变压器及两种互感器工作原理与故障的探讨.doc

变压器及两种互感器工作原理与故障的探讨摘 要 本文介绍了变压器的工作原理和电流互感器及电压互感器两种互感器的工作原理，并在此基础上探究了在工作时变压器副边短路、电流互感器副边开路、电压互感器短路三种电路故障造成的危害。关键词 变压器 互感器 工作原理 工作故障1、 变压器、电流互感器与电压互感器工作原理 （一）变压器变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电变压器原理图流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，这是互感应的原理。变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件。 电压器结构示意图 （二）电流互感器 电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器(以下简称电流互感器)，它的工作原理和变压器相似。电流互感器的原理接线，如下图所示。电流互感器的特点是： (1)一次线圈串联在电路中，并且匝数很少，因此，一次线圈中的电流完全取决于被测电路的负荷电流而与二次电流无关； (2)电流互感器二次线圈所接仪表和继电器的电流线圈阻抗都很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。 电流互感器一、二次额定电流之比，称为电流互感器的额定互感比： kn=I1n/I2n 因为一次线圈额定电流I1n己标准化，二次线圈额定电流I2n统一为5(1或0.5)安，所以电流互感器额定互感比亦已标准化。kn还可以近似地表示为互感器一、二次线圈的匝数比，即knkN=N1/N2式中N1、N2为一、二线圈的匝数。 电流互感器原理接线图 （三）电压互感器电磁式电压互感器的工作原理和变压器相同。图为电磁式电压互感器原理接线图，电压互感器的特点是：(1)容量很小，类似一台小容量变压器；(2)二次侧负荷比较恒定，所接测量仪表和继电器的电压线圈阻抗很大，因此，在正常运行时，电压互感器接近于空载状态。电压互感器的一、二次线圈额定电压之比，称为电压互感器的额定电压比。即：kn=U1n/U2n其中一次线圈额定电压U1n是电网的额定电压，且已标准化(如10，35，110，220，330千伏等),二次电压U2n，则统一定为100(或100/)伏，所以kn也标准化。 电压互感器原理接线图二、三种故障讨论与危害以上三种常用仪器在生活工业生产中经常用到。但由于时间长久或操作不当，电路事故也频频发生。下面来讨论一下以下三种故障的原因与危害：运行中的变压器副短路、运行中的电流互感器副边开路、运行中的电压互感器短路。 1、运行中的变压器副短路变压器在运行中副边突然短路，多属于事故烦路.也称为突发短路。事故短路的原因多种多样，例如，对地短路、相间短路等等但是.不管是哪种原因造成的短路.对运行中的变压器都是非常有害的副边短路直接危及到变压器的寿命和安全运行。 特别是变压器一次侧接在容量较大的电网上时.如果保护设备不切断电源，一次侧仍能继续送电在这种情。况下.如不立即排除故障或切断电源，变压器将币砂决被烧毁这是因为当变压器副边短路时.将产生一个高于其额定电流2030倍的短路电流。根据磁式平衡式可知.副边电流是与原边电流反相的.副边电流对原边电流主磁通起去磁作用.由于电磁的惯性原理一次侧要保持主磁通不变.必然也将产生一个很大的电流来抵消副边短路电流的去磁作用，这样，就使两种因素的大电流汇集在一起，作用在变压器的铁芯和绕组上，在变压器中将产生一个很大的电磁力，这个电磁力作用在绕组上，可以使变压器绕组发生严重的畸变或崩裂。另外这也会产生高出其允许温升儿倍的温度.致使变压器在很短的时间内被烧毁。 2、运行中的电流互感器副边开路电流互感器副边不许开路运行。因为接在电流互感器副线圈上的仪表线圈的阻抗很小，相当于在副线圈短路状态下运行。互感器副线圈端子上电压只有几伏。因而铁芯中的磁通量是很小的。原线圈磁动势虽然可达到几百安或上千安匝或更大。但是大部分被短路副线圈所建立的去磁磁动势所抵消，只剩下很小一部分作为铁芯的励磁磁动势以建立铁芯中的磁通。如果在运行中时副线圈断开，副边电流等于零，那么起去磁作用的磁动势消失，而原边的磁动势不变，原边被测电流全部成为励磁电流，这将使铁芯中磁通量急剧，铁芯严重发热以致烧坏线圈绝缘，或使高压侧对地短路。另外副线圈开路会感应出很高的电压，这对仪表和操作人员是很危险的所以电流互感器二次侧不许断开。 也就是说电流互感器的原理就是根据变压器的原理来的。绕线数和电流成比例的关系制成的电流互感器。工作时候因为电流互感产生磁场的原理 副边有电压产生。工作的时候互感器副边侧接近短路，此时能产生安培级的电流。电流互感器运行时，副边不允许开路。因为一旦开路，原边电流均成为励磁电流，使磁通和副边电压大大超过正常值而危及人身和设备安全。 3、运行中的电压互感器短路正常运行时，由于二次负载是一些仪表和继电器的电压线圈阻抗大，基本上相当于变压器的空载状态，互感器本身通过的电流很小，它的大小决定于二次负载阻抗的大小，由于 PT 本身阻抗小，容量又不大，当互感器二次发生短路，二次电流很大，二次保险熔断影响到仪表的正确指示和保护的正常工作，当保险容量选择不当，二次发生短路保险不能熔断时，则 PT 极易被烧坏。电压互感器二次侧线圈匝数比一次侧线圈匝数要少，但线径较大，根据变压器原理，一旦二次侧短路，势必在二次侧引起很大的短路电流，会造成互感器烧毁。因此，在电压互感器二次侧必须装设保险丝防止其短路。而电流互感器正好相反，它的二次侧是严禁开路，因为一旦开路会在二次侧感应出高电压，造成不安全。结语从上面我们可以看出，三种故障实质都是变压器对应的