1.励磁变压器的概述

励磁变压器是一种专为发电机励磁系统设计的变压器装置，其主要功能是将电力系统中的高压交流电转换为适合发电机励磁系统使用的低压交流电。励磁系统负责产生磁场，该磁场是发电机运作的基础，驱动发电机产生电能。励磁变压器通常安装在发电机的输出端，因为发电机的输出电压较高，而励磁系统的工作电压相对较低，因此需要通过励磁变压器来降低电压。

此变压器不仅起到降压作用，还为励磁系统提供了电气隔离，保证了发电机和电力系统之间的安全运行。励磁变压器的设计通常要求有较高的绝缘强度、较好的过载能力和稳定性，以确保发电机能够在各种工况下稳定、高效地工作。它可以通过可控硅整流器等设备将三相交流电转换为直流电，进一步控制发电机的励磁电流，实现对发电机端电压和无功功率的调节。

励磁变压器的类型多样，包括环氧树脂浇注干式变压器、无碱玻璃纤维缠绕浸渍干式变压器、MORA型干式变压器和传统的油浸式变压器等，不同类型的变压器适应不同的工作环境和性能要求。

2.工作原理

工作原理上，励磁变压器通常接在发电机的辅助电源侧，接受来自电网或其他电源的高压交流电，通过变压、整流等环节（如果是直流励磁系统），最终为发电机的励磁绕组提供所需的直流电流，从而建立并维持发电机所需的磁场强度。

3.励磁变压器的关键作用

磁场控制：励磁变压器通过对励磁电流的精准调节，实现对发电机磁场的精细控制，这是保证发电机输出电压稳定性的基础。在电力系统故障或负荷突变时，快速调整励磁电流可以有效抑制电压波动，提高系统的动态稳定性。

提高效率与性能：通过优化励磁变压器的设计，减少能量损失，可以显著提升发电机的整体效率。此外，合理的励磁控制还能改善发电机的功率因数，降低无功损耗，提升系统整体性能。

保护发电机：励磁变压器与励磁控制系统配合，能在发电机过载或短路等异常情况下迅速反应，通过调整励磁电流避免发电机损害，起到保护发电机的作用。

适应复杂工况：现代励磁变压器设计需满足不同运行条件下的需求，包括极端气候、频率变化、电压波动等，确保发电机在各种工况下都能稳定运行。

4.励磁变压器与普通变压器有什么区别

下面INFINITECH总结了几点励磁变压器相对于普通变压器之间存在的关键区别：

在目的和功能方面：

• 励磁变压器：主要用于为发电机和变压器等设备的励磁系统提供稳定的交流励磁电源，确保发电机磁场的建立和调节，进而控制发电机的端电压和无功功率。

• 普通变压器：主要功能是改变交流电压或电流的大小，以适应不同电力传输、分配和使用的需要，实现电压等级的匹配。

在设计特点方面：

• 励磁变压器：设计上往往具有更大的铁芯截面积和较低的电压比，以满足高感抗和低漏抗的要求，确保励磁电流的稳定供给。通常配备有精确的调节装置和反馈回路来控制励磁电流。
• 普通变压器：设计依据具体应用需求，铁芯截面积和电压比更为灵活多变，没有特定的励磁电流控制需求。

性能要求方面：

• 励磁变压器：要求更高的稳定性和精确度，具备较强的抗过载能力，对绝缘等级、耐压和过流能力要求更高，设计和制造技术更为复杂精密。
• 普通变压器：虽然也需满足一定的性能标准，但相对于励磁变压器，其要求可能不那么严格，适用于更广泛的电压变换场景。

应用范围：

• 励磁变压器：专门应用于发电机励磁系统，不能轻易被普通变压器替代。
• 普通变压器：广泛应用于电力输配、工业、建筑等多个领域的电压变换，用途更为普遍。

节能减排作用：

• 励磁变压器：在电力系统中扮演重要角色，能够通过调整电压、改善功率因数等手段，帮助系统节能减排。

5.干式励磁变压器与油浸式励磁变压器的优缺点对比

干式励磁变压器与油浸式励磁变压器在电力系统中都有其特定的应用场景，它们各自的优势和局限性如下：

干式励磁变压器的优点

干式变压器使用树脂或其他固体绝缘材料，没有可燃的绝缘油，因此具有更高的防火安全性，尤其适合安装在对防火要求较高的场所。不需要像油浸式那样定期检查和更换绝缘油，维护工作量小，主要为清理灰尘和检查绝缘状况。干式变压器没有油池，不需要专门的防渗漏设施，可以安装在负荷中心或室内，减少了空间占用和电压损失。没有油品泄漏风险，对环境不构成污染威胁。现代干式变压器通过改进设计，噪音水平有所降低，但通常仍高于油浸式。

干式励磁变压器的缺点

由于使用了高质量的固体绝缘材料，成本相对油浸式变压器要高。通常比同等容量的油浸式变压器体积大、重量重。依赖自然风冷或强制风冷，高温环境下可能需要额外的冷却措施，散热效率不如油浸式。相比油浸式，干式变压器对潮湿和灰尘环境更为敏感，需要更好的防护措施。

油浸式励磁变压器的优点

油浸式变压器的制造成本较低，特别是在大容量应用中更为经济。油作为冷却介质，能有效吸收并散发热量，提高变压器的热效率和连续运行能力。对于大容量变压器，油浸式通常体积更小、重量更轻。适当的维护下，油浸式变压器可以提供长期稳定的服务，寿命较长。

油浸式励磁变压器的缺点

油浸式励磁变压器含有可燃的绝缘油，存在火灾和爆炸的风险，需要特别的安全防护措施。需要定期检查油质，进行油处理和更换，维护成本较高。由于潜在的油泄漏问题，对环境有污染风险，不适合安装在一些敏感区域。通常安装在室外或独立的变压器室，灵活性不如干式变压器。

总结：选择干式还是油浸式励磁变压器需根据具体的应用环境、安全要求、成本预算和维护条件来决定。

6.励磁变压器常见故障及解决方法

下面INFINITE总结一些励磁变压器典型的故障情况及其处理方法：

（1）起励失败

原因：起励按钮接通时间不足、发电机残压太低、功率柜脉冲投切开关位置错误、整流桥交流电源未输入、同步变压器保险丝未复位等。

解决方法：确保起励按钮持续接通足够时间（如5秒以上）、切除残压起励功能使用辅助电源起励、正确设置功率柜脉冲投切开关、检查并恢复励磁变高压侧和低压侧的供电、复位同步变压器保险丝座。

（2）移相脉冲控制电压输出不正常

原因：励磁电源异常、给定值或测量值（发电机电压或励磁电流）异常。

解决方法：检查励磁电源是否稳定，验证给定值和测量值的准确性，确保适配单元工作正常。

（3）环境因素导致的故障

原因：温度变化、振动、元器件氧化。

解决方法：定期使用示波器检查整流波形完整性，用万用表检测可控硅等元器件性能，加强维护，及时更换受损元器件。

（4）励磁变压器振动及铁心温升异常

原因：二次侧负荷不平衡。

解决方法：停机断电后检查励磁变压器接线，确保负荷平衡，检查并修复可能的机械问题，如紧固松动部件。

（5）起励过压

原因：励磁变压器相序错误、PT反馈电压回路故障、残压起励回路未正确退出、调节器输出脉冲相位混乱。

解决方法：检查并调整励磁变压器相序，修复PT回路故障，确保残压起励回路正确控制，校正调节器输出脉冲相位。

（6）功率柜故障

原因：风压低、继电器问题。

解决方法：检查风压系统，确保风压在规定范围内，检修或更换故障的风压继电器。

针对以上故障，重要的是要进行定期的预防性维护，包括检查电气连接、监测运行参数、清洁和检查元器件，以及依据制造商的建议进行必要的部件更换。

7.如何正确选择和维护励磁变压器

正确选择和维护励磁变压器是确保发电系统稳定运行的关键。以下是选择和维护励磁变压器的一些重要指南：

选择励磁变压器

1. 确定电气特性与功率需求：首先，根据发电机的规格和电力系统的要求，选择适当电压等级、相数、变比的励磁变压器。考虑发电机强励时的励磁顶值电压需求，确保变压器能在所有工况下提供足够的励磁电流。

2. 结构与环境适应性：考虑励磁变压器的尺寸、重量、安装位置（室内/室外）和环境要求（如温度、湿度、通风条件）。户外安装需考虑防雨、防尘和防雷措施，室内则需注意散热和防火。

3. 性能与效率：选择具有低损耗、高效率特性的变压器，尤其是干式励磁变压器因其低维护和环保特性常被推荐。考虑变压器的过载能力，确保其能应对瞬时过载而不损害性能。

4. 保护功能：确认励磁变压器是否配备或兼容必要的保护装置，如差动保护、过电流保护、过热保护等，以增强系统安全。

5. 质量和售后服务：选择有良好市场口碑、符合国际质量认证标准的励磁变压器，同时考虑制造商的售后服务和技术支持能力。

日常维护励磁变压器方法

按照制造商的维护手册定期检查励磁变压器的外部和内部（若可访问），清除灰尘和污垢，确保通风口畅通无阻，防止过热。定期测量励磁变压器的绝缘电阻、绕组温升、负载电流和电压，以及励磁电流的稳定性，确保电气性能符合要求。使用监测设备实时监控励磁变压器的运行参数，如温度、电流、电压等，及时发现异常并采取措施。确保励磁变压器的使用负载不超过其额定容量，避免长时间过载运行，以免引起过热或加速老化。

根据运行时间和制造商推荐，定期更换易损件，如冷却风扇、滤网和绝缘材料等，进行预防性维护。还要提前制定应急预案，包括备用励磁变压器的准备和快速切换机制，以防主变压器故障时能迅速恢复运行。