高频高压变压器

高频变压器是作为开关电源最主要的组成部分。开关电源中的拓扑结构有很多。比如半桥式功率转换电路，工作时两个开关三极管轮流导通来产生100kHz的高频脉冲波，然后通过高频变压器进行变压，输出交流电，高频变压器各个绕组线圈的匝数比例则决定了输出电压的多少。典型的半桥式变压电路中最为显眼的是三只高频变压器：主变压器、驱动变压器和辅助变压器（待机变压器），每种变压器在国家规定中都有各自的衡量标准，比如主变压器，只要是200W以上的电源，其磁芯直径（高度）就不得小于35mm。而辅助变压器，在电源功率不超过300W时其磁芯直径达到16mm就够了。

在国外，生产变压器的国家以及相应的工厂主要有以下几个：（1）乌克兰名为扎布洛斯变压器厂，每年产生容量达到100GVA。（2）瑞士ABB公司全世界范围内的29个变压器厂，每年生产容量达到80-100GVA。（3）位于俄罗斯的名为陶里亚第的变压器厂，每年生产容量可以达到40GVA。（4）隶属德国的TU集团，每年的生产容量为40GVA。（5）一些日本名企包括日立、东芝、富士、三菱也生产变压器，这些企业加在一起的年生产总容量达到65GVA。（6）另外英法的GEC-Alshtom公司，每年生产容量也能达到40GVA。以上这些公司生产的变压器多数适用于不同的电压等级，但是随着变压器制造工艺的发展，变压器的电压等级也越来越高。这些公司有代表性的变压器长期稳定运行在系统中，这些变压器的类型及其工作电压以及视在功率主要为：直流输电用电压为正负500kv，容量为400MVA的换流变压器；电压为220KV，三相容量大小为1300MVA的电力变压器；电压400—500KV，单相容量大小550MVA或者三相容量大小为750MVA的电力变压器；另外还有电压为735-765kv，容量为800MVA的电力变压器以及电压为1150kv容量为1200MVA的电力变压器。

国内，几家著名的变压器生产厂家在变压器的电压等级及生产能力方面可以与国外的一些厂家竞争，包括我国西安变压器厂、沈阳变压器集团以及保定变压器厂目前都已经具备成批生产电压等级为500kv电力变压器的能力，总容量至少达到150GVA，而且运行稳定，各项运行指标符合要求。

对于变压器的分类，从不同的角度出发，变压器的分类形式也不相同。（1）如果按工作频率分类，变压器可以分为以下几类：式频变压器，国内工作频率为50Hz而国外一些国家为60Hz；中频变压器，工作频率的范围400Hz到1kHz；高频变压器，其工作频率通常达到几千赫兹甚至几百千赫兹以上。（2）其次如果按绕组的个数又可以分为：双绕组变压器、三绕组变压器以及单相变压器（自耦变压器）。（3）按冷却方式可以分为：油浸式变压器或者干式变压器。（4）如果按用途分，变压器的种类繁多一般可以分为：电力变压器、配电变压器、电源变压器：是指用于提供电子设备等所需电源中应用的变压器；脉冲变压器：应用于脉冲电路中的变压器；特种变压器：具有特殊功能的一类变压器包括参量变量器、稳压变压器、超隔离变压器、传输线变压器、漏磁变压器等；开关电源变压器：应用于开关电源电路中的变压器：通讯变压器；通讯网络中起到隔直和滤波作用的变压器。

2、断开检修变压器高压侧的断路器，合上接地开关，对变压器进行充足放电后，锁住高压柜，在开关把手处悬挂“制止合闸”标记牌。

3、干式高频变压器的保养，首先清扫瓷套管和外壳，其次检讨外壳、垫片、瓷套管有无决裂、放电痕迹或胶垫有无老化，电缆及母线有无变形现象，有决裂的应进行调换。

4、检讨母线接触面是否坚持干净，接触面应除去氧化层并涂以电力复合脂。

5、检讨变压器的接地是否良好，地线是否腐化，腐化严重的应调换。

6、紧固引线端子、销子、接地螺丝、连线母线螺丝，如有松动的应拆下螺丝，或用细平锉轻锉接触面，或调换弹簧垫圈、螺丝，直至接触良好。

7、扫干净变压器周围及配件上的灰尘，检讨消防设施及通风体系是否良好。

8、断开高压侧的接地开关，并锁好高压开关节栉，用2500V摇表测定绝缘电阻。并与变压器出厂前测定值比拟，绝缘电阻不应低于出厂时原始数据的70%，若不及格应及时上报处置。

9、再次合上高压侧的接地开关，让变压器进行放电。

10、检讨变压室及变压器有无遗留工具，撤离现场。

11、接上低压侧断路器把持电源操作保险，重新挂上“制止合闸”标记牌，防止向变压器反送电。

12、断开高压侧接地开关，再次检讨变压器现场及低压侧的把持线，无误后，合上变压器高压侧断路器，让变压器试运行取下高压侧标记牌。

13、详细做好保养试运行记载。

安全注意事项：

1、摇测绝缘电阻必需两人进行。

2、在未对变压器进行充放电前，严禁触摸。

3、防止向变压器反送电及变压器向运行中的母排送电。

4、保养人应穿绝缘鞋，戴绝缘手套进行操作。

5、严禁误合闸

设备使用几个月后，在曝光时发生器主机报错误13（曝光电流过大），并伴有输入电源的三相电保险烧断、一根阴极或阳极的高压电缆击穿。

高频高压发生器工作原理

本机是一台交流3相380V供电的50kw高频X线机，根据产生高压X线的原理，交流380V经整流滤波后输出560V左右的直流电压，作为X线机可控硅逆变器的输入端电压。曝光前先对主直流电源中的大容量电容器（0.34F）充电，曝光时该电容向主逆变器放电。其工作频率根据电压范围、功率大小以及X线机的功能决定。次级端感应的高压采用桥式整流电路，再经C3/C4滤过后形成平滑直流高压供X线管使用。

故障分析与维修

根据发生器曝光电流过大的报错信息，首先更换了新的60A保险，用示波器对设备的采样板MA端采样，发生MA高出正常值。由于国产可控硅的质量无法保证，所以先对4个可控硅进行了更换，曝光后故障依旧。然后更换高压电缆，进行曝光没有再报错误，并且MA的采样值是正确的。为防止再有电缆被击穿，决定彻底找到问题原因。经分析发生器中涉及高压的原件还有球管和油箱。由于球管结构比较简单不涉及到引起击穿电缆的问题。所以猜测由高压油箱引起故障的可能性比较大。对高压油箱产生的高压进行有效的采样分析，结果显示高压值高于设定值20%以上。

造成高压电缆击穿的主要原因是加载在高压电缆两端的高压超出了高压电缆的额定耐压值，而这个高压是由高压发生器变压产生的。在设计高压变压器初级时LC（由T初级和C1组成）振荡电路有一个固有频率，工作在固有频率时变压器输出功率最大，而我们设计的逆变器的逆变频率是低于LC振荡固有频率。电感原件L1、L2、L3、L4和电容C1、C2参数选配不合适造成的LC谐振频率变低，这样就会造成在高压变压器T输出的功率增大时，在电流不变的情况下，进而次级输办端输出电压幅值同等增大，这样会造成高压变压器输出端输出的高压超过高压电缆的额定耐压值，使高压电缆击穿。也就是说因高压发生器外的电压和油箱内的电容（C1、C2）不相匹配，从而改变振荡电路中的固有频率，使高压变压器输出功率升高，工作电压也随之升高，在选用最高工作电压（如125KV）时，高压超过高压电缆的最高耐压值，而造成高压电缆被击穿。

更换合格的高压油箱变压器后（即变压器T的初级电感L和电容C1、C2参数能相匹配，电容的充放电时间能达到理想状态，没有尖突波形成的高压发生器），设备使用一年多，再也没有出现击穿电缆现象，故障排除。