变压器是利用电磁感应原理改变交流电压的装置。主要部件为初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。在电气设备和无线电路中，常用作升降电压、匹配阻抗、安全隔离等。在发电机中，线圈运动可以通过磁场或磁场运动来感应线圈中的电势。在这两种情况下，磁通值保持不变，但与线圈相交链的磁通量发生了变化，这是相互感应的原理。变压器是一种利用电磁互感应改变电压、电流和阻抗的装置。

变压器的组成

变压器的组成部分包括机身（铁芯、绕组、绝缘、引线）、变压器油、油箱和冷却装置、压力调节装置、保护装置（吸湿器、安全气道、气体继电器、储油柜和温度测量装置等出线套管。具体的组成和功能：

(1).铁芯。铁芯是变压器中的主要磁路部分。通常硅含量较高，厚度分别为0.35mm，0.3mm，0.27mm，热轧或冷轧硅钢的热轧或冷轧硅钢片叠加。铁芯分为铁芯柱和横片两部分，铁芯柱有绕组；横片用于封闭磁路。

(2).绕组。绕组是变压器的电路部分，由双丝绝缘扁线或漆包圆线绕组而成。变压器的基本原理是电磁感应原理。现在，以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理：在一次侧绕组上增加电压U1时，流过电流I1、在铁芯中产生交变磁通O1、这些磁通称为主磁通，在其作用下，两侧绕组分别感应电势，最终驱动变压器调控装置。

变压器的材料

鉴于变压器在电力系统中的控制作用，技术人员必须选择合适的变压器来完成安装操作，以发挥正常的作用。绕组材料是变压器安装中需要注意的主要问题，不同材料的设备起着不同的作用。对于绕组变压器，由于设备结构特殊，选择了油漆包装线.纱包线.丝包线.纸包线等材料可以发挥良好的导电性.导热性和优越的耐腐蚀性也提高了电路的稳定性。从现有的变压器产品来看，变压器安装中的绕组材料一般包括：铁芯材料.绝缘材料.安装人员必须根据实际情况选择浸渍材料等。

(1).铁芯材料。变压器利用电磁感应原理完成电流值.电压值的调节，铁芯是变压器的核心部件，其材料状况决定了变压器的调节功能。铁芯材料最好在铁片中加入硅，以降低低钢片的导电性和导热性，避免设备运行后能耗增加。电力行业标准规定，硅钢片的磁通密度应控制在有效范围内，如黑铁片的磁通密度为7000，低硅片的磁通密度为10000，可根据实际情况选择安装现场。

(2).绝缘材料。近年来，变压器安装操作的事故发生率不断提高。考虑到变压器安装过程中的安全问题，现场人员应注意绝缘材料的选择，以保护系统中其他设备的正常运行。目前，许多变压器都配备了绝缘部件，如垫片.绝缘器具等。，但由于人为操作不当，仍然存在安全风险。变压器的安装应从线圈框架层之间隔离.绕阻间的隔离等方面提高了其绝缘性能。

(3).浸渍材料。浸渍是绕制材料加工的最后一道工序，主要目的是提高材料的力学性能.电力性能.绝缘性能，避免以后使用各种安全事故。选择绕组材料后，安装人员应对浸渍材料进行油漆，并在材料表面设置绝缘层。更常用的油漆材料是甲基酚清漆，可以发挥良好的安全效果，延长变压器设备的使用寿命。

主要分类

(1)电力变压器

目前，已经系统运行的代表性产品包括：1150KV、1200MV·A，735～765KV、800MV·A、400～500KV、3相750MV·A或单相550MV·A，220KV、3相1300MV·A电力变压器；直流输电±500KV、400MV·A换流变压器。电力变压器主要为油浸式，产品结构为芯式和壳式两类。芯式生产量占95%，壳式只占5%。芯型和壳型之间没有压倒性的优势，但芯型工艺相对简单，因此被大多数企业采用；外壳结构和工艺应该更加复杂，只有传统工厂使用。外壳型特别适用于高压、大容量、绝缘、机械和散热，适用于山区水电站的运输。

(2)配电变压器

国外配电变压器容量可达2500KV·A，有圆形和椭圆形铁芯。圆占绝大多数，椭圆是因为M0(铁心柱之间的间距)很小，所以材料可以减少，对应的线圈是椭圆形的。低压线圈有线缠绕和箔片，油箱有散热管(少数)和波纹(多数)。

(3)干式变压器

最近，干式变压器在中国发展迅速。在北京、上海和深圳等大城市，干式变压器占50%，而在其他大中城市，干式变压器占20%。干式变压器有四种结构：环氧树脂浇筑、填料浇筑、包装和浸渍。目前，开放式通风H级干式变压器在欧美广泛采用，在浸渍式的基础上吸收了包装结构的特点Nomex由于价格高，我国尚未推广纸后开发的新型H级干变。目前，我国通过短路试验容量最大的干式配电变压器为2500KV·A、10/0.4KV；具有最大短路试验容量的干式电力变压器是16000KV·A、35/10KV。

(4)非晶合金变压器

非晶合金变压器虽然抗短路性能差，噪音大，但节能，未来发展前景可观。目前，中国最大的非晶合金变压器铁芯制造商有3000~4000t铁芯的年生产能力、铁芯和变压器的生产技术并不是制约非晶合金变压器推广的关键因素。非晶合金带的突破可以促进产品质量的飞跃。

(5)卷铁心变压器

目前，轧铁心变压器的生产主要集中在10KV级，容量一般小于800KV·A，也试制了1600KV·A，但电力部门采购以315KV·A以下容量居多，适用于农业网络。中国有200多家卷铁芯变压器制造商，其中20%有一定规模。中国强卷铁芯变压器的生产能力约为1600万KV·A，但实际产量较低。

变压器的制造技术

(1)、铁心制造技术

企业主要通过改进自己的剪切设备来改进铁心生产技术，铁心制造技术有以下变化:

①铁芯柱采用下轭工艺。与传统工艺相比，可以节省大量的心柱堆放时间，提高铁心堆放质量。该工艺适用于配电变压器铁芯的自动化生产。

②多级接头铁的应用。近年来，为了减少铁芯接头处的空载损耗，传统的单接头已逐步改为多级接头。变压器企业大多采用局部阶梯接头，不仅可以减少15%以上的变压器空载损耗，还可以降低噪声3%～4%。

③铁芯片加工技术。20世纪70年代初，我国所有变压器生产企业均采用国产硅钢片纵剪线和多剪床组成的简易硅钢片横剪线。

(2)、绕组制造技术

绕组装工艺于20世纪90年代制造。目前，这一工艺也逐渐受到变压器厂家的青睐，并得到了迅速的推广。

(3)、绝缘加工技术

20世纪80年代，随着产品电压等级能力的提高和测试项目的增加，绝缘加工逐渐从金属加工中分离出来。现有的龙门数控加工中心实现了绝缘加工的全自动化。

(4)、绝缘干燥及油处理技术

油浸式变压器采用油纸绝缘结构。其核心工艺是绝缘材料的干燥处理和变压器的真空脱水。气相干燥：20世纪80年代中期，中国变压器厂率先从瑞士引进气相干燥设备。近年来，内置煤油蒸发器的新产品已经开发出来，与传统的外部蒸发器相比，两者都有各自的优缺点。变压器油处理：20世纪80年代，随着欧洲和美国先进的油过滤设备的引进，中国的油净化技术取得了巨大的进步。大多数企业采用先进的真空喷雾清洁油法，其去除杂质和脱水效果显著。

(5)、节能技术

从变压器节能技术的发展来看，变压器经历了很多S6、S7、S9和S11等几个系列的替代过程，目前，S9型节能产品已经成为市场的主流，而9型节能产品已经成为市场的主流S11节能产品市场规模不断扩大。正在推广S11的过程中，S销售价格比11S9的平均高出14.2%，所以价格仍然是一个影响S主要因素是变压器普及。目前，新的S虽然9产品已经占据了大部分市场，但是随着经济的发展，用户(尤其是农村网络和变压器负荷率较低的用户)对于用户(对于农村网络)S对11型产品的需求逐渐增加。S11型叠铁芯变压器是在新的S在成熟技术的基础上，在保持产品可靠性的前提下，性能指标有了很大的提高。与传统的叠片变压器相比，S11卷铁芯配电变压器具有节约原材料、节能、改善供电品质、噪声低和机械化程度高等特点。

变压器的故障原因有哪些？

(1)电路故障

变压器的电路故障问题主要是指变压器出口的短路，变压器内的导线或绕组之间的地面短路，以及由相间的短路问题引起的故障。事实上，这种故障在实际电力变压器的许多故障问题中是一个非常常见的问题，而且有许多实际的故障案例。对于低压出口变压器短路问题，为了解决故障更换绕组的问题，严重故障可能需要更换所有绕组，以尽可能减少故障的可能性，大大降低电力故障造成的严重经济和个人财产损失，因此需要高度重视。

(2)绕组故障问题

绕组故障可分为以下类型：接头焊接极易开裂、相间短路、转向短路、绕组接地故障等。可以总结上述故障的原因：变压器绝缘问题；绕组内有杂物，绝缘体老化；变压器工作强度不足；绕组问题：绕组受水蒸气影响；变压器温度高。

(3)变压器漏油故障

变压器油渗漏故障是整个电力变压器故障中最常见的故障。变压器油渗漏故障可以解释为电力变压器油渗漏会导致一些后续问题，如对空气的严重环境污染，但也可能导致大量的资源浪费，这将大大提高企业的运营成本，然后增加企业的经济压力和市场阻力。这一问题作为一种安全风险，将极大地影响电力变压器的安全稳定运行，严重时可能导致机械设备无法运行。还应注意的是，故障也会影响电力企业的服务质量，并对为电力客户提供安全和科学服务产生重大的负面影响。

(4)接头处的温度，多高故障

接头处的温度，故障中的接头是指变压器的载流接头。在整个变压器的设计中，变压器的载流接头始终承担着极其重要的责任。通过对电力事故的分析和总结，可以得出变压器的载流接头连接不稳定，使接头处的温度迅速升高，甚至超过接头的点火点，导致接头燃烧，严重影响电力变压器的安全稳定运行。这些问题为电力企业今后的安全供电工作敲响了警钟。为了有效减少此类安全事故的发生，避免接头处温度过高造成的安全用电事故，需要电力检测和维护人员观察变压器载流接头的温度变化，确保接头温度在正常值范围内变化，从而有效保证电力变压器的安全稳定运行。

变压器的故障检测技术

(1)在线监测技术

在线监测技术主要采用振动分析法和局部放电检测法。一种是振动分析方法。分析方法是指变压器运行时，监测变压器振动信号的强度，分析和总结监测结果的原因，然后实时检测变压器的运行状态，有利于及时发现故障问题，并在小故障导致大故障之前解决。第二种是局部放电检测方法。该检测方法是指变压器在运行过程中的机械内部故障，从而导致局部放电现象，从而影响放电水平和放电速度。因此，有必要加强对变压器局部放电的日常有效判断，检测变压器是否存在安全风险，有针对性地解决这些问题，以确保机械的安全稳定运行。

(2)气相色谱仪技术

气相色谱仪技术主要用于分析混合气体的内部部件。该检测技术的优点主要有效：高效、使用方便、操作方便等方面，这些优点促进了该技术的广泛应用，并广泛应用于各种电气设备的检测领域。其中，聚合物膜技术有效地利用了该技术，有效、快速地分解油气，在聚合物聚合物的作用下，在变压器的影响下溶解油，可以有效地提高电压器故障气体和油中气体的测量浓度。在大多数情况下，当变压器发生故障时，它可能会散发出氢气的气味，这可以更好地检测气体的含量，并有效地检测变压器故障气体中的氢气。此外，变压器用于检测各种气体，大大提高了变压器故障气体的扩散速度，有利于正常运行状态的及时恢复。

(3)感器排阵技术

对于传感器阵列技术，该技术在变压器故障检测技术中也发挥了非常重要的作用。为此，电力检测和维护人员需要熟练掌握该技术，科学合理地应用该技术进行故障检测，可以有效提高变压器的安全运行指标，使运行状态不受外部干扰。由于传感器具有选择性高、灵敏度高的优点，使用传感器在线检测，提高检测故障气体的浓度，有利于检测内容，不仅可以提高检测速度，而且可以提高变压器故障检测技术水平，降低变压器故障检测的可能性。

(4)红外光谱技术

红外光谱技术也被称为红外光谱在线检测技术。该技术具有检测速度快、精度高、灵敏度高、维护量少等优点。该技术在变压器故障检测技术中也起着重要作用，有助于检测变压器故障产生的气体含量。在实际检测工作和具体使用过程中，可以有效地使用红外气体分析仪器和双关节膜电容检测仪器进行定量分析。

(5)绕组直流电阻检测技术

利用绕组直流电阻加测技术，可以分析变压器内绕组纵向绝缘与电流回路的连接。绕组直流电阻检测技术一般用于判断绕组匝间短路、分接开关连接状态和街道接触情况。绕组直流检测技术是检测变压器各绕组直流电阻平衡和调压开关档位的重要手段。

市场发展的趋势

(1)选用优质材料制造变压器

变压器通过电磁感应改变网络电压，主要材料为硅钢板和电磁线。这两种材料的质量直接影响了变压器的损失特性。运行过程中变压器铁芯形成的损失通常称为空载损失，损失值恒定，与变压器的负荷率无关，这是不可避免的。但是，磁性材料的优缺点可以改变其损失的大小。第一代节能变压器选择了高质量的变压器Q11、Q10冷轧颗粒取向硅钢板，淘汰热轧颗粒D44等硅钢片，结合结构设计改进，使空载扭耗降低40%。

(2)优化设计和改进工艺

从结构设计和制造工艺开始改善变压器的损耗特性是制造商的主要研究课题。电子计算机在变压器设计中的应用，为设计工作开辟了广阔的前景，在理想的铜（电磁线）铁（硅钢板）比下，以最低损耗和最低铜铁消耗为设计目标。将优质材料与优化设计的曲线交叉，以达到最佳效果。铁芯结构从原直接接缝改为半直半倾斜接缝，是结构设计的突破性改进，可使晶粒取向硅钢板(即目前广泛使用Q10、Q11)缓解铁芯接缝区的导磁方向，减少空载损耗。

变压器是输配电的基础设备，广泛应用于工业、农业、交通、城市社区和其他领域。中国约有1700万台变压器在网络上运行，总容量约为110亿千伏安。变压器损耗约占输配电损耗的40%，节能潜力巨大。2021年1月，工业和信息化部、市场监管总局、国家能源局联合制定了《变压器能效提升计划（2021-2023年）》。