《變壓器的運(yùn)行和維護(hù)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《變壓器的運(yùn)行和維護(hù)（73頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,電氣設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù),電氣設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù),變壓器構(gòu)造原理,變壓器的運(yùn)行維護(hù),電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造原理,電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行維護(hù),二次控制設(shè)備,繼電保護(hù)系統(tǒng),第一章：變壓器,一.變壓器的種類和作用：,1.按用途可分為：,電力變壓器：升壓和降壓,實(shí)驗(yàn)變壓器：產(chǎn)生高電壓實(shí)驗(yàn)電氣設(shè)備。,調(diào)壓器：自耦調(diào)壓器，移圈式調(diào)壓器，磁飽和調(diào)壓器。,測(cè)量變壓器：電壓互感器、電流互感器。,其他用途變壓器：電爐變壓器、整流變壓器、電焊變壓器、控制變壓器、沖擊變壓器等。,2.按結(jié)構(gòu)分：,雙繞組變壓器（雙圈）用的最多。,三繞組變壓器,(三圈）,自耦變

2、壓器,3.按相數(shù)分：,單相 三相 多相（整流用多相變）,4.按冷卻條件分：,油浸變壓器（油浸自冷、油浸風(fēng)冷、油浸水冷、強(qiáng)迫油循環(huán)、強(qiáng)迫風(fēng)冷、強(qiáng)迫水冷）,干式變壓器,充氣式變壓器（變壓器箱內(nèi)充滿特種氣體）,5.按調(diào)壓方式分：,無(wú)激磁（無(wú)載）調(diào)壓變壓器,有載調(diào)壓變壓器,6.按中性點(diǎn)絕緣水平可分：,全絕緣變壓器（變壓器絕緣水平與首端水平相同。,半絕緣變壓器(中性點(diǎn)絕緣水平比首端低,二.變壓器的作用：,1.降低變壓器各級(jí)別的電壓等級(jí)，以滿足各種不同電壓等級(jí)的電氣設(shè)備使用。,2.提高電壓，減少送電損失,（電力系統(tǒng)傳送電能過(guò)程中，必然會(huì)產(chǎn)生電壓和功率的損耗，在輸送統(tǒng)一功率時(shí)，電壓損耗與電壓成反比，功率損耗

3、與電壓的平方成反比。）,三.變壓器的工作原理：,U1,1,一次側(cè),二次側(cè),主磁通,鐵芯,U2,工作原理：在主磁通的作用下，兩側(cè)線圈分別感應(yīng)起電勢(shì)E1和E2,電勢(shì)的大小與匝數(shù)成正比，忽略內(nèi)阻抗壓降，感應(yīng)電勢(shì)舊等于端電壓，電勢(shì)大小不同即電壓大小不同，這就是變壓的原理。（電生磁，磁生電的電磁現(xiàn)象。）,要點(diǎn)：,如果不考慮變壓器的損耗，二次輸出功率一次輸入功率；,即二次電壓二次電流一次電壓一次電流,變比KU1/U2W1/ W2,變壓器二次電流增加，一次電流也自動(dòng)增加（當(dāng)變壓器二次空載時(shí)，一次側(cè)僅流過(guò)產(chǎn)生主磁通的激磁電流，外加一次電壓不變激磁電流不變主磁通不變當(dāng)二次側(cè)加負(fù)載電流后，也在鐵心中產(chǎn)生磁通，主磁

4、通的變化影響到一次，一次側(cè)要保持主,磁通不變，必將另外再流過(guò)一部分電流，這一部分的電流是隨二次電流的增減而增減的。）這是從磁路上的理解，從電路上也可以看出：當(dāng)二次電流產(chǎn)生的磁通改變了一次電流所產(chǎn)生的磁通時(shí)，相當(dāng)于一次線圈的感抗起變化，即阻抗變小了，這樣在外加電壓不變的前提下，由于電路中阻抗變小，一次電流當(dāng)然要增加，這增加部分即是一次電流中用來(lái)平衡二次電流的部分。,四.變壓器的構(gòu)造：,1.鐵芯：用導(dǎo)磁性能很好的硅鋼片疊放組成閉合磁路（為減少渦流損失，硅鋼片的螺栓均做絕緣處理。）,2.線圈：原、副線圈是用銅線或鋁線繞成園筒形的多層線圈，繞在鐵心柱上導(dǎo)線外邊采用紙絕緣或紗包絕緣。,3.油箱：室變壓器

5、的外殼，內(nèi)裝鐵心、線圈并充滿變壓器油，變壓器油起絕緣和散熱的作用。,4.油枕：當(dāng)油隨油溫膨脹或縮小時(shí)，油枕起儲(chǔ)油及補(bǔ)油的作用，保證變壓器充滿油。同時(shí)，由于裝了油枕，室變壓器縮小了與空,氣的接觸面，減少油的劣化速度，側(cè)面裝有一個(gè)油位計(jì)（油標(biāo)管），監(jiān)視油的變化。,5.呼吸器：由鐵管和玻璃容器組成，內(nèi)裝干燥劑（硅膠），當(dāng)油枕內(nèi)的空氣隨變壓器油的體積膨脹或縮小時(shí)，排出或吸入的空氣都經(jīng)呼吸器過(guò)濾，保證油的清潔和干燥。,6.氣體繼電器：是油浸式變壓器所用的一種保護(hù)裝置，由于變壓器內(nèi)部絕緣擊穿、匝間短路、鐵心燒毀等故障二使油分解產(chǎn)生氣體或造成油流涌動(dòng)時(shí)，使繼電器的接點(diǎn)動(dòng)作，接通指定的控制回路，并及時(shí)發(fā)出信號(hào)

6、或自動(dòng)切除變壓器。,還可以取氣樣進(jìn)行觀察分析氣體的顏色和數(shù)量。,7.瓦斯繼電器：變壓器主保護(hù)，裝在變壓器的油箱和油枕的連接管上。瓦斯繼電器的上接點(diǎn)接信號(hào)回路，下接點(diǎn)接跳閘回路。,8.散熱器（又稱散熱翅、冷卻器）扇形、園形、排管等，散熱面積愈大，散熱效果愈好，當(dāng)變壓器上層油溫和下部油溫產(chǎn),生溫差時(shí)，通過(guò)散熱器形成油的對(duì)流。,9.絕緣套管：引接線（有純瓷、充油、和電容等不同形式。）,10.分接開關(guān)：調(diào)壓用，一般變壓器的一二次線圈都有3至5個(gè)分頭位置（三分頭中間分頭2為額定電壓，相臨分頭相差5%，多分頭的相差2.5%）操作部分裝于變壓器頂部，經(jīng)傳動(dòng)桿伸入變壓器油箱。,11.溫度計(jì)：包括一個(gè)帶電接點(diǎn)的

7、溫度計(jì)和測(cè)溫管（外包），這兩者用金屬軟管連接，測(cè)溫包固定在油箱頂蓋上的一個(gè)開口套筒內(nèi)，套管內(nèi)注滿絕緣油，測(cè)溫管內(nèi)充滿氯化或乙醚液體，當(dāng)油溫變化室，氯化甲烷的壓力也跟著變化，使彈簧管變形而使表計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)，指示出相應(yīng)的溫度，在指針的軸上固定有一個(gè)接觸板，它沿著兩個(gè)帶有觸頭的扇形片滑動(dòng)，當(dāng)溫度上升到指針整定值時(shí)，兩對(duì)接點(diǎn)分別導(dǎo)通，給出信號(hào)或啟動(dòng)自動(dòng)冷卻系統(tǒng)。,五.變壓器的幾個(gè)重要參數(shù)：,1.額定容量,：(P）:廠家規(guī)定的使用條件下，在額定電壓、電流連續(xù)運(yùn)行時(shí)所輸送的容量。,2.額定電壓：指變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，所能承受的工作電壓（指中間分接頭）,3.額定電流：額定電流：指在變壓器額定容量下，允許長(zhǎng)期通

8、過(guò)的電流。,4.容量比：變壓器各側(cè)的額定容量之間的比值。如某變壓器容量為31500千伏安，其容量比為100%、100%、67%，即變壓器的一次容量、二次容量、,三次容量分別為31500、31500、21000千伏安，運(yùn)行中注意按各側(cè),所規(guī)定的容量監(jiān)視負(fù)荷。,5.電壓比（變比）：指變壓器各側(cè)之間的電壓比。,6.銅損（,短路損耗）：指第一、二次電流流過(guò)改線圈電阻所消耗的能量之和。由于線圈多為銅導(dǎo)線，故簡(jiǎn)稱銅損。銅損與一、二次電流的平方成正比，銘牌上所標(biāo)的千瓦數(shù)系指線圈在75時(shí)通過(guò)額定電流的銅損。,7.鐵損：指變壓器在額定電壓下，（二次開路），在鐵芯中消耗的功率。其中包括激磁損耗和渦流損耗。,8.百

9、分阻抗（短路電壓%）：指指變壓器二次短路，一次施加電壓，并慢慢使電壓加大，,當(dāng)二次產(chǎn)生的短路電流等于額定電流時(shí)，一次所施加的電壓叫短路電壓，銘牌上用的是百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，即：,（短路電壓%）,短路電壓/額定電壓100%,注意：,三圈變壓器的百分阻抗有高、低壓間、高中壓間和中低壓間三個(gè)百分阻抗，測(cè)高低壓百分阻抗時(shí)，中壓線圈需路，測(cè)高中壓百分阻抗百分阻抗值時(shí)，低壓線圈需開路，測(cè)中低間百分阻值時(shí)，高壓線圈需開路。,9.空載電流：指變壓器在額定電壓下空載（二次開路）運(yùn)行時(shí)，一次線圈中通過(guò)的電流。一般以額定電流的百分?jǐn)?shù)表示。即,o%o/e100%,六.變壓器的極性:,本來(lái)，交流電路里是沒有+極性的，但在一個(gè)

10、極短的時(shí)間中，變壓器一次線圈的兩個(gè)接頭必定有一個(gè)接頭的電流流入的，另一個(gè)是流出的，二次線圈也一樣，一個(gè)流入，一個(gè)流出，當(dāng)一次電流流入的接頭和二次電流流出的接頭為同方向便是同極性。一般單相變壓器一二次引線上標(biāo)有+符號(hào)，相同的為同極性，所以用“+”或“”標(biāo)志不是說(shuō)這一端永遠(yuǎn)是正或永遠(yuǎn)是負(fù)的意思，而是說(shuō)明這個(gè)線圈標(biāo)標(biāo)“+”的一端和那個(gè)線圈標(biāo)“+”的一端是同極性。對(duì)于兩個(gè)線圈的連接來(lái)說(shuō)，如果兩個(gè)線圈的同極性端連在一起，稱為減極性，連接此時(shí)兩線圈的電勢(shì)是相減的，如果兩線圈的異端連在一起，稱加極性連接，兩線圈的電勢(shì)是相加的。,那如何檢查判斷變壓器的同極性？,干電池,變壓器或互感器接好線后，如果連接線搭接在

11、變壓器高壓側(cè)未接上線的一端上，萬(wàn)用表指針正轉(zhuǎn)，說(shuō)明接在電池正極上的端頭和接在萬(wàn)用正極上的端頭屬于同極性。如果指針?lè)崔D(zhuǎn)，那舊說(shuō)明接在電池正極的端頭和接在萬(wàn)用表負(fù)極的端頭屬于同級(jí)性。,低壓側(cè),高壓側(cè),變壓器,萬(wàn)用表,為什么要搞清楚變壓器的極性呢？,因?yàn)樽儔浩鲀蓚?cè)線圈中的電壓和電流是存在油相位關(guān)系的，而在日常工作中遇到要考慮變壓器的接線組別及幾臺(tái)單相變壓器進(jìn)行串并聯(lián)連接時(shí)，就都要搞清楚它們的極性。,七.變壓器的接線組別：,三相變壓器的一次線圈和二次線圈間電壓或電流的相位關(guān)系就叫變壓器的組別。相為關(guān)系實(shí)際上就是角度關(guān)系，而變壓器的一二次各量的相位差都是30度倍數(shù)，這剛好與時(shí)鐘一樣有30度的分時(shí)針關(guān)系，

12、這就有了變壓器組別的最常用方法-時(shí)鐘表示法：,時(shí)鐘表示法就是把變壓器高壓側(cè)的線電壓（或線電流）的向量作為長(zhǎng)針，,永遠(yuǎn)固定在12上，低壓側(cè)的線電壓（或線電流）向量作為短針，再根據(jù)角度關(guān)系固定在時(shí)針上。,如：Y/Y0-12接線，由于一次繞組和二次繞組同相，線端標(biāo)號(hào)一致，所以一二次側(cè)相對(duì)應(yīng)的相電勢(shì)是同相，其向量圖如下圖所示，若將圖中A和a重合繪在一起看，則二次側(cè)線電壓向量Uab與一次側(cè)線電壓向量UAB也是同相，按規(guī)定UAB永遠(yuǎn)固定在12點(diǎn)上，即二次Uab也是12點(diǎn)，所以此此接線為12，記做Y/YO-12,A,B,C,EA,Ea,Uab,UAB,向量圖,接線圖,線電壓,相電壓向量圖,a,b,c,Ec,

13、Ec,Eb,EB,EC,Ea,Eb,EA,EB,EC,又如：Y/-11接線，其連接順序?yàn)閍x-cz-bg,根據(jù)減極性的特點(diǎn)，兩側(cè)相電勢(shì)為同相，又由于二次三相繞組接成形，其線電壓與相電勢(shì)相等，從向量圖可以看出，二次側(cè)線電壓Uab等于相電勢(shì)Ebc,若將向量圖中A和a重合繪在一起來(lái)看，則二次側(cè)線電壓向量Uab越前于一次側(cè)線電壓UAB30度，當(dāng)向量UAB指在鐘表12點(diǎn)，則向量Uab應(yīng)指在11點(diǎn)，故這種接線組別記作Y/-11,如下圖：,EA,a,b,c,x,y,z,z,y,x,B,C,A,Ea,UAB,Y/-11向量圖,Y/-11接線圖,Uab,a,b,c,a,b,c,A,B,C,C,A,B,0,0,八

14、.變壓器的接線方式:,接線方式的不同,直接關(guān)系到變壓器的運(yùn)行性能,制造和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性.下面介紹兩種常用連接方式的優(yōu)缺點(diǎn):,一.Y/Y接線(包括Y/Y0)優(yōu)缺點(diǎn):,1.Y形和形相比,在承受同樣線電壓情況下,Y形的每相線圈承受的電壓較小,故在制造上的絕緣材料較少,二由于每相流過(guò)的電流較大(Y形相電流等用線電流)選用導(dǎo)線截面較粗,故線圈的機(jī)械強(qiáng)度較好,較能耐受短路時(shí)的機(jī)械力.,2.中性點(diǎn)可以任意抽取,適用于三相四線制且Y接抽頭放在中性點(diǎn)。,3.在同樣的絕緣水平下,Y接比接可獲取較高的電壓。,4.由于選用導(dǎo)線較粗,可使匝間有較高的電容,能耐受較高的沖擊電壓。,其缺點(diǎn)是：,這種接線因磁通種有三次諧波存在

15、,將使油箱發(fā)熱和影響變壓器運(yùn)行效率。,2.,中性點(diǎn)應(yīng)直接接地，否則中性點(diǎn)電位不穩(wěn)定會(huì)嚴(yán)重位移。（規(guī)定中線電流不超,25%,）,3.一相發(fā)生故障只好停用。不象形接法的變壓器可暫時(shí)接成形使用。,二.Y0/或/Y接線: 優(yōu)點(diǎn):,1.二次電勢(shì)中沒有三次諧波和Y/Y接線中的主要弊病。,2.根據(jù)需要可在一次側(cè)（采用Y0/)或在二次側(cè)（采用/Y0)抽取中性點(diǎn)。,3.由于其中有一側(cè)接成形，可基本維持另一側(cè)Y接的中性點(diǎn)穩(wěn)定。,4.因?yàn)榻泳€組別是單組數(shù)，即原來(lái)有不同組別的兩臺(tái)變壓器可以在改變外部首尾端標(biāo)號(hào)的條件下并列，不需抽出器身重新接線。,缺點(diǎn):,三.有關(guān)三次諧波：,非正弦波總可以分解成許多不同頻率的正弦的高次

16、諧波和基波，這些高次諧波中影響最大的是三次諧波。三次諧波的特點(diǎn)是三相的量在時(shí)間上同相、幅值相等。,一臺(tái)變壓器運(yùn)行中帶上額定電壓，鐵心飽和后電流再增加,并不能使鐵心里的磁通增加多少，磁通是平頂波（非正弦波），這時(shí)在鐵心中會(huì)有三次諧波出現(xiàn)，它是以變壓器外殼為通路，借鐵心的鐵件、空氣、,油等構(gòu)成回路，使鐵殼中通過(guò)有150周/秒的三次諧波磁通,三次諧波磁通會(huì)產(chǎn)生渦流損耗,降低效率(最高可達(dá)變壓器鐵心損耗的50-65%)。,三次諧波產(chǎn)生的2電勢(shì)可達(dá)基波電勢(shì)的40-50%疊加在基波上數(shù)值就相當(dāng)高了,好在實(shí)際上三相三柱式變壓器捉弄的三次諧波磁通的磁路中磁阻很大,三次諧波磁通不多,這使得總磁通仍接近正正弦波,

17、固電勢(shì)也接近正弦波.,九.變壓器分接頭的調(diào)壓作用：,改變分接頭位置，就是改變變壓器的匝數(shù)，也即改變變壓器的變比。變比KW1/ W2U1/U2,很容易看出:分頭在一次側(cè),改變一次側(cè)線圈匝數(shù)改變K,K值一改變,加同樣的電壓U1情況下二次電壓U2U1/K自然起變化,這就起了調(diào)節(jié)電壓的作用.如:一臺(tái)60005%/400的降壓變壓器,分接頭放在額定電壓位置室,變比K6000/40015,這時(shí)當(dāng)高壓側(cè)加6000伏時(shí),低壓電壓為400伏,現(xiàn)在要降低二次電壓,根據(jù)公式U2U1/K來(lái)看,應(yīng)增加K,也即增大K,也即增大高壓側(cè)的匝數(shù),調(diào)分接頭舊應(yīng)該往5%這個(gè)分接頭調(diào),這時(shí),變比K6300/40045.8,二次電壓就

18、可以調(diào)到6000/15.5380伏.,從原理上講,抽分頭從哪一側(cè)抽都可以,但一般無(wú)激磁(無(wú)載)調(diào)壓變壓器抽分頭都在高壓側(cè),這是因?yàn)?,變壓器高壓線圈套在低壓線圈外面,抽頭抽出和連接更方便.,高壓側(cè)電流小,引出線和分接開關(guān)的載流部分可以截面小些,接觸不良的問(wèn)題也較易解決.,十.變壓器油的作用：,變壓器油由石油提煉而成。其作用是絕緣和冷卻。變壓器油的指標(biāo)有十幾項(xiàng)，主要有:,粘度：粘度說(shuō)明油的流動(dòng)性好壞。粘度越低，流動(dòng)性越大變壓器冷卻越好，老化時(shí)粘度就增高。運(yùn)行中常用“安氏度”計(jì)量變壓器油的粘度，稱“條件粘度”，即規(guī)定50時(shí)油流出的時(shí)間與20時(shí)統(tǒng)一體積的水流出的時(shí)間之比，規(guī)程規(guī)定粘度不應(yīng)超1.8。（

19、新油）,閃光點(diǎn)：在一定條件下油被加熱到某一溫度，其蒸氣與空氣形成的混合物，若將小火苗移近，該混合物著火，這溫度就叫閃光點(diǎn)。,閃光點(diǎn)標(biāo)志著油的蒸發(fā)量，當(dāng)油蒸發(fā)時(shí)，體積就縮小，粘度增大，并出現(xiàn)有爆炸性的氣體。,規(guī)程規(guī)定：閃光點(diǎn)不得低于135，如果運(yùn)行中油的閃光點(diǎn)比初始低5，說(shuō)明有問(wèn)題。而油的老化（如由于線匝短路，鐵心起火等局部高溫引起老化）會(huì)使閃光點(diǎn)劇烈降低。,溶解于水的酸和堿：,由于油在加工過(guò)程中清洗得不夠，可能殘留一部分礦物酸和堿，另外油的氧化也會(huì)形成一部分酸，這些可溶于水的酸和堿會(huì)促使油又早又快地老化，且會(huì)腐蝕金屬部分和絕緣材料，降低絕緣強(qiáng)度，因此規(guī)定不論時(shí)新油或運(yùn)行油，都部應(yīng)含有不溶于水的

20、酸和堿。,酸價(jià)：為了中和一克油中所含自由酸性化合物所必須的氫氧化鉀的毫克數(shù)稱為酸價(jià)。,酸價(jià)增大，說(shuō)明油已處于氧化初始階段，這時(shí)油的其他特性尚為改變，根據(jù)酸性的大小，可以判斷油的老化程度，規(guī)定;油的酸價(jià)不得大于0.4。,機(jī)械混合物：加油過(guò)程落入的臟物，運(yùn)行中由于油被電弧燒糊留下的碳末，以及絕緣部分掉下纖維等，都叫機(jī)械混合物，既可造成導(dǎo)電的路徑影響絕緣強(qiáng)度，油可能沉積于絕緣表面或堵塞油道影響散熱，所,以必須在大修時(shí)或運(yùn)行中用濾油機(jī)或真空分離機(jī)加以凈化。,電氣絕緣強(qiáng)度（抗電強(qiáng)度）：,油的抗電強(qiáng)度是以擊穿1厘米的油層所需的電壓（伏數(shù)）計(jì)量。規(guī)程規(guī)定：用于35KV及以上的變壓器油，1厘米后的油擊穿電壓應(yīng)

21、在35KV以上運(yùn)行油和40KV以上（新鮮油），用于6KV-35KV變壓器，擊穿電壓應(yīng)在25KV(運(yùn)行油）和30KV(新鮮油）以上，油于6KV以下的變壓器油，擊穿電壓應(yīng)在20KV(運(yùn)行油和25KV（新鮮油）以上。,擊穿電壓于油中含有水分和機(jī)械混合物的多少油很大的關(guān)系，因它能反應(yīng)油中是否含有水和雜物。,水分：運(yùn)行中油于空氣接觸常從空氣中吸收潮氣，使油中油了水分。,水分的存在有兩個(gè)害處：已是使機(jī)械混合物的油耐壓水平更加降低，二是水分易和別的元素化合成低分子酸，腐蝕絕緣，不過(guò)，油的吸潮也是易飽和的，（實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：隨著水分含量的增大，水分對(duì)擊穿電壓的影響反而減少。）,油的顏色：新鮮油通常是亮黃色的或天藍(lán)色

22、透明的，運(yùn)行中由于油在老化時(shí)形成的瀝青和污物影響，油的顏色會(huì)變暗，嚴(yán)重時(shí)呈棕色。注意：炭末對(duì)油的顏色油很大運(yùn)行。,兩種牌號(hào)的油最好不要混合使用，因?yàn)橛偷奶砑映煞植煌?，混合后可能影響油質(zhì)，如果混合使用，必須將混合油做抗氧化安定興實(shí)驗(yàn)，并檢查混合油的其他油質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是否合格。,十一自耦變壓器與普通變壓器的區(qū)別：,與普通變壓器相比，自耦變壓器的一二次側(cè)線圈不僅油磁的聯(lián)系還油電的聯(lián)系。而普通變壓器一二次線圈僅有磁的聯(lián)系。如下圖：,U1,U2,1,2,a,A,X,x,a,a,A,X,X1,X,鐵芯,公共線圈,串聯(lián)線圈,電壓互感器的原理接線圖：,十二電壓互感器和普通變壓器的區(qū)別,電壓互感器實(shí)際上時(shí)一致降壓變壓

23、器它的一次線圈匝數(shù)很多，二次線圈匝數(shù)很少，一次側(cè)并聯(lián)地接在電力系統(tǒng)中，二次側(cè)可并接儀表、繼電器線圈等負(fù)載，由于這些負(fù)載阻抗很大，通過(guò)的電流很小，因此電壓互感器的工作狀態(tài)相當(dāng)于變壓器空載情況。,U1,U2,Z,Z,1,2,z1,z2,十三電流互感器與普通變壓器的區(qū)別：,電流互感器的工作原理：當(dāng)一次線圈流過(guò)電流時(shí)，鐵芯中產(chǎn)生交變磁通，該磁通在二次閉合回路中感應(yīng)出電勢(shì)電流。電流表接在二次側(cè)，油串接的電流表測(cè)出的二次電流值乘上互感器變比，就是代表一次電流值。電流互感器的一次匝數(shù)很少僅一匝或幾匝，而二次線圈匝數(shù)卻很多，互感器的一次是個(gè)強(qiáng)大的電流源，一次電流在鐵芯中產(chǎn)生磁通的多少取決于二次回路的情況，,因

24、為二次電流產(chǎn)生的磁通對(duì)一次電流產(chǎn)生的磁通是起去磁作用的所以可以把一次電流看成兩部分，一部分是激磁用的激磁電流，一部分是用于平衡二次電流所產(chǎn)生的磁通的，如果二次開路，則全部電流都用于激磁，就會(huì)產(chǎn)生磁飽和而產(chǎn)生危險(xiǎn)的高電壓。二次電流一般為5安,也有的為1安。,與普通變壓器相比的不同處：,電流互感器的二次回路所串的負(fù)載是電流表和繼電器線圈，阻抗很小，因此相當(dāng)于二次短路狀態(tài)下運(yùn)行的變壓器。,變壓器的一次電流隨二次電流的增減而增減，可以說(shuō)是二次起主導(dǎo)作用，而電流互感器的一次電流油主電路負(fù)載決定而不由二次電流決定，故是一次起主導(dǎo)作用。,變壓器的一次電壓決定了鐵芯中的主磁通，因此一次電壓不變，二次電勢(shì)也基本

25、不變，而電流互感器卻不然，當(dāng)二次回路的阻抗變化時(shí)，也會(huì)影響二次電勢(shì)。,電流互感器之所以能用來(lái)測(cè)量電流，即二次即使串上幾個(gè)電流表也不減少電流，是因?yàn)樗且粋€(gè)恒流源，且電流表的阻抗小，串進(jìn)回路對(duì)電流影響小，它不象變壓器，二次側(cè),一加負(fù)載，對(duì)各個(gè)電量影響很大。（但這個(gè)看法只適用于額定負(fù)載范圍內(nèi)，一旦負(fù)載增大到超過(guò)允許值，也會(huì)影響二次電流，且使誤差增大到不能允許的程度。）,第二章：變壓器的運(yùn)行和維護(hù)：,一.變壓器自身方面采取的過(guò)電壓保護(hù)措施：,變壓器運(yùn)行中因某種原因使變壓器上的電壓超過(guò)額定值叫“過(guò)電壓”，分兩類：一種是大氣過(guò)電壓：是因打雷引起的過(guò)電壓，可達(dá)額定相電壓的8-12倍；另一種是操作過(guò)電壓：因

26、系統(tǒng)開關(guān)操作時(shí)，電氣設(shè)備投入或退出運(yùn)行過(guò)程中，因系統(tǒng)中電磁能的轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的過(guò)電壓，其數(shù)值一般為額定相電壓的2-4.5倍。,因?yàn)椴僮鬟^(guò)電壓是電力系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的，所以它的大小與系統(tǒng)的額定電壓有關(guān)，系統(tǒng)的額定電壓高了，操作過(guò)電壓的絕對(duì)值也高，因此，絕緣的耐電強(qiáng)度在220千伏以下系統(tǒng)，主要由大氣過(guò)電壓決定，而220千伏以上系統(tǒng)，操作過(guò)電壓將占主要地位。,過(guò)電壓具有短時(shí)脈沖性質(zhì)，而操作過(guò)電壓常會(huì)引起周期性的沖擊波，大氣過(guò)電壓的沖擊波如下圖所示：,變化過(guò)程很快的沖擊波作用在變壓器上與工頻電壓作用在變壓器上的后果不同，這是因?yàn)闆_擊波的頻率很高，波前陡度很大，就好像一個(gè)很高頻率的正弦波的一部分，如一個(gè)波前時(shí)間為

27、1.5微秒的沖擊波，其頻率相當(dāng)于160千周。如果說(shuō)我們?cè)诜治龉ゎl電壓下變壓器內(nèi)部的電壓分布情況時(shí)，只需考慮變壓器的電阻和電感（或感抗）的影響就行可在分析沖擊波作用下變壓器內(nèi)部電壓分布情況時(shí)，則還要考慮電容（變壓器線圈間，各線圈間和線圈與鐵心間都存在一定數(shù)值的電容）的影響。,變壓器的構(gòu)造雖然很復(fù)雜，但從電路的觀點(diǎn)來(lái)看：變壓器不外乎是由電阻、電感、電容組成，過(guò)電壓的沖擊波從起始電壓分布（曲線1）過(guò)渡到最終電壓分布（曲線2），有震蕩現(xiàn)象。因?yàn)樵谶@個(gè)過(guò)程中，發(fā)生作用的不僅有線圈的電容，還有線圈的電感，這兩者構(gòu)成震蕩現(xiàn)象回路，在震蕩過(guò)程中，在線圈不同的點(diǎn)上將分別在不同的時(shí)刻出現(xiàn)最大電位（對(duì)地電壓），線圈

28、各部分可能出現(xiàn)的最高對(duì)地電壓如下兩圖中的曲線3所示，這個(gè)電壓可升至2倍的沖擊電壓值，有可能造成線圈對(duì)地主絕緣的損壞。,而不論變壓器的中性點(diǎn)是否接地，在起始得瞬間的電壓分布，都使線圈的首端幾匝線圈間出現(xiàn)很大匝間電壓（或叫“電位梯度”），因此頭幾匝線圈的匝間絕緣受到威脅最嚴(yán)重。（這時(shí)最高匝間電壓可能高達(dá)額定電壓下運(yùn)行的50-200倍）。如下兩圖所示：（注：曲線1為為沖擊波的起始電壓分布；,曲線2為過(guò)渡到最終電壓分布,曲線3為線圈各部分可能出現(xiàn)的最高 對(duì)地電壓分布）：,在2.5倍額定電壓下的過(guò)電壓，變壓器是能夠承受的因設(shè)計(jì)時(shí)已考慮了必要的絕緣強(qiáng)度，超過(guò)2.5倍，不管哪種過(guò)電壓，變壓器絕緣都有損壞的可

29、能，故一般都要采取保護(hù)措施：,1.裝設(shè)避雷器：如在一二次母排安裝避雷器,2.加強(qiáng)絕緣：,加厚絕緣,改善匝間電容：如在高壓側(cè)線圈端部加靜電板（靜電環(huán)）或繞在絕緣紙板上制成的一個(gè)金屬開口環(huán)，放在高壓線圈的上端，,并且在電路方面和高壓線圈的首端相連，其作用就是增加附加電容因?yàn)殪o電板與線圈端部各匝之間存在著附加電容使變壓器線圈各匝的對(duì)地電容電流可由通過(guò)附加電容的電流供給，這樣使得各匝間電容中流過(guò)的電流近似地相等，從而使起始電壓分布變得比較均勻，使線圈首端的砸間電壓降低了，且過(guò)渡階段的震蕩現(xiàn)象也大大減弱了。,如下圖所示：,除了使用靜電板外，也還有使用靜電圈的，工作原理相似，它是一個(gè)開口金屬環(huán)，罩在最初幾

30、個(gè)線圈的外面，作用也是增加附加電榮，改善起始電壓分布，減小震蕩。,二.運(yùn)行電壓太高或太低對(duì)變壓器的影響：,最理想的電壓是額定電壓。但由于系統(tǒng)電壓在運(yùn)行中隨負(fù)荷變化波動(dòng)相當(dāng)大。兩種情況：,1.電壓低：這對(duì)變壓器本身沒有任何不良后果（當(dāng)然會(huì)受制于用電設(shè)備）,2.電壓高于額定值：此時(shí)鐵心的飽和程度增加，這會(huì)使電壓和磁通的波形發(fā)生嚴(yán)重畸變，并使變壓器的空載電流大增。鐵心飽和后，電壓波形中的高次諧波值大大增加，如磁通密度在10000高斯的情況下，三次諧波等于基波的21.4%，在14000高斯的情況下，三次諧波等于基波的27.5%，而在20000高斯的情況下，則達(dá)到基波的69.2%，電壓波形的畸變也即出現(xiàn)

31、高次諧波其害處是：,引起用戶電流波形的畸變，增加電機(jī)和線路上的附加損耗。,可能在系統(tǒng)中造成諧波共振現(xiàn)象，并導(dǎo)致過(guò)電壓使絕緣損壞。,影響電訊線路，干擾電訊的正常。,規(guī)程規(guī)定：不論電壓分接頭在任何位置，變壓器外加電壓不超過(guò)額定值的105%，則變壓器二次側(cè)可帶額定電流。,三.變壓器的不對(duì)稱運(yùn)行：,出現(xiàn)不對(duì)稱運(yùn)行的三中情況:三相負(fù)載不平衡；由三臺(tái)單相變壓器組成三相變壓器組其中有一臺(tái)變比或阻抗電壓不同；不對(duì)稱接線如二火一地制；,最常見的為三相負(fù)載不一樣造成的不對(duì)稱運(yùn)行。例如小變壓器供電給照明、電焊、加熱、單相電機(jī)等性質(zhì)的負(fù)載，使流過(guò)變壓器的三相電流不對(duì)稱，,造成二次側(cè)三相電壓不對(duì)稱，這種不對(duì)稱運(yùn)行，主要

32、需要考慮的是，在運(yùn)行中要監(jiān)視按Y/Y0-12接線的變壓器的中性線電流不得超過(guò)低壓線圈額定電流的25%。如下圖所示的三相電路，若只在某相加負(fù)載，會(huì)使該相電壓明顯加大，（即該相端電壓下降，另兩相端電壓升高）:,從圖中可以看出：由于各項(xiàng)疊加了零序電勢(shì)，使三相電壓變得不對(duì)稱，中性點(diǎn)發(fā)生了嚴(yán)重的位移現(xiàn)象，（三個(gè)線電壓仍保持對(duì)稱），從向量圖中可以看到，加負(fù)載的那相端電壓下降，另兩相端電壓升高。如果該相負(fù)載加得很大，就可能使該相端電壓急劇下降，就象一些配電變壓器當(dāng)某相接單相電焊機(jī)，電焊時(shí)使接在另兩相上的照明燈等單相用電設(shè)備燒壞就是這個(gè)道理。,四.變壓器運(yùn)行中出現(xiàn)異常高熱的原因和判斷方法：,1.分接開關(guān)接觸不

33、良：使接觸電阻增大引起發(fā)熱，由于損耗R，R大損耗大，于是形成異常發(fā)熱。分接開關(guān)接觸不良的原因是：,接觸點(diǎn)壓力不夠；,開關(guān)接觸處有油泥堆積，使動(dòng)靜觸點(diǎn)有一層油泥膜；,接觸面小使接點(diǎn)熔傷；,定位指示與開關(guān)實(shí)際位置不太對(duì)應(yīng)；, 判斷方法：注意輕瓦斯動(dòng)作情況；取油樣化驗(yàn)作色譜分析（觀察油的閃點(diǎn)是否迅速下降）檢測(cè)三相分接頭的直流電阻值；,2.線圈匝間短路,：（,約占變壓器損壞的77%-80）,線圈制造時(shí)敲打，彎頭、壓緊等機(jī)械損傷，或銅刺鐵刺傷絕緣留下隱患；,運(yùn)行日久絕緣老化，變松脆使導(dǎo)線聯(lián)通；,油的堵塞、油流死角使局部繞組高熱；油位下降，使線圈露出失去冷卻介質(zhì)；,電動(dòng)力使某些線匝發(fā)生軸向或幅向位移將絕緣

34、磨損；,油位下降使線圈露出油面失去冷卻介質(zhì)；,長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，使銅線溫度太高絕緣變脆。,判斷方法：（注意：匝間短路往往發(fā)生在過(guò)電壓或過(guò)電流后),油溫不正常上升；,從電流表觀察發(fā)現(xiàn)；,輕瓦斯動(dòng)作（尤其短路匝處高熱時(shí)，油象沸騰似的注意聽能聽到“咕嚕咕?！甭暎?；,取氣體分析：,做變壓器三相繞組的直流電阻測(cè)試；,3.鐵芯硅鋼片間存在短路回路：,原因：,外力損傷或絕緣老化等原因使硅鋼片之間漆皮絕緣損壞，嚴(yán) 重時(shí)會(huì)熔傷造成所謂的“鐵芯起火”；,鐵芯的穿芯螺桿絕緣套管損壞，也會(huì)造成環(huán)流（包括兩端的絕緣墊圈夾件等因擰緊損傷；,判斷方法：,色譜分析：,檢測(cè)空載電流損耗比原來(lái)的明顯增加；,測(cè)穿心螺桿對(duì)鐵芯的絕緣電

35、阻；,吊芯檢查；,綜上所述，高熱、油的劣化是上述故障的共同現(xiàn)象，對(duì)運(yùn)行人員來(lái)說(shuō)，直接判斷是哪個(gè)部位的故障是比較困難的，但是可根據(jù)變壓器的歷史與當(dāng)前的運(yùn)行現(xiàn)狀比照，和綜合分析，監(jiān)視油溫，聽變壓器聲音及輕瓦斯動(dòng)作后引起及時(shí)注意，是可以發(fā)現(xiàn)變壓器的運(yùn)行故障。,五.變壓器的耐熱能力與允許溫升：,變壓器的耐熱分析：,1.變壓器的材料組成為兩大類即金屬材料和絕緣材料。因金屬材料可耐住較高溫度，所以主要就考慮耐熱較低的絕緣材料，而不同種類的絕緣材料耐熱能力也不同，一般油浸電纜紙或紙板等為105，而云母石棉玻璃燈為基礎(chǔ)的絕緣材料的耐熱溫度為130，一般有油浸變壓器各部分允許溫升如下表所示：,根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出這么一

36、條法則：溫度每增加10，變壓器的2氧化速度增加一倍，也即老化速度加快，而油的老化會(huì)使油的一切性能都變壞，如油色變深暗、混濁、粘度酸度灰度增加，絕緣性能變壞等；（油在其溫差20-30時(shí)散熱效率比空氣高15倍）,3.再看不變壓器壽命，引起絕緣老化的主要原因是溫度，研究結(jié)果顯示：若在正常的運(yùn)行條件下，也即線圈溫度連續(xù)地維持在98時(shí)，變壓器的壽命一般為20年。,允許溫度：規(guī)定變壓器一般允許運(yùn)行溫度不高于85，而上層油溫不得超95，這個(gè)數(shù)值是和線圈最高溫度105相對(duì)應(yīng)得，因?yàn)楫?dāng)上層油溫為95時(shí)，即油的最高溫升為55，而對(duì)應(yīng)的油平均溫升為40，而一般變壓器線圈對(duì)油的溫升為25，所以當(dāng)規(guī)定上層油溫為95時(shí)，

37、則線圈的最高允許溫度為：周圍氣溫最大值40加上油對(duì)空氣的平均溫升40，再加上線圈對(duì)有的溫升25，即404025105，監(jiān)視上層油溫不超過(guò)95，也就是相當(dāng)于監(jiān)視線圈的溫度不超過(guò)105.,需要說(shuō)明的是：105并不是說(shuō)變壓器可以長(zhǎng)期處在這個(gè)溫度下運(yùn)行，如果連續(xù)處在105這個(gè)溫度下，絕緣會(huì)很快損壞，應(yīng)當(dāng)說(shuō)，變壓器的大部分時(shí)間處在較低的穩(wěn)定，只有異常時(shí)短短幾個(gè)小時(shí)處在這個(gè)較高允許溫度，那是沒有危險(xiǎn)的。,五.變壓器的短時(shí)過(guò)負(fù)荷運(yùn)行：,變壓器是可以過(guò)負(fù)荷（即高出額定容量）運(yùn)行的。而正常過(guò)負(fù)荷的必須條件是：不損害變壓器的使用期限。那么，變壓器過(guò)負(fù)荷的能力哪里來(lái)呢?,原來(lái)，變壓器的壽命由絕緣材料的老化程度決定，而絕緣材料的老化又取決于溫度、氧氣、含潮率（絕緣材料中的水分），不過(guò)溫度是起決定性的作用。,實(shí)踐證明：溫度每增加8，變壓器的壽命就要減少一半，（注意：壽命是指變壓器絕緣材料的工作溫度經(jīng)常保持在98，僅在很少的時(shí)間內(nèi)達(dá)到A級(jí)絕緣材料最高溫度105）,下圖所示為幾種絕緣材料的壽命曲線：,實(shí)際上變壓器的運(yùn)行溫度是受季節(jié)和負(fù)荷變動(dòng)影響的，只要絕緣材料的穩(wěn)定不超過(guò)98，變壓器可以帶任何負(fù)荷，這就引出了“過(guò)負(fù)荷能力”的概念，,