配电变压器

　　1发展

　　配电变压器，指用于配电系统中根据电磁感应定律变换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器。我国变压器产品按电压等级一般可分为特高压(750KV及以上)、超高压(500KV)变压器、220-110KV变压器、35KV及以下变压器。配电变压器通常是指运行在配电网中电压等级为10-35KV、容量为6300KVA及以下直接向终端用户供电的电力变压器。

　　2000年以来，由于受到城乡电网改造工程的拉动，中国配电变压器行业保持了良好的发展势头。据《2013-2017年中国配电变压器行业市场需求预测与投资战略规划分析报》[1]数据显示，2008年中国配电变压器的年产量超过4亿KVA，约占全部变压器年产量近40%。2010年中国变压器产量达到12.23亿KVA，按照40%比例计算，估计2010年新增配电变压器产量达5.34亿KVA。2010年配电变压器制造业实现产值约425.18亿元，同比增长18.84%。

　　随着我国“节能降耗”政策的不断深入，国家鼓励发展节能型、低噪音、智能化的配电变压器产品。在网运行的部分高能耗配电变压器已不符合行业发展趋势，面临着技术升级、更新换代的需求，未来将逐步被节能、节材、环保、低噪音的变压器所取代。

　　截至目前，主流的节能配电变压器主要有节能型油浸式变压器和非晶合金变压器两种。

　　油浸式配电变压器按损耗性能分为S9、S11、S13系列，相比之下S11系列变压器的空载损耗比S9系列低20%，S13系列变压器的空载损耗比S11系列低25%。国家电网公司已经广泛使用S11系列配电变压器，并正在城网改造中逐步推广S13系列，未来一段时间S11、S13系列油浸式配电变压器将完全取代现有在网运行的S9系列。

　　非晶合金变压器兼具了节能性和经济性，其显著特点是空载损耗很低，仅为S9系列油浸式变压器的20%左右，符合国家产业政策和电网节能降耗的要求，是节能效果较理想的配电变压器，特别适用于农村电网等负载率较低的地方。尽管国家发改委早于2005年开始鼓励和推广非晶合金变压器，但受制于原材料非晶合金带材产能不足的制约，我国非晶合金变压器一直未进行大规模生产。在网运行使用的非晶合金变压器占配电变压器的比重仅为7%-8%，全国范围内仅上海、江苏、浙江等地区大批量采用非晶合金变压器。前瞻网认为随着安泰科技非晶合金带材生产线的达产，原材料制约问题得以解决，未来5-10年非晶合金变压器将在全国范围内得到推广使用，市场潜力巨大。

　　目前配电变压器竞争激烈，面对原材料成本高的压力，以及节能评估体系建设和市场监督管理的不足，选用节能变压器所面临的较高初次投入，使得节能变压器的推广带来一定的困难。

　　我国变压器节能标准政策发展起步虽晚，但步伐很快，随着配电变压器能效标准的进一步修订和推进，将与国际上发达国家的最高能效标准处于同一水平。无论从能源节约，还是技术实力，我国的变压器行业都将处于世界变压器发展的前列。更为重要的是，变压器的节能不仅仅体现在变压器设备出厂所标定的损耗定值，用户的全寿命周期管理模式的建立，对于变压器的经济运行管理，更能发挥产品节能的最大价值，从而实现变压器节能的真正效益。[2]

　　概述

　　配电电力变压器是一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压（电流）变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压（电流）的设备。当一次绕组通以交流电时，就产生交变的磁通，交变的磁通通过铁芯导磁作用，就在二次绕组中感应出交流电动势。二次感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成正比。主要作用是传输电能，因此，额定容量是它的主要参数。额定容量是一个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以kVA或MVA表示，当对变压器施加额定电压时，根据它来确定在规定条件下不超过温升限值的额定电流。较为节能的电力变压器是非晶合金铁心配电变压器，其最大优点是，空载损耗值特低。最终能否确保空载损耗值，是整个设计过程中所要考虑的核心问题。当在产品结构布置时，除要考虑非晶合金铁心本身不受外力的作用外，同时在计算时还须精确合理选取非晶合金的特性参数。国内生产电力变压器较大的厂家有特变电工、山东明大、特变鲁明变压器等。

　　供配方式

　　10KV高压电网采用三相三线中性点不接地系统运行方式。

　　用户变压器供电大都选用D/yn11结线方式的中性点直接接地系统运行方式，可实现三相四线制供电。

　　容量选择

　　在配电变压器运行中，有因容量过大而欠载运行的，也有因过载或过电流运行而导致设备过热，甚至烧毁的情况。这种装置容量选择失当的，影响了电力系统供电的可靠性和经济性。

　　变压器的容量是在负荷统计的基础上选定的。由于负荷预计不容易做准，—般按预计的最大负荷选择。这样选的结果，往往容量设置偏大，给电力系统的运行带来不利影响。若按经济运行选择，就是利用变压器的铜损与铁损相等的条件，导出变压器的最大经济负载率及变压器额定容量与最大负荷比。由于实际运行负荷不一定就是负荷统计出的最大负荷，且负荷是随机的，运行效率是变动的，其经济运行效益很难实现。

　　当前在配电系统中正在利用新型低损耗变压器替换高能耗变压器，单铁损一项就降低大约40%。由于配电变压器数量大，负荷变动也大，其经济效益是十分显著的。

　　因此，我们认为如何充分利用变压器的设置容量，而又不损害变压器的正常使用寿命，应该成为选择配变压器容量的主要依据。

　　我们推荐的办法是：根据负荷预计出的最大负荷Smax及典型日负荷曲线，按照国际电工委员会(IEC)标准(1972年)一油浸变压战负载导则，选择配电变压器容量。该标准已被我国采用。该方法的优点是考虑了变压器正常过负荷能力，在不缩短变压器寿命印前提下，充分利用变压器设置容量。这从减小投资，改善配电网的运行条件，其经济效益也显著的。

　　根据该方法编制的计算机程序，已计算六种典型日负荷曲线相应的配电变压器容量选择表，荷负曲线的负荷参考类型为。

　　I：浇地、麦场用；

　　H：村付业；照明、场院用；

　　皿：付业；照明、浇地、场院用；

　　IV：地、县工业用；

　　V：带有工业负荷的村综合负荷；

　　VI：城镇工业综合负荷．

　　附表的使风方法如下

　　①确定负荷类型，选定典型日负荷曲线。

　　②确定等值空气温度θδ；IEC标准中的环境温度不是环境的平均温度，而是等值空气温度，其含意是：在的时间间隔内，在负载下，如维持θδ不变，则绝缘的劣化等于空气温度自然变化时的绝缘劣化；这里为了方便，建议：江南地区取22℃、24℃江北地区取20℃，西北、东北地区取16℃、18℃。

　　根据预计出的最大负荷值(千伏安)，查表确定所选变压器的额定质量Sn。

　　例如：负荷曲线I，年等值空气温度为9℃；最大负荷1000千伏安，应选的800千伏安的配电变压器。

　　④根据环境条件及负菏类型，确定工作变压器的正常过负荷能力。

　　例如VI类负荷曲线，年等值空气温度为22℃，工作变压器的额角容量为315千伏安，该变压器能带的最大负荷为340千伏安。

　　应该说明的是：按照上述方法选择变压器容量，在实际运行中还应接受最大负荷持续运行允许时间的约束；才能保证安全。如果超过允许时间则仍有烧毁变压器的危险。该允许时可根据自然循环油浸变压器绕组最高温度计算式得到。为了方便；附表已计算出最大荷极限运行时间τmaxe计算条件是：环境最温度为35℃，绕组最热点温度不超过140例如：附表IV年等值空气温度为20℃罚负荷极限运行时间为17小时,由六个表可出，当最大负荷与额定容量之比3dl。低在1．17及以下时，最大负荷极限制，即不会有过热的危险。

　　2技术工艺保证

　　同绕工艺绕制高压线圈是使用高速绕线机绕制的，该绕线机对导线采用机械张紧且张紧力恒定。伺服系统是实现无极规自动控制排线，排线紧密紧凑，自动计数准确;由于高压线圈绕制过程中对导线施以拉紧和紧靠，所以高压线圈的导线是靠实的，与端绝缘之间是刚性紧挨接无压缩余量，同理，低压线圈也是如此。所以，同绕后的相绕组的轴向高度即可保证设计尺寸(从而保证了阻抗电压的准确性)。

　　铁芯叠装

　　铁芯是在气动翻转起立的叠装台上装配的，利用特制的位置定位工装，采用不叠上铁轭工艺叠码铁，铁芯夹码后夹紧下夹件，柱铁用槽钢和上夹件临时夹紧，并用C型卡具在空间辅夹柱铁;起立移动存放区涂刷固定剂，干燥固化后卸下临时卡具，转入器身装配工序。铁芯片间结合牢固，损耗低和噪音小。

　　器身装配

　　由于铁芯不带上铁轭，绕组式相单元，铁轭垫块采用模注成型的环氧树脂垫快，高压引线及分接引线的绝缘采用增强的PVC管穿套等特殊配套组合，在滚动平台流水线上进行器身绝缘和引线装配，装配速度快，质量好且清洁卫生。

　　波纹油箱

　　波纹油箱是利用波纹生产线中的“波纹片折叠机”，自动将规格的冷轧钢板卷料折叠成设计图纸要求的片型，包括波纹片的波纹高，节距，波纹片，直边长度及总长度和宽度。折叠质量好速度快;波纹片折叠后进入焊接，完成折叠端缝和加强铁焊接，此焊接采用氩弧焊，焊接电弧稳定，焊缝熔深大，成型好无缺陷。波纹油箱有箱底，箱沿，中间是波纹片组对焊接而成的长方形邮箱。波纹片是由薄板折叠加工而成，变压器工作时除具有良好的散热性能外，波纹片的波翅还具有膨胀可缓解内部压力上升的功能。

　　特点

　　10KV,35KV级S9,S10.S11系列配电变压器，容量范围30-3150KVA;铁芯为三相三柱式，多级阶梯圆柱型;线圈采用同绕技术，同心度好，抗短路能力强，主要技术指标达到同类产品国内先进水平。

　　3基本知识构造

　　变压器，咋构成，线圈油箱和铁芯，油绝缘来又传热，散热管子装两侧。

　　无载开关可调压，瓷质套管把缘绝，油标油温呼吸器，装在油枕的上侧。

　　变压器，压么变，动电生磁磁变电，一次线圈通交电，二次线圈感生电。

　　两个线圈虽不连，闭合磁路有铁芯，电流愈大导线粗，电压匝数比成正。

　　变压型号知性能，技术参数作鉴证，电压电流空载流，容量KVA为额定。

　　阻抗电压功率损，空载损耗是P0，接线组别12种，Y,yn0、Y,d11、YN,d11型。

　　电压调整有两法，有载无载调电压，电压低了调一档，分接开关在高压。

　　调压原理是个啥，变动绕组线圈匝，每档调压正负5%,指针到位销钉卡。

　　配变位置咱确定，保证电压是关键，小容量，多布点，选在负荷的中心。

　　高压不超15千米，低压供电半公里，照明半径稍放大，最大不过1.5km。

　　室外变台型式三，单杆双杆和三杆，560以上变压器，选用落地石台式。

　　为了运行保安全，最好采用室内变，配变建在中心点，用电电压有保证。

　　保护

　　配变保护较简单，短路熔断跌开关，中和雷电靠地线，关键就在雷避器。

　　跌开高度四五米，倾斜不超30度，无论防雷和跌开，相间保持有半米。

　　变压器器额定电流与熔断流的概算

　　配电电流咋估算，容量乘倍较简单，高压百六就是安，低压就按一倍半。

　　熔丝选择啥原则，也按容量来选择，高压移位便是安，低压容量翻一番，配电变压器运行系统

　　大地零位是标准，电气接地才安全，配变运行多型式，TT、TN、和IT。

　　TN系统又分三，TN-S、TN-C，还有TN—C—S，接地系统选由你。

　　防雷接地

　　防雷保护接地极，电阻越小越优异，2.5m角钢地八支，间距2米较合适。

　　2.5扁纲连接起，百千伏安四欧计，百以下的变压器，不超过十欧都可以。

　　损耗（Δp）

　　电力变压有变损，铜损铁损温度升，铁芯磁化反复变，磁滞涡流为铁损。

　　降损节能选配变，“S11”型最先进，铁损铜损都相等，这种运行最节能。

　　变压器，能并列，负载大小可调节，并列运行优点多，满足条件有四个。

　　接线组别要相同，两台变比不岀差，短路电压需一致，容量不超三比一。

　　电力电光中转站，变压配电供电源，要想连续不断电，配变维护也关键。

　　一周半月巡一次，维护制度作保证，外部清扫内检查，安全供电创最佳。

　　变配负荷流换算，十五千瓦约1安，三五千伏变电站，1安电流五十算。

　　电压等级十一万，一百六十约1安，要想得出精确数，请按常规公式算。

　　防止烧坏

　　1、合理选择配电变压器的安装地点

　　配电变压器的安装即要满足用户电压的要求，且尽量避免将配电变压器安装在荒山野岭，易遭雷电袭击又远离居民区的地方，这样不便于运行人员定期维护，不便于工作人员管理。

　　2、合理选择配电变压器的容量

　　合理选择配电变压器的容量也十分重要，既不能造成配电变压器过负荷烧坏，也不能造成大马拉小车式的浪费。应根据用户负荷情况，统计容量，合理选择配电变压器容量。如：一台100kV·A的配电变压器，功率因数为0.85时，它能带85kW负荷。

　　3、加强用电负荷的测量

　　在用电负荷高峰期，应加强对每台Satons配电变压器负荷的测量，必要时增加测量次数，对三相电流不平衡的配电变压器应及时调整，防止中性线电流过大容易烧断引线造成用户设备烧坏。

　　4、避免在配电变压器上安装低压计量箱

　　应逐渐撤除偏远山区配电变压器台区上安装的低压计量箱，尽可能改为室内安装，如前几年我局消灭无电乡时，为便于管理防止电量损失，对边远山区都安装了低压计量箱，由于长时间运行，计量箱玻璃损坏或配电变压器低压桩头损坏不能及时进行更换，致使因雨水等原因烧坏电能表引起配电变压器受损。

　　5、合理配置配电变压器高低压熔断器熔体

　　配电变压器高低压熔断器熔体配置不合理，容易造成配电变压器严重过载而烧坏配电变压器。高低压熔体配置应遵循：①容量在100kV·A以下的变压器配置2.0～3.0倍额定电流的熔丝体；②容量在100kV·A以上的变压器配置1.5～2.0倍额定电流的熔体；③低压侧熔丝应按额定电流稍大一点配置。

　　6、不宜私自调节分接开关

　　由于冬夏两季用电负荷的差异，电压高低略有差异，为达到电压的需求，有些农村电工随意调节分接开关而不进行相关测试，造成分接开关不到位，引起相间短路而烧坏配电变压器。

　　7、配电变压器高低加装绝缘罩

　　为防止自然灾害和外力破坏，必要时对道路狭窄的小区和森林保护区加装高低压绝缘罩，防止配电变压器上掉东西引起低压短路烧坏变压器。

　　8、配电变压器高低压侧均应加装避雷器

　　对多雷区配电变压器高低均应加装避雷器，避雷器质量不合格或故障时没有及时更换，易遭雷电袭击烧坏变压器。每年雷雨季节，应把避雷器送往修试部门试验合格后及时安装，禁止使用不合格的产品。

　　9、定期测量配电变压器接地电阻

　　配电变压器经长期运行（尤其是接地引线采用铝线代替）出现严重氧化，接地电阻增大，再加上地埋接地体锈蚀、断裂，造成中性点电位偏移，当雷击或过电压时，易引发事故。按规程接地装置应满足：100kV·A以下配电变压器接地电阻不大于10Ω，100kV·A以上配电变压器接地电阻不大于4Ω。

　　10、加强日常管理

　　定期巡视线路，砍伐树木，防止树枝碰在导线上引起低压短路烧坏配电变压器。工作人员对配电变压器缺乏日常管理使变压器长期缺油运行，呼吸器末安装或不及时更换硅胶，使配电变压器进水受潮，容易引发事故。配电变压器本身存在质量问题，由于配电变压器安装地点较远，有些施工人员擅自把未经试验的配电变压器投入运行，临时用电，而烧坏变压器。

　　11、定期检查配电变压器低压引线

　　严禁用导线自身做线鼻子，直接上到配电变压器低压桩头上，要定期检查、坚固引线与配电变压器桩头的接点，防止因松动而烧坏配电变压器低压桩头。

　　要使配电变压器长期安全运行，少出故障，作为运行管理人员，一定要做到勤检查、勤维护、勤测量，及时发现问题及时处理，避免故障扩大而烧坏配电变压器。

　　维修

　　1）进行维修前必须将其前一级电源开关分闸断电，并悬挂停电标志牌。然后用验电笔检查确认被维修装置已断电，方可进行维修；

　　2）维修时，必须二人在场，一个维修，一人监护；

　　3）维修人员必须是熟悉配电装置的专业电工；

　　4）维修人员必须佩带防护用品，使用电工绝缘工具

　　5）更换电器必须与原规格一致，禁止使用不合格的代用品；

　　6）维修时，不得随意改变原配电装置接线，不得随意拆除原配开关电器；

　　7）维修结束时，应脱离配电装置，然后由电源侧开始逐级合闸通电，用验电器确认电源接通后，再向下一级通电试验

　　8）维修结束同时，摘除上一级电源开关并悬挂的停电标志牌。

　　4运行维护1.配电变压器的过负荷运行

　　变压器过负荷运行，是指负荷电流超过了变压器的额定电流。一般情况下，变压器在小负荷运行时，其绝缘材料不能充分发挥作用，而在持续过负荷运行中，变压器会产生高温，使绕组绝缘部分被烧硬脱落，形成匝间短路;同时变压器油产生油泥，聚积在油箱板、绕组和铁心上，致使变压器油散热不良。这种恶性循环，不仅严重影响变压器寿命，还会造成高压击穿和变压器烧毁等事故。因此，要经常观察三相负荷电流。三相负荷电流力求一致，如有偏差，不应超过10%。

　　2.配电变压器的异常声音

　　交流电通过变压器绕组时，由于铁心自振原因会产生正常均匀的“嗡嗡”声。如果出现异常声音，需要查找原因，并及时向有关部门报告处理。变压器空载时和带负荷后，声音也有所不同。根据异常声音特点与以往比较，查出原因后方可投入运行。

　　3.配电变压器温度的检查

　　变压器的运行温度与其寿命有很大关系。变压器在正常温度95℃以下运行，其寿命为20a;如果升到110℃运行，寿命会缩短到7a;若温度升到130℃运行，其寿命会缩短到2a;变压器在170℃的温度下持续运行，d左右就会报废。10温度超过变压器允许值，要查明原因，及时采取对策。

　　4.配电变压器油位是否正常，有无渗、漏油或油色异常现象

　　造成油位下降的原因很多。由于焊接质量和密封不良，使散热管、阀门、箱沿等处容易渗、漏油。当油位降到变压器上盖以下时，油和空气的接触面增加，就容易氧化变质和吸收空气中的水分，致使油的耐压强度降低，从而破坏绕组的绝缘性能。缺油严重时，变压器导电部位对地和相互之间的绝缘降低，造成相间或对地击穿放电。此时如果继续使用，变压器油就不能正常循环对流，致使变压器油温升高，缩短寿命甚至烧毁。

　　5.配电变压器绝缘套管有无损伤、破裂和放电痕迹

　　绝缘套管长时间不清理，或有破损裂纹和放电痕迹，在阴雨或降雾天气时，绝缘套管的泄漏电流因空气潮湿而增大，绝缘下降，会发生对地闪络。另外，绝缘套管积垢严重，以及绝缘套管上有大的碎片和裂纹，也会造成闪络或爆炸事故。解决此现象除观察绝缘套管本身外，还要注意套管的积污规律，如风向、周围环境等，这样才能做好清洗工作。

　　6.配电变压器的定期清理

　　要定期清理配电变压器上的污垢，检查套管有无闪络放电，接地是否良好，有无断线、脱焊、断裂现象，要定期摇测接地电阻，其阻值不大于4Ω(容量100kV·A及以上)或10Ω(容量小于100kV·A)，或者采取防污措施，安装套管防污帽。在接、拆配电变压器引出线时，要严格按照工艺操作，避免引出线内部断裂。

　　5常见故障分析1.三相负荷不平衡或季节性过负荷

　　配变三相负荷不平衡从调查结果来看大量的存在，特别是在农村，电力负荷的大部分为单相负荷，且负荷变化大，因此，有许多配电变压器三相的负荷不平衡，使三相不能对称运行，产生零序电流.。这一方面使变压器的损耗增大，另一方面降低了变压器的有效容量。以上两种情况将导致变压器过热、绝缘油老化，使绕组绝缘水平降低，最终也将导致变压器损坏。可采取如下措施：

　　①调查配电变压器的负荷情况，包括一天24小时的负荷与一年4个季节的负荷，弄清负荷的大致情况，并尽量地调整好三相负荷，使之接近对称运行;

　　②调整用电峰谷时间，减少过负荷情况;同时要及时给变压器增容，避免变压器长期过负荷运行。

　　2.接地不良

　　遭受雷击配电变压器的防雷保护工作一般都做了，但仍存在两个问题：①避雷器接地不良;②只重视高压侧装设避雷器，而忽视低压侧也需装设避雷器的问题(尤其是多雷地区)。如果避雷器接地不良，发生过电压时，避雷器不能很好地泄放电流，就会使变压器的绝缘损坏;如果低压侧未装设避雷器，当高压侧避雷器向大地泄放很大的雷电流时，在接地位置上产生电压降，此电压在经变压器外壳的同时也作用在低压侧绕组的中性点，而低压侧绕组通过低压线路的波阻抗接地。可采取如下措施：

　　①查清与避雷器有关的接地不良处，按要求重新进行改接。注意先要把避雷器的接地线直接与变压器的外壳、低压侧中性点连接在一起，然后共用接地装置。其接地电阻不亦超过4Ω;②对于多雷区，低压侧要增设一组低压避雷器。

　　3.渗油漏油

　　配电变压器中变压器油的渗漏现象也较多。由于渗漏，使变压器内的油量减少，油位降低，造成空气与水汽的渗入，加快了油的氧化而使其劣化，使油的粘度变大，对流速度降低，影响变压器的散热，使温升较高，这又进一步加速油的劣化。同时劣化后的油酸性增强，导致绕组的绝缘电阻降低，甚至对绝缘起到破坏作用，长此以往，必然导致变压器损坏。可采取如下措施：①查清渗漏油的地方，并作好处理;②查看变压器油是否劣化变质，对油进行简单分析。如果变压器油由初期的淡黄色逐步变成橙色，棕色，且油的粘度较大，说明变压器油已劣化，必须对其进行净化处理或更换;③当变压器油未劣化变质时，查看油位是否过低。如果过低，则加油至变压器储油柜所标刻度处;④检查绕组的绝缘电阻。