变压器故障诊断与修理

本书主要介绍常用变压器的各种故障产生原因、故障诊断与分析方法、 现场运行维护和诊断处理经验以及修理实例。为了使广大读者在修理、运行 过程中查阅资料方便，书中给出了常用变压器的技术数据和试验标准、修理 质量标准等。 全书共分八章。主要内容有变压器结构与运行原理；绕组故障诊断与修 理；铁心故障诊断与修理；变压器运行维护；变压器现场检修与安装；变压 器修理计算以及变压器试验方法和试验标准等。 书中内容丰富实用、技术先进，适合广大从事变压器运行维护、修理改 装的人员使用，也可供有关专业的大专院校师生参考。

目 录 前言 第1章 变压器的结构及运行原理 第1节 概述 1变压器的用途 2变压器的分类 第2节 电力变压器的运行原理及 结构特点 1运行原理 2结构特点 3性能参数 4低损耗油浸电力变压器 第3节 其他冷却方式电力变压器 的结构特点及运行原理 1干式电力变压器 2特种冷却方式电力变压器 第4节 整流变压器的原理及结构 1作用原理及分类 2结构特点 3特殊型式整流变压器结构特点 第5节 工业电炉变压器结构特点 1分类及用途 2结构特点 第6节 互感器的原理及结构特点 1电压互感器 2电流互感器 第7节 调压器的原理与结构特点 1运行原理及分类 2结构特点 第8节 其他特种变压器结构特点 1交流弧焊变压器 2电脱盐防爆变压器 3脉冲变压器 4铁路电气化用牵引变压器 5电抗器 6试验变压器 第9节 变压器故障的综述及判断 程序 1故障综述 2故障的判断与检测 第2章 变压器绕组的故障与修理 第1节 概述 1绕组故障类别 2绕组故障修复方法 第2节 绕组的绝缘结构及绝缘材料 1绕组结构的特点 2影响绕组绝缘的因素 3绕组绝缘结构及绝缘间隙（距离） 4绝缘材料 第3节 大中型三相油浸变压器绕组 故障 1绕组绝缘电 阻低 吸收比小故障 2三相绕组的直流电阻不平衡故障 3绕组接地故障 4绕组局部放电故障 5一次一相绕组烧毁故障 6绕组击穿的故障及排除 7变压器两相运行故障及排除 8绕组断路故障与修理 9部分绕组反接或结线错误 第4节 绕组短路故障与修理 1绕组短路故障现象 2绕组短路故障类别 3各类短路故障的原因及修理 第5节 螺旋式绕组大修绕制工艺 1工艺准备及生产准备 2工艺操作过程 3工艺要求及注意事项 4提高螺旋式绕组绕制质量的新措施 第6节 连续式绕组重绕工艺 1适用范围 2绕制准备 3绕制过程 4绕制要求及注意事项 第7节 纠结式绕组重绕工艺 1纠结式绕组的换位 2纠结式绕组重绕操作工艺 3如何看懂和熟悉纠结式绕组施工图 4连位与纠位不换位的纠结式绕组 绕制特点 第8节 内屏蔽式绕组的结构特点 及重绕工艺 1结构特点 2绕制工艺 第9节 绕组出头线及引线的焊接 1常用的几种焊接方法 2绕组接头铝一铜连接 3铝－铝导线的氩弧焊工艺 第10节 绕组修整形压紧干燥 和浸烘 1工艺适用范围 2饼式绕组的修整形及压紧 3圆筒式绕组套装操作工艺 4绕组的预烘 浸漆和干燥工艺程序 第11节 整流及电炉变压器绕组 故障 1110KV级直降式变压器绕组故障 2整流 电炉变压器绕组及引线放电 故障 3整流变压器日常维护与监测 4大容量电炉变压器绕组烧毁故障处理 5整流变压器改结线后同名端及联结 组别的测定 6整流变压器产生直流偏磁故障 7大容量整流变压器同相逆并联结线 第12节 互感器绕组故障与修理 1故障类别 2故障现象 3故障原因及修理措施 4互感器几种联结方式 5互感器更换二次绕组专用吊具 第13节 其他特种变压器绕组故障 1弧焊变压器故障 2电抗器故障 3调压器绕组等电气故障 4小型控制变压器绕组等电气故障 第14节 箔式绕组的结构及绕制 工艺 1箔式绕组结构 2绕制工艺 3箔式绕组绕线机结构性能 4箔式绕组在高阻抗变压器上应用 5铜箔式绕组采用新型层间绝缘的工艺 及效果 第3章 变压器铁心故障与修理 第1节 铁心材料及绝缘要求 1电工硅钢薄钢板的分类及性能 2电工硅钢片质量及绝缘 3非晶态铁心磁性材料 第2节 变压器铁心的正常接地 1一点接地的作用 2正常接地的具体做法 第3节 铁心多点接地故障与处理 1铁心多点接地类型 2多点接地时出现的异常现象 3多点接地产生的原因 4多点接地故障的检测 5多点接地故障的排除 第4节 变压器铁心过热故障及 修理 1铁心局部短路过热 2铁心接地不良故障及修理 3铁心片间短路 4铁轭螺杆接地 5铁心冷却油道堵塞引起铁心过热 6绕组短路引起铁心过热故障 7电源电压高铁心发热故障 8叠片周边毛刺大 叠铁心片时缝隙不均 造成铁心过热 第5节 局部更换烧损铁心的修理 1故障现象 2铁心烧损程度及原因分析 3修理方法 第6节 变压器铁心用硅钢片的 加工 1送试硅钢片试样的剪切工艺程序 2硅钢片开卷工艺的内容及要求 3铁心硅钢片斜剪工艺的内容及要求 4小型单 三相变压器铁心片加工 5纵 横剪线设备及其对叠片质量的 影响 第7节 铁心叠装工艺 1铁心叠装的两种形式 2适用范围 3工艺准备 4工艺操作过程 5小型变压器铁心不叠上轭叠装装置 第8节 铁心夹紧及绑扎工艺 1适用范围 2工艺准备 3工艺过程 第9节 变压器铁心夹紧件 1全斜接缝铁心夹紧件种类 2夹紧件加工和焊装 第10节 卷铁心结构及卷绕工艺 1结构特点 2结构形式及应用范围 3卷铁心磁路特点 4卷铁心所用材料 5卷铁心的卷绕工艺 6卷铁心的热处理 7卷铁心的绑扎和夹紧 第4章 变压器的运行及维护 第1节 电力变压器的投运及 维护 1电力变压器投运前的检查 2变压器试投运 3变压器投入运行时的操作 4变压器运行检查 5气体继电器的运行检查 6变压器分接开关投入前的检查 第2节 有载分接开关运行维护 1有载分接开关的工作原理及结构 2有载分接开关的传动机构及控制线路 3运行监视 4有载分接开关的运行维护 5分接开关运行中异常现象的检查和 处理 第3节 电力变压器允许运行方式 1额定运行方式 2变压器允许绝缘电阻值 3允许过负载运行方式 第4节 电力变压器的异常运行及 事故处理 1发现下列事故 变压器要立即停运 2发现下列情况 应及时汇报和记录 3变压器油温升高 超过允许限度 4断路器跳闸的检查及处理 5气体继电器动作的处理 6变压器着火的处理 第5节 电炉变压器试运行 1对电炉变压器的要求 2投运前对变压器的外观检查 3电炉变压器的试运行 第6节 电炉变压器的允许运行 方式 1正常运行方式 2允许过载运行方式 3机械冷却的电炉变压器运行方式 第7节 电炉变压器正常运行方式 1电炉变压器送电前的检查 2电炉变压器停 送电操作程序应符合制造 厂规定，并遵守下列各项要求 3电炉变压器运行维护检查 4对电炉变压器绕组及电抗器绕组绝缘的 监视要求 5气体继电器的运行要求 6电炉变压器绝缘油的运行要求 第8节 电炉变压器的异常运行和 事故处理 I发生下列情况之一者 应立即停运 2发生下列情况之一者 应立即向上级报告 严密监视，尽快处理 3电炉变压器自动跳闸的处理 4电炉变压器着火的处理 第9节 变压器并联运行的必要性及 并联运行条件 1变压器并联运行的必要性 2变压器并联运行条件 第10节 变压器并联运行一 二次 额定电压的要求 1概述 2变压器绕组电压不同时的循环电流 3电压不同的变压器并联运行时产生循环 电流的实例 4计算变压器绕组中循环电流另一种表示 方法 5变压器绕组匝数现场确定法 6确定变压器绕组匝数的实例 7利用分接抽头匝数确定绕组匝数法 第11节 变压器并联运行阻抗电压 的要求 1概述 2容量相同两台变压器并联运行 3两台容量不相同的变压器并联运行 4多台变压器并联运行时负载分配计算 5多台变压器并联运行负载分配几种 特例 6阻抗电压百分值调整方法 第12节 变压器并联运行容量比的 要求 1变压器容量比 2并联变压器最佳台数的确定 第13节 绕组的极性与联结 1绕组的绕向及出线端标志 2绕组的极性 3三相绕组的联结 第14节 三相变压器绕组联结组别 的构成 1概述 2变压器不同联结组别并联运行所产生的 循环电流计算 3改变变压器联结组别的方法 第15节 变压器经济运行 1变压器损耗 2按最佳负载率选用变压器 3按负载性质选择不同损耗比的变压器 4考虑全日效率的经济运行 5调整变压器台数的经济运行 6多台变压器并联运行的最佳台数确定 7考虑初投资时变压器的经济运行 8电弧炉用变压器的经济运行 9变压器经济运行综合措施 第5章 变压器现场检修 第1节 变压器检修目的 周期和 项目 1变压器检修目的 2变压器检修周期 3变压器小修项目 4变压器吊心大修项目 5故障变压器的检修项目 第2节 变压器吊心检修 1吊心前的准备 2吊心拆卸步骤 3吊心注意事项 4吊心时轻度受潮的处理问题 5绕组检查及绝缘老化状态诊断 6变压器引线选择及绝缘距离的确定 7铁心检修 8储油柜的检修 9吸湿器的检修 10净油器的检修 11油位计的检修 12温度计的检修 13安全气道（喷油管及压力释放阀）的 检修 14气体继电器的检修 15变压器冷却装置及检修 16绝缘瓷套管的检修 17调压开关检修 第3节 变压器现场检修典型 实例 1变压器铭牌数据 2现场检修项目和验收制度 3检修准备工作 4变压器拆前检查和试验 5变压器外部零部件拆装与 检修 6冷却装置检修 7箱盖、油箱 油门检修 8吊心检修 9器身现场干燥 10变压器充氮保护措施 11试验项目及标准要求 第4节 变压器渗漏油的原因及 消除 1变压器渗漏油的原因及分布点 2密封件渗漏油的原因分析及消除 3焊接处渗漏油的原因及消除办法 4螺栓或管子扣渗漏油的原因及消除 办法 5铸铁件渗漏油的原因分析及消除 办法 6法兰连接渗漏油的原因分析及消除 办法 7阀杆与填料函处密封方法 8厌氧胶密封工艺 9散热器渗漏油的原因分析及消除办法 10隔膜式储油柜法兰渗漏油的原因分析 及消除办法 第5节 变压器渗漏油故障处理 实例 1渗漏油情况调查和原因分析 2散热器渗漏油的处理 3安全气道的检修和改进 4箱盖渗漏油的处理 5加装油封吸湿器 6放油门和储油柜的改进 第6节 变压器用绝缘件加工工艺 要点 1绝缘件加工工艺要求 2撑条和燕尾垫块配制工艺要点 3铁轭绝缘配制要点 4斜绝缘端圈配制工艺要点 5绝缘纸板层压件热压工艺要点 6绝缘纸筒配制工艺要点 7木零件加工工艺要点 第7节 变压器修配零部件质量检查 标准 1重绕线圈质量检查标准 2圆筒式线圈绕制质量检查 3连续式、螺旋式线圈绕制质量检查 4绕组整型后质量检查标准 5配制绝缘件的质量标准 6夹件与夹件焊装质量检查标准 7器身装配质量标准 8引线装配质量标准 9导电杆组件装配质量标准 10器身吊入油箱的质量检查标准 11硅钢片冲剪质量检查标准 12重叠铁心时的质量检查标准 13配制油箱及附件的质量标准 14其他零部件质量标准 第8节 劣化变压器油现场处理 1变压器油的劣化 2变压器油劣化的判断 3劣化变压器油的处理 4混油的问题 第9节 采用气相色谱分析法判断 故障 1概述 2气相色谱分析试验结果判断 3利用三比值法判断变压器故障实例 4防止气相油色谱分析的误判断 5综合判断变压器内部故障实例 第10节 变压器的现场干燥 1变压器受潮的可能性 2变压器在下列情况下必须进行干燥 3变压器在下列情况下可不经干燥 4变压器有以下情况时 要进行轻度 干燥 5变压器干燥的基本条件 6油箱铁损真空干燥法 7绕组铜损干燥法 8零序电流干燥法 9真空热油雾化喷淋干燥法 10烘干实例 11零序短路干燥法 第11节 利用旧变压器油箱制做真空 干燥炉实例 1结构概况 2真空干燥炉使用原理 3真空干燥炉电气线路工作原理 4电加热器计算 5W3型真空泵的操作和维修 第6章 变压器修理计算 第1节 油浸电力变压器计算 1基本参数的确定 2基本参数的换算 3铁心计算 4绕组计算 5阻抗电压计算 6主绝缘的绝缘距离选择 7铁心重量计算 8空载损耗计算 9空载电流计算 10油箱尺寸计算 11附加损耗计算 12变压器温升计算 13油箱有效散热面积计算 14油对空气的温升 15变压器重量计算 第2节 油浸式电力变压器修理计算 实例 实例1500kVA电力变压器计算 1基本参数确定 2电压 电流计算 3铁心直径及绕组匝数计算 4绕组结构设计 5阻抗电压UK计算 6温升计算 7空载损耗P0及线圈铜重计算 8油箱外形尺寸计算 9油顶层温升计算 10变压器重量计算 实例22000kVA电力变压器计算 1技术参数和标准 2电压、电流计算 3铁心计算 4绕组匝数计算 5线圈尺寸计算 6绕组结构尺寸确定 7负载损耗计算 8阻抗电压计算 9绕组铜重GCU计算 10空载损耗P0计算 11温升计算 12油箱尺寸计算 13油顶层温升计算 14变压器重量计算 第3节 干式变压器计算 1干式变压器特点 2干式变压器特殊技术要求 3基本参数及性能指标 4铁心计算 5绕组的计算 6短路损耗计算 7阻抗电压计算 8损耗计算 9温升计算 10变压器重量计算 第4节 800kVA干式变压器修理 计算实例 1基本参数 2性能参数 3铁心计算 4绕组计算 5线圈结构选择 6阻抗电压计算 7铁损耗P0计算 8空载电流计算 9绕组负载损耗计算 10绕组温升计算 11铁心温升计算 第5节 电炉变压器计算特点 1对电炉变压器的技术要求 2电炉变压器的选用 3高低压绕组平衡组的确定 4交错式绕组绝缘的选择 5交错式绕组阻抗电压计算 6损耗计算 7温升计算 8引线电抗计算 9引线附加损耗计算 10交错式绕组机械力的计算 11 铁心电抗器计算 12 低压绕组引出铜排的选择 13 铜排开孔尺寸选择 14 铜排的布置 第6节 整流变压器计算及其实例 1整流变压器的特点 2计算整流变压器所需的原始数据 3整流变压器参数计算 4整流变压器修理计算实例 第7节 小型变压器计算 1小型单相变压器计算 2小型三相变压器计算 第8节 变压器修理计算实例 1变压器容量估算法 2变压器改电压计算 3变压器增容计算 4简易重绕计算 第9节 变压器节能改造 1我国中小型变压器主要产品系列 2老系列变压器改造的必要性 3变压器损耗的产生及降低措施 4几种常见的改造变压器方案和实例 5对某公司现用变压器调查及改造实例 6老系列铝线变压器增容改造的判断 7更换铁心改造法 8确定绕组匝数的试验法 第7章 变压器安装及现场故障修理 第1节 现场环境及条件 1对现场环境和条件的了解 2对现场故障抢修的要求 3现场安装及故障处理人员必备条件 4掌握变压器异常现象的现场分析和 判断规律 第2节 大中型变压器安装的程序及 内容 1安装程序 2安装内容 3安装质量要求 第3节 变压器安装质量要求 1电力 电炉及整流变压器安装质量 要求 2互感器的安装质量要求 3干式无铁心电抗器的安装质量要求 第4节 变压器的安装 1变压器运输 拆装 吊卸车要领及 注意事项 2变压器安装 第5节 高压互感器的安装 1安装前的检查 2安装过程及注意事项 3接线 4安装后的电气测试 5安装质量要求及收尾 6高压互惑器tgδ现场测量法 第6节 安装后变压器绝缘判断则试 及干燥处理 1变压器绝缘特性的判断与测试 2安装运行过程中绝缘状况的检测与 分析 3安装中变压器的干燥 第7节 变压器安装中出现的缺陷 及排除 1注油时空气未排净的缺陷 2分接开关运输 安装中产生缺陷及 排除 3一、二次套管安装中出现的缺陷及 排除 4安装过程中引起渗漏油缺陷及排除 第8节 安装收尾交接验收及试 运行 1安装收尾工作 2交接验收的内容及要求 3安装后变压器的试运行 4试运行过程的检验项目及内容 第9节 变压器故障现场处理 1变压器油现场过滤、脱气及净化实例 2高压互感器劣化油的现场处理 3强油循环冷却变压器进气故障处理 实例 4现场局部更换大型电力变压器绕组短路 线匝实例 5有载分接开关故障现场修理实例 第8章 变压器修理试验 第1节 变压器修理试验的目的 项目 及检修周期 1预防性试验和交接时的试验目的 2变压器重绕线圈的试验目的 3验证变压器技术指标和性能 4变压器运行检修试验项目及检修周期 第2节 变压器修理试验项目 1变压器零部件试验项目 2器身入箱内之前的试验项目 3变压器出厂试验项目 4全部或局部更换线圈时出厂试验项目 第3节 变压器修理试验标准 1线圈绝缘电阻和吸收比试验标准 2介质损耗角试验标准 3泄漏电流试验标准 4工频耐压试验标准 5穿心螺栓及铁轭绝缘试验标准 6直流电阻试验标准 7感应高压试验电压标准 8变压器油的电气强度试验标准 9油中溶解气体的正常值和注意值 10变压器油的介质损耗角试验标准 11套管介质损耗角试验标准 12绝缘套管和绝缘子外施高压试验 电压标准 13正常绝缘变压器冲击试验电压标准 14油浸变压器的温升限值 15突发短路试验标准 16变压器额定性能数据允许偏差 17干式变压器各部位的允许温升 18热带型油浸变压器温升标准限值 19单绕组带气隙铁心电抗器的额定 性能数据允许偏差 20电炉变压器的额定性能数据的允许 偏差 21整流变压器的低压绕组及辅助装置（平 衡电抗器、阳极分流器）的外施耐压 试验电压标准 22整流变压器各部位的温升限值 23试验变压器高压绕组感应耐压试验 标准 24试验变压器温升限值 25绝缘油的绝缘电阻测定 26层间耐压试验标准 27电压比试验标准 28三相变压器联结组别及单相变压器的 极性测定 29空载试验和短路试验 30额定电压下的冲击合闸试验 第4节 变压器外观检查 1器身外观检查 2箱体及各附件的外观检查 第5节 绝缘电阻和吸收比试验 1测试目的 2测试绝缘电阻和吸收比的方法 3测试绝缘电阻和吸收比的部位和顺序 4吸收比试验 5铁心和铁轭螺杆以及夹件的绝缘 电阻测试 6测试时的注意事项 第6节 变压器组装前主要零部件 的检查试验 1分接开关检查试验 2套管检查试验 3散热器和油箱密封试验 4线圈检查试验 5铁心检查试验 第7节 变压器油试验 1概述 2取油样的要求 3变压器油电气强度试验 4简化试验 5全分析试验 6介质损耗角的测定 7混油试验 8介质损耗角试验标准 第8节 介质损耗角测量 1测量要求及测量部位 2tgδ测量方法 3被试变压器的tgδ和电容CX计算 4试验时的注意事项 第9节 变压器泄漏电流试验 1接线方法 2操作方法 3试验时的注意事项 第10节 变压器绕组的直流电阻 测量 1测量的目的 2测量方法 3操作注意事项 4测量结果的判断 5直流电阻的换算 第11节 电压比测试 1测试电压比的目的及其允许偏差 2试验方法 3试验示例 第12节 变压器绕组联结组别试验 1变压器联结组标号 2决定变压器联结组别标号的三个因素 3联结组标号的试验方法 第13节 外施耐压试验 1概述 2试验变压器容量的估算 3被试变压器的电容的确定 4外施耐压试验接线图 5试验电压的测量 6试验操作时的注意事项 第14节 空载试验 1试验目的 2空载试验线路联结方法 3对试验电源的要求 4额定条件下的空载试验 5非额定条件下的空载试验 6三相变压器采用单相电源做空载试验 第15节 感应高压试验 1试验目的 2试验电源频率与试验时间的要求 3试验电源容量的估算 4试验电源接线图 5全绝缘变压器感应耐压试验 6分级绝缘变压器感应高压试验 7励磁法的选择 8低压侧非被试相励磁法 9试验注意事项及合格条件 第16节 变压器短路试验 1试验方法及试验目的 2试验线路和仪表选择 3额定条件下的短路试验 4短路试验时所需电源设备容量 5降低电流的短路试验 6三相变压器的单相电源短路试验 7非额定频率试验时的校正 8线圈电阻损耗计算 第17节 突发短路试验 1概述 2突发短路电磁力造成绕组损坏分析 3试验方法 4突发短路试验结果判断 第18节 变压器温升试验 1试验目的和有关规定 2变压器温升试验方法 3温度测量方法和有关规定 4温升计算与校正 第19节 特种变压器修理试验特点 1电炉变压器修理试验特点 2试验变压器修理试验特点 3整流变压器修理试验特点 4移圈调压器修理试验特点 5有载分接开关的试验 附录 常用变压器技术数据 附表1BK系列单相控制变压器技术数据 附表2BX1系列弧焊机变压器绕组数据 附表3BX2系列弧焊机变压器绕组数据 附表4BX3系列弧焊机变压器绕组数据 附表5ZXG系列直流焊机变压器技术 数据 附表6SKL－100～1000/10型干式电力变压 器技术数据 附表7SJL系列电力变压器技术数据 附表8SJL1系列电力变压器技术数据 附表9SJ1系列电力变压器技术数据 附表10SJ6系列电力变压器技术数据