變壓器基礎(chǔ)知識普及教育

變壓器基礎(chǔ)知識普及教育一、變壓器簡介1、變壓器原理：利用電磁感應(yīng)原理，把一種交流電壓和電流轉(zhuǎn)換成相同頻率的的另一種或幾種交流電壓和電流，是一種靜止的電器。2、作用：僅改變交流電的電壓，進(jìn)行能量的傳遞，而不能產(chǎn)生能量，遵守能量轉(zhuǎn)換和守恒原理。3、分類：按相數(shù)：單相、三相；按繞組數(shù)目：雙繞組、三繞組；按冷卻介質(zhì)：油浸式（自冷、風(fēng)冷、水冷、強(qiáng)迫油循環(huán)及導(dǎo)向風(fēng)冷或水冷）、干式；4、示例：（1）型號：SFP9－160000/220W3S：三相；F：油浸風(fēng)冷；P：強(qiáng)迫油循環(huán)；9：設(shè)計序號160000：額定容量，KVA；220：電壓等級，KV；W3：特殊使用環(huán)境代號；（2）啟備變：SFZ9－20000/110W3Z：有載調(diào)壓；低壓干式：SCB10－1600/15.75SC：三相固體成型（環(huán)氧澆注）；B：低壓箔式線圈；10：性能水平代號。二、變壓器專用術(shù)語1、額定電壓：變壓器的一個作用就是改變電壓，因此額定電壓是重要數(shù)據(jù)之一。額定電壓是指在多相變壓器的線路端子間或單相變壓器的端子間指定施加的電壓，或當(dāng)空載時產(chǎn)生的電壓，即在空載時當(dāng)某一繞組施加額定電壓時，則變壓器所有其它繞組同時都產(chǎn)生電壓。額定電壓是指線電壓。我國輸變電線路電壓等級（kV）為0.38、3、6、10、15（20）、35、63、110、220、330、500。線路始端（電源端）電壓考慮了線路的壓降將此等級電壓高。因此，變壓器的額定電壓也相應(yīng)提高，線路始端電壓值（kV）0.4、3.15、6.3、10.5、15.75、38.5、69、121、242、363、550。35kV以下電壓等級的始端電壓比電壓等級要高5％。而35kV及以上的要高10％。2、額定容量：變壓器的主要作用是傳輸電能，因此，額定容量是它的主要參數(shù)。額定容量是一個表現(xiàn)功率的慣用值，它是表征傳輸電能的大小，以kVA或MVA表示，當(dāng)對變壓器施加額定電壓時，根據(jù)它來確定在規(guī)定條件下不超過溫升限值的額定電流。雙繞組變壓器的額定容量即為繞組的額定容量，（由于變壓器的效率很高，通常一，二次側(cè)的額定容量設(shè)計成相等）多繞組變壓器應(yīng)對每個繞組的額定容量加以規(guī)定。其額定容量為量大的繞組額定容量；當(dāng)變壓器容量由冷卻方式而變更時，則額定容量是指量大的容量。我國現(xiàn)在變壓器的額定容量等級是按≈1.26的倍數(shù)增加的，如容量有100、125、160、200……kVA等，只有30kVA和63000kVA以外的容量等級與優(yōu)先數(shù)系有所不同。3、額定電流：變壓器的額定電流是由繞組的額定容量除以該繞組的額定電壓及相應(yīng)的系數(shù)（單相為1，三相為根號3），而并得的電流經(jīng)繞組線端的電流。是指線電流。4、空載電流和空載損耗：空載電流是指當(dāng)向變壓器的一個繞組（一般是一次側(cè)繞組）施加額定頻率的額定電壓時，其它繞組開路，流經(jīng)該繞組線路端子的電流，稱為空載電流I。通常Io以額定電流的百分?jǐn)?shù)表示：Io%=（Io/IN)*100=0.1—3%空載電流的有功分量Ioa是損耗電流，所汲取的有功功率稱空載損耗Po，即指當(dāng)以額定頻率的額定電壓施加于一個繞組的端子上，其余各繞組開路時所汲取的有功功率。忽略空載運(yùn)行狀態(tài)下的施電線繞組的電阻損耗時又稱鐵損。因此，空載損耗主要決定于鐵心材質(zhì)的單位損耗。5、阻抗電壓和負(fù)載損耗：雙繞組變壓器當(dāng)一個繞組短接（一般為二次側(cè)）另一繞組流通額定電流而施加的電壓稱阻抗電壓Uz。通常阻抗電壓以額定電壓百分比表示Uz%=（Uz/UN)*100%一個繞組短接（一般為二次）。另一繞組流通額定電流時所汲取的有功功率稱為負(fù)載損耗PR。負(fù)載損耗＝最大一對繞組的電阻損耗＋附加損耗附加損耗包括繞組溫度損耗，并繞導(dǎo)線的環(huán)流損耗，結(jié)構(gòu)損耗和引線損耗，其中電阻損耗也稱為銅耗。6、變壓器溫升：對于空氣冷卻變壓器是指測量部分的溫度與冷卻空氣溫度之差；對于水冷卻變壓器是指測量部分的溫度與冷卻器入口處的水溫之差（一般按運(yùn)行在海拔高度1000m及以下）油浸式變壓器線圈和頂層油溫升限值是這樣得來的，因為A級絕緣在98℃產(chǎn)生的絕緣損壞為正常損壞，而保證變壓器正常壽命的年平均氣溫是20℃，線圈最熱點與其平均溫度之差為13K，所以線圈溫升限值為98-20-13＝65K。油正常運(yùn)行的最高溫度為95℃，最高氣溫為40℃，所以頂層油溫升限值為95-40＝55K.三、變壓器的保護(hù)設(shè)施1、變壓器本體構(gòu)造中保護(hù)設(shè)施（1）油枕：其容量約為變壓器油量的8-10%。作用是：容納變壓器因溫度的變化使變壓器油體積變化，限制變壓器油與空氣的接觸，減少油受潮和氧化程度。油枕上安裝吸濕器，防止空氣進(jìn)入變壓器。（2）吸濕器和凈油器：吸濕器又稱呼吸器，內(nèi)部充有吸附劑，為硅膠式活性氧化鋁，其中常放入一部分變色硅膠，當(dāng)由蘭變紅時，表明吸附劑已受潮，必須干燥或更換。凈油器又稱過濾器，凈油缸內(nèi)充滿吸附劑，為硅膠式活性氧化鋁等，當(dāng)油經(jīng)過凈油器與吸附劑接觸，其中的水份、酸和氧化物被吸收，使油清潔，延長油的使用年限。（3）防爆管（安全氣道)：防爆管安裝在變壓器箱蓋上，作為變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，防止油箱內(nèi)產(chǎn)生高壓力的釋放保護(hù)?，F(xiàn)代大型變壓器已采用壓力釋放閥代替安全氣道。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障壓力升高，壓力釋放閥動作并接通觸頭報警或跳閘。此外，變壓器還具有瓦斯保護(hù)，溫度計、油表等安全保護(hù)裝置。2、卸油池或卸油坑通往事故油坑或事故油池。發(fā)生事故時，如噴油或爆炸，變壓器的油會卸到卸油坑內(nèi)，然后流往事故油池。池內(nèi)有的做隔柵，也有的不做隔柵。做隔柵的，鵝卵石就放置在隔柵上面；不做隔柵的，鵝卵石就放置在卸油坑內(nèi)。做不做隔柵，跟變壓器型式、容量、電壓等級有關(guān)，這方面有規(guī)定。放置鵝卵石，便于卸油是一個原因，此外，絕緣、便于檢修、運(yùn)行人員檢查、工作也是一個原因。另外，鵝卵石的大小，國家也有規(guī)定。泄油，防止變壓器著火時油泄至地面時仍然燃燒，也不會堵塞泄油坑底部的排油（水）孔。應(yīng)用鵝卵石而不應(yīng)用其他石頭的原因是因為它的縫隙大漏油快，而且便于油的再次回收。3、電壓互感器又稱儀用變壓器，是一種電壓變換裝置。是將電力系統(tǒng)的高電壓變成一定標(biāo)準(zhǔn)的低電壓100V（小接地電流電網(wǎng)）或100/根號3V（接地電流電網(wǎng)）的電氣設(shè)備。其工作原理、構(gòu)造和接線方式都與變壓器相同，主要區(qū)別在于電壓互感器容量很小，通常只有幾十VA或幾百VA，并且在大多數(shù)情況下，它的負(fù)載是恒定的高阻抗，相當(dāng)于變壓器在低負(fù)載下運(yùn)行，次級電壓基本上等于次級感應(yīng)電動勢值。因此用電壓互感器來間接測量電壓，能準(zhǔn)確反映高壓側(cè)的量值，保證測量精度。電壓互感器初級電壓有多高，其次級額定電壓一般都是100V或100/根號3V。這樣，與電壓互感器次級線圈相連的各種儀表和繼電器，都可以統(tǒng)一制造而實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。電壓互感器二次繞組不允許短路。根據(jù)電壓互感器的允許誤差范圍，可以把電壓互感器的準(zhǔn)確度分為0.2級、0.5級、1級和3級，4、電流互感器就是升壓（降流)變壓器。電流互感器是將高壓系統(tǒng)中的電流或低壓系統(tǒng)中的大電流變成一定量標(biāo)準(zhǔn)的小電流（5A或1A）的電氣設(shè)備。電流互感器一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測量儀表、繼電保護(hù)等。它是電力系統(tǒng)中測量儀表、繼電保護(hù)等二次設(shè)備獲取電氣一次回路電流信息的傳感器，在測量交變電流的大電流時，為便于二次儀表測量需要轉(zhuǎn)換為比較統(tǒng)一的電流，另外線路上的電壓都比較高如直接測量是非常危險的。電流互感器就起到變流和電氣隔離作用，1次側(cè)只有1到幾匝，導(dǎo)線截面積大，串入被測電路。2次側(cè)匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)，與阻抗較小的儀表（電流表/功率表的電流線圈)構(gòu)成閉路。電流互感器二次繞組不允許開路。四、變壓器及變壓器中性點接地的操作1、變壓器的操作停電操作：一般應(yīng)先停負(fù)荷側(cè)、再停電源側(cè)；操作過程中可以先將各側(cè)斷路器操作到斷開位置，再逐一按照由負(fù)荷側(cè)后電源側(cè)的順序操作隔離開關(guān)至斷開位置。強(qiáng)油循環(huán)變壓器投運(yùn)前：應(yīng)按說明書和保護(hù)的要求投入冷卻裝置。無載調(diào)壓的變壓器：分接開關(guān)更換分接頭后，必須先測量三相直流電阻合格后，方能恢復(fù)送電；切換變壓器時：應(yīng)確認(rèn)并入的變壓器帶上負(fù)荷后才可以停待停的變壓器。變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件：電壓比相同；阻抗電壓相同；接線組別相同；相序相同；容量比小于3：1。新投運(yùn)或大修后的變壓器應(yīng)進(jìn)行核相，確認(rèn)無誤后方可并列運(yùn)行。2、變壓器中性點接地刀閘的操作在110KV及以上中性點直接接地系統(tǒng)中變壓器停、送電及經(jīng)變壓器向母線充電時，在操作前必須將中性點接地開關(guān)合上，操作完畢后按系統(tǒng)方式要求決定是否拉開；并列運(yùn)行中的變壓器中性點接地開關(guān)需從一臺倒換至另一臺運(yùn)行變壓器時，應(yīng)先合上另一臺變壓器的中性點接地開關(guān)，再拉開原來的中性點接地開關(guān)五、變壓器故障處理1、變壓器在運(yùn)行中發(fā)生不正常的溫升，應(yīng)如何處理？變壓器不正常溫升的處理原則是當(dāng)變壓器在運(yùn)行中油溫或繞組溫度超過允許值時，應(yīng)查明原因，并采取相應(yīng)措施使其降低，同時須進(jìn)行下列工作：（1）檢查變壓器的負(fù)荷和冷卻介質(zhì)的溫度，核對該負(fù)荷和冷卻介質(zhì)溫度下應(yīng)有的油溫和繞組溫度。（2）核對變壓器的BTG屏顯示溫度和就地溫度計有無異常。（3）檢查冷卻裝置是否異常。備用冷卻冷卻器是否投入，若未投則應(yīng)立即手動啟動。（4）調(diào)整負(fù)荷、運(yùn)行方式，使變壓器溫度不超過允許值。經(jīng)檢查冷卻裝置及測溫裝置均正常，調(diào)整負(fù)荷、運(yùn)行方式仍無效，變壓器油溫和繞組溫度仍有上升趨勢，或油溫比正常時同樣負(fù)荷和冷卻溫度下高出10℃以上，應(yīng)立即匯報有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，停止變壓器運(yùn)行。在處理過程中應(yīng)通知有關(guān)檢修人員到場參與處理。2、變壓器不允許反送電？（1）電流表裝在高壓側(cè)，利于監(jiān)視。（2）變壓器的保護(hù)一般在高壓側(cè)配置，反充電時相當(dāng)于無保護(hù)運(yùn)行，若送電的變壓器有故障，對系統(tǒng)的影響大。（即使大容量變壓器裝有差動保護(hù)，還為了取得后備保護(hù)）（3）低壓側(cè)勵磁涌流較大，且保護(hù)更易誤動；（4）便于判斷、處理事故。（5）避免運(yùn)行變壓器過負(fù)荷。3、取油樣用不用退出瓦斯保護(hù)？如果只是取少量的油用來油質(zhì)分析，是不用退出瓦斯保護(hù)，因為取油量很少。我們主變和高廠都要定期取油的。不用，取油時油流方向是反的，不會引起瓦斯動作我們的重瓦斯是不用退的，因為重瓦斯整定值是油流速度達(dá)到一定值時我們是2M每秒，所以取少量油不可能是油流向油枕產(chǎn)生很高的速度，而且重瓦斯擋板動作方向也是相反的，沒問題。4、新變壓器或大修后的變壓器，為什么正式投運(yùn)前要做沖擊試驗?一般沖擊幾次?答：新變壓器或大修后的變壓器在正式投運(yùn)前要做沖擊試驗的原因如下：（1）檢查變壓器絕緣強(qiáng)度能否承受全電壓或操作過電壓的沖擊。當(dāng)拉開空載變壓器時，是切斷很小的激磁電流，可能在激磁電流到達(dá)零點之前發(fā)生強(qiáng)制熄滅，由于斷路器的截流現(xiàn)象，使具有電感性質(zhì)的變壓器產(chǎn)生的操作過電壓，其值除與開關(guān)的性能、變壓器結(jié)構(gòu)等有關(guān)外，變壓器中性點的接地方式也影響切空載變壓器過電壓。一般不接地變壓器或經(jīng)消弧線圈接地的變壓器，過電壓幅值可達(dá)4-4.5倍相電壓，而中性點直接接地的變壓器，操作過電壓幅值一般不超過3倍相電壓。這也是要求做沖擊試驗的變壓器中性點直接接地的原因所在。（2）考核變壓器在大的勵磁涌流作用下的機(jī)械強(qiáng)度和考核繼電保護(hù)在大的勵磁涌流作用下是否會誤動。（3）沖擊試驗的次數(shù)：新變壓器投入一般需