电力变压器故障诊断

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1、8变压器8．1变压器及其绝缘材料8．1．1概述受绝缘水平的限制，发电机的输出电压不可能太高。从火、水、核等发电站发出的电能，要经过升压电力变压器将电压升高送到电力网，然后又将电力网的高电压经过电力变压器变成符合用户各种电气设备要求的额定电压；同时，为了减少输电线路上的电能损耗，必须采用高压或超高压甚至特高压输电线路输送电能，但从区域电网到大区电网和大区电网之间的互联，不仅各区域电网的主系统与分系统间需要各种电压等级和容量的变压器连接，而且其主干网架与受端网架之间的电压等级变化也是通过电力变压器来实现。因此，电力变压器和与之配套

2、的电抗器、电流互感器、电压互感器等是电力系统最重要的电气设备，这些充有矿物绝缘油和以纸或层压纸板为绝缘材料的电气设备的运行状态（特别是电力变压器的运行状态）对电力系统运行的可靠性具有决定性意义。一般认为，变压器容量为630kVA以下的属小型变压器，800~6300kVA的变压器属中型变压器，8000~63000kVA的变压器为大型变压器，9000kVA以上的统称为特大型变压器。充油变压器是由导电材料（铜、铝合金等）、矽钢片、绝缘材料(纸、油等)、结构材料(铁、不锈钢)等很多部件和材料构成的。充油变压器的构造如图8-1所示。绝缘

3、纸通常是使用电缆纸和马尼拉纸，但是为满足高电场下高气密性与高耐热化要求，也采用聚酰亚胺的复合纸。图8-1充油变压器由于变压器绝缘中的油隙较大，电压基本上都加在油隙上。根据变压器中电极的形状，一般采用的设计电场强度为3kV/mm。在充油变压器中，绝缘油也起着作为冷却媒体的重要作用。由于变压器的能量损耗使得其发热量较大，而且随着外界负载的变化温度的变化也很大。因此，要求变压器油必须热稳定性好、且不容易发生化学变化、不易氧化，为此变压器油以使用矿物油为主。另外，对于以油循环为冷却方式的变压器，必须在内部形状及绝缘油方面采取措施，避免

4、由于油的流动带电而引起的绝缘破坏。下面，对变压器的结构加以说明。小型变压器的线圈有用双层纱包线和漆包线包覆的圆截面导体等，大型变压器则使用纸绝缘包覆的矩形截面导体。以上这些线圈的成型方法有直绕式和模绕式之分。直绕式如图8-2所示，在层叠铁芯上加上绝缘材料，然后在其上绕制线圈，并进一步进行绝缘处理之后，再绕上高压线圈。这种方法主要用于小容量(铁芯式构造)的柱上变压器。146图8-2直绕式绕组的布置图8-2直绕式绕组的布置模绕式则是在木制的绕线模和绝缘筒上绕上线圈，在进行绝缘处理之后再与铁芯组合起来。这种方法的使用范围很广。图8-

5、3所示为各种模绕式线圈。图上8-3(a)所示的是绕线方法上最为简单的筒型线圈。图8-3(b)是沿径向处将图8.3(a)中的筒型线圈进行多重叠合得到的。图8-3(c)表示的是将绕成饼状的线圈进行多层重叠的结果，这是在大容量高压线圈中使用最为广泛的一种方法。将厚度为1~4mm、宽度为5~15mm的纸包扁铜线重叠卷好后得到的线圈作为一个单元，把两个这样的线圈连接起来得到双线圈。在这个双线圈之间加上足够数量的间隔片，再将其外侧的出口线进行串联。图8-3(d)表示的是将矩形线圈螺旋状成多层重叠放，线圈与线圈之间加入绝缘隔离片，又称这种线

6、圈为螺旋线圈。这种方法由于绝缘油可在线圈间自由通过故其特点是冷却效果得到加强。（d）长方饼型线圈（c）饼型线圈（b）筒型线圈（a）筒型线圈图8-3　模绕式线圈变压器绝缘可以区分为线圈本身的绝缘和铁芯、油箱与线圈间的绝缘、线圈之间的绝缘以及线圈的相间绝缘几部分。针对于不同部位的绝缘，在如图8-4所示的情况下，使用的是电缆纸和层压隔板等。特别是对于端部绝缘，按照电场强度分布的集中程度，使用了符合等电位面形状的压制成型绝缘层。146图8-4　主绝缘第一油隙的皱纹纸填充绝缘结构示例8．1．2油浸式变压器用的绝缘材料1．变压器油这是最基

7、本的绝缘材料，充满整个变压器油箱，起绝缘和散热两种重要作用。它的耐电强度、传热性比空气好得多，热容量也比空气大得多。在电压6千伏、容量10千伏安以上的变压器几乎均采用油浸式。2．绝缘纸和纸板绝缘纸（包括绝缘纸板）由未经漂白的硫酸盐纤维制成。纤维素(C6H10O5)n分子结构是链状，含有羟基，耐油和不熔；宏观结构纤维呈管状，纤维之间呈多孔状，因此具有透气性、吸水性和吸油性；击穿电场强度、机械强度和耐热性均不高，但浸渍变压器油后，电气性能良好。透气性愈小则击穿电场强度愈高。必须指出，透气性小并不意味浸渍性差，二者是不同的性能。绝缘

8、纸和纸板的品种有电容器纸、电缆纸、电话纸、卷绕纸、浸渍纸、绝缘纸板和钢纸（板和管）。钢纸经氯化锌处理，不能用于高压油浸变压器；胶纸板（或筒）含有游离酚等杂质，也不宜用于高压变压器。用于高压电力变压器主要有电缆纸、电话纸及绝缘纸板和筒。3．油纸绝缘油与纸结合使用性能非常良好。这