摘要：变压器运行的安全性和可靠性直接关系到电网的正常运行，现有变压器运行过程各变量的正方向，导致变压器折算后的等效电路图中的电流方向难以理解。本文给出了各物理量的合理正方向，对变压器的常见故障进行了分析与研究，并总结了对应的诊断技术。
关键词：变压器；电磁感应；正方向；能量守恒
前言
变压器是一种静止的电气设备，它利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能转变成另一种电压等级的交流电能，主要由绕组、铁芯、油箱、散热片构成。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压等。按使用功能分为：干式变压器、油浸式变压器、配电变压器、电力变压器、全密封变压器、组合式变压器、单相变压器、整流变压器等。但是现有电机类教材中的正方向则无法解释变压器运行过程中的能量守恒，也与变压器的恒磁通原理相悖。针对以上问题，从能量守恒的角度对于变压器的正方向提出新的看法，并在此基础上推导出等效电路和方程。
1变压器方向
旋转变压器的正转方向和反转方向，并不是以转子顺时针(从轴伸端看)或逆时针旋转方向而定的，而是以二次侧输出绕组输出电压的相位而定的，即相对于基准电气零位。旋转电机转子都是把输出绕组输出电压对励磁绕组励磁电压的相位定义为:同相增大的方向定为正方向，反相增大的方向定为反方向。由于旋转变压器结构方式不同，有的采用定子励磁，即把一次侧励磁绕组放在定子上，二次侧输出绕组放在转子上;有的采用转子励磁，一、二次侧绕组的位置正好与定子励磁相反。由此便会造成两者正、反向的差异。还有线性旋转变压器，即使采用同一种定子励磁或转子励磁，但因其一次侧的一个绕组要串联二次侧的一个绕组进行串联励磁，故二次侧串联的绕组不同，也会造成两者正、反向的差异
2合理的变压器正方向
采用实验方法，在环形磁铁上用漆包线分别绕制原副边绕组，原边绕组匝数大于副边绕组匝数。副边接一纯电阻负载，原边加幅值为500mV的正弦交流电，此交流电由DDS函数发生器产生。将此简易变压器的原副边接同一示波器的2个通道，可以观察到原副边电压波形。具体实验接线和结果如图1所示。由图1可以看出加在简易变压器原边的正弦交流电由图中右上角的函数发生器产生，原边电压接示波器的红色探头，副边负载电阻上的电压接示波器黑色探头。由示波器可以看出原边电压和副边负载上的电压是反向的。此实验对应的变压器绕线方向如图2所示。
电流I1，然后I1在节点分流为产生主磁通的空载电流I0和副边的电流I2。
3电力变压器安装要点分析
3.1变压器的套管安装。
1）低压套管的安装。卸开低压套管盖板和附近的入孔盖，在套管上放入压圈及橡皮圈，将低压绕组引出线连接到套管的桩头上，并调整其位置，拉远其与箱壁的距离。对套管压件进行安装，做好套管稳固工作。2）高压套管的安装。高压套管使用率较高，通常以电容式穿缆套管为主。在对其进行安装过程中，需要拆除油箱上高压套管孔的临时盖板，安装升高座及套管式电流互感器。在安装绝缘筒过程中要对其开口方向给予充分重视，电流互感器铭牌要朝外，气塞要放置在升高座的最高点，而且升高座与电流互感器的中心要相同。
1.2冷却装置的安装
关掉变压器上的螺阀，去除法兰临时封闭板，利用起重机将风冷却器吊起，固定时采用橡皮圈，拧牢上下连管法兰螺栓。在强迫风冷却器上安装控制箱、净油器和潜油泵。在净油器上安装干燥的活性氧化铝。浴油泵需要十分钟之内安装完成，安装完成后要对其温度、振动、进气、渗漏及噪音等情况进行检查。在正式安装开始之前需要对流速继电器进行认真检查，确保其与标准要求，在检查达标后需要将其安装到浴油泵的出口联管上，不仅在确保轴向水平，良好的密封状态，而且线路连接要保证没有错误。
3变压器常见故障分析
(一)变压器短路故障
出口短路对于变压器的影响最为严重，一旦发生出口短路，变压器的运行在短时间内就会受到极大的影响，同时出口短路发生的概率也相对较大，在出口短路发生之时，其内部的绕组会迅速的产生极大的电流，从而导致变压器被迅速的烧毁，甚至还会发生变压器被击穿变形，严重的还会引发火灾，对周边人的生命财产安全造成极大的损害。
(二)放电故障
放电故障根据放电过程当中能量密度的不同可以被分为几种不同的类型，即局部放电、火花放电以及高能量放电。变压器在实际的使用过程当中，在绝缘层当中气隙与油膜之间会存在着放电的可能，变压器的绕组匝间层绝缘层被击穿很容易发生高能量放电，若变压器油质较差易发生火花放电。
4变压器故障诊断技术
4.1人工神经网络
人工神经网络是根据人与动物的脑部活动而发展起来的一种计算机算法，这种算法不仅具有一定的思维能力，同时还具有较强的学习能力。其中BP神经网络是一种较为常见的方法，通过BP神经网络，可以对具体的算法进行训练，从而实现对故障的自动搜寻，这种故障诊断方法在速度方面具有较为明显的优势，但是在准确性方面还存在着一定的欠缺，但是在最近几年当中随着研究的不断深入，准确性已经有了很大的提升。
4.2传统诊断方法
第一，观察法，所谓的观察法是指直接通过人的感官进行直接的观察，例如用手去触摸变压器是否存在发热现象，观看变压器的外部以及内部元器件的形状，用鼻子去闻是否存在异味等，同耳朵去听变压器工作过程当中的声音等。通过这种方式可以有效的对变压器的相关问题进行诊断;第二，油化验。变压器在发生一些潜伏性故障时，大部分可燃性气体可以溶解在变压器油中，因此变压器故障诊断应仔细检验变压器油油质，采用气体监测仪，仔细分析气体含量和气体类别，仔细确定变压器故障情况;第三，绝缘实验。在变压器故障的传统诊断当中绝缘实验是非常常见的一种方法，一般情况下是对变压器施加高压，从而对变压器的线圈绝缘层进行观察，从而确定故障发生的实际区域。
5变压器的日常巡视检查内容
第一，检查安全气道保护膜完好与否。第二，检查变压器是否出现异常声音。第三。检查母线、电缆和引线接头处是否有发热的情况。第四，仔细观察充油套管和储油柜的套管、油色、油位及其外观是否存在异常情况。第五，储油柜油位与变压器的油位和相应温度是否相符。第六，吸附剂干燥与否、吸湿器完整与否。第七，水冷却器的水压有无小于油压。第八，变压器焊缝与各个密封件是否具有良好密封性，是否有漏油情况出现。第九，仔细观察气体继电器联结油门与油面有无异常现象。第十，检查旋塞放水处是否有油迹出现。第十一，检查水泵、油泵、风扇以及管道阀门转动有无异常。
总结
变压器在供电系统当中具有非常重要的地位，是影响供电系统稳定性的重要元器件，基于此种情况，在本文当中笔者对变压器正方向以及变压器常见的故障进行了研究与论述，并总结了对应的解决策略，希望能对工程技术人员有所启发。
参考文献:
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[3]陈新军，张秀阁，靳建峰，杨永恒.电机学教材中的变压器正方向规定的有关问题[J].中国电力教育，2011，205(18):167-168.
论文作者:李虎
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/11
标签：变压器论文; 绕组论文; 套管论文; 方向论文; 电压论文; 故障论文; 励磁论文; 《电力设备》2017年第32期论文;