變壓器基本工作原理

1、變壓器1高壓套管；2高壓中性套管；3低壓套管；4分接頭切換操作器；5名牌；6油枕；7 冷卻器風(fēng)扇；8油泵；9油溫指示器；10繞組溫度指示器；11油位計(jì)；12壓力釋放裝置；13油流指示器；14氣體（瓦斯）繼電器；15人孔；16干燥和過(guò)濾閥；17真空閥一、變壓器的基本工作原理一、變壓器的基本工作原理 變壓器是利用電磁感應(yīng)原理工作的，因此它的構(gòu)成原則是：有兩個(gè)或兩個(gè)以上互相絕緣的線圈（構(gòu)成電路）套在一個(gè)共同的鐵芯柱上（構(gòu)成磁路），線圈之間一般僅有磁的耦合，而無(wú)任何電的聯(lián)系（在電路上不聯(lián)系）1212=K（變壓比）二、變壓器的技術(shù)參數(shù)二、變壓器的技術(shù)參數(shù) 變壓器的技術(shù)參數(shù)有額定容量SN、額定電壓UN、額

2、定電流IN、額定溫升N、阻抗電壓百分?jǐn)?shù)ud，都標(biāo)在變壓器的銘牌上。此外，在銘牌上還標(biāo)有相數(shù)、接線組別、額定運(yùn)行時(shí)的效率及冷卻介質(zhì)溫度等參數(shù)或要求。1額定容量SN 額定容量是設(shè)計(jì)規(guī)定的在額定條件使用時(shí)能保證長(zhǎng)期運(yùn)行的輸出能力，單位為KVA或MVA。對(duì)于三相變壓器而言，額定容量是指三相總的容量。2額定電壓UN 額定電壓是由制造廠規(guī)定的變壓器在空載時(shí)額定分接頭上的電壓，在此電壓下能保證長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行，單位為V或KV。當(dāng)變壓器空載時(shí)，一次側(cè)在額定分接頭處加上額定電壓U1N，二次側(cè)的端電壓即為二次側(cè)額定電壓U2N。對(duì)于三相變壓器，如不作特殊說(shuō)明，銘牌上所標(biāo)明的有關(guān)參數(shù)例如額定電流是線電流，額定電壓是指

3、線電壓；而單相變壓器是指相電壓（如5253KV）。3額定溫升N 變壓器內(nèi)繞組或上層油的溫度與變壓器外圍空氣的溫度（環(huán)境溫度）之差，稱(chēng)為繞組或上層油的溫升。在每臺(tái)變壓器的銘牌上都標(biāo)明了該變壓器的溫升限值。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定繞組溫升的限值為65，上層油溫升的限值為55，并規(guī)定變壓器周?chē)淖罡邷囟葹?0。因此變壓器在正常運(yùn)行時(shí)，上層油的最高溫度不應(yīng)超過(guò)95。4、阻抗電壓百分?jǐn)?shù)ud 阻抗電壓百分?jǐn)?shù)，在數(shù)值上與變壓器的阻抗百分?jǐn)?shù)相等，表明變壓器內(nèi)阻抗的大小。阻抗電壓百分?jǐn)?shù)又稱(chēng)為短路電壓百分?jǐn)?shù)。 短路電壓百分?jǐn)?shù)是變壓器的一個(gè)重要參數(shù)。它表明了變壓器在滿載（額定負(fù)荷）運(yùn)行時(shí)變壓器本身的阻抗壓降大小。它對(duì)于變壓器在

4、二次側(cè)發(fā)生突然短路時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生多大的短路電流有決定性的意義；對(duì)變壓器的并聯(lián)運(yùn)行也有重要意義。 短路電壓百分?jǐn)?shù)的大小，與變壓器容量有關(guān)。當(dāng)變壓器容量小時(shí)，短路電壓百分?jǐn)?shù)亦?。蛔儔浩魅萘看髸r(shí)，短路電壓百分?jǐn)?shù)亦相應(yīng)較大。我國(guó)生產(chǎn)的電力變壓器，短路電壓百分?jǐn)?shù)一般在424的范圍內(nèi)。5、空載損耗 ：是以額定頻率的正弦交流額定電壓施加于變壓器的一個(gè)線圈上（在額定分接頭位置），而其余線圈均為開(kāi)路時(shí)，變壓器所吸取的功率，用以供給變壓器鐵芯損耗（渦流和磁滯損耗） 6短路損耗 ：是以額定頻率的額定電流通過(guò)變壓器的一個(gè)線圈，而另一個(gè)線圈接線短路時(shí)，變壓器所吸收的功率，它是變壓器線圈電阻產(chǎn)生的損耗，即銅損（線圈在額定分

5、接點(diǎn)位置，溫度70）。變壓器油變壓器油 油浸式變壓器中使用的變壓器油，是從石油中提煉出來(lái)的礦物油，其介質(zhì)強(qiáng)度高、粘度低、閃燃點(diǎn)高、酸堿度低、雜質(zhì)與水分極少。變壓器油的絕緣電阻、介質(zhì)損耗、擊穿電壓等電氣性能要求很高，它在變壓器中既作絕緣介質(zhì)又是冷卻介質(zhì)，在使用過(guò)程中由于油中混入輕原油、水分、雜質(zhì)、氣體水溶性酸和堿、等影響電氣化學(xué)性能的物質(zhì)，變壓器油的使用壽命大大縮短，進(jìn)而對(duì)繞組、絕緣材料造成一定的破壞。變壓器的冷卻系統(tǒng)變壓器的冷卻系統(tǒng) 強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷式 強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷式冷卻系統(tǒng)用于大容量變壓器。這種冷卻系統(tǒng)是在油浸風(fēng)冷式的基礎(chǔ)上，在油箱主殼體與帶風(fēng)扇的散熱器（也稱(chēng)冷卻器）的連接管道上裝有潛油泵。

6、油泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，強(qiáng)制油箱體內(nèi)的油從上部吸入散熱器，再?gòu)淖儔浩鞯南虏窟M(jìn)入油箱體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫油循環(huán)。冷卻的效果與油的循環(huán)速度有關(guān)。 變壓器的安全保護(hù)裝置變壓器的安全保護(hù)裝置 一、氣體繼電器一、氣體繼電器 氣體繼電器又稱(chēng)瓦斯繼電器。它裝在油枕與氣體繼電器又稱(chēng)瓦斯繼電器。它裝在油枕與主油箱之間的連接管路上。氣體繼電器的作主油箱之間的連接管路上。氣體繼電器的作用是當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生絕緣擊穿，線圈匝間用是當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生絕緣擊穿，線圈匝間短路及鐵芯多點(diǎn)接地過(guò)熱等故障時(shí)，產(chǎn)生大短路及鐵芯多點(diǎn)接地過(guò)熱等故障時(shí)，產(chǎn)生大量氣體或油流，氣體從油箱上升進(jìn)入油枕時(shí)，量氣體或油流，氣體從油箱上升進(jìn)入油枕時(shí)，使氣體繼電器的觸點(diǎn)動(dòng)

7、作，發(fā)出信號(hào)或切斷使氣體繼電器的觸點(diǎn)動(dòng)作，發(fā)出信號(hào)或切斷電源保護(hù)變壓器。氣體繼電器應(yīng)保持水平，電源保護(hù)變壓器。氣體繼電器應(yīng)保持水平，箭頭朝向儲(chǔ)油柜，放氣塞應(yīng)低于儲(chǔ)油柜最低箭頭朝向儲(chǔ)油柜，放氣塞應(yīng)低于儲(chǔ)油柜最低油面油面50。聯(lián)管朝向儲(chǔ)油柜方向應(yīng)有。聯(lián)管朝向儲(chǔ)油柜方向應(yīng)有1%1.5%的升高坡度，便于少量氣體排到儲(chǔ)油的升高坡度，便于少量氣體排到儲(chǔ)油柜中柜中 二、壓力釋放儀二、壓力釋放儀 壓力釋放儀在保護(hù)電力變壓器方面起重要作用。充有變壓器油的電力變壓器，如果內(nèi)部出現(xiàn)故障或短路，電弧放電就會(huì)在瞬間使油汽化，導(dǎo)致油箱內(nèi)壓力極快升高。如果不能極快釋放該壓力，油箱就會(huì)破裂，將易燃油噴射到很大的區(qū)域內(nèi)，可能引

8、起火災(zāi)，造成更大破壞，因而必須采取措施防止這種情況發(fā)生。 大、中型變壓器上已普遍采用閥式壓力釋放器，也稱(chēng)減壓器。壓力釋放器裝在變壓器油箱頂蓋上，它類(lèi)似鍋爐上的安全閥。當(dāng)油箱內(nèi)壓力超過(guò)規(guī)定值時(shí)，壓力釋放器密封門(mén)（閥門(mén)）被頂開(kāi)，氣體排出，壓力減小后，密封門(mén)靠彈簧壓力又自行關(guān)閉。壓力釋放器的動(dòng)作壓力，可在投入前或檢修時(shí)將其拆下來(lái)測(cè)定和校正。變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)變壓器的絕緣結(jié)構(gòu) 變壓器的絕緣可分為外部絕緣和內(nèi)部絕緣。外部絕緣是空氣絕緣，即油箱外的絕緣，主要是指變壓器的同相或異相套管對(duì)接地部分間的絕緣以及保護(hù)間隙。內(nèi)部絕緣是油箱內(nèi)的各部分絕緣，主要是指線圈絕緣、引線及分接開(kāi)關(guān)絕緣。 內(nèi)部絕緣又分為主絕緣和縱

9、絕緣。主絕緣是指高低壓線圈間絕緣、線圈對(duì)地（鐵芯和油箱）、對(duì)異相或同相其它線圈之間的絕緣；縱絕緣是指同一線圈的各點(diǎn)之間的絕緣、同一線圈各引出線間、分接開(kāi)關(guān)各部分之間的絕緣。 變壓器的溫升及過(guò)負(fù)荷變壓器的溫升及過(guò)負(fù)荷 一、變壓器的溫度分布一、變壓器的溫度分布 變壓器運(yùn)行時(shí)，繞組和鐵芯中的電能損耗都轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?，使變壓器各部分的溫度升高，它們與周?chē)橘|(zhì)存在溫差，熱量便散發(fā)到周?chē)橘|(zhì)中去。在油浸式變壓器中，繞組和鐵芯熱量先傳給油，受熱的油又將其熱傳至油箱及散熱器，再散入外部介質(zhì)（空氣或冷卻水）。圖525 油浸自冷式變壓器各部分的溫度分布（a）沿橫截面分布， （b）沿高度分布繞組和鐵芯內(nèi)部與它們的表面之

10、間有小的溫差，一般只有幾度繞組和鐵芯的表面與油有較大的溫差 變壓器各部分沿高度方向的分布也是不均勻的。例如，運(yùn)行時(shí)變壓器油沿著變壓器器身上升時(shí)，不斷吸收熱量，溫度不斷升高，接近頂端又有所降低。繞組和鐵芯的溫度也隨高度增高而增高。在變壓器中，溫度最高的地方是在繞組上。二、變壓器各部分的允許溫升二、變壓器各部分的允許溫升變壓器各部分的允許溫升（）所列的溫升是對(duì)額定負(fù)荷而言。但對(duì)強(qiáng)迫油循環(huán)變壓器，當(dāng)循環(huán)油泵停用時(shí)，一般仍可以自然油循環(huán)冷卻方式工作，帶比額定負(fù)荷小的負(fù)荷運(yùn)行，這也是強(qiáng)迫油循環(huán)變壓器的一種運(yùn)行方式，此時(shí)頂層油對(duì)空氣的溫升限值就是55。因此，我國(guó)電力變壓器標(biāo)準(zhǔn)GB109481的規(guī)定中，對(duì)頂

11、層油的允許溫升限值就不分冷卻方式，定為55。三、變壓器的過(guò)負(fù)荷能力三、變壓器的過(guò)負(fù)荷能力 變壓器的過(guò)負(fù)荷能力，是指為滿足某種運(yùn)行需要而在某些時(shí)間內(nèi)允許變壓器超過(guò)其額定容量運(yùn)行的能力。按過(guò)負(fù)荷運(yùn)行的目的不同，變壓器的過(guò)負(fù)荷一般又分為正常過(guò)負(fù)荷和事故過(guò)負(fù)荷兩種。1、變壓器的正常過(guò)負(fù)荷 根據(jù)等值老化原則，變壓器可以在一部分時(shí)間內(nèi)允許變壓器超過(guò)額定負(fù)荷運(yùn)行，即過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，而在另一部分時(shí)間內(nèi)小于額定負(fù)荷運(yùn)行，只要在過(guò)負(fù)荷期間多損耗的壽命與低于額定負(fù)荷期間少損耗的壽命相互補(bǔ)償，變壓器仍可獲得原設(shè)計(jì)的正常使用壽命。變壓器的正常過(guò)負(fù)荷能力，就是以不犧牲變壓器正常壽命為原則制定。同時(shí)還規(guī)定，過(guò)負(fù)荷期間負(fù)荷和各部

12、分溫度不得超過(guò)規(guī)定的最高限值。我國(guó)的限值為：繞組最熱點(diǎn)溫度不得超過(guò)140，自然油循環(huán)變壓器負(fù)荷不得超過(guò)額定負(fù)荷的1.3倍，強(qiáng)迫油循環(huán)變壓器負(fù)荷不得超過(guò)額定負(fù)荷的1.2倍。2、變壓器的事故過(guò)負(fù)荷 變壓器的事故過(guò)負(fù)荷，也稱(chēng)短時(shí)急救過(guò)負(fù)荷。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí)，保證不間斷供電是首要任務(wù)，變壓器絕緣老化加速是次要的。所以，事故過(guò)負(fù)荷和正常過(guò)負(fù)荷不同，它是以犧牲變壓器壽命為代價(jià)的。事故過(guò)負(fù)荷時(shí)，絕緣老化率容許比正常過(guò)負(fù)荷時(shí)高得多，即容許較大的過(guò)負(fù)荷，但我國(guó)規(guī)定繞組最熱點(diǎn)的溫度仍不得超過(guò)140。 變壓器油的氣相色譜分析變壓器油的氣相色譜分析 當(dāng)出現(xiàn)局部過(guò)熱時(shí)，隨著溫度的升高，氫（H2）和烴類(lèi)中的甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）等氣體明顯增加，但乙炔（C2H2）含量極少，如果有固體材料加入熱分解，也會(huì)有相當(dāng)數(shù)量的一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）產(chǎn)生。當(dāng)變壓器出現(xiàn)放電現(xiàn)象時(shí) 可分為三種類(lèi)型：局部放電（能量密度一般很低）、火花放電（是一種間歇性放電，其能量密度一般比局部放電高些，屬低能量放電）、電弧放電（屬高能量放電）。 局部放電產(chǎn)生的特征氣體主要是氫氣（