变压器的使用详解

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,变压器的使用详解,1.1 变压器的根本工作原理和构造,变压器的根本工作原理,变压器是利用电磁感应原理工作的，图为其工作原理示意图。变压器的主要部件是 一个铁芯和套在铁芯上的两个绕组。这两个 绕组具有不同的匝数且互相绝缘，两绕组间只 有磁的耦合而没有电的联系。其中，接于电源 侧的绕组称为原绕组或一次绕组;用于接负载 的绕组称为副绕组或二次绕组。,假设将绕组1接到交流电源上，绕组中便有 交流电流i1流过，在铁芯中产生与外加电压u1一样频率的且与原、副绕组同时交链的交变磁通，根据电磁感应原理，分别在两个绕组中感 应出同频率的电动势e1和e2。,下一页,返回,1.1 变压器的根本工作原理和构造,式中，N1为原绕组匝数；N2为副绕组匝数。,假设把负载接于绕组2，在电动势的作用下，就能向负载输出电能，即电流i2将流过负载， 实现电能的传递。,由式(1.1)和(1.2)可知，原、副绕组感应电动势的大小正比于各自绕组的匝数，而绕组的感应电动势又近似于各自的电压，因此，只要改变绕组的匝数比，就能到达改变电压的目的，这 就是变压器的变压原理。即,变压器的根本构造,变压器的主要部件有铁芯、绕组、油箱、冷却装置、绝缘套管和,上一页,下一页,返回,1.1 变压器的根本工作原理和构造,保护装置等。图为油浸式电力变压器的构造示意图。,铁芯和绕组是变压器通过电磁感应进展能量传递的部件，称为变压器的器身。油箱用于 装油，同时起机械支撑、散热和保护器身的作用;变压器油起绝缘作用，同时也起冷却作用;套 管的作用是使变压器引线与油箱绝缘;保护装置那么起保护变压器的作用。,(1)铁芯,铁芯是变压器的主磁路，又是它的机械骨架铁芯由铁芯柱和铁轭两局部组成，铁芯柱上 套装绕组，铁轭的作用那么是使整个磁路闭合叠片式铁芯，按其构造形式又分为芯式和壳式两 种。芯式变压器构造简单，绕组的装配及绝缘也较容易，国产电力变压器铁芯主要采用芯式 构造。,上一页,下一页,返回,1.1 变压器的根本工作原理和构造,(2)绕组,变压器绕组有同芯式和交叠式两种型式。我国生产的电力变压器，根本上只有一种构造 型式，即芯式变压器，所以绕组都采用同芯式构造，如下图。,所谓同芯绕组，就是在铁芯柱的任一横断面上，绕组都是以同一圆筒形线套在铁芯柱的外 面。一般情况下总是将低压绕组放在里面靠近铁芯处，将高压绕组放在外面。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。绝缘距离的大小，取决于绕组的电压等级和散热通道所需要的间隙。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绝缘距离比较小，所以绕组的尺寸 就可以减小，整个变压器的外形尺寸同时也减小了。,上一页,下一页,返回,1.1 变压器的根本工作原理和构造,(3),油箱和冷却装置,油浸式变压器的器身浸在充满变压器油的油箱里。变压器油既是绝缘介质，又是冷却介 质，它通过受热后的对流，将铁芯和绕组的热量带到箱壁及冷却装置，再散发到周围空气中。,(4),绝缘套管,变压器套管是将线圈的高、低压引线引到箱夕卜的绝缘装置，它将引线对地,(,外壳,),绝缘，又 起固定引线的作用。套管大多数装于箱盖上，中间穿有导电杆，套管下端伸进油箱与绕组引线 相连，套管的上部露出箱外，与外电路连接。,(5),保护装置,储油柜,(,又称油枕,),上一页,下一页,返回,1.1 变压器的根本工作原理和构造,储油柜是一种油保护装置，装在变压器油箱盖上，用弯曲联管与油箱联通。储油柜的作用 是保证变压器油箱内充满油，减少油和空气的接触面积，从而降低变压器油受潮和老化的速度。,吸湿器又称呼吸器,通过它，大气与油枕内连通。当变压器油因热胀冷缩而使油面高度发生变化时，气体将通 过吸湿器进出。吸湿器内装有硅胶或活性氧化铝，用以吸收进入油枕中空气的水分。,平安气道又称防爆筒,平安气道装于油箱顶部，是一个长钢圆筒，上端口装有一定厚度的玻璃板或酚醛纸板，下 端口与油箱连通。它的作用是当变压器内部因发生故障引起压力骤增时，让油气流冲破玻璃 板或酚醛纸板释放,上一页,下一页,返回,1.1 变压器的根本工作原理和构造,出，以免造成箱壁爆裂。,净油器又称热虹吸净油器,净油器是利用油的自然循环，使油通过吸附剂进展过滤，以改善运行中变压器油的性能。,气体继电器又称瓦斯继电器,气体继电器装在油枕和油箱的连通管中间，当变压器内部发生故障(如:绝缘击穿、匝间 短路、铁芯事故等)产生气体时，或油箱漏油使油面降低时，气体继电器动作，发出信号以便运 行人员及时处理;假设事故严重，可使断路器自动跳闸，对变压器起保护作用。,(6)分接开关,变压器负载运行时，二次端电压随负载大小及功率因数的变化而,上一页,下一页,返回,1.1 变压器的根本工作原理和构造,变化，如果电压变化过 大，将对用户产生不利影响。为了保证二次端电压的变化在允许范围内，通常在变压器高压侧 设置抽头，并装设分接开关，用以调节高压绕组的工作匝数，从而调节二次端电压。分接头之 所以设置在高压侧，是因为高压绕组套在最夕卜面，便于引出分接头;再者，高压侧电流相对也较 小，分接头的引线及分接开关载流局部的导体截面积也小，开关触,点也易制造。,中小型电力变压器一般有三个分接头，记作UN5%。大型电力变压器那么采用五个或更 多的分接头，例如，UN2x2.5%或8x1.5%等。,分接开关有两种形式:一种是只能在断电的情况下进展调节，称为无载分接开关;另一种 是可以在带负载的情况下进展调节，称为有载分接开关。,上一页,下一页,返回,1.1 变压器的根本工作原理和构造,变压器的铭牌,每台变压器上都装有铭牌，在铭牌上标明了变压器工作时规定的使用条件，我国公布的电 力变压器国家标准GB 1094.1 -1996规定，变压器的铭牌必须标注的工程有变压器的种类、标 准代号、制造厂名、出厂序号、制造年月、相数、额定容量、额定频率、各绕组额定电压和分接范 围、各绕组额定电流、联结组标号、以百分数表示的短路阻抗实测值、冷却方式、总重和绝缘油 重等工程，变压器铭牌如下图。,(1)变压器型号,变压器的型号表示一台变压器的构造、额定容量、电压等级、冷却方式等内容。,上一页,下一页,返回,1.1 变压器的根本工作原理和构造,(2),额定容量,S,N,(=k,V,A),指在铭牌规定额定使用条件下所能输出的视在功率，对三相变压器而言，额定容量指三相容量之和。,(3),额定电压,U,N,(k,V,或,V),指变压器长时间运行时所能承受的工作电压。一次额定电压,U,N,，是指规定加到一次侧的电压,;,二次额定电压,U,2N,是指变压器一次侧加额定电压时，二次侧空载时的端电压，在三相 变压器中，额定电压指的是线电压。,(4),额定电流,I,N,(A),指变压器在额定容量下，允许长期通过的电流。同样，三相变压器的额定电流也指的是线 电流。,上一页,下一页,返回,1.1 变压器的根本工作原理和构造,额定容量、电压、电流之间的关系是：,(5),额定频率,f,N,(Hz),我国规定标准工频为,50Hz,。,(6),冷却方式,变压器的冷却方式是由冷却介质和循环方式决定的，因此油浸变压器的冷却方式是由四 个字母代号表示的，见表。干式变压器冷却方式分为自然空气冷却,(AN),和强迫空气冷却,(AF),。自然空冷时，变压器可在额定容量下长期连续运行。强迫风冷时，变压器输出容量可,上一页,下一页,返回,1.1 变压器的根本工作原理和构造,提高,50%,，适用于断续过负荷运行，或应急事故过负荷运行。,上一页,返回,1.2 变压器的运行特性,变压器的运行特性主要有外特性与效率特性，而表征变压器运行性能的主要指标那么是电 压变化率和效率。,变压器的外特性,当电源电压禾P负载的功率因数等于常数时，,二次端电压随负载电流变化的规律曲线称为变 压器的外特性。,在负载运行时，由于变压器内部存在电阻和 漏抗，故当负载电流流过时，变压器内部将产生 阻抗压降，使二次端电压随负载电流的变化而变 化。图表示不同负载性质时，变压器的外特 性曲线。由图可知，变压器二次电压的大小不仅 与负载电流的大小有关，而且还与负载的功率因数有关。图中 分别为二次绕组电压、电流的标幺值。,下一页,返回,1.2 变压器的运行特性,电压变化率,为了表征,U,2,随负载电流,I,2,变化而变化的程度，引进电压变化率的概念。所谓电压变化 率是指变压器原边施以交流,50 Hz,的额定电压，副边空载电压,U,20,与带负载后在某一功率因数下副边电压,U,2,之差与副边额定电压,U,2N,的比值，电压变化率的大小反映了供电电压的稳定 性，用,U,表示，即,变压器的损耗,变压器在能量传递过程中会产生损耗，但变压器没有旋转部件，因此,上一页,下一页,返回,1.2 变压器的运行特性,没有机械损耗。变压 器的损耗主要包括铁损耗和原、副绕组的铜损耗两局部。由于无机械损耗，故其效率比旋转电 机高，一般中、小型电力变压器效率在95%以上，大型电力变压器效率可达99%以上。,(1)铁损耗,变压器的铁损耗包括根本铁损耗和附加铁损耗两局部。根本铁损耗为铁芯中磁滞和涡流 损耗，它取决于铁芯中磁通密度大小、磁通交变的频率和硅钢片的质量。铁损耗中的附加铁损 耗，包括由铁芯叠片间绝缘损伤引起的局部涡流损耗、主磁通在构造部件中引起的涡流损耗等，一般为根本铁损耗的15%20%。,变压器的铁损耗与一次侧外加电源电压的大小有关，而与负载大小无关。当电源电压一 定时，其铁损耗就根本不变了，故铁损耗又被,上一页,下一页,返回,1.2 变压器的运行特性,称为“不变损耗。,(2)铜损耗,变压器的铜损耗也分为根本铜损耗和附加铜损耗两局部。根本铜损耗是电流在原、副边 绕组直流电阻上的损耗，而附加铜损耗包括因集肤效应引起导线等效截面积变小而增加的损 耗以及漏磁场在构造部件中引起的涡流损耗等。附加铜损耗大约为根本铜损耗的0.5% 20%。变压器铜损耗的大小与负载电流的平方成正比，所以把铜损耗称为“可变损耗。,变压器的效率和效率特性,变压器效率的大小反映了变压器运行的经济性能的好坏，是表征变压器运行性能的重要 指标之一。变压器效率是指变压器的输出功率,与,上一页,下一页,返回,1.2 变压器的运行特性,输入功率,之比，用百分数表示，即,变压器的效率可用直接负载法通过测量输出功率P2和输入功率P1，再通过式(1.7)来确 定。但工程上常用间接法来计算变压器的效率，即通过空载试验和短路试验，求出变压器的铁 损耗PFe和铜损耗PCu，然后按下式计算效率,在功率因数一定时，变压器的效率与负载系数之间的关系=f()称为变压器的效率特性曲线，如下图。其中，负载系数 ，I2为变压器运行时的实际电流，I2N为变压器的额定电流。,从图可以看出，空载时， =0，P2=0，=0;负载增大时，,上一页,下一页,返回,1.2 变压器的运行特性,效率增加很快;当负载到达某 一数值时，效率最大，然后又开场降低。这是因为随负载P2的增大，铜损耗PCu按的平方成正比增大,超过某一负载之后,效率随的增大反而变小了。,上一页,返回,1.3 三相变压器,三相变压器可以用三个单相变压器组成，这种三相变压器称为三相变压器组，还有一种由 铁轭把三个铁芯柱连在一起的三相变压器，称为三相芯式变压器。,从运行原理来看，三相变压器在对称负载下运行时，各相电压、电流大小相等，相位上彼此 相差120，就其一相来说，和单相变压器没有什么区别。因此单相变压器的根本方程式及运 行特性的分析方法与结论等完全适用于三相变压器。,三相变压器的磁路系统,三相变压器的磁路系统按其铁芯构造可分为组式磁路和芯式磁路。,(1)组式变压器,三相组式变压器是由三台单相变压器组成的，相应的磁路称为组式,下一页,返回,1.3 三相变压器,磁路。由于每相的主 磁通!各沿自己的磁路闭合，彼此不相关联。当一次侧外施三相对称电压时，各相的主磁通 必然对称，由于磁路三相对称，显然其三相空载电流也是对称的。三相组式变压器的磁路系统如下图。,(2)芯式变压器,三相芯式变压器每相有一个铁芯柱，三个铁芯柱用铁轭连接起来，构成三相铁芯，如图1.8 所示。这种磁路的特点是三相磁路彼此相关，从图上可以看出，任何一相的主磁通都要通过其他两相的磁路作为自己的闭合磁路。,三相芯式变压器可以看成是由三相组式变压器演变而来的，即可以#巴三台单相变压器的 铁芯合并成图1.8(a)的形式。,上一页,下一页,返回,1.3 三相变压器,在外施对称三相电压时，三相主磁通是对称的，中间铁芯柱的磁通 ，即中 间铁芯柱无磁通通过，因此可将中间铁芯柱省去，如图1.8(b)所示。,为制造方便和降低本钱，把B相铁轭缩短，并把三个铁芯柱置于同一平面，便得到三相芯 式变压器铁芯构造，如图1.8(c)所示。,三相芯式变压器的磁路系统如图1.8(d)所示。,与三相组式变压器相比，三相芯式变压器省材料，效率高，占地少，本钱低，运行维护方便， 故应用广泛。,三相变压器的联结组别,(1)三相绕组的标志,为了在使用变压器时能正确联结而不致发生错误，变压器绕组的每个,上一页,下一页,返回,1.3 三相变压器,出线端都给予一个 标志，电力变压器绕组首、末端的标记如表所示。,(2)三相绕组的联结方法,在三相变压器中，不管一次绕组还是二次绕组，我国主要采用星形和三角形两种联结方法。 把三相绕组的三个末端X、Y、Z(或x、y、z)联结在一起，而把它们的首端A、B、C (或a、b、 c)引出便是星形联结，用字母Y或y表示，如图1.9(a)所示。,把一相绕组的末端和另一-相绕组的首端连在一起，顺次连接成一闭合回路，然后从首端 A、B、C(或a、b、c)引出便是三角形联结，用字母D或d表示，如图1.9(b)所示。,上一页,下一页,返回,1.3 三相变压器,(3)两种联结组别的特征 Y联结,绕组电流等于线电流，绕组电压等于线电压的1/ ，且可以做成分级绝缘;另外，中性点 引出接地，也可以用来实现四线制供电。这种联结的主要缺点是没有三次谐波电流的循环 回路。,D联结,D联结的特征与Y联结的特征正好相反。,我国新公布的国家标准?民用建筑电气设计标准?工业与民用供配电系统设计标准? ?10 kV及以下变电所设计标准?等推荐采用Dyn11联结变压器用作配电变压器，现在国际上 大多数国家的配电变压器均采用Dyn11联结。,上一页,返回,1.4 变压器的并联运行,变压器的并联运行是指几台变压器的一、二次绕组分别连接到一、二次侧的公共母线上， 共同向负载供电的运行方式，并联运行有如下优点：,提高供电的可靠性，并联运行时，如果某台变压器故障或检修时，另几台可继续供电； 可根据负载变化的情况，随时调整投入并联运行变压器的台数，以提高变压器的运行 效率；,可以减少变压器的备用容量；,对负荷逐渐增加的变电所，可减少安装时的一次投资。,当然，并联的台数过多也是不经济的，因为一台大容量变压器的造价要比总容量一样的几 台小变压器的造价低，占地面积也小。,下一页,返回,1.4 变压器的并联运行,并联运行的理想状态,空载时并联运行的各变压器绕组之间应无环流，以免增加绕组铜损耗；,带负载后，各变压器的负载系数相等，即各变压器所分担的负载电流按各自容量大小 成正比例分配，即所谓“各尽所能，以使并联运行的各台变压器容量得到充分利用；,带负载后，各变压器所分担的电流应与总的负载电流同相位，这样在总的负载电流一 定时，各变压器所分担的电流最小。,变压器并联运行的条件,假设要到达上述理想并联运行状态，并联运行的变压器需满足如下,上一页,下一页,返回,1.4 变压器的并联运行,条件：,各变压器一、二次侧的额定电压应分别相等，即变比一样；,各变压器的联结组别必须一样；,各变压器的短路阻抗或短路电压的标幺值ZS*(或US*)要相等，且短路阻抗角也相等。,如满足了前两个条件那么可保证空载时变压器绕组之间无环流。满足第三个条件时各台变 压器能合理分担负载。在实际并联运行时，同时满足以上三个条件不容易也不现实，所以除第 二条必须严格保证外，其余两条允许稍有差异。,上一页,返回,1.5 其他用途的变压器,在电力系统中，除大量采用双绕组变压器外，还常用到多种特殊用途的变压器，这些变压 器的种类繁多，本节仅介绍较常用的自耦变压器、仪用互感器和电焊变压器的工作原理及特点。,自耦变压器,(1)用途与构造特点,普通双绕组变压器的一、二次绕组是相互绝缘的，它们之间只 有磁的耦合，没有电的直接联系。如果将双绕组变压器的一、二次 绕组串联起来作为新的一次侧，而二次绕组仍作二次侧与负载阻抗 相连接，便得到一台降压自耦变压器，如下图。显然，自耦 变压器一、二次绕组之间不但有磁的联系，而且还有电的联系。,自耦变压器能节省大量材料，降低本钱，减小变压器的体积、重,下一页,返回,1.5 其他用途的变压器,量，且有利于大型变压器的运输和安装。目前，在高电压、大容量的 输电系统中，自耦变压器主要用来连接两个电压等级相近的电力网，作联络变压器之用。在实 验室中还常采用二次侧有滑动接触的自耦变压器作调压器，此外，自耦变压器还可用作异步电 动机的启动补偿器。,(2)电压关系,自耦变压器也是利用电磁感应原理工作的。当一次绕组两端加交变电压 时，铁芯中产生交变磁通，并分别在一、二次绕组中产生感应电动势，假设忽略漏阻抗压降，那么有,上一页,下一页,返回,1.5 其他用途的变压器,自耦变压器的变化比为,(3),电流关系,负载运行时，外加电压为额定电压，主磁通近似为常数,!,总的励磁磁通势仍等于空载磁通势。根据磁通势平衡关系可知,上一页,下一页,返回,1.5 其他用途的变压器,可见，一、二次绕组电流的大小与匝数成反比，在相位上互差180。因此，流经公共绕组 中的电流,式(1.14)说明，自耦变压器的输出电流为公共绕组中电流与一次绕组电流之和，由此可 知，流经公共绕组中的电流总是小于输出电流的。,(4)自耦变压器的特点,由于自耦变压器的设计容量小于额定容量，故在同样的额定容量下，自耦变压器的尺 寸小，有效材料(硅钢片和铜线和构造材料(钢材都较节省，从而降低了本钱；,上一页,下一页,返回,1.5 其他用途的变压器,有效材料的减少使得铜损耗和铁损耗也相应减少，故自耦变压器的效率较高；,由于自耦变压器的尺寸小，重量减轻，故便于运输和安装，占地面积也小。,和相应的普通双绕组变压器相比，自耦变压器的短路阻抗标么值较小，因此短路电流 较大；,由于一、二次绕组间有电的直接联系，运行时一、二次侧都需装设避雷器，以防高压侧 产生过电压时，引起低压绕组绝缘的损坏；,为防止高压侧发生单相接地时引起低压侧非接地相对地电压升得较高，造成对地绝缘 击穿，自耦变压器中性点必须可靠接地。,上一页,下一页,返回,1.5 其他用途的变压器,仪用互感器,仪用互感器是一种测量用的设备，分为电流互感器和电压互感器两种，它们的工作原理与 相。,使用互感器有三个目的:一是为了工作人员的平安，使测量回路与高压电网隔离;二是可 以使用小量程的电流表、电压表分别测量大电流和高电压;三是统一了电流表、电压表的量程， 减少备用仪表的规格型号。互感器的规格各种各样，但电流互感器副边额定电流都是5 A或 1 A，电压互感器副边额定电压都是100 V。,互感器除了用于测量电流和电压外，还用于各种继电保护装置的测量系统，因此它的应用极为广泛。,(1)电流互感器 电流互感器的连接,上一页,下一页,返回,1.5 其他用途的变压器,图是电流互感器的原理图，电流互感器的 一次绕组匝数少，二次绕组匝数多。它的一次侧串 联接入主线路，被测电流为I1。二次侧接内阻抗极 小的电流表或功率表的电流线圈，二次侧电流为I2。 因此，电流互感器的运行情况相当于变压器的短路 运行。,如果忽略励磁电流，由变压器的磁通势平衡关 系，可得,式中，ki称为电流变比，是个常数。,根据误差的大小，电流互感器分为、等各种精度等级。如级的 电流互感器表示在额定电流时误差最大不超过0.5%。,电流互感器使用本卷须知,上一页,下一页,返回,1.5 其他用途的变压器,二次侧绝对不许开路。因为副边开路时，电流互感器处于空载运行状态，此时一次侧被测 线路电流全部为励磁电流，使铁芯中磁通密度明显增大。这一方面使铁损耗急剧增加，铁芯过 热甚至烧坏绕组;另一方面将使二次侧感应出很高电压，不但使绝缘击穿，而且危及工作人员 和其他设备的平安。因此在一次侧电路工作时，如需检修和拆换电流表或功率表的电流线圈， 必须先将互感器二次侧短路。,为了使用平安，电流互感器的二次绕组必须可靠接地，以防止绝缘击穿后，电力系统的高 电压危及二次侧回路中的设备及操作人员的平安。,(2)电压互感器,电压互感器的连接,上一页,下一页,返回,1.5 其他用途的变压器,图是电压互感器的接线图。一次侧直接 并联在被测的高压电路上，二次侧接电压表或功率 表的电压线圈。一次绕组匝数N1多，二次绕组匝数 N2少，且由于电压表或功率表的电压线圈内阻抗很 大，所以，电压互感器实际上相当于一台二次侧处于 空载状态的降压变压器。,如果忽略漏阻抗压降，那么有,式中，ku称为电压变比，是个常数。,把电压互感器的二次电压数值乘上常数ku即为一次侧被测电压的数值。,电压互感器使用本卷须知,上一页,下一页,返回,1.5 其他用途的变压器,使用时电压互感器的二次侧不允许短路，电压互感器正常运行时是接近空载，如二次侧短路，那么会产生很大的短路电流，绕组将因过热而烧毁；,为平安起见，电压互感器的二次绕组连同铁芯一起，必须可靠接地；,电压互感器有一定的额定容量，使用时二次侧不宜接过多的仪表，以免影响互感器的精度等级。,电焊变压器,交流电弧焊接在生产实际中的应用十分广泛，而交流电弧焊的电源通常是电焊变压器，实际上它是一种特殊的降压变压器。为了保证电焊 的质量和电弧燃烧的稳定性，对电焊变压器有以 下几点要求：,电焊变压器应具有6075V的空载电压， 以保证容易起弧，但考虑,上一页,下一页,返回,1.5 其他用途的变压器,操作的平安，电压一般不 超过85V。,电焊变压器应有迅速下降的外特性，如下图，以满足电弧特性的要求。,为了满足焊接不同工件的需要，要求能够 调节焊接电流的大小。,短路电流不应太大，也不应太小。短路电 流太大，会使焊条过热、金属颗粒飞溅，易烧穿工件;短路电流太小，引弧条件差，电源短路时间 过长。一般短路电流应不超过额定电流的两倍，在工作中电流要比较稳定。,为了满足上述要求，电焊变压器应有较大的可调电抗。电焊变压器的一、二次绕组一般分 装在两个铁芯柱上，以使绕组的漏抗比较大。改变漏抗的方法很多，常用的有磁分路法和串联可变电抗法两种，如下图。,上一页,下一页,返回,1.5 其他用途的变压器,带电抗器的电焊变压器如图,1.14(a),所示，它是在二次绕组中串接可调电抗器。电抗器 中的气隙可以用螺杆调节，当气隙增大时，电抗器的电抗减小，电焊工作电流增大,;,反之，当气 隙减小时，电抗增大，电焊工作电流减小。另外，在一次绕组中还备有分接头，以便调节起弧电 压的大小。,磁分路电焊变压器如图,1.14(b),所示。在一、二次绕组铁芯柱中间，加装一个可移动的铁芯，提供了一个磁分路。当磁分路铁芯移出时，一、二次绕组的漏抗减小，电焊变压器的工作电 流增大,;,当磁分路铁芯移入时，一、二次绕组总的漏抗增大，工作电流变小。这样，通过调节磁 分路的磁阻，即可调节漏抗大小和工作电流的大小，以满足焊件和焊条的不同要求。在二次绕 组中还常备有分接头，以便调节空载时的起弧电压。,上一页,返回,工程1 电力变压器的运行维护,任务,1,电力变压器的容量选择,配电变压器的容量选择非常重要，如容量过小，将会造成过负荷，会烧坏变压器,;,如容量选 择过大，变压器将得不到充分利用，不但增加了设备投资，而且会使功率因数降低，线路损耗和 变压器本身的损耗变大，效率降低。一般电力变压器的容量可按下式选择,式中，,S,为变压器容量,;P,为用电设备的总容量,;K,为同一时间投入运行的设备实际容量与 设备总容量的比值，一般为左右,;,为用电设备的效率，一般为；,cos,为用电设 备的功率因数，一般为。,一般在选择变压器容量时，还应考虑到电动机直接启动的电流是额定电流的,47,倍这个 因素。通常直接启动的电动机中，最大一台的,上一页,下一页,返回,工程1 电力变压器的运行维护,容量不宜超过变压器容量的30%左右。,任务2变压器的维护,(1)电力变压器的运行标准,变压器在正常情况下，可以长期连续运行。变压器的正常运行包括以下几方面：,变压器完好。主要包括变压器本体完好，无任何缺陷;各种电气性能符合规定;变压器 油的各项指标符合标准，油位正确，声响正常;各辅助设备如冷却装置、调压装置、套管、瓦斯 继电器、压力释放阀等完好无损，其状态符合变压器的运行要求。,变压器的运行电压一般不应高于该运行分接头额定电压的105%，特殊情况下允许在 不超过110%的额定电压下运行。,上一页,下一页,返回,工程1 电力变压器的运行维护,变压器的上层油温一般不应超过85，最高不应超过95 。,变压器的负荷应根据其容量合理分配，输出电流过大将导致发热严重，容易使绝缘老 化，降低使用寿命，甚至造成事故;长期欠载将使功率因数低，设备得不到充分利用。,对三相不平衡负荷，应监视最大相电流。,变压器中性线电流允许值为额定电流的25%40%。,运行环境符合要求。主要包括变压器接地良好，各连接头紧固，各侧避雷器工作正常， 各继电保护装置工作正常等。,冷却系统完好。,(2)变压器的巡视,变压器在运行期间，应每天至少巡视一次，每周应进展一次夜间,上一页,下一页,返回,工程1 电力变压器的运行维护,巡视，在天气恶劣的情况 下还要加强巡视，每次巡视应做好详细记录。现场巡视检查应按以下工程进展：,检查变压器上层油温是否正常，是否接近或超过允许限额。,检查变压器油枕上的油位是否正常，是否与油温相对应。,检查变压器运行的声响与以往相比有无异常，例如出现声响增大或有其他新的响声等。 检查变压器各侧套管外表是否清洁，有无破损、裂纹及放电痕迹，对于充油套管还应检 查油位是否正常，有无渗油现象。,检查变压器各侧接线端子或连接金具是否完整、紧固，有无过热痕迹。,检查变压器油箱有无渗漏？由现象，箱壳上的各种阀门的状态是否,上一页,下一页,返回,工程1 电力变压器的运行维护,符合运行要求。,检查冷却装置运行是否正常，如风扇、潜油泵是否按要求运行，风扇、潜油泵的运行声 首是否正常，风向和油的流向是否正确。,检查调压分接头位置指示是否正确。对于并联运行的变压器或单相变压器组，还应检 查各调压分接头的位置是否一致。,检查呼吸器中的硅胶是否变红，呼吸器小？由杯中的油面是否适宜。,检查电控箱和机构箱内各种电器装置是否完好，位置和状态是否正确，箱壳密封是否 良好。,任务3变压器的异常情况处理,(1)值班人员在变压器运行中发现不正常现象(如漏油、油位过高或,上一页,下一页,返回,工程1 电力变压器的运行维护,过低、温度过高、异 常声响、冷却系统异常等)应尽快消除，并报告上级领导且将情况记入运行记录和缺陷记录。,(2)变压器有以下情况之一时，应立即退出运行检查修理：,内部响声过大，有爆裂声；,在正常负荷和冷却条件下，变压器温度不正常，并不断上升；,储油柜或平安气道喷油；,严重漏油使油面下降，并低于油位计的指示限度；,油色变化过多，油内出现炭质；,瓷套管有严重的破损和放电现象。,(3)变压器油温的升高超过许可限度时，应检查变压器的负荷和冷却介质的温度，并与在 同一负荷和冷却介质温度下的油面核对，要,上一页,下一页,返回,工程1 电力变压器的运行维护,核对温度表，并检查变压器室内的风扇运行状况或 变压器室内的通风情况。,(4)变压器的瓦斯继电器动作后应按如下要求进展处理：,检查变压器防爆管有无喷油，油面是否降低，油色有无变化及外壳有无大量漏油；,使用专用工具提取瓦斯继电器内的气体进展试验，瓦斯继电器内的气体假设无色无臭不 可燃，那么变压器可以继续运行，但应监视动作间隔时间；,瓦斯继电器内的气体假设有色可燃，应立即进展气体的色谱分析；,瓦斯继电器内假设无气体那么检查二次回路和接线柱及引线绝缘是否良好；,上一页,下一页,返回,工程1 电力变压器的运行维护,因油面下降而引起瓦斯继电器瓦斯保护信号与跳闸同时动作，应及时采取补救措施， 且未经检查和试验合格不得再投入运行。,(5)变压器自动跳闸或一次侧熔丝熔断，需要进展检查试验，查明跳闸原因，或进展必要 的内部检查。,(6)变压器着火时首先应断开电源，迅速用灭火装置灭火。,任务4变压器运行中常见故障分析,(1)绕组的主绝缘和匝间绝缘故障,变压器绕组的主绝缘和匝间绝缘是容易发生故障的部位。主要原因是：,长期过负荷运行或散热条件差或使用年限长，使变压器绕组绝缘老化脆裂抗电强度 大大降低；,上一页,下一页,返回,工程1 电力变压器的运行维护,变压器屡次受到短路冲击，使绕组受力变形，隐藏着绝缘缺陷，一旦遇有电压波动就有 可能将绝缘击穿；,变压器油中进水使绝缘强度大大降低而不能承受允许的电压，造成绝缘击穿；,在高压绕组加强段处或低压绕组部位，由于绝缘膨胀，使油道阻塞，影响了散热，使绕 组绝缘由于过热而老化，发生击穿短路；,由于防雷设施不完善，在大气过电压作用下，发生绝缘击穿。,(2)变压器套管故障,主要是套管闪络和爆炸。变压器高压侧一般使用电容套管，由于套管瓷质不良或者有沙 眼和裂纹、套管密封不严、漏油现象、套管积垢太多等都有可能造成闪络和爆炸。,上一页,下一页,返回,工程1 电力变压器的运行维护,(3)铁芯故障,由于硅钢片紧固不好，使漆膜破坏产生涡流而发生局部过热；,夹紧铁芯的穿芯螺丝、圧铁等部件损坏，假设绝缘损坏也会发生过热现象；,假设变压器内残留有铁屑或焊渣，使铁芯两点或多点接地，都会造成铁芯故障。,(4)分接开关故障,变压器分接开关故障是变压器常见故障之一。,由于开关长时间靠压力接触，会出现弹簧压力缺乏，使开关连接局部的有效接触面积 减小，以及接触局部镀银层磨损脱落，引起分接开关在运行中发热损坏；,上一页,下一页,返回,工程1 电力变压器的运行维护,分接开关接触不良，经受不住短路电流的冲击而造成分接开关烧坏而发生故障；,在有载调压的变压器，分接开关的油箱与变压器油箱一般是互不相通的，假设分接开关 油箱发生严重缺油，那么分接开关在切换中会发生短路故障，使分接开关烧坏。,(5)瓦斯保护动作故障,瓦斯保护是变压器的主保护，轻瓦斯作用于信号，重瓦斯作用于跳闸。下面分析瓦斯保护 动作的原因及处理方法：,轻瓦斯保护动作后发出信号，其原因是变压器内部有轻微故障、变压器内部存在空气、 二次回路故障等。运行人员应立即检查，如未发现异常现象，应进展气体取样分析。,上一页,下一页,返回,工程1 电力变压器的运行维护,瓦斯保护动作跳闸时，可能变压器内部产生严重故障，引起变压器油分解出大量气体， 也可能二次回路故障等。出现瓦斯保护动作跳闸，应先投备用变压器，然后进展外部检查。检 查油枕防爆门，各焊接缝是否裂开，变压器外壳是否变形，最后检查气体的可燃性。,上一页,返回,小结,一、变压器的原理和用途,变压器是一种变换交流电能的静止电气设备，他利用一、二次绕组匝数的不同，通过电磁感应作用，把一种电压等级的交流电能转变成同频率的另一种电压等级的交流电能，以满足电 能的传输、分配和使用的需要。,在分析变压器内部电磁关系时，通常按其磁通的实际分布和所起作用不同，分成主磁通和 漏磁通两局部，主磁通以铁心作闭合磁路，在一、二次绕组中均感应电动势，起着传递能量的媒 介作用;而漏磁通主要以非铁磁性材料闭合，只起电抗压降的作用，不能传递能量。,二、变压器的构造,变压器的根本构造部件有铁芯、绕组、油箱、冷却装置、绝缘套管和,下一页,返回,小结,保护装置等组成，其主 要部件及作用详见表。,三、变压器的运行特性,电压变化率U和效率是衡量变压器运行性能的两个主要指标。电压变化率U的大 小反映了变压器负载运行时二次端电压的稳定性，而效率那么说明变压器运行时的经济性。 U和的大小不仅与变压器的本身参数有关，而且还与负载的大小和性质有关。,四、三相变压器,三相变压器分为三相组式变压器和三相心式变压器。三相组式变压器每相有独立的磁路，三相心式变压器各相磁路彼此相关。,三相变压器的电路系统实质上就是研究变压器两侧线电压或线电动势之间的相位关 系。变压器两侧电压的相位关系通常用时钟法来x,上一页,下一页,返回,小结,表示，即所谓联结组别。影响三相变压器联 结组别的因素除有绕组绕向和首末端标志外，还有三相绕组的联结方式。变压器共有12种联 结组别，国家规定三相变压器有5种标准联结组。,五、变压器并联运行的条件,(1)各变压器一、二次侧的额定电压应分别相等，即变比一样；,(2)各变压器的联结组别必须一样；,(3)各变压器的短路阻抗或短路电压的标么值要相等，且短路阻抗角也相等。,前两个条件保证了空载运行时变压器绕组之间不产生环流，后一个条件是保证并联运行 变压器的容量得以充分利用。除组别一样这一条件必须严格满足外，其他条件允许有一定的 偏差。,上一页,下一页,返回,小结,六、其他用途的变压器,(1),自耦变压器,自耦变压器的特点是一、二次绕组间不仅有磁的耦合，而且还有电的直接联系。故其一部 分功率不通过电磁感应，而直接由一次侧传递到二次侧，因此和同容量普通变压器相比，自耦 变压器具有省材料、损耗小、体积小等优点。但自耦变压器也有其缺点，如短路电抗标么值较 小，因此短路电流较大等。,(2),仪用互感器,仪用互感器是测量用的变压器，使用时应注意将其副边接地，电流互感器二次侧绝不允许 开路，而电压互感器二次侧绝不允许短路。,(3),电焊变压器,上一页,下一页,返回,小结,电焊变压器是一种特殊的降压变压器。为使其具有迅速下降的外特性，采用人为增大漏 抗的方法，即串联可调电抗器或在磁路中装设可移动铁心的磁分路。,七、电力变压器的运行维护,(1),电力变压器的容量选择,一般电力变压器的容量可按下式选择：,(2),电力变压器的运行标准,变压器的运行电压一般不应高于该运行分接头额定电压的,105% ;,变压器的上层油温一 般不应超过,85,，最高不应超过,95 ;,变压器的负荷应根据其容量合理分配,;,对三相不平衡负 荷，应监视最大相电流,;,上一页,下一页,返回,小结,变压器中性线电流允许值为额定电流的25%40%。,(3)变压器的维护,掌握变压器运行维护的根本工作内容。,(4)变压器的异常运行及处理,掌握变压器运行过程中出现各种故障的现象及处理方法。,上一页,返回,图变压器工作原理示意图,返回,图油浸式电力变压器,返回,图芯式变压器绕组和铁芯的装配示意图,返回,图变压器铭牌,返回,表变压器冷却方式表示方法及含义,返回,图变压器的外特性曲线,返回,图变压器的效率特性曲线,返回,图三相组式变压器的磁路系统,返回,图三相芯式变压器的磁路系统,返回,表绕组首端和末端的标记,返回,图三相线圈联结方法及相量图,返回,图降压自耦变压器的原理图,返回,图电流互感器原理图,返回,图电压互感器原理图,返回,图电焊变压器的外特性,返回,图电焊变压器的原理接线图,返回,表变压器主要部件及作用,返回,谢谢大家！,结 语,