一、變壓器簡介

變壓器（Transformer）是利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級線圈、次級線圈和鐵心（磁芯）。主要功能有：電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）等。

 

二、變壓器中國相關(guān)現(xiàn)狀

我國變壓器制造企業(yè)約有1500家。500kV以上變壓器的生產(chǎn)企業(yè)近30家；220kV及以上企業(yè)約50家；110kV及以下生產(chǎn)企業(yè)在統(tǒng)計范圍內(nèi)具有一定規(guī)模的生產(chǎn)企業(yè)約130家左右。近3年來，我國年產(chǎn)變壓器需求量均在15億千伏安左右。產(chǎn)業(yè)洞察研究《變壓器市場分析報告》顯示我國變壓器行業(yè)產(chǎn)能約30億千伏安，其中沈、西、保三集團產(chǎn)能約5億千伏安。前幾年，我國電力建設(shè)發(fā)展迅猛，變壓器需求量迅速增加，導(dǎo)致國內(nèi)相當一部分變壓器企業(yè)快速擴大產(chǎn)能，甚至個別企業(yè)產(chǎn)能翻番。2009年以來，政府電力建設(shè)速度放緩，國內(nèi)變壓器需求量有所降低。特別是國網(wǎng)公司、南網(wǎng)公司采用集中招標方式采購變壓器，低價中標導(dǎo)致企業(yè)競爭空前激烈。此外，由于國內(nèi)市場競爭慘烈，中標價低于成本價，導(dǎo)致一些企業(yè)開始走海外路線，出口產(chǎn)品、國外建廠。此外許多公司已經(jīng)開始致力于開發(fā)新型、節(jié)能、環(huán)保、智能化產(chǎn)品。但是國內(nèi)變壓器企業(yè)普遍經(jīng)濟效益明顯下降，很多企業(yè)處于虧損或虧損邊緣。一大批配電變壓器企業(yè)，甚至出現(xiàn)了犧牲產(chǎn)品質(zhì)量而去惡意競爭的局面。此外，變壓器產(chǎn)品質(zhì)量下降、事故率上升。配電變壓器國抽合格率僅為70%。網(wǎng)上運行變壓器事故率呈上升趨勢，產(chǎn)生事故變壓器近5年生產(chǎn)品為多，電網(wǎng)安全受到威脅。

 

中國電力建設(shè)的迅猛發(fā)展帶動了中國變壓器制造行業(yè)的發(fā)展。2011年，全國變壓器的產(chǎn)量達14.3億千伏安，同比增長6.86%。2011年，中國變壓器制造行業(yè)規(guī)模以上(主營業(yè)務(wù)收入2000萬元以上)企業(yè)有1461家;實現(xiàn)銷售額2901.40億元，實現(xiàn)利潤總額166.08億元，資產(chǎn)規(guī)模為2638.40億元，產(chǎn)品銷售利潤為339.72億元。

 

中國變壓器行業(yè)競爭激烈，外資跨國公司搶占了很大市場份額，國內(nèi)變壓器制造企業(yè)數(shù)量也在快速增長。例如山東永成變壓器，中低端變壓器市場競爭激烈，具備220KV變壓器生產(chǎn)能力的企業(yè)有20余家，具備110KV變壓器產(chǎn)品生產(chǎn)能力的企業(yè)有100余家。而生產(chǎn)500KV等級以上變壓器企業(yè)通過技術(shù)和產(chǎn)能構(gòu)筑了很高的進入壁壘，市場格局趨于穩(wěn)定。

 

近年來，我國電力需求增長迅速，電網(wǎng)的高速建設(shè)拉動了輸變電設(shè)備的市場需求。變壓器作為電力輸送的關(guān)鍵電氣設(shè)備，市場需求也保持了穩(wěn)步的增長。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《中國變壓器制造行業(yè)市場需求預(yù)測與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》顯示，2013年我國變壓器行業(yè)銷售收入為3680.34億元，同比增長16.07%，2005-2013年行業(yè)復(fù)合增長率為20.76%。

 

我國變壓器行業(yè)企業(yè)數(shù)量非常龐大，2013年全行業(yè)有1650家企業(yè)，其中小企業(yè)就有1303家，占了近80%的比重。多數(shù)小企業(yè)技術(shù)實力不強，只能生產(chǎn)110以下的低端產(chǎn)品，從而導(dǎo)致中低端變壓器市場生產(chǎn)能力嚴重過剩。據(jù)統(tǒng)計，目前國內(nèi)變壓器的產(chǎn)能利用率僅為50%。

 

根據(jù)規(guī)劃，政府電網(wǎng)“十二五”期間將投資約2.55萬億用于電網(wǎng)建設(shè)，相比“十一五”期間的1.5萬億元，“十二五”電網(wǎng)投資額同比提升了68%。細分來看，2.55萬億中將有5000億用于特高壓電網(wǎng)投資，5000億用于配電網(wǎng)投資，另外約1.55萬億用于其他電壓等級的電網(wǎng)線路投資。

 

三、工作原理

變壓器是變換交流電壓、交變電流和阻抗的器件， 當初級線圈中通有交流電流時，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。

 

變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。

 

四、主要參數(shù)

主要技術(shù)數(shù)據(jù)一般都都標注在變壓器的銘牌上。

主要包括：額定容量、額定電壓及其分接、額定頻率、繞組聯(lián)結(jié)組以及額定性能數(shù)據(jù)（阻抗電壓、空載電流、空載損耗和負載損耗總重。

 

A、額定容量（kVA）：額定電壓.額定電流下連續(xù)運行時,能輸送的容量。

 

B、額定電壓（kV）：變壓器長時間運行時所能承受的工作電壓.為適應(yīng)電網(wǎng)電壓變化的需要,變壓器高壓側(cè)都有分接抽頭,通過調(diào)整高壓繞組匝數(shù)來調(diào)節(jié)低壓側(cè)輸出電壓.

 

C、額定電流(A):變壓器在額定容量下,允許長期通過的電流.

 

D、空載損耗（kW）: 當以額定頻率的額定電壓施加在一個繞組的端子上，其余繞組開路時所吸取的有功功率。與鐵心硅鋼片性能及制造工藝、和施加的電壓有關(guān).

 

E、空載電流（%）: 當變壓器在額定電壓下二次側(cè)空載時,一次繞組中通過的電流.一般以額定電流的百分數(shù)表示.

 

F、負載損耗（kW）: 把變壓器的二次繞組短路,在一次繞組額定分接位置上通入額定電流,此時變壓器所消耗的功率.

 

G、阻抗電壓（%）：把變壓器的二次繞組短路,在一次繞組慢慢升高電壓,當二次繞組的短路電流等于額定值時,此時一次側(cè)所施加的電壓.一般以額定電壓的百分數(shù)表示.

 

H、相數(shù)和頻率：三相開頭以S表示，單相開頭以D表示。中國政府標準頻率f為50Hz。國外有60Hz的政府（如美國）。

 

I、溫升與冷卻：變壓器繞組或上層油溫與變壓器周圍環(huán)境的溫度之差,稱為繞組或上層油面的溫升.油浸式變壓器繞組溫升限值為65K、油面溫升為55K。冷卻方式也有多種：油浸自冷、強迫風冷，水冷，管式、片式等。

 

J、絕緣水平：有絕緣等級標準。絕緣水平的表示方法舉例如下：高壓額定電壓為35kV級，低壓額定電壓為10kV級的變壓器絕緣水平表示為 LI200AC85/LI75AC35，其中LI200表示該變壓器高壓雷電沖擊耐受電壓為200kV，工頻耐受電壓為85kV，低壓雷電沖擊耐受電壓為75kV，工頻耐受電壓為35kV.

 

五、常見故障

(1)變壓器在經(jīng)過停運后送電或試送電時，往往發(fā)現(xiàn)電壓不正常，如兩相高一相低或指示為零;有的新投運變壓器三相電壓都很高，使部分用電設(shè)備因電壓過高而燒毀;

 

(2)高壓保險絲熔斷送不上電;

 

(3)雷雨過后變壓器送不上電;

 

(4)變壓器聲音不正常，如發(fā)出“吱吱”或“霹啪”響聲;在運行中發(fā)出如青蛙“唧哇唧哇”的叫聲等;

 

(5)高壓接線柱燒壞，高壓套管有嚴重破損痕跡;

 

(6)在正常冷卻情況下，變壓器溫度失常，并且不斷上升;

 

(7)油色變化過甚，油內(nèi)出現(xiàn)炭質(zhì);

 

(8)變壓器發(fā)出吼叫聲，從安全氣道、儲油柜向外噴油，油箱及散熱管變形、漏油、滲油等。

 

六、解決措施

(1)在新建變電所時，應(yīng)根據(jù)規(guī)范及時安裝高、低壓熔斷器。在變壓器運行中，發(fā)現(xiàn)熔斷器燒毀或被盜后應(yīng)及時更換;

 

(2)高、低壓熔斷件的合理配置：

 

①容量在100kVA以上的變壓器要配置2.0~3.0倍額定電流的熔斷件;

 

②容量在100kVA以下的變壓器要配置1.5~2.0倍額定電流的熔斷件;

 

③低壓側(cè)熔斷件應(yīng)按額定電流稍大一點選擇。

 

(3)加強用電負荷實測工作，在高峰期來臨時用鉗型電流表對每臺配變負荷進行測量，合理調(diào)整負荷，避免配變?nèi)嗖黄胶膺\行;

 

(4)對于10kV配變低壓側(cè)電壓在+7%~-10%范圍之內(nèi)，一般不允許調(diào)節(jié)分接開關(guān)。調(diào)節(jié)分接開關(guān)時，要由修試技術(shù)人員試驗調(diào)整;

 

(5)定期檢查三相電流是否平衡或超過額定值。如三項負荷電流嚴重失衡，應(yīng)及時采取措施調(diào)整;

 

(6)在每年的雷雨季節(jié)來臨之前;應(yīng)把全部配電變壓器上的避雷器送往修試部門進行檢測，試驗合格后及時安裝;

 

(7)在投運前應(yīng)做好以下檢測工作：

 

①帶負荷分、合開關(guān)三次，不得誤動;

 

②用試驗按鈕試驗三次，應(yīng)正確動作;

 

③用試驗電阻接地試驗三次，應(yīng)正確動作。

 

(8)定期清理配電變壓器套管表面的污垢，檢查套管有無閃絡(luò)痕跡，接地是否良好，接地所用的引線有無斷股、脫焊、斷裂現(xiàn)象，用兆歐表檢測接地電阻不得>4Ω。

 

(9)變壓器滲漏油的原因分析

 

1、橡膠密封件失效和焊縫開裂

變壓器的焊點多、焊縫長，而油浸式變壓器是以鋼板焊接殼體為基礎(chǔ)的多種焊接和連接的集合體。一臺31500kVA變壓器的總焊點達70余處，焊縫總長近20m左右，因此滲漏途徑可能較多。直接滲漏的原因是橡膠密封件失效和焊縫開裂、氣孔、夾渣等。

 

2、密封膠件老化、龜裂、變形

變壓器滲漏多發(fā)生在連接處，而95 %以上主要是由密封膠件引起的。密封膠件質(zhì)量的好壞主要取決于它的耐油性能，耐油性能較差的，老化速度就較快，特別是在高溫下，其老化速度就更快，極易引起密封件老化、龜裂，變質(zhì)、變形，以至失效，造成變壓器滲漏油。

 

3、變壓器的制造質(zhì)量

變壓器在制造過程中，油箱焊點多、焊縫長、焊接難、焊接材料、焊接規(guī)范、工藝、技術(shù)等都會影響焊接質(zhì)量，造成氣孔、砂眼、虛焊、脫焊現(xiàn)象從而使變壓器滲漏油。

 

4、板式蝶閥質(zhì)量欠佳

變壓器另外一個經(jīng)常發(fā)生滲漏的部位在板式蝶閥處，較早前生產(chǎn)的變壓器，使用的普通板式蝶閥連接面比較粗糙、單薄，單層密封，屬淘汰產(chǎn)品，極易引起變壓器滲漏油。

 

5、安裝方法不當

法蘭連接處不平，安裝時密封墊四周不能均勻受力，人為造成密封墊四周螺栓非均勻受力；法蘭接頭變形錯位，使密封墊一側(cè)受力偏大，一側(cè)受力偏小，受力偏小的一側(cè)密封墊因壓縮量不足就容易引起滲漏。此現(xiàn)象多發(fā)生在瓦斯繼電器連接處及散熱器與本體連接處；還有一點就是密封墊安裝時，其壓縮量不足或過大，壓縮量不足時，變壓器運行溫度升高油變稀，造成變壓器滲油，壓縮量偏大，密封墊變形嚴重，老化加速使用壽命縮短。

 

6、托運不當

托運及施工運輸過程中零部件發(fā)生碰撞以及不正確吊裝運輸，造成部件撞傷變形、焊口開焊、出現(xiàn)裂紋等，引起滲漏。

 

七、主要分類

一般常用變壓器的分類可歸納如下：

1、按相數(shù)分：

1)單相變壓器：用于單相負荷和三相變壓器組。

 

2)三相變壓器：用于三相系統(tǒng)的升、降電壓。

 

2、按冷卻方式分：

1)干式變壓器：依靠空氣對流進行自然冷卻或增加風機冷卻，多用于高層建筑、高速收費站點用電及局部照明、電子線路等小容量變壓器。

 

2)油浸式變壓器：依靠油作冷卻介質(zhì)、如油浸自冷、油浸風冷、油浸水冷、強迫油循環(huán)等。

 

3、按用途分：

1)電力變壓器：用于輸配電系統(tǒng)的升、降電壓。

 

2)儀用變壓器：如電壓互感器、電流互感器、用于測量儀表和繼電保護裝置。

 

3)試驗變壓器：能產(chǎn)生高壓，對電氣設(shè)備進行高壓試驗。

 

4)特種變壓器：如電爐變壓器、整流變壓器、調(diào)整變壓器、電容式變壓器、移相變壓器等。

 

4、按繞組形式分：

1)雙繞組變壓器：用于連接電力系統(tǒng)中的兩個電壓等級。

 

2)三繞組變壓器：一般用于電力系統(tǒng)區(qū)域變電站中，連接三個電壓等級。

 

3)自耦變電器：用于連接不同電壓的電力系統(tǒng)。也可做為普通的升壓或降后變壓器用。

 

5、按鐵芯形式分：

1)芯式變壓器：用于高壓的電力變壓器。

 

2)非晶合金變壓器：非晶合金鐵芯變壓器是用新型導(dǎo)磁材料，空載電流下降約80%，是目前節(jié)能效果較理想的配電變壓器，特別適用于農(nóng)村電網(wǎng)和發(fā)展中地區(qū)等負載率較低的地方。

 

3)殼式變壓器：用于大電流的特殊變壓器，如電爐變壓器、電焊變壓器;或用于電子儀器及電視、收音機等的電源變壓器。