《電機與電氣控制應(yīng)用技術(shù)》課件項目二 變壓器的應(yīng)用與維護(hù)

項目二變壓器的應(yīng)用與維護(hù)課題一變壓器的基本知識課題二單相變壓器的運行課題三變壓器的參數(shù)測定和運行特性實訓(xùn)變壓器的參數(shù)測定課題四三相變壓器的應(yīng)用課題五特種變壓器的應(yīng)用課題六變壓器的使用、維護(hù)和檢修課題一變壓器的基本知識學(xué)習(xí)目標(biāo)?理解變壓器的工作原理;?了解變壓器的基本結(jié)構(gòu);?理解變壓器的額定值。變壓器是一種靜止的電機,它是利用電磁感應(yīng)原理,將一種電壓等級的交流電能轉(zhuǎn)換為同頻率的另一種電壓等級的交流電能。變壓器是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備之一,在國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。

圖2-1變壓器的工作原理

由此可知,要想使一、二次繞組有不同的電壓,只要使一、二次繞組有不同的匝數(shù)即可。因此,改變一、二次繞組的匝數(shù)即可改變二次繞組的電壓,這就是變壓器的變壓原理。2.變壓器的分類變壓器的種類很多,可按用途、繞組數(shù)、相數(shù)、冷卻介質(zhì)、冷卻方式和調(diào)壓方式等進(jìn)行分類。(1)按用途可分為電力變壓器和其他變壓器兩大類。電力變壓器主要用于電力系統(tǒng)中,有升壓變壓器、降壓變壓器、配電變壓器、聯(lián)絡(luò)變壓器和廠用變壓器等;其他變壓器是指用于電力系統(tǒng)以外的變壓器,有調(diào)壓器、儀用互感器(包括電壓互感器和電流互感器)、試驗變壓器、整流變壓器、電爐變壓器和電焊變壓器等。

二、變壓器的基本結(jié)構(gòu)油浸式變壓器在電力系統(tǒng)使用最為廣泛,結(jié)構(gòu)如圖2-2所示,主要由鐵心、繞組、油箱及變壓器油、絕緣套管、分接開關(guān)和保護(hù)裝置等幾部分組成。1.鐵心鐵心是變壓器的磁路,同時又是繞組的支撐骨架,由鐵心柱和鐵軛組成。套裝繞組的部分稱為鐵心柱,連接鐵心柱以構(gòu)成閉合磁路的部分稱為鐵軛。為了提高磁路的導(dǎo)磁性能,減少磁滯和渦流損耗,鐵心通常用厚度為0.23~0.35mm、兩面涂有絕緣漆的硅鋼片疊裝而成。圖2-2油浸式電力變壓器結(jié)構(gòu)示意圖鐵心分為心式和殼式兩種。心式結(jié)構(gòu)的特點是繞組包圍鐵心,如圖2-3(a)所示。心式結(jié)構(gòu)簡單,繞組的裝配及絕緣比較容易,因此電力變壓器的鐵心主要采用心式結(jié)構(gòu)。殼式結(jié)構(gòu)的特點是鐵心包圍繞組,如圖2-3(b)所示。殼式結(jié)構(gòu)機械強度較好,但制造復(fù)雜,鐵心用材較多,因此除了容量很小的電源變壓器以外,很少采用殼式結(jié)構(gòu)。在疊裝鐵心時,為減少疊片接縫間隙,達(dá)到減少磁路磁阻和勵磁電流的目的,一般采用交錯式疊裝,如圖2-4所示。小容量變壓器的鐵心柱截面一般采用矩形,大容量變壓器的鐵心柱截面一般采用多級階梯形。圖2-4變壓器的疊片次序圖2-5鐵心柱截面2.繞組繞組是變壓器的電路組成部分,一般由絕緣銅線或鋁線繞制而成的。接于高壓電網(wǎng)的繞組稱為高壓繞組,接于低壓電網(wǎng)的繞組稱為低壓繞組。根據(jù)高、低壓繞組在鐵心柱上排列方式的不同,變壓器的繞組可分為同心式和交疊式兩種。

同心式繞組的高、低壓繞組同心地套在鐵心柱上,如下圖所示。為了便于絕緣,一般低壓繞組套在里面,高壓繞組套在外面。這種繞組具有結(jié)構(gòu)簡單,制造方便的特點,主要用在國產(chǎn)電力變壓器中。圖2-6同心式繞組交疊式繞組一般都做成餅式,高、低壓繞組交替地套在鐵心柱上,如右圖所示。為了便于絕緣,一般最上層和最下層的繞組都是低壓繞組。這種繞組機械強度高,引線方便,但絕緣比較復(fù)雜,主要用于低電壓、大電流的變壓器,如電爐變壓器、電焊變壓器。圖2-7交疊式繞組變壓器鐵心與繞組組裝成為一體,稱為變壓器器身。3.油箱和變壓器油變壓器的器身放置在裝有變壓器油的油箱內(nèi)。變壓器油起著絕緣和冷卻散熱的作用,它使鐵心和繞組不被潮濕所侵蝕,同時通過變壓器油的對流,將鐵心和繞組產(chǎn)生的熱量傳遞給油箱和散熱管,再散發(fā)到空氣中。油箱的結(jié)構(gòu)與變壓器的容量、發(fā)熱情況密切相關(guān)。變壓器的容量越大,發(fā)熱問題就越嚴(yán)重。在20kV·A及以下的小容量變壓器中采用平板式油箱;一般容量稍大的變壓器都采用排管式油箱,在油箱壁上焊有散熱管,以增大油箱的散熱面積。4.儲油柜儲油柜又叫油枕。它裝在油箱上部,用聯(lián)通管與油箱接通。它的作用有兩個:①調(diào)節(jié)油量,保證變壓器油箱內(nèi)經(jīng)常充滿油;②減少油和空氣的接觸面,從而降低變壓器油受潮和老化的速度。儲油柜上裝有吸濕器,使儲油柜上部的空氣通過吸濕器與外界空氣相通。吸濕器內(nèi)裝有硅膠,用以過濾儲油柜內(nèi)空氣中的雜質(zhì)和水分。圖2-9儲油柜和保護(hù)裝置5.絕緣套管電力變壓器的引出線從油箱內(nèi)穿過油箱蓋時,必須穿過瓷質(zhì)的絕緣套管,以使帶電的引出線與接地的油箱絕緣。絕緣套管的結(jié)構(gòu)取決于電壓等級,較低電壓采用實心瓷套管;10~35kV電壓采用空心充氣式或充油式套管;電壓在110kV及以上時采用電容式套管。為了增加表面爬電距離,絕緣套管的外形做成多級傘形,電壓越高,級數(shù)越多。圖2-10絕緣套管6.分接開關(guān)油箱蓋上面還裝有分接開關(guān),通過分接開關(guān)可改變變壓器高壓繞組的匝數(shù)(高壓繞組±5%抽頭),從而調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。分接開關(guān)又分為無勵磁分接開關(guān)和有載分接開關(guān)。前者必須在變壓器停電的情況下切換;后者可以在變壓器帶負(fù)載情況下進(jìn)行切換。7.保護(hù)裝置氣體繼電器又稱為瓦斯繼電器,是變壓器的一種保護(hù)裝置,安裝在儲油柜與油箱的連接管道中。當(dāng)變壓器發(fā)生故障時(如絕緣擊穿、匝間短路、鐵心事故、油箱漏油使油面下降較多等)產(chǎn)生的氣體和油流,迫使氣體繼電器動作。輕者發(fā)出信號,以便運行人員及時處理,重者使斷路器跳閘,來達(dá)到保護(hù)變壓器的目的。如圖2-9所示。

安全氣道又叫防爆管。它裝在油箱的頂蓋上。它是一個長鋼圓筒,上端口裝有一定厚度的玻璃或酚醛紙膜片,下端口與油箱連接。當(dāng)變壓器內(nèi)部嚴(yán)重故障而氣體繼電器又失靈時,油箱內(nèi)壓力劇增,達(dá)到一定限度時,防爆管口膜片破碎,油及氣體由此噴出,防止油箱爆炸或變形。如圖2-9所示。由于膜片厚薄可能不均勻或有傷痕,其爆破壓力大小隨機性很大,所以,近年來在一些變壓器中,往往用壓力釋放閥代替防爆管。壓力釋放閥是一種安全保護(hù)閥門,且可重復(fù)使用。此外,油箱蓋上還裝有測溫及溫度監(jiān)控裝置等。三、變壓器的銘牌每臺變壓器都在醒目的位置上裝有銘牌,上面標(biāo)有變壓器的型號、使用條件和額定值。所謂額定值是制造廠根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn),對變壓器正常使用時的有關(guān)參數(shù)所做的限額規(guī)定。在額定值狀態(tài)下運行時,可保證變壓器長期可靠地工作。變壓器的銘牌上通常有型號、額定容量、額定電壓、額定電流和額定頻率等。1.型號變壓器的型號包含變壓器的結(jié)構(gòu)特點、額定容量、電壓等級和冷卻方式等內(nèi)容。例如,型號SL1000/10,其中“S”表示三相,“L”表示鋁線,“1000”表示額定容量為1000kVA,“10”表示高壓繞組額定電壓等級為10kV。對三相變壓器5.額定頻率我國規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用電的頻率即工頻為50Hz。6.其他此外,額定運行時變壓器的效率、溫升等數(shù)據(jù)均屬于額定值。除額定值外,銘牌上還標(biāo)有變壓器的相數(shù)、連接組和接線圖、短路電壓(或短路阻抗)的標(biāo)么值、變壓器的運行方式及冷卻方式等。為考慮運輸,有時銘牌上還標(biāo)出變壓器的總重、油重、器身重量和外形尺寸等附屬數(shù)據(jù)。

課題二單相變壓器的運行學(xué)習(xí)目標(biāo)?了解單相變壓器空載和負(fù)載時的電磁過程;?了解單相變壓器的主要物理量;?掌握單相變壓器空載時的電壓平衡方程式;?掌握單相變壓器負(fù)載時的磁動勢平衡方程式和電壓平衡方程式;?理解單相變壓器空載和負(fù)載時的等效電路。變壓器的運行狀態(tài)包括空載運行和負(fù)載運行。通過空載運行分析,可以得到變壓器一次繞組與二次繞組的電壓關(guān)系;通過負(fù)載運行分析,可以得到變壓器一次繞組與二次繞組的電流關(guān)系;通過繞組折算,可以得到二次繞組折算值和原值的關(guān)系為方便分析計算,需要得到變壓器的等效電路。變壓器的相量圖是變壓器電壓平衡關(guān)系和各主要物理量大小和相位的直觀反映。一、單相變壓器的空載運行空載運行是指變壓器一次側(cè)接到額定電壓、額定頻率的電源上,二次側(cè)開路時的運行狀態(tài)。右圖是單相變壓器空載運行時的示意圖。一次側(cè)電路、二次側(cè)電路的各物理量和參數(shù)分別用下標(biāo)“1”和“2”標(biāo)注,以示區(qū)別。圖2-11單相變壓器的空載運行

2.正方向的規(guī)定變壓器中各電磁量都是隨時間的變化而變化的交變量,要建立它們之間的相互關(guān)系,必須先規(guī)定各量的正方向。通常按電工慣例來規(guī)定正方向,具體原則如下:(1)同一支路中,電壓U與電流I的正方向一致。(2)磁通的正方向與產(chǎn)生它的電流的正方向符合右手螺旋定則。(3)感應(yīng)電動勢的正方向與產(chǎn)生它的磁通的正方向符合右手螺旋定則。

2)空載損耗變壓器空載運行時的損耗稱為空載損耗,空載損耗占額定容量的0.2%~1.5%?？蛰d損耗主要包括空載電流流過一次繞組時在電阻中產(chǎn)生的銅損耗以及交變磁通在鐵心中所產(chǎn)生的鐵心損耗。鐵心損耗又由渦流損耗和磁滯損耗組成。

(2-16)

將式(2-23)代入空載運行時一次繞組的電壓方程式(2-17),可得對應(yīng)于式(2-24)的等效電路如圖2-12所示。需要注意的是:等效電路中的勵磁阻抗是隨著鐵心飽和程度的變化而變化的,考慮到通常變壓器運行時電源電壓基本不變(保持為額定電壓),所以等效電路中的勵磁阻抗一般取額定電壓時的值,且認(rèn)為是常量。圖2-12變壓器空載運行時的等效電路2)空載時的相量圖相量圖可以直觀地反映各物理量之間的相位關(guān)系。根據(jù)變壓器空載運行時各物理量之間的關(guān)系,可作出空載運行時的相量圖,如圖所示。圖2-13變壓器空載運行時的相量圖二、單相變壓器的負(fù)載運行變壓器一次繞組接額定頻率、額定電壓的交流電源,二次繞組接上負(fù)載的運行狀態(tài),稱為變壓器的負(fù)載運行圖2-14變壓器負(fù)載運行原理圖

4.負(fù)載時的等效電路1)繞組折算由于變壓器一次繞組和二次繞組之間只有磁的耦合,沒有電的聯(lián)系,因此使分析、計算很不方便。為了得到一次繞組和二次繞組間有電聯(lián)系的等效電路,需要引入繞組折算的概念。所謂繞組折算是指用一假想的繞組來代替變壓器中的一個繞組,使之成為變比k=1的變壓器。折算可以是由二次側(cè)向一次側(cè)折算,即把二次匝數(shù)變換成一次匝數(shù);也可以由一次側(cè)向二次側(cè)折算。

(2)二次電動勢的折算值由于折算前后主磁通和漏磁通均未改變,根據(jù)電動勢與匝數(shù)成正比的關(guān)系,可得即同理,二次漏電動勢、端電壓的折算值(3)二次阻抗的折算值根據(jù)折算前后二次銅損耗不變及二次漏磁無功損耗不變的原則,可得同理可得由此可得,將二次側(cè)向一次側(cè)折算后,變壓器的基本方程式為2)負(fù)載時的等效電路根據(jù)折算后的基本方程式組可以得到圖2-15所示的電路。由于其形狀像字母“T”,故稱為“T”形等效電路。圖2-15變壓器的T形等效電路

圖2-16變壓器的近似等效電路

圖2-17變壓器的簡化等效電路

課題三變壓器的參數(shù)測定和運行特性學(xué)習(xí)目標(biāo)?了解變壓器空載試驗的目的,掌握勵磁參數(shù)的計算方法;?了解變壓器短路試驗的目的,掌握短路參數(shù)的計算方法;?理解變壓器的標(biāo)幺值;?掌握變壓器的運行特性。

圖219變壓器短路試驗接線圖短路試驗時,由于高壓側(cè)外加電壓很低,鐵心中的主磁通很小,因此鐵心損耗可忽略,而短路電流達(dá)到額定值,銅耗較大,故可認(rèn)為短路損耗就近似等于銅耗,根據(jù)短路等效電路,可得短路參數(shù)為對“T”形等效電路,可認(rèn)為

二、變壓器的運行特性1.外特性和電壓變化率1)外特性變壓器負(fù)載運行時,當(dāng)電源電壓為額定值、負(fù)載的功率因數(shù)一定時,二次電壓隨負(fù)載電流的變化而變化,這種變化規(guī)律可用外特性來描述。負(fù)載運行時,由于變壓器內(nèi)部存在漏阻抗,因此當(dāng)負(fù)載電流流過時,變壓器內(nèi)部會產(chǎn)生阻抗壓降,從而使二次電壓隨負(fù)載電流的變化而變化。不同性質(zhì)負(fù)載的外特性曲線如圖2-20所示。圖2-20變壓器的外特性

圖2-21變壓器的效率特性

實訓(xùn)變壓器的參數(shù)測定一、任務(wù)目標(biāo)測定變壓器的變比和參數(shù)。二、預(yù)習(xí)要點(1)變壓器的空載和短路試驗有什么特點?試驗中電源電壓一般加在哪一方較為合適?(2)在空載試驗和短路試驗中,各種儀表應(yīng)怎樣連接才能使測量誤差最小?(3)如何測定變壓器的鐵耗及銅耗。三、實訓(xùn)設(shè)備四、實訓(xùn)內(nèi)容和步驟1.認(rèn)識實驗臺認(rèn)識DDSZ-1型電機及電氣技術(shù)實驗裝置各面板布置及使用方法,了解電機實訓(xùn)的基本要求,安全操作和注意事項。2.變壓器勵磁參數(shù)的測定(1)按圖2-22接線。被測變壓器選用三相組式變壓器DJ11中的一只作為單相變壓器。變壓器的低壓線圈a、x接電源,高壓線圈A、X開路。圖2-22變壓器勵磁參數(shù)測定接線圖

3.變壓器短路參數(shù)的測定(1)按圖2-23接線,將變壓器的高壓繞組接電源,低壓繞組直接短路。圖2-23變壓器短路參數(shù)測定接線圖

序號實驗數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)12345678表2-4

測量數(shù)據(jù)及計算結(jié)果

課題四三相變壓器的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)?掌握三相變壓器的磁路系統(tǒng);?掌握三相變壓器的聯(lián)結(jié)組的概念和判定方法;?了解三相變壓器的并聯(lián)運行;?掌握變壓器的運行特性。

圖2-24三相變壓器組的磁路

比較以上兩種不同磁路系統(tǒng)的三相變壓器可以看出,在相同的額定容量下,三相心式變壓器具有節(jié)省材料、維護(hù)方便、占地面積小等優(yōu)點,因此被廣泛采用;但三相變壓器組中的每個單相變壓器具有體積小、重量輕、便于運輸、備用容量小等優(yōu)點,因此在制造和運輸有困難的超高壓、特大容量變壓器中采用。圖2-25三相心式變壓器的磁路二、三相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號1.繞組的端頭標(biāo)志2.單相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號單相變壓器高、低壓繞組被同一交變主磁通所交鏈,在某一瞬間,當(dāng)高壓繞組某一端頭為高電位時,低壓繞組在該瞬間也有一個端頭為高電位。這兩個具有高電位的端頭就是同極性端,也稱為同名端,同極性端用在對應(yīng)的端頭旁加“·”表示。同極性端由繞組的繞向決定,與繞組首端、尾端標(biāo)志無關(guān)。圖2-26單相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號如果規(guī)定繞組相電動勢的正方向為從首端指向尾端,則當(dāng)高、低壓繞組首端為同名端時,高、低壓繞組相電動勢相位相同;當(dāng)高、低壓繞組首端為異名端時,高、低壓繞組相電動勢相位相反。單相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號常采用時鐘表示法表示,即把高壓繞組的電動勢相量作為時鐘的分針,始終指向12點,低壓繞組的電動勢相量作為時鐘的時針,它所指的鐘點數(shù)就是單相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號。當(dāng)高、低壓繞組電動勢同相位時,時針指向12點(即0點),聯(lián)結(jié)組為I,I0,其中I,I表示單相變壓器,如圖2-26(a)、(d)所示;當(dāng)高、低壓繞組電動勢反相位時,時針指向6點,聯(lián)結(jié)組為I,I6,如圖2-26(b)、(c)所示。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定I,I0為單相變壓器的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組標(biāo)號。3.三相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號三相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號用來表示三相變壓器高、低壓繞組的聯(lián)結(jié)方式及其對應(yīng)線電動勢的相位關(guān)系,聯(lián)結(jié)組標(biāo)號由聯(lián)結(jié)方式和聯(lián)結(jié)組號組成。三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)方式有星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)兩種常用方式。星形聯(lián)結(jié)是把三相繞組的尾端連在一起,作為中點,將三相繞組的首端引出,高壓繞組用“Y”表示,低壓繞組用“y”表示。如圖2-27(a)所示。三角形聯(lián)結(jié)是把一相繞組的尾端與另一相繞組的首端相連,依次連成一個閉合回路,然后將三相繞組的首端引出,高壓繞組用“D”表示,低壓繞組用“d”表示。

圖227三相繞組的聯(lián)結(jié)方式

圖2-28Y,y0聯(lián)結(jié)組

圖2-29Y,y6聯(lián)結(jié)組

圖2-30Y,d11聯(lián)結(jié)組圖2-31Y,d1聯(lián)結(jié)組三、變壓器的并聯(lián)運行變壓器的并聯(lián)運行是指兩臺或多臺變壓器的一次繞組和二次繞組分別接在一次和二次公共母線上,同時向負(fù)載供電的運行方式,如圖2-32所示。這種運行方式常用在發(fā)電廠和變電站中。1.變壓器并聯(lián)運行的優(yōu)點(1)可以提高供電的可靠性。當(dāng)一臺變壓器故障或檢修時,其他變壓器仍可保證重要負(fù)載的供電。(2)可以提高運行的經(jīng)濟(jì)性?？筛鶕?jù)負(fù)載的變化,調(diào)整投入并聯(lián)運行變壓器的臺數(shù),以減少電能損耗,提高運行效率。(3)可以減少總的備用容量,并可隨著負(fù)載的增加,分期安裝變壓器,以減少初裝投資。圖2-32兩臺變壓器的并聯(lián)運行2.變壓器并聯(lián)運行的條件變壓器并聯(lián)運行的理想情況是:各臺并聯(lián)變壓器的一次繞組和二次繞組中沒有環(huán)流,負(fù)載能按各臺變壓器的容量成正比地分配,且各臺變壓器二次電流最好是同相位。只有這樣,才能避免因并聯(lián)引起的附加損耗,并且充分利用變壓器的容量。要達(dá)到理想情況,并聯(lián)運行的變壓器要滿足以下條件:(1)各臺變壓器一次和二次額定電壓分別要相等,即變比相等。(2)各臺變壓器具有相同的聯(lián)結(jié)組。(3)各臺變壓器的短路阻抗標(biāo)幺值要相等,短路阻抗角也相等。課題五特種變壓器的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)?掌握自耦變壓器的工作原理和特點;?掌握互感器的工作原理和使用方法。在電力系統(tǒng)中,除了大量地采用前面介紹的三相雙繞組變壓器外,也采用適用于各種用途的其他變壓器。一、自耦變壓器普通雙繞組變壓器的一、二次繞組之間只有磁的耦合,沒有電的聯(lián)系。自耦變壓器和雙繞組變壓器不同,它的結(jié)構(gòu)特點是一、二次繞組共用一部分繞組,一、二次繞組之間不僅有磁的耦合,還有電的聯(lián)系,接線原理圖如圖2-33所示。圖2-33自耦變壓器的接線原理圖

二、儀用互感器儀用互感器是電力系統(tǒng)中用來測量大電流、高電壓的特殊變壓器。使用互感器有兩個目的:一是使測量回路與被測回路隔離,從而保證操作人員和設(shè)備的安全;二是可以使用小量程的電流表和電壓表測量大電流和高電壓。儀用互感器分為電流互感器和電壓互感器兩大類。1.電流互感器電流互感器是用來測量大電流的儀用互感器,其接線圖如圖2-34所示。電流互感器均制成單相的,一次繞組由一匝或幾匝粗導(dǎo)線組成,串接在被測回路中;二次繞組由匝數(shù)較多的細(xì)導(dǎo)線組成,與阻抗很小的儀表(電流表、功率表的電流線圈或繼電器的線圈)串聯(lián)組成閉合回路。因此,電流互感器相當(dāng)于短路運行的升壓變壓器。圖2-34電流互感器的原理圖

由式(2-66)可知,電流互感器利用一次繞組和二次繞組匝數(shù)的不同,可將線路的大電流轉(zhuǎn)換成小電流測量。通常電流互感器一次繞組的額定電流范圍為10~2500A,二次繞組的額定電流為5A,并且當(dāng)與測量儀表配套使用時,電流表按一次繞組的電流值標(biāo)出,即可從電流表上直接讀出被測電流值。另外,二次繞組還可以有很多抽頭,可根據(jù)被測電流的大小適當(dāng)選擇。實際上,電流互感器內(nèi)總有一定的勵磁電流,所以測量的電流總有一定的誤差。根據(jù)誤差的大小,通常電流互感器分為0.2、0.5、1.0、3.0和10.0五個等級,并且級數(shù)越大,誤差越大。使用電流互感器時必須注意以下幾點。(1)運行時二次繞組絕對不允許開路。如果二次繞組開路,電流互感器就成為空載運行,被測回路的大電流就成為互感器的勵磁電流,它將使鐵心嚴(yán)重飽和,一方面造成鐵心過熱而損壞繞組絕緣;另一方面,在二次繞組將會感應(yīng)產(chǎn)生過電壓,可能擊穿絕緣,危及操作人員和儀表的安全。因此,電流互感器二次繞組中不允許裝熔斷器,運行中如果需要拆下測量儀表,應(yīng)先將二次繞組短接。(2)鐵心和二次繞組必須可靠接地,以避免絕緣損壞時,一次側(cè)的高電壓傳到二次側(cè),危及操作人員和儀表的安全。(3)二次繞組串聯(lián)的儀表阻抗值不應(yīng)超過規(guī)定,以避免降低測量精度。2.電壓互感器電壓互感器是用來測量高電壓的儀用互感器,其原理接線圖如圖2-35所示。與電流互感器相反,電壓互感器的一次繞組匝數(shù)很多,并且并聯(lián)在被測線路上;二次繞組匝數(shù)較少,與阻抗很大的儀表(電壓表或功率表的電壓線圈)連接組成閉合回路,因此二次電流很小。電壓互感器相當(dāng)于空載運行的降壓變壓器。圖2-35電壓互感器的原理圖

實際上,由于空載電流、一次繞組和二次繞組漏阻抗的存在,電壓互感器測量的電壓值總有一定的變比誤差和相位誤差。根據(jù)誤差的大小,電壓互感器分為0.2、0.5、1.0和3.0四個等級。使用電壓互感器時必須注意以下幾點。(1)運行時二次繞組絕對不允許短路。如果二次繞組發(fā)生短路,就會產(chǎn)生很大的短路電流而燒壞電壓互感器。因此,與電流互感器不同,電壓互感器使用時在二次繞組中應(yīng)串聯(lián)熔斷器作為短路保護(hù)。(2)鐵心和二次繞組的一端必須可靠接地,以防止高壓繞組絕緣損壞時,鐵心和二次繞組帶上高電壓,危及操作人員和儀表的安全。(3)二次繞組連接的儀表阻抗值不應(yīng)過小,以避免降低測量精度。課題六變壓器的使用、維護(hù)和檢修學(xué)習(xí)目標(biāo)?了解電力變壓器的選擇原則和日常運行維護(hù);?了解電力變壓器的常見故障以及處理方法。一、變壓器的選擇(1)結(jié)構(gòu)形式的選擇。電力變壓器分為戶內(nèi)式和戶外式兩種,應(yīng)根據(jù)使用條件的不同來選擇。(2)額定電壓的選擇。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5%,特殊情況下允許在不超過10%的額定電壓下運行;變壓器的二次電壓應(yīng)盡量接近用戶所需的額定電壓。(3)容量的選擇。在選擇變壓器的容量時,必須認(rèn)真分析變壓器所接的負(fù)荷電動機的起動情況,還需考慮近幾年的發(fā)展情況,應(yīng)留有一定的裕量。一般電力變壓器的容量可按下式選擇:

二、變壓器的日常維護(hù)1.正常情況下巡視檢查值班人員應(yīng)按規(guī)定的分工及周期對變壓器及其附屬設(shè)備全面進(jìn)行檢查維護(hù),每天至少一次,一般項目如下:(1)聲響、油位、溫度是否正常。(2)氣體繼電器是否充滿油,變壓器外殼是否清潔、滲漏,防爆管是否完整、無裂紋。(3)套管是否清潔、無裂紋和打火放電現(xiàn)象,引線接頭是否良好、有無熱現(xiàn)象(晚上進(jìn)行熄燈檢查一次)。(4)冷卻系統(tǒng)是否正常,有載調(diào)壓裝置的運行是否正常,分接開關(guān)的位置是否符合電壓的要求。(5)變壓器的主附設(shè)備的外殼接地是否良好。2.變壓器特殊巡視檢查系統(tǒng)發(fā)生短路或天氣突然發(fā)生變化時(如大風(fēng)、大雨、大雪及氣溫驟冷驟熱等),值班人員應(yīng)對變壓器及其附屬設(shè)備進(jìn)行重點檢查。其項目如下:(1)過負(fù)荷時,檢查油溫油位是否正常,各引線接頭是否良好,示溫蠟片有無融化,冷卻系統(tǒng)是否正常。(2)當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障或變壓器故障跳閘后,應(yīng)檢查變壓器系統(tǒng)有無爆裂、斷脫、移位變形、焦味、燒傷、閃絡(luò)、煙火及噴油等現(xiàn)象。(3)大風(fēng)天氣時,檢查引線擺動情況及變壓器上是否掛有雜物。(4)雷雨天氣時,檢查套管是否閃絡(luò),避雷器的放電記數(shù)器是否動作。(5)大霧天氣時,檢查套管是否放電閃絡(luò)及電暈現(xiàn)象,并應(yīng)重點監(jiān)視污穢瓷質(zhì)部分有無異常。(6)下雪天氣時,應(yīng)檢查變壓器引線接頭部分,有無落雪立即融化或蒸發(fā)冒氣現(xiàn)象,且導(dǎo)電部分應(yīng)無冰柱。3.新安裝或大修后的變壓器投入運行后的特殊巡視(1)聲響應(yīng)正常,應(yīng)為平常的嗡嗡聲。(2)油位變化應(yīng)正常。(3)觸摸散熱器,溫度應(yīng)正常,各散熱器的閥門應(yīng)全部打開。(4)油溫變化應(yīng)正常,變壓器帶負(fù)荷后,油溫應(yīng)緩緩上升。(5)檢查導(dǎo)線接頭有無發(fā)熱現(xiàn)象。(6)檢查套管有無放電打火現(xiàn)象。(7)各部位應(yīng)無滲漏油。(8)冷卻裝置應(yīng)運行良好。(9)外殼接地應(yīng)良好。(10)有載調(diào)壓裝置包括現(xiàn)場和盤上設(shè)備應(yīng)良好。三、變壓器的常見故障及處理方法

變壓器是電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一,在對其使用和日常巡檢中,如發(fā)現(xiàn)任何異常現(xiàn)象,應(yīng)及時分析判斷異常產(chǎn)生的原因,并迅速加以處理,從而確保變壓器的正常運行。變壓器常見故障與處理方法如下表所示。故障類型故障現(xiàn)象故障原因處理方法繞組匝間或?qū)娱g短路(1)變壓器異常發(fā)熱(2)油溫升高(3)油發(fā)出特殊的“咝咝”聲(4)電源側(cè)電流增大(5)三相繞組的直流電阻不平衡(6)高壓熔斷器熔斷(7)氣體繼電器動作(8)儲油柜冒黑煙(1)變壓器運行年久,繞組絕緣老化(2)繞組絕緣受潮(3)繞組繞制不當(dāng),使絕緣局部受損(4)油道內(nèi)落入雜物,使油道堵塞,局部過熱(1)更換或修復(fù)所損壞繞組、襯墊和絕緣筒(2)進(jìn)行浸漆和干燥處理(3)更換或修復(fù)繞組繞組接地或相間短路(1)高壓熔斷器熔斷(2)安全氣道薄膜破裂、噴油(3)氣體繼電器動作