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变压器基础知识 1 什么叫变压器 在交流电路中 将电压升高或降低的设备叫变压器 变压器能把任一数值的电压转变成频率相同的我们所需的电压值 以满足电能的输送 分配和使用要求 例如发电厂发出来的电 电压等级较低 必须把电压升高才能输送到较远的用电区 用电区又必须通过降压变成适用的电压等级 供给动力设备及日常用电设备使用 2 变压器是怎样变换电压的 变压器是根据电磁感应制成的 它由一个用硅钢片 或矽钢片 叠成的铁芯和绕在铁芯上的两组线圈构成 铁芯与线圈间彼此相互绝缘 没有任何电的联系 如图所示 当变压器原绕组通以交流电流时 在铁心中产生交变磁通 根据电磁感应原理 原 副绕组都产生感应电动势 副绕组的感应电动势相当于新的电源 这就是变压器的基本工作原理 其中接电源的绕组叫初级线圈 其余的绕组叫次级线圈 3 变压器有哪些类型 为了达到不同的使用目的 并适应不同的工作条件 变压器有很多类型 1 按用途不同分类变压器分为电力变压器 又可分为升压变压器 降压变压器 配电变压器 用变压器等 特种变压器 电炉变压器 整流变压器 电焊变压器等 仪用互感器 电压互感器 电流互感器 试验用的高压变压器和调压器等 2 按绕组结构不同变压器分为双绕组 三绕组 多绕组变压器和自耦变压器 3 按铁心结构不同变压器分为心式变压器和壳式变压器 4 按相数不同变压器分为单相 三相 多相 如整流用的六相 变压器 5 按调压方式不同变压器分为无励磁调压变压器 有载调压变压器 6 按冷却方式不同变压器分为干式变压器 油浸自冷变压器 油浸风冷变压器 强迫油循环冷却变压器 强迫油循环导向冷却变压器 充气式变压器等 4 变压器是由哪些部分组成的 变压器主要是由铁芯 线圈组成 此外还有油箱 油枕 绝缘套管及分接开关等 5 什么是变压器的铭牌 铭牌上有哪些主要技术数据 变压器的铭牌标明该台变压器的性能 技术规格和使用场合 用来满足用户的选用 通常选用注意的主要技术数据有 1 额定容量的千伏安数 即额定状态下变压器的输出能力 如单相变压器额定容量 U线 I线 三相变压器容量 1 732U线 I线 2 额定电压伏数 分别标明初级线圈的端电压和次级线圈的端电压 不接负载时 值 注意三相变压器的端电压指线电压U线值 3 额定电流安培数 指在额定容量和允许温升条件下 初级线圈和次级线圈允许长期通过的线电流I线值 4 电压比 指初级线圈额定电压与次级线圈额定电压之比 5 接线方式 单相变压器仅有高低压各一组线圈 只供给单相使用 三相变压器则有Y 式 6 空载损耗 铁损 P0 指变压器二次侧开路 一次侧加额定电压时 变压器的损耗 它等于变压器铁芯的涡流损耗和激磁损耗 是变压器的重要性能指标 变压器的铁损包括两个方面 一是磁滞损耗 当交流电流通过变压器时 通过变压器硅钢片的磁力线其方向和大小随之变化 使得硅钢片内部分子相互摩擦 放出热能 从而损耗了一部分电能 这便是磁滞损耗 另一是涡流损耗 当变压器工作时 铁芯中有磁力线穿过 在与磁力线垂直的平面上就会产生感应电流 由于此电流自成闭合回路形成环流 且成旋涡状 故称为涡流 涡流的存在使铁芯发热 消耗能量 这种损耗称为涡流损耗 7 短路损耗 铜损 Pd 铜损是指变压器线圈电阻所引起的损耗 当电流通过线圈电阻发热时 一部分电能就转变为热能而损耗 由于线圈一般都由带绝缘的铜线缠绕而成 因此称为铜损 6 变压器型号代表符号含义 7 变压器联结组别号 联结组别号是代表变压器每相绕组的联结方法 如星形 三角形 曲折星形等联结 和电势相量关系的符号 例1 Yyn0表示一次绕组是星形联结 二次绕组带有中心点引出的星形联结 由于一 二次绕组电势相量同向 故用0点钟表示 例2 YNyn0d11表示一次绕组是带有中性点引出的星形联结 二次绕组 中压绕组 带有中性点引出的星形联结 它与一次绕组是同向 二次绕组 低压绕组 是三角形联结 它与一次绕组的电势相量 一次绕组电势相量永指向12点 落后30 x11 330 故用11点钟表示 8 变压器故障的综述及判断程序 不论何种用途或结构形式的变压器 只要在额定负载下 按操作规程正确进行拉 合闸操作 按规定要求调整好其各级继电保护 在运行中及时巡检和维护 均能正常运行 在这种运行状态下 变压器的发热应正常 温升在允许范围内 此时变压器发出的运行声音也是正常的电磁声 平时所说的运行中变压器发生异常 即发生故障了 这个异常现象往往是从变压器外表暴露出来的 如听到异常声音 闻到异常气味 听到气体继电器动作发出的报警声 摸到变压器外壳发热严重等 所有这些故障现象均是由变压器内部故障波及到外部的结果 一旦发现变压器外部有异常现象出现 就应马上对变压器检测 尤其看到变压器外部着火或出现放电 套管等处闪洛 应立即拉闸 切断变压器电源 进行处理 在对变压器内部检测时 找出故障部位 分析故障类别和原因 提出修复措施 修好故障处 8 1 变压器内部故障的分类 1 变压器内部故障 按形成的原因和发展的过程 分为由电气回路缺陷构成的突发性故障和由铁芯 开关 并联导线绝缘损伤等局部过热构成的缓慢发展的潜伏性故障两大类 2 从变压器结构上来分可分为 1 绕组故障 2 磁路故障 3 结构及附件故障 4 冷却油及冷却介质故障 5 制造工艺欠妥及修理方法不当引起的故障 6 运行操作不当 维护不周引起的故障 8 1 1 绕组故障 主要是器身中绕组及绝缘物发生故障 表现在各部分绝缘老化 绕组受潮 绕组层间 匝间 相间 高低压绕组间发生接地 断路 短路 击穿或烧毁故障 系统短路造成绕组机械损伤 冲击电流造成绕组机械损伤等 8 1 2 磁路故障 主要是铁心组件中铁质夹件松动 碰接铁心 压铁松动引起铁心振动和噪声 铁心接地不良或铁心烧坏 夹件损伤 铁心片间绝缘老化 铁心安装不正不齐造成空洞声 心片叠装不良造成铁损增加 使铁心过热等 8 1 3 结构及附件故障 主要有分接头接触不良或错位 造成局部过热 防爆器失灵 气体继电器失灵或误动作 散热器 冷却器堵塞或渗漏 绝缘瓷套管裙边破裂 油污及灰尘沉积 造成闪络或放电 有载分接开关内部传动结构较为复杂 而且经常操作切换 它的故障直接影响到变压器的正常运行 分接开关由于受高温和绝缘油影响 极易使触头表面氧化 生产氧化膜 使触头间接触不良电阻增大 引起局部高温 破坏接触表面 其故障模式主要有筒体爆炸 触头烧损 档序错乱 齿轮损坏 筒体爆炸甚至会导致变压器着火 属致命性故障 开关档序错乱 齿轮损坏 触头烧损在故障状态下运行将会扩大故障属临界性故障 8 1 4 冷却油及冷却介质故障 主要指油浸变压器就及全密封型变压器箱体内 变压器油及特种冷却介质故障 对于油浸变压器如变压器油受潮 氧化 造成电气绝缘性能下降 油泥沉积 阻塞 使散热器性能变坏 油绝缘下降造成闪络放电等 对于特种冷却介质的变压器 如密封不严而渗漏 使气压下降 冷却效果差 绝缘性能下降也导致故障发生 8 1 5 制造工艺欠妥及修理方法不当引起的故障 变压器修造 组装过程 由于不严格执行工艺标准 操作不当 绕组绕制不规范 铁心剪裁或叠压公差大 浸烘不透不干 组装顺序不统一 组 附件不标准 不合格 修造后变压器存在隐患 一旦投入运行 容易产生各类故障 8 1 6 运行操作不当 维护不周引起的故障 变压器投运后 经常过负载运行 平时少巡视 不维护 监视装置失灵 渗漏油不添注 密封老化不更换 使变压器受潮 引起变压器产生故障 此外由于环境因素 外部短路 雷电侵袭 自然损坏等引发的故障 9 故障的判断与检测 如何判断和检测变压器故障现象 故障类别就及部位 故障原因 是变压器技术管理人员及修理技术人员的一种技能 只有熟识和牢固地掌握这种技能 对故障的判断与检测才能得心应手 处理和排除故障才能及时 准确 无误 各类变压器电磁 机械故障的判断与检测程序分为两大步 由现场值班维护人员对运行中的变压器出现的外部异常现象提出问题 修理人员用耳 目 手 鼻感觉器官作初步判别 一般以异常温升 异常声响 异常气味 箱体及附件变色情况 警报装置响声及闪光 继电保护动作跳闸状况等 着手用耳听其声 用眼观其色 用鼻嗅其味 用手摸变压器发热严重部位 9 1 感觉器官判别检查的内容 1 从外表检查变压器有无异常响声及气味 温度指示值如何 高低压引线有无接触不良 接头有无变色 套管有无破裂 2 检查继电保护是否按规定的电流值和规定的时间发出信号和跳闸 3 检查气体继电器中有无气体产生 设法从颜色 气味及化学成分方面诊断与分析故障原因 9 2 1 用仪器 仪表判别故障 绝缘电阻的测量 用兆欧表摇测各绕组间 绕组对地之间的绝缘电阻值和吸收比 根据所测数值大小来判断各绕组的绝缘有无受潮 彼此之间及对地有无击穿与发生闪络的发生 测量绝缘电阻时 采用兆欧表的电压等级 在本标准 国家电气设备交接试验标准 未作特殊规定时 应按下列规定执行 1 100V以下的电气设备或回路 采用250V兆欧表 2 500V以下至100V的电气设备或回路 采用500V兆欧表 3 3000V以下至500V的电气设备或回路 采用1000V兆欧表 4 10000V以下至3000V的电气设备或回路 采用2500V兆欧表 5 10000V及以上的电气设备或回路 采用2500V或5000V兆欧表 9 2 2 用仪器 仪表判别故障 直流电阻的测量 用电桥测量变压器一 二次绕组的直流电阻 如三相直流电阻不平横 不平横度超过标准规定 或测量值随机文件中出厂值差的较大 说明绕组部分有故障 对带有分接开关的变压器 可采取切换分接开关进行测量 如直流电阻变化较大 说明故障出现在开关触点上 而不在绕组本身 这种测量方法还能检查出套管与引线 引线与绕组之间连接是否良好 9 2 3 用仪器 仪表判别故障 外施耐压试验 变压器外施耐压试验 也叫工频耐压试验 通过这项试验可以考核变压器主绝缘强度 绝缘的局部缺陷 变压器在运行和检修过程中 绝缘局部回损伤 主绝缘受潮和开裂 绝缘距离不够以及绝缘表面附着污物等 通过这项超过变压器额定电压几倍的高电压进行耐压试验 可以发现隐藏的故障和薄弱环节 外施耐压试验采用不低于80 额定频率的试验电压作用于被试验的变压器主绝缘上 持续1min不击穿 表示绝缘合格 可以保证变压器正常运行 在做耐压试验之前 应测量变压器的绝缘电阻测量 大型变压器还要做吸收比和介质损耗角试验 全部合格后才可做此项试验 10 变压器修理试验项目 10 1 预防性试验和交接时的试验目的对于变压器预防性试验和交接时的试验目的 在于检查变压器是否有影响正常运行的各种隐患以及变压器性能是否符合规程标准和技术条件的规定 10 2 变压器重绕线圈的试验目的对于变压器大修重绕线圈的试验目的 在于验证重绕线圈后 线圈参数是否符合工艺和设计要求以及国家的规定 通过试验数据分析 提出改进修理设计和提高工艺途径 判定修理质量 10 3 变压器运行检修试验项目和检修周期 11 变压器修理试验标准 11 1 线圈绝缘电阻试验标准新制线圈或重绕更换线圈的变压器 其绝缘电阻不低于初试值的70 大修未经干燥的变压器不低于检修前的60 变压器绝缘电阻最低允许值 M 11 2 线圈绝缘电阻试验标准 变压器泄露电流测量应在25 50 75 100 试验电压上读