變壓器的工作原理.doc

變壓器的工作原理： 變壓器是利用電磁感應(yīng)原理傳輸電能或電信號的器件, 它具有變壓、 變流和變阻抗的作用。 變壓器的種類很多, 應(yīng)用十分廣泛。 比如在電力系統(tǒng)中用電力變壓器把發(fā)電機發(fā)出的電壓升高后進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電, 到達(dá)目的地后再用變壓器把電壓降低以便用戶使用, 以此減少傳輸過程中電能的損耗; 在電子設(shè)備和儀器中常用小功率電源變壓器改變市電電壓, 再通過整流和濾波, 得到電路所需要的直流電壓; 在放大電路中用耦合變壓器傳遞信號或進(jìn)行阻抗的匹配等等。 變壓器雖然大小懸殊, 用途各異, 但其基本結(jié)構(gòu)和工作原理卻是相同的。 變壓器由鐵心和繞組兩個基本部分組成, 如圖 2 - 34所示, 在一個閉合的鐵心上套有兩個繞組, 繞組與繞組之間以及繞組與鐵心之間都是絕緣的。 變壓器的鐵心由0.35.mm厚的硅鋼片交錯疊裝而成, 圖 2 - 35為幾種常見的鐵心形狀。 繞組一般采用絕緣銅線或鋁線繞制, 其中與電源相連的繞組稱為原繞組（或稱為原邊、 初級）; 與負(fù)載相連的繞組稱為副繞組（或稱為副邊、 次級）。 按鐵心和繞組的組合結(jié)構(gòu)可分為心式變壓器和殼式變壓器, 如圖 2 - 36所示。 心式變壓器的鐵心被繞組包圍, 而殼式變壓器的鐵心則包圍繞組。2變壓器原理及應(yīng)用 1） 空載運行和電壓變換如圖 2 - 37所示, 將變壓器的原邊接在交流電壓1上, 副邊開路, 這種運行狀態(tài)稱為空載運行。此時副繞組中的電流i2=0, 電壓為開路電壓u20, 原繞組通過的電流為空載電流i10, 電壓和電流的參考方向如圖所示。圖中為原繞組的匝數(shù), 為副繞組的匝數(shù)。副邊開路時, 通過原邊的空載電流i10就是勵磁電流。磁動勢i10N1在鐵心中產(chǎn)生的主磁通既穿過原繞組, 也穿過副繞組, 于是在原、 副繞組中分別感應(yīng)出電動勢和。且和與的參考方向之間符合右手螺旋定則, 由法拉第電磁感應(yīng)定律可得和的有效值分別為式中為交流電源的頻率, m為主磁通的最大值。 如果忽略漏磁通的影響并且不考慮繞組上電阻的壓 降時, 可認(rèn)為原、 副繞組上電動勢的有效值近似等于原、 副繞組上電壓的有效值, 即因此 由式（2.36）可見, 變壓器空載運行時, 原、 副繞組上電壓的比值等于兩者的匝數(shù)之比, 稱為變壓器的變比。 若改變變壓器原、 副繞組的匝數(shù), 就能夠把某一數(shù)值的交流電壓變?yōu)橥l率的另一數(shù)值的交流電壓 當(dāng)原繞組的匝數(shù)1比副繞組的匝數(shù)多時, , 這種變壓器為降壓變壓器; 反之, 當(dāng)?shù)脑褦?shù)少于的匝數(shù)時, , 為升壓變壓器。 本廠目前裝有一臺主變，4臺廠用變壓器，#1廠變供400V I段母線,#2廠變供400V 段母線，另有一臺循泵變壓器專供循泵房用電，#0變?yōu)楦鞫蔚蛪耗妇€的備用電源。主變?yōu)橛徒L(fēng)冷有載調(diào)壓變壓器，#0、#1、#2廠變均為干式變壓器，容量為2000KVA，循泵變也為干式變壓器，容量為1250KVA。2. 變壓器的允許運行方式2.1 變壓器的額定運行2.1.1 主變正常運行時，上層油溫最高不超過95，為防止油劣化過速，上層油溫不宜經(jīng)常超過85運行，溫升不超過55。 廠用變壓器溫度不超過130。任何情況下不得超過150;2.1.2 變壓器的運行電壓一般不應(yīng)高于該運行分接頭額定電壓的105%。在外加一次電壓不超過額定電壓的105%時，則變壓器二次側(cè)可帶額定電流。2.2 變壓器過負(fù)荷變壓器在正常運行時，在額定負(fù)荷下運行，一般不允許超額定負(fù)荷運行;2.3 當(dāng)變壓器有較嚴(yán)重的缺陷（如冷卻系統(tǒng)不正常、外部流膠、局部過熱現(xiàn)象等）；或絕緣有弱點時，不允許超額定電流運行;2.4 變壓器不論什么情況下，超溫時冷卻風(fēng)扇必須全部投入;2.5 新投入或檢修后的變壓器必須經(jīng)過定相以后才允許投入運行。3. 變壓器的監(jiān)視、操作和維護(hù)3.1 變壓器線圈絕緣和監(jiān)視3.1.1 變壓器在安裝、檢修或長期停用后，應(yīng)測量線圈之間和線圈對地的絕緣電阻。原則上每1KV不低于1兆歐，并且其值不得低于同溫下上次測量值的50%；3.1.2 當(dāng)溫度在10-30時，吸收比不低于1.2，對于35KV級不低于1.3；3.1.3 測量絕緣電阻時，應(yīng)分別測量各側(cè)線圈之間及其對地的絕緣電阻。測量時應(yīng)將非測線圈接地。中性點直接接地的變壓器，在測量絕緣電阻時，應(yīng)斷開接地點，測量完畢后，應(yīng)立即予以恢復(fù)。3.2 新投產(chǎn)或檢修后的變壓器在投運前應(yīng)詳細(xì)檢查下列項目3.2.1 檢修工作票全部收回，所有臨時接地線、遮欄、標(biāo)示牌應(yīng)拆除。變壓器本體及周圍清潔無異物；3.2.2 變壓器本體、保護(hù)裝置、各側(cè)開關(guān)、電纜等設(shè)備完好；3.2.3 測量絕緣電阻；3.2.4 冷風(fēng)裝置試運良好;3.2.5 保護(hù)裝置完整無誤；3.2.6 高、低壓側(cè)開關(guān)動作試驗正常；高低側(cè)開關(guān)聯(lián)跳試驗正常;中性點接地可靠牢固。 3.3 變壓器充電3.3.1 斷開變壓器負(fù)荷側(cè)開關(guān)，從有保護(hù)的高壓側(cè)全電壓對變壓器進(jìn)行充電；3.3.2 充電前投入微機變壓器保護(hù)裝置；3.3.3 充電時，應(yīng)詳細(xì)記錄每一次充電時間，變壓器保護(hù)的勵磁涌流；3.3.4 充電時，如保護(hù)動作跳閘，應(yīng)停止充電操作，告知有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，查明原因，處理后才能將變壓器投入運行；3.3.5 廠用變壓器新投產(chǎn)后應(yīng)采用高壓側(cè)全充5次，大修后全充3次,每次充電間隔時間應(yīng)不少于10min；3.3.6 每半個月，將#0備用廠變投入運行輪流短時帶400V段、400V段、循泵段負(fù)荷，同時依次退出相應(yīng)工作變，5分鐘后再投入。必要時，變壓器充電前還應(yīng)烘潮。3.4 變壓器并列運行條件3.4.1 相序相同；3.4.2 接線組別相同；3.4.3 變比相等；3.4.4 短路電壓相近（誤差不超過10%）;3.4.5 容量比不超過3：1。3.8.2 主變壓器運行中的檢查項目(1) 變壓器的油枕、套管的油位正常，油色透明，無滲、漏油現(xiàn)象；(2) 變壓器的聲音正常；(3) 變壓器本體及套管清潔，套管油位應(yīng)正常、無破損裂紋和放電痕跡及其它異?，F(xiàn)象；(4) 瓦斯繼電器內(nèi)充滿油，無氣體，通往油枕的閥門在打開位置；(5) 變壓器的溫度、溫升不超過規(guī)定；(6) 吸濕器完好，吸附劑干燥；(7) 壓力釋放器或安全氣道應(yīng)完好無損；(8) 引線接頭、電纜、母線無過熱、變色現(xiàn)象；(9) 各控制箱和二次端子箱應(yīng)關(guān)嚴(yán)，無受潮；(10) 分接頭指示就地與遠(yuǎn)方一致，各機械連接部件無松動，脫落。有載調(diào)壓電動機構(gòu)箱密封良好，電加熱器功能正常,傳動機構(gòu)與箱體連接處無滲油等現(xiàn)象。3.8.3 干式變壓器運行中檢查項目(1) 檢查變壓器保護(hù)按規(guī)定使用，內(nèi)部運行聲音正常，無焦味；(2) 檢查變壓器各接頭緊固，無過熱變色現(xiàn)象，導(dǎo)電部分無生銹、腐蝕現(xiàn)象，套管清潔無硬化、爬電現(xiàn)象;(3) 線圈及鐵芯無局部過熱和絕緣燒焦的氣味，外部清潔，無破損、無裂紋;(4) 電纜無破損，變壓器本體無搭掛雜物；(5) 線圈溫度正常，變壓器溫控儀工作正常；(6) 檢查變壓器各開關(guān)運行狀態(tài)及遠(yuǎn)方指示正確與運行日志記錄一致；(7) 檢查各變壓器表計指示無大幅度擺動現(xiàn)象，且指示不超額定值；(8) 檢查變壓器前后柜門均應(yīng)在關(guān)閉狀態(tài)；(9) 檢查變壓器室內(nèi)通風(fēng)設(shè)備正常；消防器材齊全。3.8.4干式變壓器檢查時的注意事項(1) 運行中不得私自進(jìn)入溫控儀參數(shù)設(shè)定狀態(tài)，為了避免引起變壓器誤跳閘，輸出功能檢測不允許模擬超溫跳閘狀態(tài);(2)變壓器投入運行后，禁止觸摸變壓器本體，必須保持相應(yīng)的安全距離。3.8.5 下列情況應(yīng)對變壓器進(jìn)行特殊檢查，增加巡視檢查次數(shù)(1) 新設(shè)備或經(jīng)檢修、改造過的變壓器在投運72h內(nèi)；(2) 有嚴(yán)重缺陷時；(3) 氣象突變（如大風(fēng)、大霧、大雪、冰雹、寒潮等）；(4) 雷雨季節(jié)特別是雷雨后；(5) 高溫季節(jié)、高峰負(fù)載期間；(6) 變壓器過負(fù)荷運行時;(7) 過負(fù)荷運行時應(yīng)加強檢查變壓器油溫和油位的變化，接頭有無過熱的現(xiàn)象;(8) 雷雨天氣，應(yīng)檢查變壓器瓷瓶，套管有無放電、閃絡(luò)現(xiàn)象;(9) 大霧天氣，應(yīng)檢查變壓器瓷瓶，套管有無放電、閃絡(luò)現(xiàn)象;(10) 短路后，檢查各部有無變形，變壓器是否有噴油現(xiàn)象。4. 分接開關(guān)的運行主變采用有載調(diào)壓，廠變采用無載調(diào)壓方式。變壓器分接開關(guān)操作應(yīng)遵守如下規(guī)定：4.1 調(diào)整有載調(diào)壓分接頭時，應(yīng)在遠(yuǎn)方點動逐級調(diào)壓，同時監(jiān)視就地分接位置及電流電壓的變化;4.2 應(yīng)核對系統(tǒng)電壓與分接額定電壓間的差值.;4.3 廠用變壓器調(diào)整分接頭時，需將變壓器停電并做好安全措施后方可進(jìn)行。調(diào)整時應(yīng)多次轉(zhuǎn)動分接頭，消除氧化膜和油污。調(diào)整后，應(yīng)測量其接觸電阻符合要求，并作好分接頭調(diào)整的記錄;4.4主變壓器的分接頭調(diào)整時，無需將設(shè)備停電，正常情況下采用遠(yuǎn)方電動操作，當(dāng)電動操作機構(gòu)失靈或在校準(zhǔn)分接頭位置時，就地手動操作;4.5 每次分接變換操作都應(yīng)將操作時間、分接位置、電壓變化情況及累計動作次數(shù)記錄在有載分接開關(guān)分接變換記錄表上，每次投停、試驗、維修、缺陷與故障處理，都應(yīng)作好記錄; 4.6在調(diào)節(jié)有載調(diào)壓分接頭時，如果出現(xiàn)分頭連續(xù)動作的情況，應(yīng)立即斷開操作電源，而后用手動方式將分接頭調(diào)至合適的位置;4.7 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路或變壓器過載時，禁止調(diào)節(jié)變壓器的有載調(diào)壓分接頭;4.8 新投入的分接開關(guān)在投運后1-2年或切換5000次后，必須進(jìn)行檢修。如果有載調(diào)壓裝置長期不調(diào)和長期不用，應(yīng)在有停電機會時，在最高和最低分接間操作幾個循環(huán);4.9 當(dāng)有載調(diào)壓變壓器本體或分接開關(guān)油位、色譜分析出現(xiàn)異常時，暫停分接變換操作;4.10 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路或變壓器過載時，禁止調(diào)節(jié)變壓器的有載調(diào)壓分接頭。5. 變壓器的異常運行和事故處理5.1 值班人員在變壓器運行中發(fā)現(xiàn)有任何不正?，F(xiàn)象時，應(yīng)及時報告班長、值長。并設(shè)法使其消除，將經(jīng)過情況記入記錄薄和設(shè)備缺陷登記薄內(nèi);5.2 發(fā)現(xiàn)下列異常現(xiàn)象時，值班人員應(yīng)按下列原則處理：5.2.1 變壓器過負(fù)荷超過允許值時，值班人員應(yīng)及時調(diào)整其負(fù)荷;5.2.2 變壓器溫度與平常同負(fù)荷下比較不正常升高，值班人員應(yīng)進(jìn)行下列工作，并判斷分析查明原因，采取措施，使其降低：(1) 檢查負(fù)荷和周圍空氣溫度;(2) 檢查溫度計是否完好和正確指示;(3) 檢查冷卻裝置是否正常，若因冷卻裝置故障引起變壓器溫度過高，應(yīng)暫時調(diào)整負(fù)荷。若發(fā)現(xiàn)溫度較正常同負(fù)荷下升高10以上，或變壓器負(fù)荷不變，溫度不斷升高，而冷卻裝置良好，溫度計又正常，可判斷是變壓器內(nèi)部發(fā)生故障，而保護(hù)裝置不起作用。應(yīng)立即匯報領(lǐng)導(dǎo)，盡快將其停運檢查。5.3 變壓器有下列情況之一者，立即換用備用變壓器，停運處理：5.3.1 變壓器內(nèi)部音響加大，很不均勻，有炸裂聲;5.3.2 在正常冷卻條件下，變壓器溫度不正常，并不斷上升;5.3.3 變壓器有嚴(yán)重流膠現(xiàn)象。套管瓷瓶有嚴(yán)重破損和放電現(xiàn)象;5.3.4 引線接頭嚴(yán)重發(fā)熱，以至產(chǎn)生弧光，熔化現(xiàn)象和冒煙起火等;5.3.5 套管爆炸或破裂，大量漏油，油面突然下降；5.3.6 套管端頭發(fā)熱熔化和放電現(xiàn)象；5.3.7 嚴(yán)重漏油或噴油使油面下降，低于油位計的指示限度；5.3.8壓力釋放閥動作，向外噴煙、火，噴油；5.3.9變壓器外殼破裂；5.3.10變壓器冒煙或著火；5.3.11變壓器無主保護(hù)運行（直流查找接地等能短時恢復(fù)者除外）；5.3.12 發(fā)生危及變壓器安全的故障，變壓器保護(hù)或開關(guān)拒動；5.3.13發(fā)生直接威脅人身安全的緊急情況。5.4 變壓器自動跳閘時，應(yīng)立即查明原因，備用變未自動投入則應(yīng)手動投入，若無備用變，應(yīng)根據(jù)何種保護(hù)動作，查有無外部事故現(xiàn)象（如外部短路、過負(fù)荷、煙火、爆裂聲）和變壓器內(nèi)部故障。若當(dāng)時查不出原因，變壓器不可投入運行，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)檢查，并向值長和專工匯報;5.5 變壓器著火5.5.1 如果保護(hù)未動作使開關(guān)跳閘 ，應(yīng)立即手動拉開變壓器高低壓側(cè)開關(guān)，并將高低壓側(cè)開關(guān)退至檢修位置;5.5.2 停用變壓器所有冷卻風(fēng)機;5.5.3運行值班人員必須監(jiān)護(hù)，并與消防人員共同滅火；5.5.4若油溢在變壓器頂蓋上而著火時， 則應(yīng)打開下部門放油到油面低于著火處；5.5.5若是變壓器內(nèi)部故障引起著火時，則不能放油，以防變壓器發(fā)生爆炸；5.5.6當(dāng)變壓器外殼炸破著火時，應(yīng)將變壓器油全部放出；5.5.7 滅火時，應(yīng)使用1211干式滅火器、CO2滅火器等專用滅火器滅火。不得使用泡沫滅火器，嚴(yán)禁用水滅火。若煙火和滅火人可能碰及運行的電氣設(shè)備時，則應(yīng)將設(shè)備停電。5.6 變壓器過流保護(hù)動作跳閘的處理5.6.1 根據(jù)表計有無短路沖擊，電壓是否下降的故障現(xiàn)象做具體判斷，若由于保護(hù)誤動、誤碰，則變壓器可不經(jīng)檢查立即投入運行;5.6.2 根據(jù)表計有沖擊，且電壓一直下降的現(xiàn)象，應(yīng)判明是否外部故障造成，當(dāng)外部故障消除后，變壓器的外部檢查無問題可投入運行。 5.7 變壓器差動保護(hù)（主變）或速斷保護(hù)（廠變）動作的處理5.7.1 對變壓器差動保護(hù)范圍內(nèi)全部電氣設(shè)備詳細(xì)檢查，是否有損壞和閃絡(luò)現(xiàn)象。安全閥、油位、油色等是否正常;5.7.2測定變壓器的絕緣電阻，并通知檢修檢查處理;5.7.3 經(jīng)檢查保護(hù)范圍內(nèi)故障，不是變壓器本身， 待故障消除后，可投入運行。如變壓器本身故障， 需對變壓器進(jìn)行檢查試驗;5.7.4差動保護(hù)動作、變壓器跳閘未查明原因禁止投入運行。5.8 瓦斯保護(hù)動作的處理5.8.1輕瓦斯動作(1) 可能原因：1) 因濾油，加油或冷卻系統(tǒng)不嚴(yán)，以致空氣進(jìn)入變壓器；2) 因溫度下降或漏油，使油面緩慢下降；3) 由于發(fā)生輕微故障或發(fā)生穿越性故障；4) 二次回路故障。(2) 處理： 1) 輕瓦斯動作時，應(yīng)立即進(jìn)行下列檢查：2) 是否有空氣侵入變壓器內(nèi)；3) 是否漏油造成油位降低；4) 是否二次回路故障；5) 傾聽變壓器有無異音；6) 記錄瓦斯繼電器氣量，并聯(lián)系取樣化驗;7) 如瓦斯保護(hù)動作是由于油內(nèi)剩余空氣逸出造成，應(yīng)放出瓦斯繼電器的空氣， 并注意下次信號動作的時間間隔。若時間逐漸縮短，匯報有關(guān)領(lǐng)導(dǎo);8) 如油面過低造成，應(yīng)聯(lián)系加油，并做好措施;9) 如外部檢查不能查出