升。变压器绕组的温升规定不超过65 °C，变压器上层油温不宜经常超过85 °C。

2. 有关电压、电流的规定

（1）变压器的运行电压一般不应高于该运行分接额定电压的105%，超过105%应有相关规定。

（2）无励磁调压变压器在额定电压（1±5%）范围内改换分接头位置运行时，其额定容量不变。

（3）新装、大修、事故检修或换油后的变压器，在施加电压前的静止时间不应小于以下规定：110 kV及以下静止24 h，110～220 kV静止48 h。

（4）变压器三相负荷不平衡时，应监视负荷最大的一相的电流。

3. 中性点接地方式的规定

（1）自耦变压器的中性点必须直接接地或经小电抗接地。

（2）110 kV及以上的中性点有效地接地系统中，投运或停运变压器的操作，中性点必须先接地。

（3）变压器高压侧与系统断开时，由中压侧向低压侧（或相反方向）送电，变压器高压侧的中性点必须可靠接地。

4. 冷却器的运行规定

定期切换冷却器电源及冷却器的运行方式，当运行电流达到规定值时，自动投入风扇；当油温降低至45 °C，且运行电流降到规定值时，风扇退出运行。

5. 变压器瓦斯保护的有关规定

（1）在新装、吊芯、调换气体继电器、更换变压器的散热器或套管后，投运时必须将空气排尽，变压器送电时瓦斯保护只投信号，跳闸连接片必须断开，在带负荷运行24 h无异常后投入。

（2）运行中的变压器进行下述工作时，重瓦斯保护应由跳闸位置改为信号位置运行：

① 带电进行注油和滤油时。

② 进行吸湿器畅通工作或更换硅胶时。

③ 除采油样和气体继电器上部放气阀放气外，在其他所有地方打开放气、放油和走油阀门时。

④ 气体继电器二次回路上有工作时。

6. 变压器过负荷的规定

（1）正常过负荷一般允许最高不超过额定容量的20%。

（2）事故过负荷只考虑变压器的冷却方式和当时的环境温度。

（3）事故过负荷允许过负荷倍数及持续时间参照规定数据执行。

（三）变压器的并列运行

变压器的并列运行是指将两台或以上变压器的一次绕组并联在同一电压的母线上，二次绕组并联在另一电压的母线上运行。其意义是：当一台变压器发生故障时，并列运行的其他变压器仍可以继续运行，以保证重要用户的用电；或当变压器需要检修时，可以先并联上备用变压器，再将要检修的变压器停电检修，既能保证变压器的计划检修，又能保证不中断供电，提高供电质量。并列运行变压器必须满足以下条件：

（1）电压比（变比）应相同。

（2）阻抗电压（短路电压）应相等。

（3）连接组别应相同。

除满足以上三个条件外，并列运行的变压器的容量比一般不超过3∶1。

六、牵引变压器的巡视

牵引变压器是变电所各类电气设备中最重要的设备之一，其一旦发生损坏事故，需要检查分析和处理的时间较长，损失和影响较大。所以，平时周密的巡视检查，对于防止变压器发生事故或尽快找出事故原因和部位，都是十分必要的。

（一）日常正常巡视

每天应至少两次，巡视内容为：

（1）变压器的运行声响均匀、正常，无异味。

（2）变压器的油位、油色应正常，各部位无渗油、漏油现象；储油柜油位应与温度相对应，现场指示与远方记录（或监控系统显示）一致。

（3）变压器温度计正常、温升正常。

（4）变压器套管油位正常，套管外部应清洁、无破损裂纹、无严重油污、无放电痕迹及其他异常现象。

（5）引线接头、电缆、母线应无发热迹象，接触应良好，各引线接头应无变色、过热、发红现象，接头接触处的示温蜡片应无融化现象。

（6）吸湿器应完好、畅通，硅胶无变色（变色不超过2/3），油封呼吸器的油位正常。

（7）压力释放阀或安全气道及防爆膜应完好无损，无渗油、漏油现象。

（8）散热片（管）、进出口油管法兰和阀门无渗油、漏油现象，冷却器循环油阀门开启正确。

（9）变压器铁芯接地线和外壳接地线接触良好，必要时用钳形电流表测量铁芯接地电流值应不大于0.5 A。

（10）气体继电器应充满油，无气体。

（11）调压分接头位置指示应正确，各调压分接头位置应一致。

（12）各控制箱和二次端子箱内的各种电器装置应完好，位置和状态正确，箱壳密封良好，无受潮现象。

（13）变压器外壳及各部件应保持清洁。

（二）定期检查

（1）外壳及箱沿应无异常发热。

（2）各部位的接地应完好，必要时应测量铁芯和夹件的接地电流。

（3）强油循环冷却的变压器应做冷却装置的自动切换试验。

（4）有载调压装置的动作情况应正常。

（5）各种标志应齐全、明显。

（6）各种保护装置应齐全、良好。

（7）各种温度计应在检定周期内，超温信号应正确可靠。

（8）消防设施应齐全、完好。

（三）特殊巡视

（1）大风、雷雨、冰雹后的检查。检查引线摆动情况及有无断股，引线和变压器上有无搭挂落物，瓷套管有无放电闪络痕迹及破裂现象。

（2）浓雾、毛毛雨、下雪时的检查。检查瓷套管有无沿面放电，各引线接头发热部位在小雨中或落雪后应无水蒸气上升或落雪融化现象，导电部分应无冰柱，如有应及时清理。

（3）气温骤变时的检查。气温骤冷或骤热时，应检查储油柜油位和瓷套管油位是否正常，油温和温升是否正常，各侧连接引线有无变形、断股或接头发热等现象。

（4）夜巡时，应注意引线接头处，线卡应无过热、发红及严重放电等。

（5）过负荷运行时的检查。检查并记录负荷电流；检查油温和油位的变化；检查变压器的声音是否正常；检查接头发热是否正常，示温蜡片应无融化现象；检查冷却器投入的数量应足够，且运行正常；检查防爆膜、压力释放器是否完好。

（6）变压器在系统发生短路故障后的检查。检查变压器有无爆裂、移位、变形、焦味、烧伤、闪络及喷油；检查油色是否正常；检查电气连接部分有无发热、熔断、瓷质外绝缘有无破裂，接地引下线有无烧断。

（7）气体保护及差动保护动作后应立即检查。

（8）新投入或经大修的变压器投入运行后的检查。在4 h内，应每小时巡视检查一次，对以下项目要重点检查：变压器的声音是否正常，如发现响声特大、不均匀或有放电声，则可判断内部有故障；油位变化应正常，随温度的提高应略有上升；用手触及每一组冷却器，温度应正常，以证实冷却器的阀门已打开；油温变化应正常，变压器带负荷后，油温应缓慢上升。

资讯单

计划和决策单

计划和决策单见附录附表1.1.1。

实 施

一、理论知识问答

1. 变压器的铁芯是用导磁性能很好的______叠装的，并组合成闭合的______。

2. 变压器线圈是用______制成的多层线圈套在铁芯上的______，外边采用低绝缘或其他绝缘。

3. 油枕的作用是_______油量；_______使用寿命，油枕的容积一般为变压器总油量的1/10。

4. 变压器用的绝缘套管有______式、充油式和______式等不同形式。

5. 一般变压器的主绝缘是______绝缘，最高使用温度为______°C。

6. 有载分接开关是利用过渡电路，在_________的情况下，变压器线圈由一个分接头_________到另一个分接头。

7._______绝缘水平和_______绝缘水平相同的三相变压器，叫作全绝缘变压器。

8. 为了减少变压器油的劣化，在油枕中放置一个尼龙橡胶薄膜，将______和______隔离。

9. 变压器油枕油位计＋40 °C 油位线是指示环境温度在_____________时的油位标准位置线。

10. 如果变压器的铭牌上标明电压为35（1±5%）kV，则该变器可在______、______、______三种电压下运行。

11. 调整消弧线圈的分接头，也就是调节线圈的________，通过改变电抗器的大小来调节消弧线圈的感性电流，补偿接地______电流，达到消弧的目的。

12. 变压器呼吸器中的硅胶，正常未吸潮时颜色为（ ）。

A. 蓝色 B. 黄色 C. 红色 D. 紫色

13. 变压器并列运行的条件是（ ）。

A. 变比相等 B. 短路电压相等 C. 连接组别相同 D. 都正确

14. 某变压器的一、二次绕组匝数之比等于25，二次侧电压是400 V，那么一次侧电压是（ ）。

A. 1 000 V B. 10 000 V C. 16 V D. 25 V

15. 三绕组降压变压器的三个绕组由里向外的排列顺序是（ ）。

A. 高压、中压、低压 B. 低压、中压、高压

C. 中压、低压、高压 D. 低压、高压、中压

16. 变压器的最高运行温度受（ ）耐热能力的限制。

A. 绝缘材料 B. 线圈材料 C. 油类 D. 铁芯

17. 在变压器中性点装设消弧线圈的目的是（ ）。

A. 提高电网电压水平 B. 限制变压器中的短路电流

C. 降低对变压器绝缘的要求 D. 补偿电网接地时的电容电流

18. 变压器的接线组别表示的是变压器高低压侧（ ）间的相位关系。

A. 线电压 B. 线电流 C. 相电压 D. 相电流

19. 电力变压器的油起（ ）的作用。

A. 绝缘和灭弧 B. 绝缘和防锈

C. 散热和灭弧 D. 绝缘和散热

20. 变压器的呼吸器所起的作用是（ ）。

A. 清除变压器中油的水分和杂质

B. 吸收、净化变压器匝间短路时产生的烟气

C. 清除所吸入空气中的杂质和水分

D. 以上任一答案均正确

21. 普通油浸自冷变压器的上层油温不宜超过（ ）。

A. 55 °C B. 85 °C C. 95 °C D. 105 °C

22. 中性点不接地系统中，发生单相接地时，非故障相的相电压将（ ）。

A. 不变 B. 同时降低 C. 升高倍 D. 升高倍

23. 中性点直接接地系统中，发生单相接地时，非故障相对地电压（ ）。

A. 不变 B. 大幅度下降 C. 升高倍 D. 升高倍

24. 将备用变压器投入运行前应做哪些检查？

答：______________________________________________________________

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25. 变压器在运行中，出现油面过高或有油从油枕中溢出时，应如何处理？

答：______________________________________________________________

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二、实施操作过程（实施操作单）

1. 小组成员共同探讨主变压器的结构和作用。

2. 填写主变压器的日常巡视内容。

3. 每组选派2人完成牵引变压器的日常巡视对话。

检查单

检查单见附录附表1.1.2。

评价单

评价单见附录附表1.1.3。

备忘录

备 注

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