23变压器知识

变压器的知识简介变压器的用途变压器是一种常见的静止电气设备，它利用电磁感应原理，将某一数值的交变电压转换为同频率的另一数值的交变电压。变压器不但用在输配电系统中，而且还广泛应用于电气控制领域、电子技术领域、测试技术领域以及焊接技术领域，等等。变压器的组成部分及其主要作用变压器的基本组成结构：变压器器身铁芯线圈绝缘引线及分线开关油箱本体（箱盖、箱底、箱壁）附件（放油阀门、采样阀门、接地螺栓、铭牌）冷却装置（散热器）保护装置（储油柜、油位计、安全气道、测温元件、气体继电器）出线装置（高压套管、低压套管）•1.铁心：普通变压器硅钢片叠成，卷铁芯变压器的铁芯由硅钢带绕制而成。它的作用有二：一是在原边线圈交流电流的作用下形成工频交变磁通Φ；二是通过铁芯中的交变磁通感生出副边线圈中的电动势，形成低压电源。铁芯是完成电能---磁能---电能转换的主体。•2.绕组(俗称线圈)：一般用绝缘扁铜线或圆铜线在绕线模上绕制而成。包含一次、二次（高压、低压）两组。一次线圈是将原边电能引进变压器中一部分完成励磁过程，另一部分填补二次线圈中的电能，二次线圈是将磁能转换成电能并传送出去。线圈通常是依照一定的电气回路连接方法（D角接或Y星接）连接的。•3．器身绝缘：包括初次级绝缘，匝间绝缘和与铁芯绝缘，与外壳间绝缘。所用材料有：纸板，环氧树脂，各种绝缘材料，变压器油，电工木材等。其中变压器油除了具备良好的绝缘作用外，还有帮助变压器散热的作用，用以冷却运行的铁芯和线圈。变压器组成部件的主要作用：•4.油箱及底座•油箱装有绝缘和冷却用的变压器油，用钢板加工制成，要求机械强度高，变形小，焊接处不渗漏。采用波纹片结构，既能满足变压器运行散热要求，又满足变压器油膨胀收缩的要求，省去了油枕，变压器油与空气良好隔离，大大降低了油的氧化速度，延长了使用期限和检修周期，大大降低了变压器的运行成本。•5．附件•1）套管和引线•一、二次绕组与外部线路的连接部件。既可固定引线，又起引线对地的绝缘作用。2）分接开关连接和切断变压器绕组分接头，实现调压的装置。分无载分接开关和有载分接开关。3）压力释放阀:当变压器内部压力达到一定值时，压力释放阀动作，可排除油箱内的过压。内部压力经释放后，释放阀自动关闭。4）气体继电器气体继电器是变压器重要的保护组件。当变压器内部发生故障，油中产生气体或油气流动时，则气体继电器动作，发出信号或切断电源，以保护变压器，另外，发生故障后，可以通过气体继电器的视窗观察气体颜色，以及取气体进行分析，从而对故障的性质做出判断。集瓦斯继电器、温度继电器、油位继电器于一体压力释放阀变压器基本工作原理•变压器的关键部件是铁心和原、副绕组构成的器身。由器身实现电磁感应过程，完成改变电压和传输功率的功能。•变压器是利用电磁感应原理工作的。它的结构是：两个（或两个以上）互相绝缘的绕组套在一组共同的铁芯上，它们之间通过磁路的耦合相互联系,以磁场为媒介传递功率。两个绕组中的一个接到交流电源上，称为一次绕组；另一个接到负载上，称为二次绕组。当一次绕组接通交流电源时，在外加电压作用下，一次绕组中有交流电流过，并在铁芯中产生交变磁通，其频率和外加电压的频率一样。这个交变磁通同时交链一次、二次绕组，根据电磁感应定律，便在二次绕组内感应出电动势。二次绕组有了电动势，便能向负载供电，实现了能量传递。•变压器一、二次电压或电流之比，称为电压比或电流比。这个比值的大小决定于一、二次绕组的匝数，它们之间的关系是:U1/U2=N1/N2=I1/12.一次绕组二次绕组常用变压器的种类及特点•一般常用变压器的分类如下：一、按相数分：(1)单相变压器：用于单相负荷和三相变压器组。(2)三相变压器：用于三相系统的升、降电压。二、按冷却方式分：(1)干式变压器：依靠空气对流进行冷却，一般用于局部照明、电子线路等小容量变压器。(2)油浸式变压器：依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。(以制浆车间为例,用的是油浸式变压器)三、按用途分：(1)电力变压器：用于输配电系统的升、降电压。(2)仪用变压器：如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。(3)试验变压器：能产生高压，对电气设备进行高压试验。(4)特种变压器：如电炉变压器、整流变压器、调整变压器等。•四、按绕组形式分：•(1)双绕组变压器：用于连接电力系统中的两个电压等级。(2)三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。(3)自耦变电器：用于连接不同电压的电力系统。也可做为普通的升压或降后变压器用。五、按铁芯形式分：(1)芯式变压器：用于高压的电力变压器。(2)壳式变压器：用于大电流的特殊变压器，如电炉变压器、电焊变压器；或用于电子仪器及电视、收音机等的电源变压器。变压器在电力系统中的主要作用•变压器中电力系统中的作用是变换电压，以利于功率的传输。电压经升压变压器升压后，可以减少线路损耗，提高送电的经济性，达到远距离送电的目的。而降压变压器则能把高电压变为用户所需要的各级使用电压，满足用户需要。6KV高压头400V母排以上就是降压变压器,主要用在配电范围.这是制浆车间的将6KV电压变到400V,用于该车间的照明.变压器的主要技术参数•变压器在规定的使用环境和运行条件下，主要技术数据一般都都标注在变压器的铭牌上。主要包括：额定容量、额定电压及其分接、额定频率、绕组联结组以及额定性能数据（阻抗电压、空载电流、空载损耗和负载损耗）和总重。•额定容量（kVA）：额定电压.额定电流下连续运行时,能输送的容量。对于三相变压器而言是指三相的总容量——视在功率。•额定电压（kV）：变压器长时间运行时所能承受的工作电压.为适应电网电压变化的需要,变压器高压侧都有分接抽头,通过调整高压绕组匝数来调节低压侧输出电压.当变压器初级侧在额定分接头处接有额定电压U1N，次级侧空载电压即为次级侧额定电压U2N。对于三相变压器而言，铭牌上的额定电压是指线电压。•额定电流(A):变压器在额定容量下,允许长期通过的电流.注意：对三相变压器，额定电压和电流值均指线值，额定容量为三相的总容量（不是有功功率)。.•空载损耗（kW）:当以额定频率的额定电压施加在一个绕组的端子上，其余绕组开路时所吸取的有功功率。与铁心硅钢片性能及制造工艺、和施加的电压有关.•空载电流（%）:当变压器在额定电压下二次侧空载时,一次绕组中通过的电流.一般以额定电流的百分数表示.•负载损耗（kW）:把变压器的二次绕组短路,在一次绕组额定分接位置上通入额定电流,此时变压器所消耗的功率.•阻抗电压（%）：把变压器的二次绕组短路,在一次绕组慢慢升高电压,当二次绕组的短路电流等于额定值时,此时一次侧所施加的电压.一般以额定电压的百分数表示.•相数和频率：三相开头以S表示，单相开头以D表示。中国国家标准频率f为50Hz。国外有60Hz的国家（如美国）。•温升与冷却：变压器绕组或上层油温与变压器周围环境的温度之差,称为绕组或上层油面的温升.油浸式变压器绕组温升限值为65K、油面温升为55K。•冷却方式也有多种：干式变压器：干式浇注、干式空气自冷；油浸式变压器：自冷、风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷等•绝缘水平：有绝缘等级标准。绝缘水平的表示方法举例如下：高压额定电压为35kV级，低压额定电压为10kV级的变压器绝缘水平表示为LI200AC85/LI75AC35，其中LI200表示该变压器高压雷电冲击耐受电压为200kV，工频耐受电压为85kV，低压雷电冲击耐受电压为75kV，工频耐受电压为35kV.•联结组标号：根据变压器一.二次绕组的相位关系,把变压器绕组连接成各种不同的组合,称为绕组的联结组。为了区别不同的联结组,常采用时钟表示法,即把高压侧线电压的相量作为时钟的长针,固定在12上,低压侧线电压的相量作为时钟的短针,看短针指在哪一个数字上,就作为该联结组的标号.如Dyn11表示一次绕组是（三角形）联结，二次绕组是带有中心点的（星形）联结，组号为(11)点。•1.星形联结（Y-联结）：三相变压器每个相绕组的一端或组成三相组的单相变压器的三个具有相同额定电压绕组的一端连接到一个公共点（中性点），而另一端连接到相应的线路端子。•2.三角形联结（D-联结）：三相变压器的三个相绕组或组成三相组的单相变压器的三个具有相同额定电压绕组相互串联连接成一个闭合回路。•K、物理指标：重量，体积（L，、W、H）变压器的巡检•对变压器的巡检可分为监视仪表检查和现场检查两类。•⑴监视仪表检查通过变压器控制屏上的面板读出变压器运行的当前电压、电流、并定期抄表，了解变压器的运行状况。目前公司用的是西门子高压控制柜（GIS），通过GIS可以控制变压器及其了解目前的运行状况。•⑵平时日常比较重要方法主要就是现场巡检，下面就主要介绍现场的巡检。配电变压器的主要检查内容㈠检查运行中的变压器音响是否正常一般变压器运行时的音响是均而轻微的“嗡嗡”声，这是再50HZ的交变磁通作用下，铁芯和线圈震动造成的。如果变压器有各种缺陷或故障，会引起以下异常音响：①声音增大并比正常时沉重对应变压器负荷电流过大、过负荷现象的情况。②声音中夹杂有尖锐声、音调变高对应电源电压过高、铁芯过饱和的情况。③声音增大并有明显杂音对应铁芯未夹紧，片间有震动的情况。㈡检查变压器的油温、油位、油的颜色是否正常，是否有漏油的情况。①目测油温指示表可以读出当前油的温度，应低于80摄氏度。②目测红色浮球是否在油标上方位置，一般不低于刻度的2/3处.③通过观察油的颜色来判断油质.一般说来，新油为浅黄色；运行一段时间为浅红色；发生老化、氧化严重的为暗红色。④观察是否漏油。从指示表读值油浮球80度为报警值90度为跳停值此处为漏油点㈢检查变压器运行器身温度是否超过规定变压器运行中温度升高主要是由器身发热造成的.一般而言，负载越大，线圈的工作电流就越大，也就容易发热，变压器温度过高会使绝缘老化加剧，寿命减少。①用测温枪检测变压器的器身温度，不高于80摄氏度。②用热像仪检测三相输入及输出的端子是否温度平衡热像仪测温枪输入部分输出部分㈣检查高低压套管是否清洁，有无裂纹、碰伤和放电现象表面清洁是套管保持绝缘的先决条件。若套管表面上有尘埃，遇到潮湿的天气会沾上水分，形成泄露电流的通路，因此必须定期清除上面的尘埃；而裂纹、碰伤和放电现象会造成绝缘强度下降，有发现必须及时更换。高压套管㈤检查变压器的接地装置是否良好变压器运行时，它的外壳接地、中性点接地、防雷接地的接地线应连在一起，共同完好接地。巡视中若发现松动、锈蚀的现象应及时做相应处理。接地装置㈥恶劣天气下的巡检①气温异常的天气，巡检负荷、油温、油位变化。②雷雨天时，注意观查避雷器是否处于正常状态。其它情况结合当地地理及气候特征适时做侧重的巡检内容。变压器的常见故障处理•变压器运行中的故障可分为线圈故障、铁芯故障及套管、分接开关等部分的故障.其中,变压器绕组的故障最多,占变压器故障的60%---70%,其次是铁芯故障,约占15%,其余部分故障较少.下面是常见的故障种类、现象、产生原因及处理方法.线圈故障种类现象产生原因判断处理匝间短路1.变压器异常发热2.油温过高3.电源侧电流增大4.三相直流电阻不同,但差值小5.熔断器熔断,且保险脱落6.气体继电器动作1.变压器异常发热2.油温过高3.电源侧电流增大4.三相直流电阻不同,但差值小5.熔断器熔断,且保险脱落6.气体继电器动作1.变压器进水,水进入绕组2.绕制时导线及焊接处的毛刺使匝间绝缘破坏3.油道内掉入杂物4.变压器运行年久,或长期过载造成绝缘老化,在过电流引起的电磁力作用下,造成绝缘开裂脱落在绕组上加10%--20%的电压,绕组上冒烟处即为匝间短路点一般需要重绕线圈层间短路现象同匝间短路但更严重,三相间的直流电阻的差值较明显与匝间短路原因3、4相同可通过直流电阻测量来判断定层间短路所在相需要重绕线圈对地短路（绕组对油箱）相间短路１.高压熔丝熔断2.安全气道膜片破裂、喷油３.气体继电器动作４．无安全气道及气体继电器的小型变压器油箱变形破坏１.主绝缘老化或有破