变压器的工作原理.doc

10kv油浸式变压器的工作原理、运行与维护1、 变压器的结构 油浸式变压器的主要部件组成： 1、铁芯。铁心是变压器中主要的磁路部分，通常由含硅量较高，厚度为0.35或0.5 mm，表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成。 2、绕组。绕组是变压器的电路部分，它是用纸包的绝缘扁线或圆线绕成。 3、油箱。 4、变压器的保护装置：主要包括储油柜、吸湿器、安全气道、气体继电器、净油器、温度计等。 5、出线套管。6、 调压装置。二、变压器工作原理 变压器的基本原理是电磁感应原理，现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理（如图）：当一次侧绕组上加上电压1时，流过电流1，在铁芯中就产生交变磁通1，这些磁通称为主磁通，在它作用下，两侧绕组分别感应电势1，2，感应电势公式为： E=4.44fNm 式中 E-感应电势有效值 f-频率 N-匝数 m-主磁通最大值 由于二次绕组与一次绕组匝数不同，感应电势E1和E2大小也不同，当略去内阻抗压降后，电压1和2大小也就不同。 当变压器二次侧空载时，一次侧仅流过主磁通的电流（0），这个电流称为激磁电流。当二次侧加负载流过负载电流2时，也在铁芯中产生磁通，力图改变主磁通，但一次电压不变时，主磁通是不变的，一次侧就要流过两部分电流，一部分为激磁电流0，一部分为用来平衡2，所以这部分电流随着2变化而变化。当电流乘以匝数时，就是磁势。 上述的平衡作用实质上是磁势平衡作用，变压器就是通过磁势平衡作用实现了一、二次侧的能量传递。变压器的变比：K=U1/U2=N1/N2三、变压器的主要参数 1、额定电压 变压器的一个作用就是改变电压，因此额定电压是重要数据之一。额定电压是指在多相变压器的线路端子间或单相变压器的端子间指定施加的电压，或当空载时产生的电压，即在空载时当某一绕组施加额定电压时，则变压器所有其它绕组同时都产生电压。变压器产品系列是以高压的电压等级而分的，现在电力变压器的系列分为10kV及以下系列，35kV系列，63kV系列，110kV系列和220kV系列等。额定电压是指线电压，且均以有效值表示。2、额定容量 变压器的主要作用是传输电能，因此，额定容量是它的主要参数。额定容量是一个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以kVA或MVA表示，当对变压器施加额定电压时，根据它来确定在规定条件下不超过温升限值的额定电流。双绕组变压器的额定容量即为绕组的额定容量，（由于变压器的效率很高，通常一，二次侧的额定容量设计成相等）变压器视在功率计算公式：S=3 UICOS 3、额定电流 变压器的额定电流是由绕组的额定容量除以该绕组的额定电压及相应的系数，而并得的电流经绕组线端的电流。因此变压器的额定电流就是各绕组的额定电流，是指线电流，也以有效值表示（要注意组成三相的单相变压器）。4、额定频率额定频率是指对变压器所设计的运行频率，我国标准规定频率为50HZ。5、空载电流和空载损耗空载电流是指当向变压器的一个绕组（一般是一次侧绕组）施加额定频率的额定电压时，其它绕组开路，流经该绕组线路端子的电流，称为空载电流I。其较小的有功分量Ioa用以补偿铁心的损耗，其较大的无功量Ior用于励磁以平衡铁心的磁压降。通常Io以额定电流的百分数表示： Io%=(Io/IN)100=0.13% 空载电流的有功分量Ioa是损耗电流，所汲取的有功功率称空载损耗Po，即指当以额定频率的额定电压施加于一个绕组的端子上，其余各绕组开路时所汲取的有功功率。忽略空载运行状态下的施电线绕组的电阻损耗时又称铁损。因此，空载损耗主要决定于铁心材质的单位损耗。 6、阻抗电压和负载损耗双绕组变压器当一个绕组短接（一般为二次侧）另一绕组流通额定电流而施加的电压称阻抗电压Uz，通常阻抗电压以额定电压百分比表示： Uz%=(Uz/UN)*100% (应折算到参考温度) 一个绕组短接（一般为二次）。另一绕组流通额定电流时所汲取的有功功率称为负载损耗PR： 负载损耗最大一对绕组的电阻损耗附加损耗 附加损耗包括绕组温度损耗，并绕导线的环流损耗，结构损耗和引线损耗，其中电阻损耗也称为铜耗，负载损耗也要折算到参考温度7、温升和冷却方式温升，变压器温升，对于空气冷却变压器是指测量部分的温度与冷却空气温度之差；一般规定：油浸式变压器上层油温不超过85 四、变压器的日常巡检维护要点1、运行状况的检查：要点：检查电压、电流、负荷、频率、功率因数、环境温度有无异常；及时记录各种上限值，发现问题及时处理。2、变压器温度检查：要点：检查变压器的温度是否正常，储油柜的油位与温度是否相对应。温度不仅影响到变压器的寿命，而且会中止运行。在温度异常时，应及时查明原因并及时解决。3、异常响声、异常振动的检查：要点：检查外壳、铁板有无振音，有无接地不良引起的放电声，附件有无常音及异常振动，从外部能直接检测共振或异常噪音时，应立即处理。4、嗅味：要点：温度异常高时，附着的脏物或绝缘件是否烧焦，发生臭味，有异常应尽早清扫、处理。5、绝缘件及引线检查：要点：绝缘件表面有无碳化和放电痕迹，是否有龟裂，引线接头、电缆、母线应无发热迹象。6、 外壳及其他部件检查： 要点：外壳是否变形；储油柜的油位是否正常；各部位有无渗油、漏油；吸湿器是否完好，吸附剂是否变色；气体继电器内有无气体。7、变压器室的检查：要点：检查是否有异物进入、雨水滴入和污染，门窗照明是否完好、温度是否正常各控制箱和二次端子箱是否关严，有无受潮。 变压器有下列情况之一者应立即停运，若有运用中的备用变压器，应尽可能先将其投入运行： 1、变压器声响明显增大，很不正常，内部有爆裂声； 2、严重漏油或喷油，使油面下降到低于油位计的指示限度； 3、套管有严重的破损和放电现象； 4、变压器冒烟着火。 5、 当发生危及变压器安全的故障，而变压器的有关保护装置拒动时，值班人员应立即将变压器停运。 6、当变压器附近的设备着火、爆炸或发生其他情况，对变压器构成严重威胁时，值班人员应立即将变压器停运。 五、变压器投入运行前的检查项目拆除检修安全措施，恢复常设遮栏。变压器各侧开关、刀闸均应在拉开位置。变压器本体及室内清洁，变压器上无杂物或遗留工具，各部无渗漏油等现象。套管清洁完整，无裂纹或渗漏油现象，无放电痕迹，套管螺丝及引线紧固完好，主变油气套管压力正常。变压器分接头位置应在规定的运行位置上，且三相一致。外壳接地线紧固完好，各种标示信号和相色漆应明显清楚。安全气道的阀门应开启，各连接阀门无渗漏油现象。测温表的整定值位置正确，接线完好，指示正确。保护装置和测量表计完好可用。 6、 变压器故障 1、变压器故障分类油浸电力变压器的故障常被分为内部故障和外部故障两种。内部故障为变压器油箱内发生的各种故障，其主要类型有：各相绕组之间发生的相间短路、绕组的线匝之间发生的匝间短路、绕组或引出线通过外壳发生的接地故障等。变压器的内部故障从性质上一般又分为热故障和电故障两大类。 外部故障为变压器油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障，其主要类型有：绝缘套管闪络或破碎而发生的接地(通过外壳)短路，引出线之间发生相间短路故障等而引起变压器内部故障或绕组变形等。 2、电力变压器主要故障：1） 短路故障：变压器短路故障主要指变压器出口短路，以及内部引线或绕组间对地短路、及相与相之间发生的短路而导致的故障。2）放电故障：根据放电的能量密度的大小，变压器的放电故障常分为局部放电、火花放电和高能量放电三种类型。3） 绝缘故障：目前应用最广泛的电力变压器是油浸变压器和干式树脂变压器两种，电力变压器的绝缘即是变压器绝缘材料组成的绝缘系统，它是变压器正常工作和运行的基本条件，变压器的使用寿命是由绝缘材料(即油纸或树脂等)的寿命所决定的。实践证明，大多变压器的损坏和故障都是因绝缘系统的损坏而造成。 7、 变压器检测判断常采用的方法1、检测直流电阻。用电桥测量每相高、低压绕组的直流电阻，观察其相间阻值是否平衡，是否与制造厂出厂数据相符；若不能测相电阻，可测线电阻，从绕组的直流电阻值即可判断绕组是否完整，有无短路和断路情况，以及分接开关的接触电阻是否正常。若切换分接开关后直流电阻变化较大，说明问题出在分接开关触点上，而不在绕组本身。上述测试还能检查套管导杆与引线、引线与绕组之间连接是否良好。它是变压器大修时、无载开关调级后、变压器出口短路后和13年1次等必试项目。 2、检测绝缘电阻。用兆欧表测量各绕组间、绕组对地之间的绝缘电阻值和吸收比，根据测得的数值，可以判断各侧绕组的绝缘有无受潮，彼此之间以及对地有无击穿与闪络的可能。测量部位：对于双绕组变压器，应分别测量高压绕组对低压绕组及地；低压绕组对高压绕组及地；高、低绕组对地，共三次测量。测量前后对被测量绕组对地和其余绕组进行放电。电力变压器的绝缘电阻值R60换算至同一温度下，与前一次测试结果相比应无明显变化。换算公式为：R2=R11.5(t1-t2)/103、检测介质损耗。测量