變壓器的工作原理.doc

變壓器的工作原理： 變壓器是利用電磁感應原理傳輸電能或電信號的器件, 它具有變壓、 變流和變阻抗的作用。 變壓器的種類很多, 應用十分廣泛。 比如在電力系統(tǒng)中用電力變壓器把發(fā)電機發(fā)出的電壓升高后進行遠距離輸電, 到達目的地后再用變壓器把電壓降低以便用戶使用, 以此減少傳輸過程中電能的損耗; 在電子設備和儀器中常用小功率電源變壓器改變市電電壓, 再通過整流和濾波, 得到電路所需要的直流電壓; 在放大電路中用耦合變壓器傳遞信號或進行阻抗的匹配等等。 變壓器雖然大小懸殊, 用途各異, 但其基本結構和工作原理卻是相同的。 變壓器由鐵心和繞組兩個基本部分組成, 如圖 2 - 34所示, 在一個閉合的鐵心上套有兩個繞組, 繞組與繞組之間以及繞組與鐵心之間都是絕緣的。 變壓器的鐵心由0.35.mm厚的硅鋼片交錯疊裝而成, 圖 2 - 35為幾種常見的鐵心形狀。 繞組一般采用絕緣銅線或鋁線繞制, 其中與電源相連的繞組稱為原繞組（或稱為原邊、 初級）; 與負載相連的繞組稱為副繞組（或稱為副邊、 次級）。 按鐵心和繞組的組合結構可分為心式變壓器和殼式變壓器, 如圖 2 - 36所示。 心式變壓器的鐵心被繞組包圍, 而殼式變壓器的鐵心則包圍繞組。2變壓器原理及應用 1） 空載運行和電壓變換如圖 2 - 37所示, 將變壓器的原邊接在交流電壓1上, 副邊開路, 這種運行狀態(tài)稱為空載運行。此時副繞組中的電流i2=0, 電壓為開路電壓u20, 原繞組通過的電流為空載電流i10, 電壓和電流的參考方向如圖所示。圖中為原繞組的匝數, 為副繞組的匝數。副邊開路時, 通過原邊的空載電流i10就是勵磁電流。磁動勢i10N1在鐵心中產生的主磁通既穿過原繞組, 也穿過副繞組, 于是在原、 副繞組中分別感應出電動勢和。且和與的參考方向之間符合右手螺旋定則, 由法拉第電磁感應定律可得和的有效值分別為式中為交流電源的頻率, m為主磁通的最大值。 如果忽略漏磁通的影響并且不考慮繞組上電阻的壓 降時, 可認為原、 副繞組上電動勢的有效值近似等于原、 副繞組上電壓的有效值, 即因此 由式（2.36）可見, 變壓器空載運行時, 原、 副繞組上電壓的比值等于兩者的匝數之比, 稱為變壓器的變比。 若改變變壓器原、 副繞組的匝數, 就能夠把某一數值的交流電壓變?yōu)橥l率的另一數值的交流電壓 當原繞組的匝數1比副繞組的匝數多時, , 這種變壓器為降壓變壓器; 反之, 當的匝數少于的匝數時, , 為升壓變壓器。 本廠目前裝有一臺主變，4臺廠用變壓器，#1廠變供400V I段母線,#2廠變供400V 段母線，另有一臺循泵變壓器專供循泵房用電，#0變?yōu)楦鞫蔚蛪耗妇€的備用電源。主變?yōu)橛徒L冷有載調壓變壓器，#0、#1、#2廠變均為干式變壓器，容量為2000KVA，循泵變也為干式變壓器，容量為1250KVA。2. 變壓器的允許運行方式2.1 變壓器的額定運行2.1.1 主變正常運行時，上層油溫最高不超過95，為防止油劣化過速，上層油溫不宜經常超過85運行，溫升不超過55。 廠用變壓器溫度不超過130。任何情況下不得超過150;2.1.2 變壓器的運行電壓一般不應高于該運行分接頭額定電壓的105%。在外加一次電壓不超過額定電壓的105%時，則變壓器二次側可帶額定電流。2.2 變壓器過負荷變壓器在正常運行時，在額定負荷下運行，一般不允許超額定負荷運行;2.3 當變壓器有較嚴重的缺陷（如冷卻系統(tǒng)不正常、外部流膠、局部過熱現(xiàn)象等）；或絕緣有弱點時，不允許超額定電流運行;2.4 變壓器不論什么情況下，超溫時冷卻風扇必須全部投入;2.5 新投入或檢修后的變壓器必須經過定相以后才允許投入運行。3. 變壓器的監(jiān)視、操作和維護3.1 變壓器線圈絕緣和監(jiān)視3.1.1 變壓器在安裝、檢修或長期停用后，應測量線圈之間和線圈對地的絕緣電阻。原則上每1KV不低于1兆歐，并且其值不得低于同溫下上次測量值的50%；3.1.2 當溫度在10-30時，吸收比不低于1.2，對于35KV級不低于1.3；3.1.3 測量絕緣電阻時，應分別測量各側線圈之間及其對地的絕緣電阻。測量時應將非測線圈接地。中性點直接接地的變壓器，在測量絕緣電阻時，應斷開接地點，測量完畢后，應立即予以恢復。3.2 新投產或檢修后的變壓器在投運前應詳細檢查下列項目3.2.1 檢修工作票全部收回，所有臨時接地線、遮欄、標示牌應拆除。變壓器本體及周圍清潔無異物；3.2.2 變壓器本體、保護裝置、各側開關、電纜等設備完好；3.2.3 測量絕緣電阻；3.2.4 冷風裝置試運良好;3.2.5 保護裝置完整無誤；3.2.6 高、低壓側開關動作試驗正常；高低側開關聯(lián)跳試驗正常;中性點接地可靠牢固。 3.3 變壓器充電3.3.1 斷開變壓器負荷側開關，從有保護的高壓側全電壓對變壓器進行充電；3.3.2 充電前投入微機變壓器保護裝置；3.3.3 充電時，應詳細記錄每一次充電時間，變壓器保護的勵磁涌流；3.3.4 充電時，如保護動作跳閘，應停止充電操作，告知有關領導，查明原因，處理后才能將變壓器投入運行；3.3.5 廠用變壓器新投產后應采用高壓側全充5次，大修后全充3次,每次充電間隔時間應不少于10min；3.3.6 每半個月，將#0備用廠變投入運行輪流短時帶400V段、400V段、循泵段負荷，同時依次退出相應工作變，5分鐘后再投入。必要時，變壓器充電前還應烘潮。3.4 變壓器并列運行條件3.4.1 相序相同；3.4.2 接線組別相同；3.4.3 變比相等；3.4.4 短路電壓相近（誤差不超過10%）;3.4.5 容量比不超過3：1。3.8.2 主變壓器運行中的檢查項目(1) 變壓器的油枕、套管的油位正常，油色透明，無滲、漏油現(xiàn)象；(2) 變壓器的聲音正常；(3) 變壓器本體及套管清潔，套管油位應正常、無破損裂紋和放電痕跡及其它異?，F(xiàn)象；(4) 瓦斯繼電器內充滿油，無氣體，通往油枕的閥門在打開位置；(5) 變壓器的溫度、溫升不超過規(guī)定；(6) 吸濕器完好，吸附劑干燥；(7) 壓力釋放器或安全氣道應完好無損；(8) 引線接頭、電纜、母線無過熱、變色現(xiàn)象；(9) 各控制箱和二次端子箱應關嚴，無受潮；(10) 分接頭指示就地與遠方一致，各機械連接部件無松動，脫落。有載調壓電動機構箱密封良好，電加熱器功能正常,傳動機構與箱體連接處無滲油等現(xiàn)象。3.8.3 干式變壓器運行中檢查項目(1) 檢查變壓器保護按規(guī)定使用，內部運行聲音正常，無焦味；(2) 檢查變壓器各接頭緊固，無過熱變色現(xiàn)象，導電部分無生銹、腐蝕現(xiàn)象，套管清潔無硬化、爬電現(xiàn)象;(3) 線圈及鐵芯無局部過熱和絕緣燒焦的氣味，外部清潔，無破損、無裂紋;(4) 電纜無破損，變壓器本體無搭掛雜物；(5) 線圈溫度正常，變壓器溫控儀工作正常；(6) 檢查變壓器各開關運行狀態(tài)及遠方指示正確與運行日志記錄一致；(7) 檢查各變壓器表計指示無大幅度擺動現(xiàn)象，且指示不超額定值；(8) 檢查變壓器前后柜門均應在關閉狀態(tài)；(9) 檢查變壓器室內通風設備正常；消防器材齊全。3.8.4干式變壓器檢查時的注意事項(1) 運行中不得私自進入溫控儀參數設定狀態(tài)，為了避免引起變壓器誤跳閘，輸出功能檢測不允許模擬超溫跳閘狀態(tài);(2)變壓器投入運行后，禁止觸摸變壓器本體，必須保持相應的安全距離。3.8.5 下列情況應對變壓器進行特殊檢查，增加巡視檢查次數(1) 新設備或經檢修、改造過的變壓器在投運72h內；(2) 有嚴重缺陷時；(3) 氣象突變（如大風、大霧、大雪、冰雹、寒潮等）；(4) 雷雨季節(jié)特別是雷雨后；(5) 高溫季節(jié)、高峰負載期間；(6) 變壓器過負荷運行時;(7) 過負荷運行時應加強檢查變壓器油溫和油位的變化，接頭有無過熱的現(xiàn)象;(8) 雷雨天氣，應檢查變壓器瓷瓶，套管有無放電、閃絡現(xiàn)象;(9) 大霧天氣，應檢查變壓器瓷瓶，套管有無放電、閃絡現(xiàn)象;(10) 短路后，檢查各部有無變形，變壓器是否有噴油現(xiàn)象。4. 分接開關的運行主變采用有載調壓，廠變采用無載調壓方式。變壓器分接開關操作應遵守如下規(guī)定：4.1 調整有載調壓分接頭時，應在遠方點動逐級調壓，同時監(jiān)視就地分接位置及電流電壓的變化;4.2 應核對系統(tǒng)電壓與分接額定電壓間的差值.;4.3 廠用變壓器調整分接頭時，需將變壓器停電并做好安全措施后方可進行。調整時應多次轉動分接頭，消除氧化膜和油污。調整后，應測量其接觸電阻符合要求，并作好分接頭調整的記錄;4.4主變壓器的分接頭調整時，無需將設備停電，正常情況下采用遠方電動操作，當電動操作機構失靈或在校準分接頭位置時，就地手動操作;4.5 每次分接變換操作都應將操作時間、分接位置、電壓變化情況及累計動作次數記錄在有載分接開關分接變換記錄表上，每次投停、試驗、維修、缺陷與故障處理，都應作好記錄; 4.6在調節(jié)有載調壓分接頭時，如果出現(xiàn)分頭連續(xù)動作的情況，應立即斷開操作電源，而后用手動方式將分接頭調至合適的位置;4.7 當系統(tǒng)發(fā)生短路或變壓器過載時，禁止調節(jié)變壓器的有載調壓分接頭;4.8 新投入的分接開關在投運后1-2年或切換5000次后，必須進行檢修。如果有載調壓裝置長期不調和長期不用，應在有停電機會時，在最高和最低分接間操作幾個循環(huán);4.9 當有載調壓變壓器本體或分接開關油位、色譜分析出現(xiàn)異常時，暫停分接變換操作;4.10 當系統(tǒng)發(fā)生短路或變壓器過載時，禁止調節(jié)變壓器的有載調壓分接頭。5. 變壓器的異常運行和事故處理5.1 值班人員在變壓器運行中發(fā)現(xiàn)有任何不正?，F(xiàn)象時，應及時報告班長、值長。并設法使其消除，將經過情況記入記錄薄和設備缺陷登記薄內;5.2 發(fā)現(xiàn)下列異?，F(xiàn)象時，值班人員應按下列原則處理：5.2.1 變壓器過負荷超過允許值時，值班人員應及時調整其負荷;5.2.2 變壓器溫度與平常同負荷下比較不正常升高，值班人員應進行下列工作，并判斷分析查明原因，采取措施，使其降低：(1) 檢查負荷和周圍空氣溫度;(2) 檢查溫度計是否完好和正確指示;(3) 檢查冷卻裝置是否正常，若因冷卻裝置故障引起變壓器溫度過高，應暫時調整負荷。若發(fā)現(xiàn)溫度較正常同負荷下升高10以上，或變壓器負荷不變，溫度不斷升高，而冷卻裝置良好，溫度計又正常，可判斷是變壓器內部發(fā)生故障，而保護裝置不起作用。應立即匯報領導，盡快將其停運檢查。5.3 變壓器有下列情況之一者，立即換用備用變壓器，停運處理：5.3.1 變壓器內部音響加大，很不均勻，有炸裂聲;5.3.2 在正常冷卻條件下，變壓器溫度不正常，并不斷上升;5.3.3 變壓器有嚴重流膠現(xiàn)象。套管瓷瓶有嚴重破損和放電現(xiàn)象;5.3.4 引線接頭嚴重發(fā)熱，以至產生弧光，熔化現(xiàn)象和冒煙起火等;5.3.5 套管爆炸或破裂，大量漏油，油面突然下降；5.3.6 套管端頭發(fā)熱熔化和放電現(xiàn)象；5.3.7 嚴重漏油或噴油使油面下降，低于油位計的指示限度；5.3.8壓力釋放閥動作，向外噴煙、火，噴油；5.3.9變壓器外殼破裂；5.3.10變壓器冒煙或著火；5.3.11變壓器無主保護運行（直流查找接地等能短時恢復者除外）；5.3.12 發(fā)生危及變壓器安全的故障，變壓器保護或開關拒動；5.3.13發(fā)生直接威脅人身安全的緊急情況。5.4 變壓器自動跳閘時，應立即查明原因，備用變未自動投入則應手動投入，若無備用變，應根據何種保護動作，查有無外部事故現(xiàn)象（如外部短路、過負荷、煙火、爆裂聲）和變壓器內部故障。若當時查不出原因，變壓器不可投入運行，應進行詳細檢查，并向值長和專工匯報;5.5 變壓器著火5.5.1 如果保護未動作使開關跳閘 ，應立即手動拉開變壓器高低壓側開關，并將高低壓側開關退至檢修位置;5.5.2 停用變壓器所有冷卻風機;5.5.3運行值班人員必須監(jiān)護，并與消防人員共同滅火；5.5.4若油溢在變壓器頂蓋上而著火時， 則應打開下部門放油到油面低于著火處；5.5.5若是變壓器內部故障引起著火時，則不能放油，以防變壓器發(fā)生爆炸；5.5.6當變壓器外殼炸破著火時，應將變壓器油全部放出；5.5.7 滅火時，應使用1211干式滅火器、CO2滅火器等專用滅火器滅火。不得使用泡沫滅火器，嚴禁用水滅火。若煙火和滅火人可能碰及運行的電氣設備時，則應將設備停電。5.6 變壓器過流保護動作跳閘的處理5.6.1 根據表計有無短路沖擊，電壓是否下降的故障現(xiàn)象做具體判斷，若由于保護誤動、誤碰，則變壓器可不經檢查立即投入運行;5.6.2 根據表計有沖擊，且電壓一直下降的現(xiàn)象，應判明是否外部故障造成，當外部故障消除后，變壓器的外部檢查無問題可投入運行。 5.7 變壓器差動保護（主變）或速斷保護（廠變）動作的處理5.7.1 對變壓器差動保護范圍內全部電氣設備詳細檢查，是否有損壞和閃絡現(xiàn)象。安全閥、油位、油色等是否正常;5.7.2測定變壓器的絕緣電阻，并通知檢修檢查處理;5.7.3 經檢查保護范圍內故障，不是變壓器本身， 待故障消除后，可投入運行。如變壓器本身故障， 需對變壓器進行檢查試驗;5.7.4差動保護動作、變壓器跳閘未查明原因禁止投入運行。5.8 瓦斯保護動作的處理5.8.1輕瓦斯動作(1) 可能原因：1) 因濾油，加油或冷卻系統(tǒng)不嚴，以致空氣進入變壓器；2) 因溫度下降或漏油，使油面緩慢下降；3) 由于發(fā)生輕微故障或發(fā)生穿越性故障；4) 二次回路故障。(2) 處理： 1) 輕瓦斯動作時，應立即進行下列檢查：2) 是否有空氣侵入變壓器內；3) 是否漏油造成油位降低；4) 是否二次回路故障；5) 傾聽變壓器有無異音；6) 記錄瓦斯繼電器氣量，并聯(lián)系取樣化驗;7) 如瓦斯保護動作是由于油內剩余空氣逸出造成，應放出瓦斯繼電器的空氣， 并注意下次信號動作的時間間隔。若時間逐漸縮短，匯報有關領導;8) 如油面過低造成，應聯(lián)系加油，并做好措施;9) 如外部檢查不能查出