电力变压器

电力变压器是发电厂和变电所的主要设备之一。变压器的作用是多方面的不仅能升高电压把电能送到用电地区，还能把电压降低为各级使用电压，以满足用电的需要。总之，升压与降压都必须由变压器来完成。在电力系统传送电能的过程中，必然会产生电压和功率两部分损耗，在输送同一功率时电压损耗与电压成反比，功率损耗与电压的平方成反比。利用变压器提高电压，减少了送电损失。

变压器是由绕在同一铁芯上的两个或两个以上的线圈绕组组成，绕组之间是通过交变磁场而联系着并按电磁感应原理工作。变压器安装位置应考虑便于运行、检修和运输，同时应选择安全可靠的地方。在使用变压器时必须合理地选用变压器的额定容量。变压器空载运行时，需用较大的无功功率。这些无功功率要由供电系统供给。变压器的容量若选择过大，不但增加了初投资，而且使变压器长期处于空载或轻载运行，使空载损耗的比重增大，功率因数降低，网络损耗增加，这样运行既不经济又不合理。变压器容量选择过小，会使变压器长期过负荷，易损坏设备。因此，变压器的额定容量应根据用电负荷的需要进行选择，不宜过大或过小。

电力变压器原理视频（https://www.bilibili.com/video/BV18b411E7bo/?spm_id_from=333.788.videocard.1）

变压器的分类及运用

(一)按电源相数可分为：

单相变压器、三相变压器、多相变压器。

(二)按冷却方式可分为：

干式变压器：依靠空气对流进行冷却， 用于局部照明、电子线路等小容量变压器。
油浸变压器：依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。

(三)按工作频率可分为：

低频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器。

(四)按绕组形式可分为：

自耦变压器：用于连接不同电压的电力系统，也可做为普通的升压或降后变压器用。
双绕组变压器：用于连接电力系统中的两个电压等级。
三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。

(五)按铁芯形式可分为：

芯式变压器：用于高压的电力变压器。
非晶合金变压器：非晶合金铁芯变压器是用新型导磁材料，空载电流下降约80%，是节能效果较理想的配电变压器，特别适用于农村电网和发展中地区等负载率较低地方。
壳式变压器：用于大电流的特殊变压器，如电炉变压器、电焊变压器；或用于电子仪器及电视、收音机等的电源变压器。

低频变压器：变换电压或作阻抗匹配的元件，主要有音频变压器和电源变压器。

中频变压器：又称中周，中频变压器不仅具有变换电压、电流及阻抗的特性，还具有谐振于某一固定频率的特性。中频变压器运用包括收音机、电视机中频变压器，以及检测仪器用中频变压器等。

高频变压器：用场也很多，如收音机中的磁性天线，电视机中的天线阻抗匹配器等。

脉冲变压器：主要用于脉冲电路中，如电视机中的行输出变压器就是一种脉冲变压器。

变压器的型号命名方法

变压器的型号通常由产品名称+设计序号+额定容量+高压侧额定电压组成。

产品名称通常用字母表示线圈耦合方式、相数、冷却方式、线圈数、线圈导线材质、调压方式以及特殊用途等内容，见下表所列。

如型号：SFPZ9-120000/110
指的是三相（双绕组变压器省略绕组数，如果是三绕则前面还有个S）双绕组强迫油循环风冷有载调压，设计序号为9，容量为120000KVA，高压侧额定电压为110KV的变压器。

变压器的特性参数

变压器的主要技术参数一般都标注在变压器的铭牌上，一般包括额定容量、额定电压、额定电流、冷却方式、额定频率、绝缘水平、绕组联结组、相数、阻抗电压等。

1.额定容量（kVA）：额定电压,额定电流下连续运行时,能输送的容量。
2.额定电压（kV）：变压器长时间运行时所能承受的工作电压。
3.额定电流（A）：变压器在额定容量下,允许长期通过的电流。
4.额定频率（Hz）：指变压器在工作时允许工作的频率，中国国家标准为50 Hz。
5.相数：三相开头以S表示，单相开头以D表示。
6.冷却方式：变压器的冷却方式有多种，如油浸自冷、强迫风冷、水冷等。
7.绝缘水平：表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能的一个参数。变压器的绝缘电阻越大，性能越稳定。
8.联结组标号：根据变压器初级、次级绕组的相位关系，把变压器绕组连接成各种不同的组合，称为绕组的联结组。如Dyn11表示初级绕组是（三角形）联结，次级绕组是带有中心点的（星形）联结，组号为11点。
9.阻抗电压（%）：把变压器的次级绕组短路,在初级绕组慢慢升高电压,当次级绕组的短路电流等于额定值时,初级所施加的电压，一般以额定电压的百分数表示。
此外，变压器的技术参数还有空载损耗、负载损耗、温升方式、空载电流等。

模型

三相电力变压器模型

从外观看主要由变压器的箱体、高压绝缘套管、低压绝缘套管、油枕、散热管组成。

移去变压器箱体可看到变压器的铁芯与绕组，铁芯由硅钢片叠成，硅钢片导磁性能好、磁滞损耗小。在铁芯上有A、B、C三相绕组，每相绕组又分为高压绕组与低压绕组，一般在内层绕低压绕组，外层绕高压绕组。图2左边是高压绕组引出线，右边是低压绕组引出线。

把铁芯与绕组放入箱体，绕组引出线通过绝缘套管内的导电杆连到箱体外，导电杆外面是瓷绝缘套管，通过它固定在箱体上，保证导电杆与箱体绝缘。为减小因灰尘与雨水引起的漏电，瓷绝缘套管外型为多级伞形。右边是低压绝缘套管，左边是高压绝缘套管，由于高压端电压很高，高压绝缘套管比较长。

变压器箱体（即油箱）里灌满变压器油，铁芯与绕组浸在油里。变压器油比空气绝缘强度大，可加强各绕组间、绕组与铁芯间的绝缘，同时流动的变压器油也帮助绕组与铁芯散热。在油箱上部有油枕，有油管与油箱连通，变压器油一直灌到油枕内，可充分保证油箱内灌满变压器油，防止空气中的潮气侵入。

油箱外排列着许多散热管，运行中的铁芯与绕组产生的热能使油温升高，温度高的油密度较小上升进入散热管，油在散热管内温度降低密度增加，在管内下降重新进入油箱，铁芯与绕组的热量通过油的自然循环散发出去。

一些大型变压器为保证散热，装有专门的变压器油冷却器。冷却器通过上下油管与油箱连接，油通过冷却器内密集的铜管簇，由风扇的冷风使其迅速降温。油泵将冷却的油再打入油箱内，下图是一台容量为400000kVA的特大型电力变压器模型，其低压端电压为20kV，高压端电压为220kV。

采用油冷却的变压器结构较复杂，由于油是可燃物，也就存在安全性问题。目前，在城市内、大型建筑内使用的变压器已逐渐采用干式电力变压器，变压器没有油箱，铁芯与绕组安装在普通箱体内。干式变压器绕组用环氧树脂浇注等方法保证密封与绝缘，容量较大的绕组内还有散热通道，大容量变压器并配有风机强制通风散热。由于材料与工艺的限制，目前多数干式电力变压器的电压不超过35kV，容量不大于20000kVA，大型高压的电力变压器仍采用油冷方式。

电力变压器的参数选择与配置

变压器接线组别选择

新建35kV变电站，主变宜选用星角接线形式，当额定容量为20MVA时，可采用额定电流为350A的有载调压开关。新装设10/0.4kV配电变压器选用星角接线组别，以适应低压侧三相负荷不平衡和限制三次谐波的需要。

变压器有载调压分接开关配置

主变有载调压分接开关，必须选用可靠性高、维修量少的优质产品。原则上，只在500kV和35、110kV两级降压变电站的主变上配置有载调压分接开关，有载调压装置覆盖率应达100%。新建500kV主变，根据实际需要，有载分接开关操作的次数很少，因此，也可不配置有载调压分接开关，改为配置无励磁分接头切换开关。用户专用220kV主变，根据需要可装设有载调压分接开关。

主变负荷率

主变负荷率，是主变可靠运行的重要数据，也是电网中主变增容更改工程立项的主要依据之一。其中，“最高负荷率”和“平均最高负荷率”两个统计数据，分别从供电可靠性和控制容载比等不同角度考虑。
最高负荷率，主要用于调度、运行管理，让调度和运行人员掌握主变的实际正常运行时的最高负荷，能及时采取有效措施来均衡各台主变的负荷，防止造成主变的长期重载或过负荷运行，以提高供电可靠性。
平均最高负荷，为全年负荷最高的25个工作日的日最高负荷平均值。在数值上等于（主变压器所带平均最高负荷的视在功率/主变压器的额定容量）×100%。

容载比

容载比，是宏观控制城市电网变电总容量的指标，是城网中某一电压等级主变变电总容量与之相对应的负荷的比值。也是反映城网供电能力的重要技术经济指标之一。当容载比取值增加时，在相同负荷水平下，变压器总容量将增加，使电网建设投资增加，也会使电网运行成本增加，从而使电费增加，或使电网企业经济效益降低，因此，容载比不宜取值过大，如容载比过大，将造成电网建设早期投资增大。同理，载比取值减小，可能使电网的适应性变差，使调度不够灵活，甚至发生卡脖子现象。容载比过小，电网适应性差，影响供电。由此，应加强和改善网络结构，建立既满足可靠性要求，又降低容载比，以提高投资的经济效益。可采用变电站增加主变台数、次级电网增加转移负荷的能力，提高功率因数，提高自动化程度、提高各区域电网负荷预测及变电容量配置的准确性等措施。
随着各级电网的不断发展，电力变压器对电网运营效率和收益的影响作用必将进一步凸显，对其性能、选用、配置的要求也将更高。目前，新兴的变压器制造工艺正在不断被完善和超越，随着越来越多的先进变压器的相继问世及电网智能化发展步伐的加快，以主变压器为代表的各类型电网设备的智能水平将迈上一个新的台阶，从而有力保障和促进国民经济发展

故障与维护

1、焊接处渗漏油
主要是焊接质量不良，存在虚焊，脱焊，焊缝中存在针孔，砂眼等缺陷，电力变压器出厂时因有焊药和油漆覆盖，运行后隐患便暴露出来，另外由于电磁振动会使焊接振裂，造成渗漏。对于已经出现渗漏现象的，首先找出渗漏点，不可遗漏。针对渗漏严重部位可采用扁铲或尖冲子等金属工具将渗漏点铆死，控制渗漏量后将治理表面清理干净，大多采用高分子复合材料进行固化，固化后即可达到长期治理渗漏的目的。
2、密封件渗漏油
密封不良原因，通常箱沿与箱盖的密封是采用耐油橡胶棒或橡胶垫密封的，如果其接头处处理不好会造成渗漏油故障。有的是用塑料带绑扎，有的直接将两个端头压在一起，由于安装时滚动，接口不能被压牢，起不到密封作用，仍是渗漏油。可用福世蓝材料进行粘接，使接头形成整体，渗漏油现象得到很大的控制；若操作方便，也可以同时将金属壳体进行粘接，达到渗漏治理目的。
3、法兰连接处渗漏油
法兰表面不平，紧固螺栓松动，安装工艺不正确，使螺栓紧固不好，而造成渗漏油。先将松动的螺栓进行紧固后，对法兰实施密封处理，并针对可能渗漏的螺栓也进行处理，达到完全治理目的。对松动的螺栓进行紧固，必须严格按照操作工艺进行操作。
4、螺栓或管子螺纹渗漏油
出厂时加工粗糙，密封不良，电力变压器密封一段时间后便产生渗漏油故障。采用高分子材料将螺栓进行密封处理，达到治理渗漏的目的。另一种办法是将螺栓（螺母）旋出，表面涂抹福世蓝脱模剂后，再在表面涂抹材料后进行紧固，固化后即可达到治理目的。
5、铸铁件渗漏油
渗漏油主要原因是铸铁件有砂眼及裂纹所致。针对裂纹渗漏，钻止裂孔是消除应力避免延伸的最佳方法。治理时可根据裂纹的情况，在漏点上打入铅丝或用手锤铆死。然后用丙酮将渗漏点清洗干净，用材料进行密封。铸造砂眼则可直接用材料进行密封。
6、散热器渗漏油
散热器的散热管通常是用有缝钢管压扁后经冲压制成在散热管弯曲部分和焊接部分常产生渗漏油，这是因为冲压散热管时，管的外壁受张力，其内壁受压力，存在残余应力所致。将散热器上下平板阀门（蝶阀）关闭，使散热器中油与箱体内油隔断，降低压力及渗漏量。确定渗漏部位后进行适当的表面处理，然后采用福世蓝材料进行密封治理。
7、瓷瓶及玻璃油标渗漏油
通常是因为安装不当或密封失效所制。高分子复合材料可以很好的将金属、陶瓷、玻璃等材质进行粘接，从而达到渗漏油的根本治理。[3]

中国变压器品牌企业

（排名不分先后,2016年）

1.ABB（中国）有限公司
电器设备十大品牌，全球500强企业，总部位于瑞士苏黎世。
ABB拥有广泛的产品线，包括全系列电力变压器和配电变压器，高、中、低压开关柜产品，交流和直流输配电系统，电力自动化系统，各种测量设备和传感器，实时控制和优化系统，机器人软硬件和仿真系统，高效节能的电机和传动系统，电力质量、转换和同步系统，保护电力系统安全的熔断和开关设备。

2.西门子（中国）有限公司
始于1847年德国，世界500强企业，专注于电气化、自动化和数字化领域。
西门子在海上风机建设、联合循环发电涡轮机、输电解决方案、基础设施解决方案、工业自动化、驱动和软件解决方案，以及医疗成像设备和实验室诊断等领域占据领先地位。

3.施耐德电气（中国）有限公司
始于1920年法国，世界500强，全球配电设备领域领先品牌。
施耐德在能源与基础设施、工业过程控制、楼宇自动化和数据中心与网络等市场处于世界领先地位，在住宅应用领域也拥有强大的市场能力。

4.特变电工股份有限公司
始于1988年，中国变压器行业首家上市公司，大型变压器产品研制基地，世界输变电制造行业的骨干企业，其中变压器年产能达到2.5亿kVA，居中国第一位，世界前三位。

5.中国西电集团公司
电气-变压器十大品牌，始于1959年。主营业务为输配电及控制设备研发、设计、制造、销售、检测、相关设备成套、技术研究、服务与工程承包，核心业务为高压、超高压及特高压交直流输配电设备制造、研发和检测。

6.中电电气集团有限公司
成立于1990年，变压器十大品牌，致力于为社会提供创新性的输配电及光伏太阳能解决方案，世界一流的输配电及新能源供应商。

7.保定天威保变电气股份有限公司
公司是1000kV级及以下各类变压器、互感器、电抗器、太阳能电池、风力发电设备、高压套管、变压器专用设备以及IT技术等多产业的综合经济实体。

8.常州东芝变压器有限公司
由山东电工电气集团有限公司、日本株式会社东芝和东芝（中国）有限公司三家共同投资。公司主要生产大型电力变压器以及输变电开关装置零部件。

9.江苏华朋集团
由江苏华鹏变压器有限公司、江苏华朋特种电源设备有限公司、溧阳市华鹏电器有限公司、溧阳市华朋房地产开发有限公司等企业组成。其“110kV级及以下油浸式变压器”和“干式变压器”为中国名牌产品。

10.顺特电气设备有限公司
始于1988年，变压器行业领先品牌，国内较早进入干式变压器制造领域，专业制造干式变压器、预装式变电站、组合式变压器、干式电抗器等。

本文收集来源于书籍与互联网。

主要参考资料：

搜狐（https://www.sohu.com/a/220673405_651733）
知乎（https://zhuanlan.zhihu.com/p/26717651）
电子发烧友（http://m.elecfans.com/article/631502.html）