变压器基础知识

变压器变压器的工作原理、分类及结构变压器是一种静止的电机，它利用电磁感应原理将一种电压、电流的交流电能转换成同频率的另一种电压、电流的电能。换句话说，变压器就是实现电能在不同等级之间进行转换。一、变压器基本工作原理当原绕组外加电压U1时，原边就有电流流过，并在铁芯中产生与U1同频率的交变主磁通，主磁通同时链绕原、副绕组，根据电磁感应定律，会在原、副绕组中产生感应电势E1、E2，副边在E2的作用下产生负载电流，向负载输出电能。1Im2I二、变压器的作用升高电压把电能送到用电地区，降低电压为各级用户使用，满足用电需要。在电力系统传送电能的过程中，必然会产生电压和功率两部分损耗，在输送同一功率时电压损耗与电压成反比，功率损耗与电压的平方成反比。利用变压器升压，减少送电损失。主要结构1铁芯是变压器的磁路部分。运行时要产生磁滞损耗和涡流损耗而发热。为降低发热损耗和减小体积和重量，铁芯采用导磁系数高的硅钢片构成。铁芯绕组是变压器的电路部分，采用铜线或铝线绕制而成，原、副绕组同心套在铁芯柱上。为便于绝缘，一般低压绕组在里，高压绕组在外。主要结构2本体油箱是变压器的外壳，内装铁芯和绕组并充满变压器油，使铁芯和绕组浸在油内（干变除外）。为了便于散热，有的箱壁上焊有散热管。变压器油的作用是绝缘和冷却。储油柜当变压器油的体积随着油的温度膨胀或缩小时，储油柜起着储油和补油的作用，①保证油箱内充满油。同时，由于装了储油柜，②使变压器缩小了油面与空气的接触面，减少油的劣化速度。储油柜的侧面装有油位计，可以监视油位的变化。主要结构3呼吸器（吸湿器）由一铁管和玻璃容器组成，内装干燥剂（硅胶）。当储油柜内的空气随变压器油的体积膨胀、缩小时，排出或吸入的空气都经过呼吸器，通过干燥剂①吸收空气中的水分，对②空气起过滤作用，进而保持油的清洁。主要结构4压力释放装置在保护电力变压器方面起着重要作用。充有变压器油电力变压器中，如果内部出现故障或短路，电弧放电就会在瞬间使油汽化，导致油箱内压力极快升高。如果不能极快释放该压力，油箱就会破裂，将易燃油喷射到很大的区域内，可能引起火灾，造成更大破坏，因此必须采取措施防止这种情况发生。压力释放装置有防爆管和压力释放器两种，防爆管用于小型变压器，压力释放器用于大、中型变压器。压力释放阀主要结构5分接开关变压器调整电压的方法是在其某一侧绕组上设置分接，通过增加或减少一部分绕组的匝数，从而改变电压比的有级调整电压的方法。变换分接以进行调压的开关，称为分接开关。一般情况下，在高压绕组上进行分接。调压分为有载调压和无励磁调压：1.带负载进行分接的调压，称为有载调压；2.变压器二次不带负载，一次侧与电网断开的调压，称为无励磁调压。为什么一般情况下变压器的高压绕组在外面，低压绕组在里面？这是因为首先，高压绕组与低压绕组之间，以及低压绕组与铁芯柱之间都必须留有一定的绝缘间隙和散热通道(油道)，并用绝缘纸板筒隔开。绕组的电压等级和散热通道所需要的间隙决定绝缘距离的大小。当低压绕组放在里面靠近铁芯柱时，因它和铁芯柱之间所需的①绝缘距离比较小，可以减少绕组的尺寸，使整个变压器的外形尺寸也同时缩小；其次，变压器绕组套装在变压器铁心柱上，低压绕组在内层，高压绕组套装在低压绕组外层，②以便于绝缘。再次，③高压侧电流小，分接引线和分接开关的载流部分截面小，开关接触触头也容易制造。主要结构6高、低压套管变压器内部的高、低压引线时经绝缘套管引至油箱外部，它是起着固定引线和对地绝缘的作用。套管由带电部分和绝缘部分组成。带电部分包括导电杆、导电管、铜排。绝缘部分分为外绝缘和内绝缘。外绝缘为瓷管，内绝缘为变压器油、附加绝缘和电容性绝缘。主要结构7其他1.接地2.中性点接地装置3.油温表4.冷却装置等。变压器铭牌数据1额定容量SN它是变压器额定工作条件下输出能力的保证值，是额定视在功率，单位有：伏安（V•A）或千伏安（kV•A）或兆伏安（MV•A）。一般容量在630kVA以下的为小型电力变压器；800~6300kVA的为中型电力变压器；8000~63000kVA为大型电力变压器；90000kVA及以上的为特大型电力变压器。变压器铭牌数据2额定电压U1N/U2N均指线值电压。原边额定电压U1N是指电源加在原绕组上的额定电压；副边额定电压U2N是指原边加额定电压副边空载时副绕组的端电压，单位有：伏（V）或千伏（kV）。变压器铭牌数据3额定电流I1N/I2N均指线值电流。原、副边额定电流是指在额定容量和额定电压时所长期允许通过的电流，单位有：安（A）额定频率fN指工业用电频率，我国规定为50Hz。各量之间关系变压器的额定容量、额定电压、额定电流之间的关系为：NNNNNIUIUS2211NNNNNIUIUS221133单相变压器（1-5）三相变压器（1-6）变压器运行1.温度和温升变压器运行时各部件的温度是不同的，绕组温度最高，铁芯次之，变压器油的温度最低。为了便于监视变压器各部件的温度，规定以上层油温为允许温度。变压器的允许温度主要决定于绕组的绝缘材料。由于我国大部分采用的是A级绝缘材料（浸渍处理过的有机材料，如纸、棉纱、木材等）。其允许最高温度为105℃，由于绕组的平均温度一般比油温高10℃，同时防止油质劣化，所以规定变压器上层油温最高不超过95℃。变压器的温度与周围环境温度的差称为温升。我国规定周围环境最高温度为40℃。在周围环境为40℃时，绕组允许温升为65℃，而上层油温则为55℃。所以变压器在温度及温升的允许值内，可保证变压器长期安全运行。变压器运行2.变压器过负载能力变压器过负载能力分为正常情况下过负载能力和事故情况下过负载能力。正常情况下过负载能力：对于室外变压器总的过负载不得超过30%，对于室内变压器为20%；事故情况下过负载能力：当电力系统或用户变电站发生事故时，为了保证对重要设备的连续供电，允许变压器短时过负载能力称为事故过负载能力。变压器的运行3.电压波动施加于变压器一次绕组的电压因电网电压波动而波动，若电网电压小于变压器分接额定电压，则对变压器本身无损害。变压器电源侧电压波动一般不得超过额定值的±5%。变压器运行规定新投入或大修后的变压器运行中应巡视和注意哪些事项？(l)音响正常，应为平稳的嗡嗡声。如发现响声特大且不均匀或有放电声，应认为变压器内部有故障。(2)油位变化是否正常。如发现假油面应及时查明原因，处理时注意先将重瓦斯保护改接信号回路，防止误动跳闸。(4)油温变化是否正常。变压器带负荷后油温应缓慢上升（上层油温高）。(9)各部件有无渗漏油现象。(3)试摸散热器温度是否正常，证实各排管阀门确已打开。(10)冷却（风冷、强油风冷、水冷等）装置应运行良好(5)监视负荷变化和导线接头有无发热现象。(6)检查瓷套管有无放电打火现象。(7)气体继电器应充满油。(8)压力释放阀玻璃应完整。正常巡视项目：1)音响应正常；2)油位应正常，外壳清洁，无渗漏油现象；3)油温应正常；4)负荷情况；5)引线不能过松、过紧，接头接触良好，示温蜡片应无熔化现象；6)气体继电器应充满油；7)防爆管玻璃应完整无裂纹，管内无存油；8)冷却（风冷、强油风冷、水冷等）系统应运行正常；9)瓷套管清洁、无裂纹和打火放电现象；10)呼吸器畅通，硅胶不应吸潮饱和，油封呼吸器的油位应正常。特殊巡视项目：1)过负荷时：监视负荷、油温和油位的变化，接头接触应良好，示温蜡片无熔化现象，冷却系统应运行正常。2)大风天气：监视引线摆动情况及有无搭挂杂物。3)雷雨天气：监视瓷套管有无放电闪络现象，避雷器的放电记录器动作情况。4)下雾天气：监视瓷套管有无放电打火现象，重点监视污秽瓷质部分。5)下雪天气：根据积雪溶化情况检查接头发热部位，及时处理冰棒。6)大短路故障后：检查有关设备、接头有无异状。主变压器停送电操作顺序有哪些规定？为什么？主变压器停送电操作顺序：停电时先停负荷侧，后停电源侧。送电时与上相反。因为：(1)多电源的情况下，按上述顺序停电，可以防止变压器反充电。若停电时先停电源侧，遇有故障，可能造成保护误动或拒动，延长故障切除时间，也可能扩大停电范围。(2)当负荷侧母线电压互感器带有低频减载装置，且未装设电流闭锁时，停电先停电源侧断路器，可能由于大型同步电动机的反馈，使低频减负荷装置误动作。(3)从电源侧逐级送电，如遇故障便于按送电范围检查、判断和处理。摇测变压器的绝缘电阻的哪些注意事项？摇测变压器的绝缘电阻注意事项有：(1)摇测前应将瓷套管清扫干净，拆除全部接地线和引线，将被试绕组充分放电；(2)使用合格的2500V兆欧表（摇表），摇测时将摇表放平，当转速达到120r/min时，读R15、R60两个数值，以测出吸收比（=R60/R50）(3)摇测时应记录当时变压器的油温及外温；(4)不许在摇测时用手摸带电导体或拆接摇表线，摇测后应将变压器绕组放电，防止触电；(5)摇测项目：对三绕组变压器应测量一次对二，三次及地，二次对一、三次及地，三次对一、二次及地的绝缘电阻；(6)在潮湿或污染地区应加屏蔽线。变压器着火怎么办？变压器起火时，首先①应检查变压器各侧开关是否已跳闸，否则应立即手动拉开故障变压器各侧开关，立即停运冷却装置，并迅速②防止火势蔓延。采用干粉灭火器灭火，不能扑灭时再用泡沫灭火器灭火，不得已时可用干砂灭火。同时，③打119报警电话，说明注油设备失火情况，（汇报领导）。必要时开启事故放油阀排油。处理事故时，首先应④保证人身安全。同时应进行以下检查工作：1)检查保护装置动作信号情况；2)察看其它运行变压器及各线路的负荷情况；3)检查变压器起火是否对周围其它设备有影响。