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DL/T684-2012 大型发电机变压器继电保护整定计算导则
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变压器常识ABC
变 压 器 知 识1.冷压硅钢板 2.空载损耗 3.负载损耗 4.主磁通与漏磁通 5.噪声式声级水平 6.激磁涌流、空载电流、短时动稳定电流、短时热稳定电流、暂态短路电流、稳态短路电流 7.绝缘水平 8.环境影响 9.额定容量与负载能力 10.最高分接电压与系统最高工作电压 11.恒磁通调压与变磁通调压 12.油浸式变压器冷却方式选择 13.油浸式变压器的油系统1.冷压硅钢板目前，一般都采用晶粒取向冷轧硅钢板作为铁心导磁材料。由于晶粒取向冷轧硅钢板种类与牌 号较多，价格也不相同。所以，应较好地掌握其材料特性。 晶粒取向冷轧硅钢板包括：传统型、高导磁型和激光照射或等离子表面处理等。 (1)厚度:最常用的是 0.3mm。0.35mm 以趋淘汰。还可选用 0.27mm 与 0.23mm 厚的。厚度越薄，单 位损耗越低，叠片系数较小。 (2)单位损耗:有二个概念，标准值与最大保证值。设计时最好以最大保证单位损耗作为计算值。 一般是保证 50Hz 或 60Hz 时 1.7T 下单位损耗值。 传统型晶粒取向冷轧硅钢板与高导磁冷轧硅钢板是以 25cm 宽退火后叠片用方框试验得出的结 果为准。而激光处理与等离子处理硅钢板是以单片试验结果为准。 (3)取向度:高导磁硅钢板为 3°，传统型晶粒取向硅钢板为 7°,铁心宜用全斜接缝结构。 (4)磁感应强度，以 B8 表示，即激磁力为 800A/m 时磁通密度，B8 越高越好。 (5)损耗的工艺系数与下列因素有关1毛刺大小； 硅钢板弯曲度； 每叠片数及叠片工艺(是否叠上轭)； 接缝型式； 叠片重量的允差； 剪切时所受压力。 (6)硅钢板对变压器性能的影响。 硅钢板材质与加工工艺影响变压器的空载损耗、噪声水平。 (7)变压器的各个工艺过程有不同的空载损耗。 硅钢板取样作入厂试验； 铁心叠完后未套绕组前； 套完绕组的器身工序； 成品变压器； 冲击试验后。 一般应以冲击试验后空载损耗值作为出厂保证值，因冲击试验后，一般会使空载损耗有所增加。 但应注意，半成品试验时，一般不能加全电压，故应掌握某一百分数电压时空载损耗与全电压 下空载损耗关系。 对超高压、高压变压器而言，应做半成品空载试验，一旦有问题总返工就要影响返工质量了。 配电变压器因批量大，可以不做半成品试验，但对各加工工序要加强检测。 (8)铁心的工作磁通密度不宜高，太高时会影响噪声水平、空载损耗值、空载电流值及其谐波含量。 对各种冷轧硅钢板，包括晶粒取向冷轧硅钢、高导磁冷轧硅钢板、激光照射处理或等离子表面 处理高导磁硅钢板、饱和磁通密度都是一样的。2.空载损耗指变压器二次侧开路，一次侧加额率与额定电压的正弦波电压时变压器所吸取的功率。一般只 注意额定频率与额定电压，有时对分接电压与电压波形、测量系统的精度、测试仪表与测试设备却 不予注意。对损耗的计算值、标准值、实测值、保证值又混淆了。如将电压加在一次侧，且有分接时，如变压器是恒磁通调压，所加电压应是相应接电源的分接 位置的分接电压。如是变磁通调压，因每个分接位置时空载损耗都不相同，必须根据技术条件要求，2选取正确的分接位置，施加规定的额定电压，因为在变磁通调压时，一次侧始终加一个电压于各个 分接位置。 一般要求施加电压的波形必须为近似正弦波形。所以，一是用谐波分析仪测电压波形中所含谐 波分量，二是用简便办法，用平均值电压表，但刻度为有效值的电压表测电压，并与有效值电压表 读数对比，二者差别大于 3%时，说明电压波形不是正弦波，测出的空载损耗，根据新标准要求应是 无效了。 对测量系统而言，必须选合适的测试线路，选合适的测试设备与仪表。因为导磁材料的发展， 每公斤损耗的瓦数在大幅度下降，制造厂都选用优质高导磁晶粒取向硅钢片或甚至选用非晶合金作 为导磁材料，结构上又发展了诸如阶梯接缝与全斜无孔，工艺上采用不叠上铁轭工艺，制造厂都在 发展低损耗变压器，尤其空载损耗已在大幅度地下降。因此对测量系统提出新的要求。容量不变， 空载损耗下降是意味着空载时变压器功率因数的下降，功率因数小就要求制造厂改变和改造测量系 统。宜用三瓦特表法测，选用 0.05-0.1 级互感器，选用犄低功率因数的瓦特表，只有这样，才能保 证测量精度。在功率因数为 0.01 时，互感器的相位差为 1 分时会引起功率误差 2.9%。所以，在实际 测量时还要正确选择电流互感器与电压互感器的电流比与电压比。实际电流远小于电流互感器所接 的电流时，电流互感器的相位差与电流误差越大，这会导致实测结果有较大的误差，所以，变压器 吸取的电流应接近于电流互感器的额定电流。 另外，在设计中根据规定程序，参照所选用硅钢片的单位损耗与工艺系数所算得的空载损耗， 一般叫计算值。这个值要与标准中规定的标准值或与合同中规定的标准值或保证值对比。计算值必 须小于标准值或保证值，不能在计算上吃宽裕度，尤其批量生的变压器。另外计算值只对设计员或 设计科内有效，没有法律效应，不能用计算值来判断产品的损耗水平。而标准上规定的标准值或合 同上规定的保证值是法律效应的。超过标准值加允许偏差，或者叫保证值（保证值等于标准值加允 许偏差）的产品即为不合格产品。如有损耗评价制度时，一般在合同上会指出，尤其出口产品，超 过规定损耗值要罚款，空载损耗的罚款最高，欧洲各国的损耗评价值可参见《变压器》杂志 1994 年 第 11 期。每千瓦要罚几千美元。这就是法律效应，并与经济效益直接挂钩。 对实测值的概念也要正确理解，不是互特表的读数（或叫功率转换器的读数）就是实测值要换 算到额定条件，并要有足够的精度。对空载损耗的实测值而言，主要是电源的电压波形要正弦波， 平均值电压表读数与有效值电压读数之差小于 3%。 综上所述，众所周知的空载损耗如不能正确理解，在设计与制造，或测量中有所误解，会引起 产品的不合格或根据合同要求被罚款。33.负载损耗负载损耗是指额定电流下与参与温度下的负载损耗。展开些说，所谓额定电流是指一次侧分接 位置必须是主分接，不能是其它分接的额定电流。对参考温度而言，要看变压器的绝缘材料的耐热 等级。对油浸式变压器而言，不论是自冷、风冷或强油风冷，都有是 A 级绝缘材料，其参考温度是 根据传统概念加以规定的，都是 75℃。而干式变压器的参考温度都按公式算出，参考温度等于允许 温升加 20℃，其物理概念是绝缘材料的年平均温度。A 级绝缘材料的参考温度为 60℃加 20℃等于 80℃，它与油浸式（同为 A 级绝缘材料）的参考温度 75℃差 5℃。干式变压器的 E 级绝缘材料参考 温度为 95℃，B 级为 100℃，F 级为 120℃，H 级 145℃，C 级为 170℃。负载损耗只是衡量产品损 耗水平的一个参数，或者说是考核产品合格与否的一参数，而不是运行中的实际损耗值。运行中温 度是变量，负载电流也是变量，所以运行中负载损耗不是变压器名牌上标定的负载损耗值，主要是 运行温度不等到于参考温度。 另外，对比产品损耗水平时，尤其干式变压器，一定要在规定参考温度下对比。反过来，如 B 级与 H 级干式变压器有相同负载损耗，因为参考温度是在温升限值的基础上加以规定的，在实际运 行中如都是额定负载，实际负载也接近相同。 在温度换算时应注意，电阻损耗与温度成正比，负载损耗中附加损耗与温度成反比。所以应将 负载损耗分解成二部分后再换算。在温度换算时，对铜导线而言，参考温度应按规定 35 加规定参考 温度值计算，测量负载损耗时温度也应加班费 35 后再换算。 低损耗变压器的负载损耗的功率因数较低， 所以测量系统与测量设备与仪表的选取用与以前提 到的测量空载损耗的要求相同。 负载损耗的计算值、标准值、保证值与实测的概念也与空载损耗相同。但是在实际测量中，所 加电流不能低于 50%额定电流。这是新标准的要求，否则实测值不能换算，即使换算也无效。负载 损耗的评价值比空载损耗要低些，但负载损耗的绝对值大，如超出同样的百分数，或同样的测量误 差，其 z 绝对值还是大的。 空载损耗与温度基本无关，而负载损耗是温度的函数。 这里还要强调一下，如果产品要进行型式试验，空载损耗是指冲击试验后的实测值，如果硅钢 片的漆膜质量不好，冲击试验后空载损耗会增加。测负载损耗时，绕组温度应接近外围温度，在干 燥出炉后不久，或注油的油温比室温高时不宜立即测量负载损耗，因为负载损耗是温度的函数。另 外，测负载损耗的时间要短，时间一长，绕组温度会变。用作短接绕组的短路工具要有足够的导电 截面，短接大电流绕组时必须用螺栓拧紧。否则短路工具联接不好时会在联接处产生局部过热，这 部分热量倒涌入绕组时会影响测量精度。4对有载调压变压器而言，在新标准里还有新的要求，除保证额定电流下，即主分接位置下的负 载损耗外，还要保证最大与最小分接位置的负载损耗。对最大或最小分接位置的负载损耗，应通相 应的分接电流。如最小分接位置不能保证满容量而要降容量时，应取得用户同意，或向用户说明是 按哪个标准或技术条件执行。 附机的损耗，不包括在空载损耗与负载损耗中。这种损耗如风扇电机、潜油泵、有载分接开关 操动机构中的电机等。这种损耗虽不加考核，但应尽量的低。如强油风冷却器的风机与泵的损耗一 般应在散热功率的 5%以下。即 100kW 以下。 对多绕组变压器而言， 负载损耗的保证值是指具有最大负载损耗的一对绕组在运行或绕组复合 运行时的最大负载损耗。复合运行的绕组必须在技术条件上规定，即哪些绕组对哪些绕组供电。 在负载 损耗计算时，应正确计算涡流损耗。只要是处漏磁场中的导线，不论导线中有无工作 电流，此导线中有涡流损耗。如绕组变压器在内外两绕组运行时，中间绕组有涡流损耗；在主分接 运行的绕组，对正分接匝数的导线内也有涡流损耗，用作内屏蔽或叫插入屏蔽、电容屏蔽的导线， 此导线有电位无电流但有涡流损耗。 大容量变压器应计及横向漏磁引起的涡流损耗，故导线不宜过宽，螺旋式绕组的也不宜在均匀 间隔内换位，绕组两端的换位间应略大些。4.主磁通与漏磁通当变压器中一个绕组与电源相联后，就会在铁心中产生磁通，在铁心中由于激磁电压产生的磁 通叫主磁通，主磁通大小决定于激磁电压的大小。额定电压激磁时产生的主磁通不应使铁心饱和， 即此时的磁通密度不应饱和。主磁通是矢量，一般用峰值表示。 当变压器中流过负载电流时，就会在绕组周围产生磁通，在绕组中由负载电流产生的磁通叫漏 磁通，漏磁通大小决定于负载电流。漏磁通不宜在铁磁材质中通过。漏磁通也是矢量，也用峰值表 示。 主磁通与漏磁通都是封闭回线，都是矢量，但不在同一相位上。主磁通在闭合磁路的铁心中成 封闭回路，但在饱和后会溢出铁心成回路，漏磁通在开磁路结构件包括通过部分心柱或磁屏蔽成回 路，主漏通与漏磁通在心柱内为矢量相加或相减，主磁通在铁心内产生空载损耗，漏磁通在绕组内 与结构件内产生附加负载损耗。主磁通在数量上有下列关系： 式中 Uk%为变压器阻抗电压分数，0 为主磁通，s 为漏磁通。 从此式可以理解：漏磁通产生阻抗电压，高阻抗电压百分数的变压器实质上是高漏磁变压器。 在这种变压器中应采用漏磁回路控制技术，使漏磁在希望的回路中成闭合回路，以免过大的附加负5载损耗或避免不应该有的局部过热。 漏磁产生 4 的效应较多，除上述说明中提到的漏磁通会引起绕组内涡流损耗、换位不完全损耗、 心柱小及叠片上涡流损耗、结构损耗外，还会引起机械力。 由于负载电流在高、低压绕组沿轴向分布不均衡，即所谓安匝不平衡，还会引起附加的漏磁通。 绕组中负载电流产生的漏磁通为轴磁通（绕组端部有横向漏磁通） ，不平衡安匝引起的漏通一般 为横向漏磁通。 即使导电材料内无负载电流，漏磁通会使处于漏磁场内无电流的导电材料中产生涡流损耗。 大容量变压器与高阻抗变压器中要合理控制漏磁通回路。 采用高压―低压―高压或低压―高压―低压排列的绕组结构可使漏磁通密度降低。 另外要特别注意大电流引线产生的漏磁通，引线产生的漏磙这分布与绕组产生的漏磁通分布不 同。 为减少引线漏磁通的影响，引线不宜靠箱壁很近；A、B、C 三相垂直引线靠近走线时三相漏磁 通之矢量和可为零。引线通过箱盖或箱壁引出时，如引线中通过电流较大，箱盖上开孔处应用隔磁 装置。引线无法远离箱壁或箱盖时，宜将局部靠近引线的箱壁或箱盖用不导磁钢作结构件材料。引 线漏磁通产生的局部过热是特别应避免的技术问题。 总之，漏磁通引起的局部过热是难予解决的问题。所以，在工厂的温升试验中应注意探测漏磁 通引起的局部过热，包括由油中含气色谱分析的接测局部过热的方法，现在也有用高性能液相色谱 分析探测油中糠醛含量的方法来判明绕组中是否有不允许的热点温度存在，这一方法已在《变压器》 期刊中作了介绍。当然，最好是在绕组中埋入温度传感器以探险明绕组中是否有局部过热存在，或 者说，探险明漏磁通的集中区。 以上各种方法，在国内外是可行的，对高漏磁变压器而言，要保证其运行可靠性，这些检测是 必不可少的，不是用计算机辅助设计作磁场分布分析所能代替的。 还有一点，也应特别注意的，如果大容量变压器两个绕组的磁中心不在同一水平上（设计上是 在同一水平上的，制造上不一定在同一水平上）会有附加的横向漏磁场存在。所以在绕组套装前， 应加强对高压和低压绕组磁中心是否一致的控制。 附带强调一下，三相变压器的电压不平衡时（如单相短路）在变压器中还有零序磁通。在三相 三柱 Yyno 接法变压器中还有三次谐波磁通，由于它在三个柱上都是同相位，且在空气中成回路， 故它们值是较小的。65.噪声式声级水平一般的所谓声级水平都有是指声压级水平的简称。 过去由于声级水平没有列入考核指标之内，随着用电量的增加，变电所接近市区或居民区，环 境法又对噪声声值在法律上加以限制。所以，变压器对声级水平提出了考核的参数，因此，对声级 水平就有进一步的理解。 声级水平是指额定电压与额定频率下变压器处于空载激磁条件时在规定轮廓回线上测得的声压 级水平（A）加权值。因为属于空载时的声级水平，所以目前考核的声压级水平主要是由铁心激磁 时产生的磁致伸缩所引起的空载声压级水平。 声级水平标准中规定的 Db(A)值，也是指 A 加权声压级水平在空载时的值。 但是这一声级水平是在离变压器为规定距离轮廓线上的值，为计算任一距离的声级水平，还必 须根据声级测量国家标准中规定的公式算出声功率水平。由声功率水平可换算成任一距离的声级水 平。 同时，变压器的容易越来越大，负载电流引起的声级水平就不可忽略了。故目前的标准中对负 载电流引起的声级水平也加规定了。 负载电流在箱壁的磁屏蔽中会产生噪声，负载电流在绕组内也会产生噪声。所以，大容量变压 器在满载运行时测得的声级水平为空载与负载下声级水平之和。当然，两者之和为对数之和，可根 据国家标准的公式加以合成。 负载下声级水平值与负载电流大小有关。将来我国国家标准也会对负载下声级水平加以规定。 可利用做温升试验的机会测负载 下声级水平值，如不做温升试验，那么也要做负载下声级水平 的测量。当然，这主要是对大容量变压器的要求，尤其是大容量发电机用升压变压器必须进行负载 下声级水平测量。 另外，目前所谓低噪声变压器也是指空载电压激磁下（施加电压为额定电压，电源频率为额定 频率）测得的声压级 A 加权水平。对大容量变压器而言，真正的低噪声变压器应是额定电压，额定 频率并通过额定电流时为低声压级水平。 过激磁运行时，空载下声压级水平会提高，超名牌容量运行时，负载下声压级水平会增高。变 压器的磁通密度越高，铁心中磁致伸缩越大，空载下声压级水平越高。在变压器周围设隔音墙可降 低声压级水平。如将变压器安装在隔音室内更能大幅度地降低声压级水平。 为降低声压级水平，也可从结构与工艺上采取措施而加以解决。如铁心采用阶梯式接缝，叠完 铁心后在剪切边缘上用树脂漆粘合，防止铁心的噪声传到箱底，绕组用恒压干燥处理工艺，合理布 置磁屏蔽位置并防止磁屏蔽噪声传到箱壁等等。7城网改造工程、居民小区、楼内安装的变压器都有需要低声压级水平。因此，这是一种值勤得 发展的变压器新品种。但在技术条件中必须明确：变压器技术条件上规定的声压级水平是空载下还 是空载下已包括负载下的值。这个值是在规定轮廓线上测得的值，如用户要求的值离此轮廓线还有 一段距离，那么通过声功率级水平的换算，并换算到要求距离后再与用户要求值对比。 还要了解，变压器是安装在敞开空间还是安装在隔音室内。如不正确理解这些区别，就不能正 确地发展这一新品种。6.激磁涌流、空载电流、短时动稳定电流、短时热稳定电流、暂态短路电流、稳态短路 电流从一个稳定状态转变为另一个稳定状态时在这两个稳定状态之间存在着过渡时期。平常所谓空载电流是指空载变压器在额定电压与额定频率下激磁后在变压器内流动的稳态对 称空载电流。此值很小，一般只占额定电流的百分之几或小于百分之一。但在变压器上一合上额定 电压与额定频率的电源时，在空载的变压器合闸间，处于过渡过程的非对称合闸空载电流叫激磁涌 流，作用时间很短，逐渐衰减到稳态空载电流，涌流峰值按指数曲线衰减，其时间常数为合闸侧绕 组电感量与电阻量之比。小容量变压器在涌流时间常数较小，即很快过渡到稳态空载电流，而大容 量变压器的涌流时间较大，要有一过程才过渡到稳态空载电流。涌流一般以峰值表示，空载电流以 均方根值表示。空载电流是变压器主要性能参数之一，在国家标准上有标准值与允许偏差的规定。在运行中要 吸取无功容量。但涌流不是考核指标，它影响运行性能。合闸激磁涌流与铁心参数，如硅钢片特性 中剩磁与饱和点、额定磁通密度，与绕组几何形状、匝数，与合闸时电压瞬时值等参数有关。如合 闸瞬间正好为电压波形过零，铁心中剩磁与瞬变磁通的符号相反，当电压再过零时铁心饱和合闸激 磁涌流的峰值将最大，有时可能超过额定电流很多倍，可用时间继电器使过流保护继电器对持续时 间不长的合闸激磁涌流峰值不灵敏，另外内部绕组合闸时的合闸激磁涌流要比外部绕组合闸时的合 闸激磁涌流要大，但时间常数要短些。在变压器做突发短路试验时，因一侧短路，另一侧加全电压 时短路电流会与合闸激磁涌流叠加，所以，最好是内部绕组短接，而外部绕组加压以避免铁心饱和。 短路 电流与涌流的差异在于涌流第一个波含二次谐波分量，而短路 电流第一个波不含二次谐波分 量，可从波形中第一个波中谐波分量来区别短路电流与合闸激磁涌流。8合闸激磁涌流与暂态短路电流还有一点区别，合闸激磁涌流只在合闸侧绕组中流（三相角接绕 组中有合闸激磁涌流的感应分量，起降低合闸激磁涌流作用） ，暂态短路电流在高压与低压侧绕组中 都流过而且短路电流的倍数在两侧也相等。当电压波形达峰值时合闸，从合闸间开始即达稳态空载电流，铁心也不存在饱和现象，所以， 这种合闸条件不存在合闸激磁涌流。这一点与短短电流一样，当电压 波形达峰值时发生短路，从短 路瞬间开始即达稳态短路电流。还有一点要注意，空载电流也会呈非线性。当变压器在过激磁情况下运行，稳态空载电流是较 差的非线性电流，但此时稳态空载电流含较多的 3 次、5 次谐波分量，一般以 5 次谐波分量表示过 激磁空载电流特性。不论空载电流是否含谐波分量，稳态空载电流（包括过激磁时）的波形都是对 称，为对称非线性或对称线性波形。短时动稳定电流为过渡过程中衰减的非对称短路电流的峰值， 短时热稳定电流为规定时间内稳 态对称短路电流的均方根值。用动稳定电流考核变压器承受动稳定效应的能力，即承受短路电流产生的机械力的能力；用热 稳定电流考核变压器承受外部短路时的热效应的能力。在 2s 内的热稳定电流作用下，铜导体制成的 绕组的平均温度应小于 250℃。实际上是对短路电流密度作一限制。暂态短路电流是指整个短路电流过渡期间非对称短路电流的衰减电流。电压波形过零时短路， 暂态短路电流的第一个峰值最大，可达 1.8 倍稳态短路电流均方根值。暂态短路电流峰值也按指数 曲线衰减，其时间常数为整台变压器的电感量与电阻量之比。这与涌流时间常数仅与合闸侧绕组的 电感量与电阻量之比有关。大容量变压器的短路电流衰减时间常数要比小容量变压器的电流衰减时 间常数要大，也就是说大容量变压器会遭到较多个峰值很大的短路电流的作用，因此，宜用快速继 电器在短暂时间内使断路器动作将短路电流切除。稳态短路电流是短路电流过渡过程结束后的对称短路电流均方根值。 稳态短路电流的长时间作 用会对绕组或引线，分接开关或套管产生热效应，靠断路器动作解除对变压器的热效应。9变压器本身应承受住短时动稳定电流与短时热稳定电流产生的机械力与热的效应。在变压器设计要进行绕组中安匝平衡计算内绕组失稳计算，各个绕组动态与静态应力计算，对 短路电流密度限制到 2s 内铜导体平均温度小于 250℃。在工艺上加垫块进行密度压处理，绕组进行 恒干燥处理，各绕组的磁中心要一致。尤其注意绕组中换位与段到段过渡处的机械强度，不能在机 械力作用发生匝间到段间短路。7.绝缘水平绝缘水平是变压器能够承受住运行中各种过电压与长期最高工作电压作用的水平。 在电力系统中一般都用非线性元件，即避雷器限制电力系统的过电压水平，如电力系统遭受过 电压时，如雷电过电压，由于非线性特性的避雷器在高电压时，电阻值降低，致使对地击穿放电， 放电后，在避雷器阀片上有残压存在，不同电压等级的避雷器具有不同的残压值，变压器应能承受 住作用到变压器的残压。以绝缘水平是按绝缘配合决定的，用不同特性的避雷器保护变压器时，变 压器可选用不同的绝缘水平，或者说，变压器可有不同的试验电压。一般有下列几种避雷器，普通 阀式、磁吹阀式、碳化硅避雷器、氧化锌避雷器。高压与超高压系统一般用性能较高的氧化锌避雷 器。超高压变压器用氧化锌避雷器保护时，试验电压与最高系统电压之比值在降低。下表为几个代 表性电压等级的试验电压：电压等级 kV设备最高电压 Um，kV rms额定全波冲击耐受 K 电压 kVp3540.52003.52202529502.733036311752.350055015502.010上表中 k 为额定全冲击耐受电压与 Um 之比值。Um 超高，k 越小。 对 Um≤252kV 的变压器，更应注意变压器能承受住雷电冲击电压的作用。对 Um=550kV 的变压 器，则应注意长期工作电压的作用。 从总的原则来讲，变压器的绝缘水平应高于避雷器的保护水平，这就是绝缘配合。变压器没有 避雷器保护时是不能运行的。避雷器的性能越好，变压器的试验电压可越低。变压器的 Um 越高， 长期最高工作电压越重要。 变压器的试验电压种类： (1)Um≤126kV 1min 工频试验电压、全波与截波雷电冲击试验电压。 (2）Um=252kV 除 Um≤126kV 的试验电压外，还有局部放电试验电压。 （3）Um=363kV 与 550kV 除 Um=252kV 的试验电压外，还有操作波冲击试验电压。Um=550kV 的变压器还要做油流带电 试验。 如果变压器与 GIS（气体绝缘变电站）相联时还要考虑特快瞬变过电压（VFTO）的作用，应加 试陡截波试验电压。 各种电压沿绕组的分布是不同的。 沿绕组作线性分布的电压有：长期工作电压、感应试验电压、局部放电试验电压、操作波冲击 试验电压。在作这些试验时，绕组都不同短路。 沿绕组作非线性分布的电压为雷电冲击试验电压，包括全波与截波冲击试验电压。作雷电冲击 试验时，非被试验组应两端短接并接地。 为验证变压器能否承受住试验电压的作用，可用场强低于允许值来事先控制。在试验时 Um≤126kV 变压器而言，主要是从试验电压下有没有放电或击穿来考核，对 Um≥252kV 变压器现时 言，主要是从局部放电试验电压下局部放电量来考核。所以对 Um≥252kV 变压器现时言，应控制局 部放电试验电压下场强低于允许值，长期最高工作电压下场强也要低于允许值。 要保证变压器能具有一定的绝缘水平，还应注意试验电压的传递作用，如高压绕组在作冲击试 验时，低压绕组虽两端接地，但通过静电电容感受应，在低压绕组中部会有感受应冲击电压；低压 绕组与低压侧引线的局部放电会传递到高压绕组。 所以说，变压器的绝缘水平是对整台变压器而言的，决不是对某一绕组而言，应使整台变压器 能具有承受住各种试验电压作用的要求。在运行时，变压器的每一侧，即高压、中压与低压侧，都 应有相应的电压等级的避雷器保护。即使是配电电压 0.4kV 侧也应有非线性保护元件保护。11变压器承受过电压的能力还与变压器绕组的接法有关。如多雷地区用的配电变压器应选 Yzn11 接法。 还应注意，试验电压分对地与相间两大类；对 Um≤252kV 变压器而言，对地试验等到于相同试 验电压；Um≥363kV 变压器的相间试验电压大于对地试验电压。对 Um=550kV 三相变压器而言，操 作波冲击试验电压与感应试验电压的相间值约为对地值的 1.5 倍。8.环境影响(1)气候环境 a.海拔高度 在海拔高度为 1000m 及以下地区使用的变压器可不考虑海拔高度的影响。 在海拔高度为 1000m 以上地区使用的变压器必须考虑高海拔处的空气比较稀薄，它对变压器的 散热与外绝缘的电介质稳定性有影响。 因此，对海拔高度＞1000m 的高海拔地区使用的变压器必须在合同上规定产品运行地点的海拔 实际高度，以便制造厂考虑变压器的温升限值以及外绝缘的最小空间隙。一般是加强套管的外绝缘， 加大沿面泄露距离与对地跳电距离，加大套管间与套管对地部件的空气间隙尺寸。如制造厂位于正 常海拔地区，那就可以按降低的升限值控制高海拔地区变压器的温升限值。 对温升限值而言，是以 1000m 以上的每 500m 为一级，侧得的温升不得超过按每 500m 为一级 而降低的温升限值；油浸自冷每 500m 降 2%，油浸风冷嘲热讽及强油风冷嘲热讽为 3%，干式自冷 每 500m 降 2.5%，干式风冷为 5%。如在 1800m 处运行的油浸风冷式变压器线圈平均温升限值为： (65-2?0.03?65)≈61.1K 油面温升限值： (55-2?0.03?55)≈51.7K 如果使用部门提供的高海拔运行地点的环境温度比正常规定的环境温度低，且符合每升高 1000m 降低 5℃及更多时，则认为变压器在高海拔运行时，由于散热条件降低而使温升增加的影响 已由环境温度的降低所补偿。 用于高海拔地区变压器在正常海拔制造厂试验时温升限值可不予校正。 可在合同上明确这一点。这样，变压器可以更为经济，更为便宜。 油浸式变压器外绝缘距离按每超过 1000m 以上的 100m 加大 1%，干式变压器每超过 1000m 以 上的 500m 加大额定短时工频耐受电压值 6.25%。 b.风速 通常规定在地面上某一距离在一段时间内的最大风速值。如地面上 10m 处，10min 内为 35m/s12的风速。 风速对套管及装在变压器油箱上的附属设备有影响。 对上述的地面上 10m 处， 10min 内为 35m/s 的风速而言，对设计在每台变压器上配装的套管、储油柜、散热器或冷却器等附件时，应考虑此风 速在机械上的影响。 c.湿度 以某一温度下的百分值表示相对温度。 在高温度下有高相对湿度时，易繁殖霉菌对油箱表面的喷漆有影响。另外，高温下的高对湿度 在温度变化时，如温度下降，相对温度增加，这就易凝成水，使套管的沿面表面电阻下降。高湿度 还影响金属的腐蚀。 一般产品应按 25℃时相对湿度为 90%考虑。如有特殊要求，可在合同上注明。 d.温度 外围环境湿度是指空气自然变化的温度。日外围温度的自然变化规律是正弦形式变化（见图 1） 年外围攻温度的自然变化规律是双重正弦函数形式变化（见图 2） 。 变压器正常使用条件的温度值： 在风速为 0.5m/s 下日照为 0.1w/cm2 时，对变压器而言。这是正常使用条件。日照辐射能量影响 箱盖温升与变压器油顶层温升。对强油循环变压器而言，对温升限值无影响。 i.暴雨 有暴雨地区，可提请制造厂供应相应泄漏比距，和一定跳距的套管，以防不必要的对地闪络。 (2)地质环境 主要是考虑变压器能承受地震力。正常使用条件中规定的地面水平加速度小于 0.2g。当变压器 安装地点属地震区时，可在订货时指明变压器应承受住的里氏地震裂度。 对变压器内部结构而言，由于已考虑在运输中已能较好的固定紧，并已能承受短路电流产生的 机械应力，因此，变压器内部不受地震裂度的影响。主要是高压与超高压套管连同升高座的耐地震 力。 为防止气体继电器在地震时的误动，可供双接点串联联的干簧式接点的气体继电器，如用户要 将小车固定在地基轨道上时，只要在合同中指明可提供特殊的固定装置，以防地震时变压器从轨道 上跳出。 里氏地震裂度 地面水平加速度 g 地面垂直加速度 g9度0.40.2138度0.250.1257度 (3)生态环境 a.污染0.20.1污染对套管沿面放电强度有影响，对表面喷漆有影响，可根据不同污染水平，选取一定泄漏比 的套管。根据国标，共有下列几种泄漏比可供选用。 0 级 14.8mm/kV Ⅰ级 16mm/kV 相当于复盐密度 0.05mg/cm2 Ⅱ级 20mm/kV 相当于复盐密度 0.1mg/cm2 Ⅲ级 25mm/kV 相当于复盐密度 0.2mg/cm2 Ⅳ级 31mm/kV 相当于复盐密度 0.4mg/cm2 泄漏比是指套管最小公称沿南爬电距离与最高工作电压 Um 之比。 爬山电距离增加时，跳电距离也应增加，使爬距/跳距≤3.5。 b.沿海环境 沿海空气中含盐雾，它影响套管爬山距，金属腐蚀。可用等值盐密量来表示套管必须具有的泄 漏比，已在泄漏比中列出等值盐密。 等值盐密量是指套管绝缘表面上污秽沉淀物的等值氯化钠量。将套管绝缘表面上的全部污秽积 物以及上述等值直盐密量的氯化钠分别溶解在相同体种的蒸馏水中，它们具有相同的体积电导率， 是化学上的电性能相等的意义上的一种量，不是指闪络电压相同的条件下的相对应盐密。 C.其他 霉菌的分泌物会污染油漆，昆虫会影响风冷却器的散热面（昆虫将散热面堵住） 。在平时应用压 缩空气清理风冷却器表面与散热面。 水冷却时如用海水、或水中有悬浮杂质应向制造厂家说明。 (4)为免除套管受各种因素的影响，可选用直接式或间接式电缆出头，低压套管可用封闭母线保 护，变压器与可供油/SF 套管，以便与 GIS 联。9.额定容量与负载能力额定容量 是指主分接下视在功率的惯用值。在变压器名牌上规定的容量就是额定容量，它是指 分接开关位于主分接，是额定空载电压、额定电流与相应的相系数的乘积。对三相变压器而言，额14定容量等于?额定空载线电压?额定线电流,额定容量一般以 kVA 或 MVA 表示。额定容量是在规定 的整个正常使用寿命期间， 30 年， 如 所能连续输出最大容量。 而实际输出容量为有负载时的电压 （感 性负载时，负载时电压小于额定空载电压） 、额定电流与相应系数的乘积。 对无载调压变压器而言，在－5%的分接位置时,可输出额定容量,低于－5%的分接位置时要降低 输出容量。 对有载调压变压器而言，一般制造厂都规定在－10%分接位置时仍可输出额定容量,低于－10% 分接位置时降低额定容量.以上都是对恒磁通调压电力变压器或配电变压器而言。对变磁通调压电炉 变压器或整流变压器而言，额定容量是指最大输出容量，多数分接位置下输出容量都小于额定容量。 在实际运行时，变压器还有一个负载能力，额外负担定容量决不是变压器的负载能力。负载能 力是指变压器仅仅在所确认的一定时间间隔内所能够输出的实际容量值。这个容量值是由变压器在 所认定的时间间隔内的运行条件而决定，或者由是否损害其正常使用寿命，是否增加其绝缘的自然 老化，是否危及变压器的安全运行而决定。负载能力可以超过额定容量，但是负载能力有一上限值， 即绕组热点温度不能超过 140℃，超过 140℃时会使绕组热点温度附近的油分解出气体，影响安全运 行，绕组热点温度虽未超过 140℃，油温超过 115℃时，由于热和电的复合作用，会影响油的许用场 强。绕组热点温度超过 98℃时会影响变压器使用寿命。 由于急救的需要，变压器的实际负载能力可超过额定容量，但要保证绕组热点温度不能超过 140℃，牺牲的使用寿命，要用低于额定容量运行时所增加的寿命来补偿。在急救超过名牌容量运行 时，负载损耗要比额定负载损耗高得多。负载下输出电压要比额定空载电压低得多，效率也差。 自耦变压器的额定容量是指通过容量，真正结构容量比额定容量小得多。自耦变压器的输出容 量中仅有部分是属于电磁感应过去的容量，一部分输出容量是直接通过的。 三绕组变压器的额定容量一般以百分数表示每个绕组的额定容量，如 100% /100%/100%是指每 个绕组都能达到额定容量，100%/100%/60%是指低压绕组只能达到 60%额定容量。 自耦变压器的低压绕组一般都达不到额定容量，如以 100%/100%/50%表示时，低压绕组只能达 50%额定容量。 另外，当一台变压器具有几种冷却方式时，额定容量是指最大容量，改变冷却方式时要改变输 出容量。 一台变压器有三种不同冷却工况时，如强迫油循环风冷、油浸风冷、油浸自然冷却方式三种不 同冷却工况运行的变压器，相应于每种冷却方式的额定容量以百分数表示时，为 100%/80%/60%。 强迫油循环风冷时可输出 100%额定容量， 当冷却泵运时为油浸风冷下可输出 80%额定容量， 即泵停 运时，输出容量要降低 20%，当冷却泵与冷却风扇都停运时，为油浸自冷下不仅可输出 60%额定容 量，即泵与风扇都有停运时，输出容量要降低 40%额定容量。不同冷却工况下相应的输出容量与冷15却装置结构有关，某些结构的冷却器只能在强迫油循环风冷下运行，泵停用时要在较短时间内将输 出容量降为零。100%/80%/60%三种不同冷却方式的容量是指散热器式冷却装置加泵与风扇构成。 三种不同冷却工况运行的变压器可具有三个额定容量，但性能参数都以最大额定容量为基准。 每种冷却方式的额定容量都以温升不超过规定限值为基准。10.最高分接电压与系统最高工作电压最高分接电压与系统最高工作电压 以电压比为 ?1.25%/11000V 的三相变压器为例。使用这台变压器的系统额定电压为 110kV，系统最高长期工作电压 Um=126kV，也就是说，作用在变压器上的系统电压是随负载性质 与大小在变化着，但最高值不会超过 126kV，系统最高工作电压 Um 是对系统而言的电压。电压比 中最高分接电压是按额定电压计算出的， 或者是按变压器绕组匝数算出的电压 。 对上述 110kV 三相 变压器而言， 最高分接电压 115+10%?115=126.5kV。 这是对变压器而言相对于最高分接匝数时的标 称最高分接电压。 对降低变压器而言，当系统最高工作电压为 126kV 时，变压器分接位置为最高分接匝数时，即 126.5kV，此时，当变压器为空载时，空载电压仅 10957V。 对升压变压器而言，当低压侧为 11000V 时，高压侧不能在最高分接位置时空载运行，因高压侧 最高空载电压 126.5kV 已超过系统最高工作电压 。如果系统已接一定负载，变压器高压侧负载下 电压就低于最高空载电压 （变压器本身阻抗会在包载电流通过时产生压降） 。 另 一 种 情 况 ， 对 恒 磁 通 调 压 变 压 器 而 言 ， 变 压 器 的 分 接 电 压 为
? 1.25% ? 312.5V，而系统电压为 126000V 时，此时，变压器就过激磁运行，此降压变压器在空载 时的低压空载电压为 V,这一电压也已超过 10kV 级系统最高工作电压 Um 为 11.5kV，此时不能在此 分接位置空载运行。负载下运行时低压侧电压会低些。 对自耦变压器、三绕组变压器都应根据变压器本身电压比核算变压器本身的空载或负载下电 压 ，加到系统上的电压 要限制在 Um 以下。 系统最高工作电压 Um 还决定变压器的绝缘水平，在变压器使用寿命期间，变压器应承受住系 统最高工作电压的长期作用。 套管外绝缘的泄漏比是按系统最高工作电压 Um 计算的。 局部放电试验时所加电压也按 Um 计算，不是按额定电压计算。 感应试验所加电压是按电压比计算。 最高分接位置时阻抗电压分数是以最高电压为基准，不是以额定电压为基准，主分接时阻抗电16压百分数是以额定电压为基准。最小分接位置时阻抗电压百分数是以最小分接电压为基准。 综上所述，最高分接电压是指变压器按匝数计算而得的电压 ，它在数值上可以高于系统最高工 作电压 。在运行时感应出的最高分接电压不能高于系统最高工作电压。系统最高工作电压对某一绝 缘等级而言有一规定固定值。 还有一点应注意，同一电压等级的 Um 值在各国略有不同。如 110kV 的 Um，在国内为 126kV， 而 IEC 标准规定为 123kV；220kV 的 Um，在国内为 252kV，IEC 标准规定为 245kV。对 63kV 而言， 新的国标中规定 Um=72.5kV，这与 IEC 标准规定值是一致了。11.恒磁通调压与变磁通调压恒磁通调压与变磁通调压 恒磁通调压一般用于电力变压器与配电变压器的调压。不论分接开关在哪个位置，不带分接的 绕组始终为额定空载电压的调压方式为恒磁通调压。有分接的绕组上每匝所施加的电压与无分接绕 组的每匝电压相等的情况就是恒磁通调压。 在恒磁通调压中，每个分接位置的输出容量是等于或小于额定容量，空载损耗值在每个分接位 置时都是相等的。每个分接位置的负载损耗与阻抗电压都是不同的。恒磁通调压时分接开关的选用 都按最小分接位置时最大分接电流选取，并要考虑过载能力。 对恒磁通调压变压器而言，不是所有运行情况下都是恒磁通下运行，仍有过激磁与欠激磁的可 能。 当分接位置固定时，外施电压高于相应的分接电压时，即每匝电压高于额定匝电压，铁心中即 存在过激磁，根据标准规定，恒磁通调压变压器应能在 110%额定磁通密度下长期空载运行，或在 105%额定磁通密度长期在额定电流下运行。系统中无功容量不足，系统电压偏低，会使变压器在欠 激磁下运行。在运行中，如果每匝电压虽保持相同，系统的频率变化时也会引起过激磁与欠激磁。 在运行中，如发电机功率不足，系统中频率会下降，变压器中磁通密度即增加，使变压器在过激磁 条件下运行。 为保持二次侧始终为恒定电压输出，就可利用高压侧加有载调压分接开关来实现。 所以，恒磁通调压只是理论上存在一种调压方式，在设计上相当于每匝电压在任何分接位置都 相同的一种调压方式，在实际运行中，恒磁通调压变压器铁心中磁通密度仍是会变动的。 变磁通调压一般用于整流变压器与电炉变压器。 调压用的分接匝数设在一次侧，而一次输入电压为恒定值。因此，不同分接位置时会产生不同 的每匝电压，在铁心中磁通密度也是变量。17设额定频率为 50Hz， 式中 U1 为外施相电压，N1 为一次主分接匝数，n 为调压匝数。恒定的外施电压加在最少调压 匝数的分接位置时，铁心中具有最高的磁通密度值。二次侧在此分接位置时输出最高电压。 自耦变压器有时采用中点调压方案，此时可选用较低绝缘等级的有载调压分接开关。在自耦变 压器的中点调压方案中，会产生过激磁与欠激磁。这是由于调压匝数加在公共绕组上的原因，调压 匝数产生的电压既影响一次又影响二次电压。当自耦变压器的电压比越接近时，过激磁与欠激磁现 象越严重。电压经接近的自耦变压器一般不选用中点调压方案。12.油浸式变压器冷却方式选择油浸式变压器可有自冷式、风冷式、强油风冷或水冷式冷却方式可供选择。 随着低损耗技术的发展，采用油浸、自冷式冷却的容量上限制在增加，40000kVA 及以下额定容 量的变压器可选用油浸自冷冷却方式。优点是不要辅助供风扇用的电源，没有风扇所产生的噪声， 散热器可直接持在变压器油箱上，也可集中装在变压器附近，油浸自冷式变压器的维护简单，始终 可在额定容量下运行。 如选用可膨胀式散热器，变压器可不装储油柜并可设计成全密封型，维护量更少了，一般可在 2500kV 及以下配电变压器上采用。 风冷式散热器是利用风扇改变进入散热器与流出散热器的油温差，提高散热器的冷却效率，使 散热器数量减少，占地面积缩小。8000kVA 以上容量的变压器可选用风冷冷却方式。但此时要引入 风扇的噪声，风扇的辅助电源。停开风扇时可按自冷方式运行，但是输出容量要减少，要降低到三 分之二的额定容量。对管式散热器而言，每个散热器上可装两个风扇，对片式散热器而言，可用大 容量风机集中吹风，或一个风扇吹几组散热器。 强油风冷式水冷是采用带有潜油泵与风扇的风冷却器或带有潜油泵的水冷却器。一般用于 50000kVA 及以上额定容量的变压器。强油风冷冷却器可持在油箱上或单独安装。根据国内习惯，一 般在变压器上多供一台备用冷却器。这是供有一台冷却器有故障需维修时使用。由于不是额定容量 下运行时，变压器可停运一部分冷却器，对停用冷却器而言，潜油泵不能倒转，因此，每台冷却器 上应有逆止阀，使油只能沿一个方向流动。 对强油冷却方式应注意几个问题： (1)油泵与风扇失去供电电源时，变压器就不能运行，即使空载也不能运行。因此应有两个独立 电源供冷却器使用。 (2)潜油泵不能有定子与转子扫膛现象，金属异物进入绕组会引起击穿事故。18油路设计时不能使潜油泵产生负压，有负压时勿吸入空气，影响绝缘会引起击穿事故。 (3)强油冷却的油面温升较低，不能以油面温度来判断绕组温升。尤其强油水冷，绕组温升接近 规定限值时，油面温升很低。 (4)超高压变压器采用强油冷却时还应防止油流放电现象。在绕组内油路设计时，应防止油的紊 流，限制油流速度，选用合适电阻率的油，绝缘件表面要光滑，铁心上应有足够体积使油释放电荷。 防止油流带电发展到油流放电。在启动冷却器时可逐个启动到应投入的冷却器数。 (5)选用大容量冷却器时应注意油流不能短路，要使冷却后的油能进入绕组。 (6)选用水冷却器时应注意冷却水的水质，冷却水内有杂质，易堵住冷却器而影响散热面。水压 不能大于油压。 (7)强油风冷变压器外有隔墙时，隔墙应离冷却器 3m 以上，以免干扰空气自由运动。 选用散热器或强油风冷冷却方式，此时，停泵时可按 80%额定容量运行，停泵与停风扇时可按 60%额定容量运行，但安装面积要足够。13.油浸式变压器的油系统油浸式变压器有几个互相隔离的独立油系统。在油浸式变压器运行时，这些独立油系统内的油是 互不相通的，油质与运行工况也不相同，要分别做油中含气色谱分析以判断有无潜在故障。 (1).主体内油系统。与绕组周围的油相通的油系统都是主体内系统，包括冷却器或散热器内的油， 储油柜内的油，35kV 及以下注油式套管内油。 注油时必须将这个油系统内存储的气体放气塞放出，一般而言，上述部件都应有各自的放气塞。 主体内油主要起绝缘与冷却作用。油还可增加绝缘纸或绝缘纸板的电气强度。在真空注油时，如有 些部件不能承受与主体油箱能承受的相同真空强度时，应用临时闸隔离，如储油柜与主油箱间的闸 阀。冷却器上潜油泵扬程要够，以免由于负压而吸入空气。这个油系统要有释压装置的保护系统， 以排除器身有故障时所产生的压力。 (2).有载分接开关切换开关室内的油。这部分油有本身的保护系统，即流动继电器、储油柜、压力 释放阀。这个开关室内的油起绝缘与熄灭电流作用。油会在切换开关切断负载电流时产生的油中去， 这个油系统要良好的密封性能，即使在切换过程中产生电弧压力也要保护密封性能。 有载分接开关切换开关室内的油虽与主体内油隔离，但在真空注油时，为避免破坏切换开关室的 密封，应与主体内油同时真空注油，在真空注油时，使这两个系统具有相同的真空度，必要时也应 将这个系统的储油柜在抽真空时隔离。为结构上方便，主体的储油与切换开关室的储油柜设计成一 互相隔离的整体。19(3).60kV 及以上电压等级的全密封。这个油系统内的主要起绝缘作用，或增加油电容式套管内绝 缘纸的电气强度。在主体内注油时，应将套管端部接线端子密封好，以免进气。 (4).高压出线箱内油、 或点气出线箱内油。 三相 500kV 变压器的高压出线通过波纹绝缘隔离油系统。 这个油系统主要起绝缘作用。 为简化结构，这个油系统也可通过连管与主体内油系统相联或设计成单独的油系统。 (5).在对油浸式变压器进行各种绝缘试验时,首先是放气,通过放气塞释放可能存储的气体。可通过 分析各个系统的油中含气色谱分析可预判有无潜在故障。每一油系统都要满足运行的要求，如吸收 油膨胀与收缩时油体积的变化，放油用阀门、放气塞、冷却器与散热器与主油箱的隔离阀等。每一 油系统具有良好的密封性能，有载分接开关切换开关室内的油应能单独更换而不放出主体内油，运 输时主体内油可放出而充干燥氮气。 即使同一油系统，油基不同的油是不能混用的。 每一油系统应注意在负温时的油特性，如主体内油在负温时油的粘度大，流动性差，散热性差。 有载分接开关切换开关室内油在负温时会影响切换过程加长，使过渡电阻温升增加。 对超高压油浸式变压器的主体内油系统而言，还应注意油流带电现象，要防止油流带电过渡到油 流放电现象。要控制油的电阻率、各部分油速、释放油中电荷的空间。201．变压器接法与联结组 2．变压器接法 3．变压器的零序阻抗 4．变压器并联运行 5．变压器过激磁现象1.变压器接法与联结组用于国内变压器的高压绕组一般联成 Y 接法，中压绕组与低压绕组的接法要视系统情况而决定。 所谓系统情况就是指高压输电系统的电压相量与中压或低压输电系统的电压相量间关系。如低压系 配电系统，则可根据标准规定决定。 高压绕组常联成 Y 接法是由于相电压可等于线电压的 57.7％，每匝电压可低些。 1).国内的 500、330、220 与 110kV 的输电系统的电压相量都是同相位的，所以，对下列电压比的 三相三绕组或三相自耦变压器，高压与中压绕组都要用星形接法。当三相三铁心柱铁心结构时，低 压绕组也可采用星形接法或角形接法，它决定于低压输电系统的电压相量是与中压及高压输电系统 电压相量为同相位或滞后 30°电气角。 500/220/LVkV─YN，yn0，yn0 或 YN，yn0，d11 220/110/LVkV─YN，yn0，yn0 或 YN，yn0，d11 330/220/LVkV─YN，yn0，yn0 或 YN，yn0，d11 330/110/LVkV─YN，yn0，yn0 或 YN，yn0，d11 2).国内 60 与 35kV 的输电系统电压有二种不同相位角。 如 220/60kV 变压器采用 YNd11 接法， 220/69/10kV 变压器用 YN， 与 yn0， 接法， d11 这二个 60kV 输电系统相差 30°电气角。 当 220/110/35kV 变压器采用 YN，yn0，d11 接法，110/35/10kV 变压器采用 YN，yn0，d11 接法， 以上两个 35kV 输电系统电压相量也差 30°电气角。 所以，决定 60 与 35kV 级绕组的接法时要慎重，接法必须符合输电系统电压相量的要求。根据电 压相量的相对关系决定 60 与 35kV 级绕组的接法。否则，即使容量对，电压比也对，变压器也无法 使用，接法不对，变压器无法与输电系统并网。 3).国内 10、 3 与 0.4kV 输电与配电系统相量也有两种相位。 6、 在上海地区， 有一种 10kV 与 110kV 输电系统电压相量差 60°电气角，此时可采用 110/35/10kV 电压比与 YN，yn0，y10 接法的三相三 绕组电力变压器，但限用三相三铁心柱式铁心。214).但要注意：单相变压器在联成三相组接法时，不能采用 YNy0 接法的三相组。三相壳式变压器 也不能采用 YNy0 接法。 三相五柱式铁心变压器必须采用 YN，yn0，yn0 接法时，在变压器内要有接成角形接法的第四绕 组，它的出头不引出(结构上要做电气试验时引出的出头不在此例)。 5).不同联结组的变压器并联运行时，一般的规定是联结组别标号必须相同。 6).配电变压器用于多雷地区时，可采用 Yzn11 接法，当采用 z 接法时，阻抗电压算法与 Yyn0 接 法不同，同时 z 接法绕组的耗铜量要多些。Yzn11 接法配电变压器的防雷性能较好。 7).三相变压器采用四个卷铁心框时也不能采用 YNy0 接法。 8).以上都是用于国内变压器的接法，如出口时应按要求供应合适的接法与联结组标号。 9).一般在高压绕组内都有分接头与分接开关相联。因此，选择分接开关时(包括有载调压分接开关 与无励磁调压分接开关)，必须注意变压器接法与分接开关接法相配合(包括接法、试验电压、额定电 流、每级电压、调压范围等)。对 YN 接法的有载调压变压器所用有载调压分接开关而言，还要注意 中点必须能引出。2.变压器接法目前变压器的常用接法有 Y 与 D 两种，配电变压器也有采用 Z 接法的。 1).Y 接法的优点： 对高压绕组而言最经济; 可有中点可以利用； 允许直接接地或通过阻抗接地； 允许降低中点的绝缘水平(即分级绝缘)； 可在每相中点处设分接头，分接开关也可位于中点处； 允许接单相负载，中点可载流。 2).D 接法的优点： 对大电流低压绕组而言最经济； 与 Y 接绕组配合使用时可以降低零序阻抗值。 3).Z 接法的优点： 允许中点载流的负载且有较低的零序阻抗； 可用作接地变压器的接法形成人工中点； 可降低系统中电压不平衡(系统中三相负载不平衡时)；22可作多雷地区使用配电变压器的一种接法。 以上是单一接法的优点，一般变压器至少有两个绕组，因此变压器有几种接法的组合。 (1).YNyn 和 OYN（YN 自耦接法） 零序电流会在绕组间转换，即高压与低压绕组都有零序电流，且能安匝平衡以达到变压器有低的 零序阻抗，对系统变压器而言，必须有 D 接平衡绕组与此接法一并采用。 (2).YNy 和 Yyn 有中点引出的绕组中有零序电流，但在另一无中点引出的绕组无此电流，故零序电流不能安匝平 衡，故对铁心而言，有一个激磁零序电流，它受零序激磁阻抗控制，根据磁路的设计，这一零序激 磁阻抗可以较大(如三相三柱铁心)或特别大(如三相五柱铁心、三相壳式铁心)。相对地电压的对称会 受到影响，中点会偏移，因此，这种接法不能用于三相五柱铁心、单相组成的三相组或三相壳式铁 心(见下面说明)。 (3).YNd，Dyn，YNyd 或 YNy+d +d 表示此绕组仅作平衡绕组用而不接负载。d 表示此绕组既作平衡绕组又可接负载。 在有中点引出的绕组中有零序电流时，在角接绕组有补偿此电流的循环电流。零序阻抗是很低的， 约等于绕组间正序短路阻抗。 (4).Yzn 或 ZNy 在曲折接法绕组中的零序电流会在每个铁心柱上两个线圈中作安匝平衡，且有低的零序阻抗值。 不同接法的组合能否采用与铁心结构有关，常用的铁心有：单相铁心、三相三柱、三相五柱、三 相壳式、三相七柱壳式等。 对单相铁心组成的三相组变压器、三相五柱与各种壳式铁心三相变压器都不能采用 Yyn、YNyn 接法。 三相三柱铁心变压器可以采用 Yyn、YNyn 接法。正序和负序磁通分量在铁心中可成回络，而零序 磁通从轭到轭通过外部空间形成回络，磁阻很高。当电压中有零序分量时，就有较高激磁电流(因零 序激磁阻抗较小，但阻抗是非线性的，与零序电压分量有关)。 在单相铁心组成的三相组变压器、三相五柱与各种壳式铁心变压器中零序磁通可在低磁阻的旁轭 中通过，相当于正序电压有相当高的激磁阻抗。零序磁通不能在旁轭中饱和。饱和后，电感下降， 导致有尖顶畸变电流。对这些铁心，变压器中应有一 D 接绕组。3.变压器的零序阻抗变压器运行时，一般有对称与不对称运行两类。不对称运行包括事故运行，如单相或两相短路，23三相负载不对称，最不对称是单相负载，配电变压器常有这类负载 ，低压为 yn 接法时，线与中点 间单相负载就是不对称负载。 三相变压器与单相变压器组成的三相组的不对称三相运行情况与作为磁路的铁心结构、绕组的联 结组有关。 不对称运行条件包括瞬间故障(如单相接地)、瞬间干扰(如三相涌流具有不同的瞬时值)与不对称连 续负载，这些不对称运行会引起： (1)三相对称电压产生的瞬时或连续性损耗，包括绕组与铁心中损耗； (2)由于瞬时或连续性的不对称负载电流,尤其通过中点的电流，会使电压的稳定性受到影响，如电 压不对称、中点电压偏移，会产生漏磁及使铁心激磁。 为使变压器能适应不对称运行的要求，某些铁心结构与绕组联结组的配合是不能选用的，因此， 必须对不对称运行作一些分析。 在研究不对称运行条件时，先假设：三相具有同步和正弦的电压，电流与三相具有等值的恒定阻 抗或导纳相关联，用线性方程式求解，利用对称分量法进行计算。 将电压、电流与阻抗电压分解为正序、负序与零序三个分量。 正序电压与电流是指逆时钟旋转的三个互差 120°电气角的对称电压与电流分量，旋转顺序为 A、 B、C，正常对称负载条件下具有这个正序分量。正序阻抗是正序电流的阻抗。 负序电压与电流是由不对称条件下建立起来的分量，对称运行无此分量，也是逆时钟旋转的三个 互差 120°电气角的对称电压与电流分量，但旋转顺序为 A、C、B。负序阻抗是负序电流的阻抗。 零序电压与电流是单相的分量，是不对称条件下建立起来的剩余分量。零序分量是同相位同幅值。 零序阻抗是零序电流的阻抗。 正序分量与负序分量在每一瞬间之和都是零，但零序分量之和不是零，在每一相中的幅值为零序 分量的三分之一。 经以上分解后，瞬时值不等于零的不对称量(相量图不对称的星形、三个相量不形成闭合的三角形 接法)就可以计算了。 各个分量在实际变压器中的特点： (1)Y 接法(中点绝缘的星形联接， 10kV 的高压绕组常采用这一接法)因为没有返回的接地导线或 如 中点引出导线，故系统中二个线电流之和必须等于零，按对称分量分解时，只含有正序与负序电流 分量，而无零序电流分量存在。 从系统流向角形联接的绕组电流也有这一特性。 (2)YN 接法，中点接地时有流向地的中点电流或通过中点引出导线的电流(如配电系统的四线制)， 系统的相电流就含有零序分量电流；因零序电流分量在三个相中同相同幅值，零序电流分量为中点24电流的三分之一。 四线制配电系统的线与地间有单相负载时就属于这一条件。对高压输变电系统而言，一般不带任 何较大的中点负载电流，不对称负载一般是指线与线间的负载，可分解为含有负序电流分量，而无 零序分量。 (3)D 接法，三相角形联接绕组的三个线电压之和为零，由于它是闭合的联接，所以不会含有零序 电压分量。但在角接绕组内可有零序循环电流、短路电流的流通，这些电流都是从另一绕组中感应 过来的。另一绕组无零序电流分量，角接绕组内也无零序电流分量。有了角接绕组后，零序电流分 量可以互相平衡、去磁，最后零序电流安匝可以平衡，降低零序阻抗值。 变压器和电抗器都是静止电器，所以具有正序阻抗等于负序阻抗的特性，正序阻抗就是变压器的 阻抗，因此正序阻抗可在出厂试验时测出，零序阻抗决定于磁路形式、绕组的联接法、绕组相对位 置、漏磁的通道。正序阻抗相同的不同变压器可有不同的零序阻抗。如用优质碳素钢(沸腾钢)制成的 波纹油箱与普通碳素(镇静钢)制成的平板油箱有不同的零序特性。 有些情况甚至可有非线性的零序阻 抗。零序阻抗测量为特殊试验。 对 Yyn 联结组而言，在不对称负载时，只有一侧(yn 侧)有零序电流分量，所以能在铁心中激磁, 当铁心为不同结构时，就有不同的零序激磁阻抗(并联零序阻抗)： (1)三相三柱铁心 零序磁通一部分回路是空气，所以磁阻大，相当于并联零序磁阻抗较为小些，约为 60%左右。 (2)三相五柱铁心、三相壳式铁心、单相铁心组成的三相组铁心。 零序磁通可在铁心中形成回路，所以磁阻小，并联零序激磁阻抗很大，有时达 10000%，如零序磁 通饱和，还会引起电流畸变。零序磁通感应的零序电压分量会使中点偏移。因此，对 Yyn 接法而言， 不宜采用三相五柱铁心、三相壳式铁心。单相变压器也不能采用 Yyn 的三相组联结组。 对 YNd 联结组而言，如在不对称运行时，高压与低压绕组内都可含有零序电流分量，两者可达到 安匝平衡，所以零序磁通很小，零序阻抗为串联阻抗，其值约等于 90%～100%的阻抗电压。铁心结 构不影响此零序阻抗值。 下面列出一般接法的零序阻抗值。 (1)YNy，三相三柱铁心，高压绕组激磁时零序阻抗典型值为 50%； (2)Yyn，三相三柱铁心，低压绕组激磁时零序阻抗典型值为 60%； (3)YN，yn，y，三相三柱铁心，高压绕组激磁时，零序阻抗典型值为 a1?Z12，a1 为系数，0.8＜ a1＜1，Z12 为高压与中压间阻抗电压； (4)YN，yn，y，三相三柱铁心，中压绕组激磁时，零序阻抗典型值为 a2Z12，a2 为系数；a1＜a2 ＜1。25(5)YN，yn，y，三相五柱铁心，高压绕组与中压绕组激磁时，零序阻抗典型值都是 Z12。但这种 接法的高压与中压中点必须同时接地，否则，零序电流分量无法互相平衡。 (6)YNd，三相三柱铁心，高压绕组激磁时，零序阻抗典型值为 a1Z12。 (7)YNd，三相五柱铁心，高压绕组激磁时，零序阻抗典型值为 Z12。 (8)Dyn，三相三柱铁心，低压绕组激磁时，零序阻抗典型值为 a2Z12。 (9)Dyn，三相五柱铁心，低压绕组激磁时，零序阻抗典型值为 Z12。 (10)YNynd，三相三柱铁心，高压绕组激磁时，零序阻抗典型值为：a1[Z1+Z2‖Z3]， Z1、Z2、Z3 分别为高压、中压、低压单一绕组阻抗，如 Z1=(Z12+Z13－Z23)，Z2‖Z3 表示 Z2 与 Z3 的并联值，Z2‖Z3= 中压绕组激磁时，零序阻抗典型值为： a2(Z2+Z1‖Z3) (11)YNynd，三相五柱铁心 高压绕组激磁时，零序阻抗典型值为 Z1+Z2‖Z3 中压绕组激磁时，零序阻抗典型值为： Z2+Z1‖Z3 以上典型值中 a1、a2 是绕组对位置的系数，激磁绕组靠近心柱时系数接近于 1。 这里还应注意：零序激磁并联阻抗与对称运行时激磁阻抗的概念是不同的。 当高压与低压绕组中都有零序电流分量时零序激磁并联阻抗较小，而激磁电流始终存在的，是电 压的函数，为非线性，因此激磁阻抗也是非线性值。4.变压器并联运行并联运行是指同一变电站或发电厂内几台变压器的出线端子与出线端子的直接联接，现以双绕组 变压器为例加以说明。 为获得满意的并联运行，必须符合下列各条： (1)相位关系要相同，即时钟顺序数要相同(附加的可能组合见下面说明)； (2)变压比要相同，允许偏差也相同(尽量满足电压比在允许偏差范围±0.5%内)，调压范围与每级 电压要相同；26(3)阻抗电压相同，尽量控制在允许偏差范围±7.5%以内，还应注意极限正分接位置阻抗电压与极 限负分接位置阻抗电压要分别相同； (4)容量比在 0.5 与 2 之间。 (5)不同联结组别的变压器并联运行 将变压器的联结组分成 4 组： 组Ⅰ包括时钟顺序数 0、4 和 8； 组Ⅱ包括时钟顺序数 6、10 和 2； 组Ⅲ包括时钟顺序数 1 和 5； 组Ⅳ包括时钟顺序数 7 和 11。 同一联组不同时钟顺序可按图 1 作并联运行的联结法。 属于组Ⅲ和组Ⅳ的变压器可按图 2 作并联运行。 电压比不同时，在并联变压器之间就有循环电流，设二台变压器的额定容量分别为 Sa 和 Sb，其 相对阻抗为 Za 和 Zb，在高压和低压并联，空载下激磁，空载电压分别为 Ua 和 Ub，设 Ur 为额定电 压，电压差的标么值 电压差引起循环电流 Ic，设相应的无功功率为 Qc，Ic 和 Qc 的标么值为： 如 Sa=Sb，Za=Zb=Z，以上表达式为 当 Z=0.1，时， ，这一感性电流将与负载电流作相量和。 当阻抗电压不等时，阻抗电压较小的变压器将有较多的输出容量，有时可能超过额定容量。所以 尽量使并联运行的变压器具有绝对值接近的阻抗电压值。当超过额定容量时，应估计负载损耗值与 温升值。 当二台有载调压变压器并联运行时，应注意绕组排列。设高压侧有分接引线。 绕组排列为：心柱D低压D高压D调压时正分接时阻抗电压上升，负分接时阻抗电压下降；图 1 同一联结组不同标号的变压器，并联运行联法绕组排列为：心柱D高压D低压D调压时正分接时阻抗电压下降，负分接时阻抗电压上升。这样， 如上述二种排列方式的绕组作并联运行时，就会有较大循环电流。1(组Ⅲ) 或 7(组Ⅳ)7(组Ⅳ) 或 1(组Ⅲ)5(组Ⅲ)7(组Ⅳ)7(组Ⅳ)5(组Ⅲ)271(组Ⅲ) 或 11(组Ⅳ)11(组Ⅳ) 或 1(组Ⅲ)5(组Ⅲ)11(组Ⅳ)11(组Ⅳ)5(组Ⅲ)图 2 属于组Ⅲ、组Ⅳ联结组的变压器并联运行联结法5.变压器过激磁现象变压器过激磁是设计、制造与运行中常遇到的现象。产生过激磁的原因很多，主要为： (1)铁心结构上原因 目前都采用冷轧晶粒取向硅钢片作为铁心导磁材料，铁心为全斜 45°接缝的叠片方式，接缝分两处并有一搭接距离.在搭接处的截面虽增大了 ，故在接缝处有过激磁，磁通密度大了倍，但有效厚度却少了，故实际截面还是小了倍.因此目前在发展阶梯式接缝，即接缝在六处错开，这样，有效厚度可保持 切线的软件。，实际面积是增加了。作为过渡，接缝在三处错开，因阶梯接缝需改变剪(2)恒磁通调压的变压器带有负载时， 为保持不同负载下的输出电压为恒定值就必须补偿阻抗压降， 必须通过分接位置的变换或增加外施电压。当外施电压大于分接电压时或增加外施电压时会产生过 激磁。 (3)自耦变压器采用中点调压方式时，在铁心中有过激磁现象。自耦变压器的电压比越接近，过激 磁越严重。一般是电压比大于等于 2 时的自耦变压器才能采用中点调压方式。 (4)空载变压器在合闸瞬间的过渡过程有过激磁。当铁心中有剩磁通时，且在外施电压过零时的瞬 间合闸，过激磁最大，是最不利的空载合闸状态。这是变压器固有特性所引起的瞬时过激磁现象。 当 fn=50Hz 时，在 0.01s 内磁通达最大值。 现正发展电子型电压达峰值时合闸的断路器以减少合闸瞬间过激磁。 (5)三相三柱式铁心，Yyn0 接法变压器，由于负载不平衡引起中点电压浮动，此时铁心中也会过激 磁。 (6)发电机甩负载时会在变压器与发电机联接端子上出现过电压，并引起过激磁。当 fn=50Hz 时，28磁通可在 0.02s 内达最大值。 (7)在中点接地系统中，在单相接地故障的异常工况下，健全相的相电压会增加，110kV 及以上系 统，此电压会增加 1.3 倍。故障期间，铁心会过激磁。 (8)当电网频率低于额定频率时，当感性电压不变时，频率的降低会引起铁心中磁通的增加，会有 过激磁。 铁心中产生过激磁时会影响： (1)空载损耗会增加； (2)变压器的噪声水平将增加； (3)空载电流中高次谐波含量增加； (4)涌流会大于空载电流，引起较大的机械力； (5)过激磁时杂散磁通会离开主磁路引起结构件中附加损耗； (6)铁心的温升会增加； (7)过激磁的同时还有过电压，绝缘结构应能承受住这一过电压。 因此， IEC76D1 标准上对过激磁能力有一规定， 在 在设计时要保证变压器能具有一定的过激磁能 力。 在运行中，要保持一定的过激磁水平。 如不具有过激磁能力或承受较大过激磁能力，会影响变压器的安全运行。 在制造中常采用高频机组作电源是为了铁心中磁通密度为额定值，如感应试验时一般要采用 100Hz 及以上频率的电源。291．变压器允许温升 2．变压器的参数偏差值与使用峰值的参数 3．铁心 4．温升试验 5．冲击试验1.变压器允许温升变压器各个部门有不同的允许温升，不同的运行工况也有不同的允许温升。决定允许温升的因素 有：变压器的运行预期寿命、变压器的安全运行、变压器的检测技术。 绕组允许温升：绕组的允许温升是指整个绕组的平均温升，由电阻法测得，允许温升与绝缘耐热 等级有关。油浸式变压器属 A 级绝缘，由于传统的绕组温升测量法为电阻法，测得的温升为平均温 升，A 级绝缘允许的平均温升为 65K。平均温升与绕组最热点温升之差假使为 13K。在年平均温度 为 20℃时，A 级绝缘绕组最热点温度为 20+65+13=98℃，此时 A 级绝缘具有正常寿命。干式变压器 各种绝缘的允许平均温升：A 级为 60K，E 级为 75K，B 级为 80K，F 级为 100K，H 级为 125K，C 级为 150K。冬季绕组温升低于平均温升，绕组可延长寿命，夏季的绕组温升高于平均温升，绕组要 牺牲寿命。如超名牌容量也要牺牲寿命，但超名牌容量运行时，油浸式变压器 A 级绝缘绕组最热点 温度不能超过 140℃，即使牺牲的寿命不多，也不允许超过 140℃，因超过 140℃时油要分解出气体 而影响绝缘强度。所以油浸式变压器 A 级绝缘的最热点温度不能超过 140℃是从变压器安全运行出 发的。 大容量变压器有时有几种冷却方式，例如 ONAN/ONAF，变压器额定容量一般是指 ONAF 下的允 许值，当风扇失去电源后，冷却效率下降，如仍按 ONAF 冷却方式下容量运行时，绕组平均温升必 将升高，故 ONAN 冷却方式下必须降低容量运行，使绕组平均温升不超过 65K。 另外，双绕组或三绕组变压器中，二个或三个绕组应同时达相同的温升，当一个绕组达 65K 平均 温升时另一个或二个绕组低于 65K，则这样的设计是不经济的。油浸式变压器还应使油面顶层与几 个绕组平均温升同时达允许温升是较为经济的。即油面顶层温升达 55K，绕组平均温升达 65K 为经 济的方案。在设计阶段，就合理选取每一绕组的电流密度，在保持负载损耗不超过标准值时使各个 绕组的温升接近 65K，同时油面顶层也达 55K。但是，这对强油循环的变压器是难以达到的。因强 油风冷式变压器的油顶层温升一般为 40K，强油水冷式变压器的油顶层温升一般为 35K。 实际上，油面顶层温升与绕组平均温升很难同时到达极限允许值，因此，一般不能根据油面顶层 温升来判断绕组平均温升。 这也是大容量变压器既装油面温度指示仪与绕组热点温度指示仪的原因。30如单装油面温度指示仪时，有时较难判断绕组平均温升。尤其强油循环冷却变压器。 在分析变压器温升时还要注意冷却介质的温度： 一般风冷式变压器的冷却介质为空气，水冷变压器冷却介质为水。 当装有封闭母线时，低压套管在封闭母线内的介质虽为空气，但温度为 80℃。所以当低压套管用 于敞开式时与用于封闭母线内时有不同的允许温度。一般，用于封闭母线内的套管要降低额定电流， 因封闭母线内空气温度较高。 由此可知，引线、套管、有载分接开关或无载分接开关的允许温升决定于其周围介质的温升。变 压器又具有一定的超名牌运行的能力，带电组件也应具有相同的能力，既有一定的寿命，又不影响 安全运行。 前面分析的油面顶层温升与绕组平均温升是指稳态下的温升。有时，在运行中常有瞬时负载的变 化，如突然接入较大负载，突然甩负载，此时还应注意温度变化的时间常数。 油的时间常数较大，就是负载变化后，油面温度在较长时间后才能达稳定温升值，而绕组的时间 常数较小，绕组平均温度能较快地随着负载的变化而变化。 当负载增加时，不能认为油面温度没有变化，而绕组温度也没有变化。油的时间常数较大，油面 温度上升较慢，绕组时间常数较小，绕组温度上升较快。如有绕组温度指示仪，这个指示仪也应有 较好的响应时间，时间常数也要很小。 要控制 ONAF 风扇启动就不能靠油面温度指示仪，只能由绕组温度指示仪实现，或由套管电流互 感器来控制。 在变压器中，有时漏磁产生的损耗密度太大时，会产生局部过热。大电流引线附近的箱壁，大电 流套管引出处箱盖等处，有时会有局部过热。引起油分解出气体的局部过温度是不允许的，这会引 起可靠性的下降。这就要采取措施改变漏磁的途径，采取隔磁措施或在漏磁集中处用不导磁材料。 变压器在运行中，不可避免地会有短路，变压器短路时将流过短路电流，此时，变压器迅速发热， 由于短路电流很大，变压器等于在绝热条件下运行而不考虑散热。 A 级绝缘铜导线绕组在短路时的允许温度为 250℃。 为保持这一温度不超过，要在设计中计算短路电流下许用电流密度，使在允许的持续时间时铜导 线不超过 250℃ 铜导线的机械应力允许值与温度有关，铜导线的工作温度超过，允许应力降低。所以在引伸率为 0.2%时允许应力应是 250℃下的许用值。 研究变压器允许温升时，还有几点要引起注意： (1)有载调压变压器中有载分接开关内的过度电阻器，应使有载分接开关在连续操作下，电阻器对 油温升不超过 350K。31(2)做温升试验时，外部的热不要倒流入变压器，如短接引线电流密度太大就属这种情况的例子。 (3)可在绕组内埋设传感器靠光导纤维引出以测绕组热点温度，这样，更能测出变压器的超名牌运 行能力。 (4)高海拔处运行的变压器， 应注意高海拔处的散热困难， 但同时高海拔处的周围环境温度会下降， 二者有时可补偿。 (5)干式变压器的铁心温度会影响靠铁心柱绕组的温升。 (6)散热器内不能有剩气没有放出，散热器上必须要有放气塞，在温升试验前先放气。 (7)散热器的散热中心比发热中心要高为好。 (8)箱盖下不能有死油区。 (9)散热器或冷却器进入油箱中油，要能流入绕组，不能在绕组外空间短路流通。 (10)温升试验用机组要有足够容量， 必要时可用电容器补偿。 温升试验前后油中含气色谱分析是检 测有无过热的检测手段，但温升试验时间要足够长。也可用液相色谱分析检测糠醛含量来判断有无 低温过热。2.变压器的参数偏差值与使用峰值的参数考核变压器性能的参数都由技术条件规定，标准值都有自己的偏差值，偏差值有几种类型： (1)只规定下限，没有上限，越大越好： a.吸收比，绝缘电阻； b.套管间带电距离； c.绝缘承受能力； d.局部放电试验时间与次数，工频耐压试验时间与次数； e.电极表面场强； f.突发短路试验次数； g.冲击试验次数； h.有载分接开关的电寿命、机械寿命。 (2)只规定上限，没有下限，越小越好： a.空载损耗，负载损耗； b.空载电流； c.总损耗； d.绕组与油面顶层温升；32e.介质损耗率； f.噪声水平； g.局部放电量； h.绕组热点温升；短路时绕组允许温度； i.过激磁能力； j.油中含水量与含气量、油的带电度； k.测损耗时瓦特表的功率因数。 (3)既规定上限，又规定下限： a.阻抗电压； b.电压比； c.冲击电压波形及峰值； d.不平衡电阻。 (4)没有偏差要求的参数： a.零序阻抗； b.空载电流谐波分析； c.辅助风扇电机、泵的功率消耗； d.涌流。 (5)允许校正的标准值： a.高海拔温升限值； b.非额定电流下测得的阻抗电压与负载损耗(但至少加 50%额定电流)； c.非额定电流或非额定损耗下的温升(但至少加 90%额定电流)； d.用球隙校正感应试验或外施耐压时高压侧电压。 (6)必须精确的量 a.试验空载损耗与空载电流时电压波形； b.交流电源的频率。 在判断产品是否合格时，应根据以上要求进行评估。 另外，在变压器的性能参数上，有的采用方均根值，也有不少参数是采用峰值，对采用峰值的参 数有： (1)冲击电压值，包括全波、截波与操作波试验电压； (2)激磁涌流； (3)磁通密度；33(4)短路动稳定电流，包括非对称短路电流第一个峰值。 (5)工频试验电压以峰值实测值除以 当波形畸变时，峰值并不等于 值之比要比 作为均方根值。乘以均方根值，如接近饱和磁通密度时空载电流峰值与均方根大得多。所以，该用峰值的参数，必须以峰值来考核。3.铁心(1)铁心的作用 铁心由导磁材料构成，它是激磁电压产生的主磁通的回路。由于主磁通是闭合型的，因此铁心最 适宜的结构是闭合结构。由板料叠成时，相邻层接缝宜错开，由条料绕成卷铁心时，可连续绕制或 错开接缝以便打开接缝后能套绕组。 铁心主要作用是导磁，形式主磁通的闭合回路。因此，铁心材料应选用高导磁率硅钢片。但应注 意额定磁通密度，在低磁通密度时，高导磁晶粒取向冷压硅钢片的磁特性，如单位损耗等，不如一 般晶粒取向冷压硅钢片好。因此，应按照额定磁通密度选取硅钢片牌号。导磁材质应具备饱和磁通 密度较高的特点，以使变压器能有较高的过激磁能力。 对三相芯式铁心结构变压器而言，关键部位是 B 相铁轭 T 接部位，冷压硅钢片常用 45°接缝，由 于导磁率在纵向与横向不同，因此在 B 相 T 接处有回转磁通，那里的局部磁通密度会高于平均值， 有较大的单位损耗。如果 T 接部位的硅钢片毛刺较大，那里的叠装厚要比其它部位大，并形成铁心 夹不紧。所以，铁心设计时应注意接缝形式，加工时要控制 B 相 T 接处毛刺大小。 目前已有激光照射处理的高导磁晶粒取向冷压硅钢片，这种硅钢片的单位损耗低，饱和磁通密度 高，材质的检测以单片实测值为准，而不是方框试验结果为准。但这种硅钢片不宜采用硅钢片退火 处理工艺，它会抵消激光照射处理的效果。 目前又发展一种非晶合金(或称金属玻璃)导磁材料可用作配电变压器的导磁材料。 它是非方向导磁 材料，单位损耗特别低(经带磁场下的退火处理)，饱和磁通密度不很高，因此目前是制成带错开位置 可打开的接缝的卷铁心。三相变压器常采用四框式结构，其中有一个绕组接成 D 接。 用晶粒取向硅钢片叠成的铁心一般还是绕组的机械支撑框架，承受绕组的机械力(包括起吊应力、 短路应力、运输时冲击力等)。但用非晶合金绕成的卷铁心不能作为绕组的机械支撑框架，如果作为 框架时会改变非晶合金的特性。 (2)铁心对变压器性能的影响 铁心在激磁时会产生空载损耗，吸收系统的元功能量形成空载电流，铁心会产生温升。对干式变34压器而言，铁心温升会影响低压绕组温升。 铁心在激磁时还产生噪声，全电压合闸时还产生激磁涌流。 在要作操作波冲击试验以前的变压器的铁心中有剩磁时，它会影响施加操作波试验电压的波形。 剩磁还影响空载损耗值、涌流值。 铁心结构有时对局部放电也会产生影响。因为铁心是一个接地的电极，铁心叠片又是电容性接地。 铁心结构不正确，加工上存在缺陷时，会有多点接地的可能，它是常遇到的一种故障。故铁心必 须保证一点接地，以保证运行上的可靠性。4.温升试验温升试验目前是一次型式试验。 传统的温升试验考核绕组平均温升(用电阻法测)与油顶层温升， 如这两项温升实测值没有超过标准 中规定的允许温升限值，那么，变压器就被认为是通过了温升试验这项型式试验。 但是随着变压器电压等级的提高，大容量变压器损耗的降低，光纤维式测温装置的出现，油中含 气色谱分析技术与液相色谱分析技术的发展，温升试验作用型式试验项目之一的内容要增加了。 在强油循环冷却的超高压变压器中，由于油与绝缘纸板的相对运动，会使油中正负离子分离而产 生油流带电现象。如油路设计不好，油的速度、油路绝缘材料的表面粗糙度、油的材质控制不当， 如带电超势、表面张力、含水量、油流带电会发展成油流放电而形成故障。因为考核变压器的油流 带电性能，一般是结合温升试验，在只开泵下与开泵与带电压下测油流带电特性。利用只开泵不带 任何电压的试验前后的油中含气色谱分析结果加以判断(备用冷却器的泵一般不开)。 在开泵下进行规 定的局部放电试验。这二次是模拟运行工况进行的等价试验，在标准上目前还未有这样的要求，但 实际上，进行这二次试验是非常有益的。 对大容量变压器而言，还可利用温升试验前后的油中含气色谱分析以发现设计与制造上的一些缺 陷，如： a.换位错误 b.局部过热 国际大电网会议已有专门判断准则来发现这些缺陷。所以，进行这项试验时，温升试验时间要加 长，一般在 48 小时以上。 对大容量变压器而言，目前都在油箱壁上装有各种结构的磁屏蔽、板式、条式、上下垂直装，左 右跨相间放。漏磁在磁屏蔽中会产生噪声，即负载噪声，它在空载噪声测试时无法试出，只能在满 负载条件下的温升试验中测出，正好冷却装置的噪声也可一并测出。当容量较大，尤其阻抗电压较35大时，负载噪声不可忽视。所以，可利用温升试验测变压器的负载噪声。 目前，已有测绕组最热点温度的测温系统，在导线附近放传感器，通过光导纤维传出信号。可埋 设一定数量的传感器，可在温升试验中测出绕组最热点温度，与瞬态温度特性。这对大容量变压器 也是有益的。 对强油循环冷却的变压器，还可利用温升试验测出油回路的压降，以检测泵的扬程是否足够，会 不会产生负压现象。 温升试验中还要检测油箱壁上有无局部过热，这可利用红外测温仪进行。对大电流套管附近、大 电流引线附近可用红外线扫瞄以检测有无过热。 对特大容量变压器或高阻抗变压器应在器身工序的阶段，通一定百分数额定电流用红外测温仪检 测温度分布。以监视内部结构件的温度分布。 热有时会导致油的分解、纸的老化，既是变压器寿命问题，又涉及变压器安全运行问题。故温升 试验内容增加后对变压器可靠性而言是有益无害的。5.冲击试验对 Um＜300kV 变压器而言，雷电冲击试验是型式试验，包括全波冲击试验与截波冲击试验。对 于 Um≥300kV 的变压器而言，全波冲击试验与操作波冲击试验是出厂试验，截波冲击试验是型式 试验。 全波与截波冲击试验是交替进行，一般是负极性，先做一次全波冲击、做二次截波冲击、再做二 次全波冲击。因此，需要一个截断装置。 变压器容量较大时因电容量大而波形不能满足时应将冲击电压发生器几个级并联运行。 对变压器中点进行冲击试验时因属三相入波，电容量大，但试验电压一般不高，应将冲击电压发 生器几个级并联后加压。 全波电压与截波电压沿绕组不是均匀分布。 试验时，除施加电压的端子外，其它端子全部接地，即高压绕组中点、低压绕组起末端都接地。 在冲击试验时，低压绕组中部对铁心柱中部有冲击感应电压，如场强太高，在高压绕组作冲击试验 时， 会发生低压绕组对心柱的击穿。 当采用 HDLDLDH 或 LDHDL 结构时二个低压绕组联线处也 会有冲击感应电压。设计时必需注意这些部位的冲击耐受电压。 目前，有的有载分接开关中装有火花间隙与阀片，在冲击试验时，火花间隙有可能要放电，阀片 可能有电流通过，这对示伤来讲是件复杂的工作。因此要能区分变压器内部示伤波形的变化，与火 花间隙与阀片动作的波形变化，不要造成误判。36要使变压器能具有较高的耐受冲击的能力，变压器的绕组间电容应加大，对地电容要小。 冲击试验还应注意的一点：一旦产品发生击穿，尤其截波试验，冲击电流流过接地电阻时会有较 大压降，压降太大，会使仪表击穿，因此，必须注意接地电阻值不能高，一般规定在 0.5Ω 以下。必 要时，产品接地可与仪表接地分开。 Um≥300kV 的变压器还要进行操作波冲击试验。 操作波试验电压沿绕组按匝数均匀分布，并有感应作用。因此在操作波试验时，每个绕组不能短 接，高压绕组、低压绕组只能一点接地。 操作波试验时相间试验电压高于对地试验电压，而全波冲击与截波冲击试验时对地试验电压等于 相间试验电压。所以，操作波冲击试验时必须重新接线。 因为操作波冲击电压有感应作用，所以在原则上，操作波冲击试验电压加在高压绕组上与加在低 压绕组上都可以，但通常在实际试验时都施加在高压绕组的一个线端上。 因此，对高压试验大厅的冲击电压发生器而言，应能做雷电冲击试验又要能做操作波冲击试验。 变压器的剩磁对操作波波形有影响，变压器的操作波波形不是标准操作波波形。但试套管的操作 波波形是标准操作波波形。 操作波冲击试验时相间试验电压要预测一下，由于电容耦合，相间试验电压会超过规定试验电压。 试验时要用电阻降低相间试验电压。 操作波试验电压一般也是负极性的。 操作波冲击试验时还有一点要注意，即施加电压的线端与相邻相低压绕组间试验电压会超过施加 电压。 雷电冲击试验与操作波冲击试验都是逐项进行。371.套管 2.照国标或 IEC 标准试验合格的产品，在运行中是否有足够的可靠性 3.稳定温升与暂态温升 4.油浸与干式吹风冷却变压器冷却方式选择 5.绝缘水平（二）1.套管套管是变压器的载流组件，对变压器的绝缘性能有直接影响。 常用的套管型式：注油式、油纸电容式、胶纸式。 注油式用于较低电压等级，油纸电容式用于高压与超高压。胶纸套管目前很少应用，宜用于 均匀电场中，当用于不均匀电场中，绝缘性能不稳定。要保证局部放电量时一般不用胶纸套管。 选用套管应注意： (1)周围介质温度，用于油浸式变压器的套管，下部套管位于油中，下部接线端子的温升与油 顶层温升有关。 油浸自冷、油浸风冷的油顶层温升为 55K，因此，下部接线端子的允许温升为 15K。 强油风冷的油顶层温升一般为 40K，下部接线端子允许温升可提高到 25K。 强油水冷的油顶层温升更低，为 30K，下部接线端子允许温升为 35K。套管引出到外部的顶 部端子周围介质温度有几种： a.敞开空间，周围介质为空气温度，上部接线端子允许温升为 45K b.封闭母线内，周围介质温度为 80℃，上部接线端子允许温升为 15K。 c.GIS 内，周围介质温度决定于 GIS 温升，此时上部接线端子的最高温度 105℃。 (2)电气特性 凡与 GIS 连的套管要能承受住特快瞬变过电压 VFTO，要防止 SF6 渗入油中； 对要保证变压器局部放电量时，套管也要保证局部放电量；油纸电容式套管应有电容抽头小 套管，以便测视在局部放电量； 注油套管上部要有放气塞，以保持上部能充满油。 要求在套管外部装放电间隙时，要注意放电间隙的截波耐受能力； 大电流油纸电容式套管要保持 I2R 及介质损耗下保证温升，保证绝缘的热稳定。 套管的额定电流要比变压器最大电流大 20%，以保持一定的超名牌容量运行能力。 穿缆式套管中部穿电缆时，电缆线不能松脱与套管内铜管相碰，以免过热。38(3)套管外部端子应有一定的机械力承受能力。 (4)套管外部伞距与伞数 可用大小伞增加泄漏距离，泄漏比的计算是以 Um 作为分母，不是额定电压。 不能靠增加伞数减少伞间距离的办法增大泄漏比，应使爬电距离与跳电距离之比小 3.5～4。 (5)要使用二个套管并联时，不能在箱盖下套管的二个下部接线端子并联，只能在外部并联。 (6)大电流套管的箱盖处要隔磁。 (7)套管安装的倾斜角一般不大于 30°。90°安装时绝缘强度要下降。 (8)用于封闭母线内的低压大电流套管要降低额定电流使用，因封闭母线内介质温度较高。 (9)用于高海拔处的套管要增大泄漏距离。 (10)Um≥72.5kV 的套管中间法兰上要考虑能装三个套管型电流互感器。2.照国标或 IEC 标准试验合格的产品，在运行中是否有足够的可靠性？有时，有人会认为：凡按国标或 IEC 标准的要求通过所有型式试验、例行试验及特殊试验的产品， 在运行中一定会有足够的可靠性。如果经过分析研究，可以得出结论：以上的认识是片面的。