变压器和互感器培训资料课件

電力變壓器與互感器運行維護知識

電力互感器運行維護安全知識第一節互感器的作用和分類第二節電流互感器第三節電壓互感器什麼是變壓器

變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成。鐵芯的作用是加強兩個線圈間的磁耦合。變壓器鐵芯內的交變磁通會產生磁滯損耗和渦流損耗。為了減小損耗，鐵芯常用含矽5%厚度為0.35mm或0.3mm、0.27mm的冷軋矽鋼片疊制而成，矽鋼片的兩面塗有絕緣用的矽鋼片漆(0.01～0.13mm厚)並經過烘烤。線圈可以變換交流電壓、電流和阻抗。線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈（或原線圈），其餘的繞組叫次級線圈（或副線圈）。線圈通常採用絕緣銅線或鋁線繞制而成。鐵芯是變壓器的磁路部分。由鐵芯柱和鐵軛組成。套繞組的部分稱鐵芯柱，連接鐵芯柱的部分叫鐵軛，磁通在鐵芯中形成閉合回路。按鐵芯型式，變壓器可分為芯式和殼式兩種。芯式變壓器的繞組包圍著鐵芯，殼式變壓器則是鐵芯包圍著繞組。由於芯式變壓器的結構簡單，繞組的佈置和絕緣比較容易，我國主要採用芯式鐵芯，只有特種變壓器才採用殼式鐵芯。繞組可分為同心式和交疊式兩種。同心式繞組是把一次、二次繞組分別繞成直徑不同的圓筒形線圈套裝在鐵芯柱上，高、低壓繞組之間用絕緣紙相互隔開。低壓繞組靠進鐵芯，高壓繞組在外層。這樣可以降低繞組對地的絕緣水準，節省投資,同時便於從高壓繞組引出分接頭。交疊式繞組是把一次、二次繞組按一定的交替次序套裝在鐵芯柱上。這種繞組的高、低壓繞組之間間隙較多。變壓器分類電力變壓器

電力系統一次回路中供輸、配、供用電的變壓器。特殊用途變壓器

特殊電源、控制系統、電信裝置中用的用途特殊、性能特殊、結構特殊的變壓器。電力變壓器按作用分：升壓變壓器、降壓變壓器、配電變壓器、聯絡變壓器配電變壓器升壓變壓器降壓變壓器聯絡變壓器(interconnectingtransformer)是在發電廠升壓站中連接有交換功率的兩種電壓等級母線的變壓器。大容量發電機一般採用發電機一雙繞組變壓器單元接線，以省去價格昂貴的發電機出口斷路器。如發電廠升壓站有兩種電壓等級的母線，並有功率交換時，需在升壓站增設聯絡變壓器。電力變壓器按相數分單相變壓器用於單相負荷和三相變壓器組三相變壓器用於三相系統的升、降電壓多相變壓器用於多相系統的升、降電壓。

按繞組數目分單繞組(自耦)變壓器：不同電壓的電力系統。也可做為普通的升壓或降後變壓器用。雙繞組變壓器：用於連接電力系統中的兩個電壓等級。多繞組變壓器：一種電壓等級輸入變換得到多種不同電壓等級。如分裂變壓器。三繞組變壓器：一般用於電力系統區域變電站中，連接三個電壓等級。電力變壓器按調壓方式分：有載調壓變壓器、無載調壓變壓器有載調壓變壓器無載調壓變壓器電力變壓器按冷卻介質和冷卻方式分：幹式變壓器、油浸式變壓器、充氣式變壓器幹式變壓器：依靠空氣對流進行冷卻，一般用於局部照明、電子線路等小容量變壓器。油浸式變壓器：依靠油作冷卻介質、如油浸自冷、油浸風冷、油浸水冷、強迫油迴圈等。充氣式變壓器：依靠新型材料和工藝生產，優化體積和重量。特別是新絕緣介質SF6氣體（高效絕緣、滅弧和不可燃）的使用，使其安全性能有效大幅提升。用於各種高壓電力、電氣設備檢測和預防性試驗的升壓試驗設備。電力變壓器按繞組使用材料分：銅線變壓器、鋁線變壓器按容量分：小型、中型、大型和特大型變壓器特殊用途變壓器按用途分類，主要有整流變壓器、電爐變壓器、電焊變壓器、礦用變壓器、船用變壓器、中頻變壓器、試驗變壓器、調壓變壓器等。一、型號

型號表示一臺變壓器的結構、額定容量、電壓等級、冷卻方式等內容，表示方法為

如OSFPSZ-250000/220表明自耦三相強迫油迴圈風冷三繞組銅線有有載調壓，額定容量250000kVA，高壓額定電壓220kV電力變壓器。變壓器的銘牌數據二、額定值三者關係：此外，額定值還有額定頻率、效率、溫升。指長期運行時所能承受的工作電壓指銘牌規定的額定使用條件下所能輸出的視在功率。指在額定容量下，允許長期通過的額定電流。在三相變壓器中指的是線電流絕緣等級A級E級B級F級H級C級N級R級最高溫度（℃）105120130155180200220240繞組溫升限值（K）607580105125135150170性能參考溫度（℃）8095100120145155170190變壓器結構絕緣和分接開關

變壓器的絕緣分為外絕緣和內絕緣兩種。外絕緣指的是油箱外部的絕緣；內絕緣指的是油箱內部的絕緣，主要是繞組絕緣和內部引線的絕緣以及分接開關的絕緣等，主要材料有變壓器油、絕緣紙板、電纜紙、皺紋紙等。

分接開關的作用是調整電壓，分為無勵磁調壓分接開關和有載調壓分接開關。高壓繞組有若干分接頭，低壓繞組為固定匝數，通過改變高壓繞組的匝數來改變低壓繞組的輸出電壓。分接頭之所以在高壓繞組，一是高壓繞組匝數多、電壓高、電流小，分接開關的引線和開關的載流部分截面小，有利於分接開關的接觸和調整分接開關時減小電弧；二是高壓繞組佈置在外層，便於引出接線。分接開關

無勵磁調壓分接開關:10kV的配電變壓器只有一對±5%的分接頭，共3個抽頭，表示為UN±5%；容量在8000kVA及以上，相電流在800A及以下，電壓35kV及以上高壓繞組有兩對±2.5％分接頭，共5個抽頭。

有載調壓開關:是從變壓器繞組（高壓繞組）中引出若干分接頭，通過有載分接開關，在保證不切斷負載電流的情況下，由一個分接頭“切換”到另一分接頭，以變換繞組的有效匝數。單電阻、單臂、有載調壓電路示意圖

(a)切換前；(b)K1接到“1”上；

(c)K2離開“2”；(d)切換後油箱和冷卻裝置油箱油箱是變壓器的承載部件，也是變壓器的外殼，裏面裝滿了變壓器油，繞組和鐵芯也放置在裏面。油浸式電力變壓器油箱按容量分為：吊器身式和吊箱殼式吊器身式：6300KVA及以下變壓器吊箱殼式（鐘罩式）：8000KVA及以上變壓器

冷卻裝置

小容量：油浸自冷式，容量較小無散熱管，僅靠油箱散熱。容量稍大，加裝散熱片或散熱管。

大容量：为了提高冷却效果，加装冷却风扇，称风冷。

50000KVA以上：強迫油迴圈水冷或風冷。儲油櫃(又稱油枕)

儲油櫃位於變壓器油箱上方，通過氣體繼電器與油箱相通，作用：

1、儲油和補油的作用：使變壓器的油箱總是裝滿油。

2、減小空氣與絕緣油的接觸面積，從而減緩絕緣油被氧化和吸濕的速度。

防爆管安裝在變壓器油箱頂蓋上，是一個鋼質園管，出口處有玻璃防爆膜密封，作為油箱內部發生故障而產生過高壓力時的一種釋放保護，所以又稱為安全氣道變壓器的數學關係變壓器的變比：（討論變壓器一、二次側電壓的關係）設：一次繞組的匝數為N1，二次繞組的匝數為N2，則有：一次繞組感應電勢E1=4.44fN1φm(V)二次繞組感應電勢E2=4.44fN2φm(V)

由於變壓器一、二次側的漏電抗和電阻都比較小，可忽略不計，故可近似地認為：U1≈E1；U2≈E2。即變壓器一次側的端電壓有效值近似等於一次側的感應電勢有效值，二次側端電壓有效值近似電壓二次側感應電勢的有效值。即公式：一,二次電流的關係:

由於變壓器的內部損耗很小，可以忽略不計，則變壓器的輸出功率等於輸入功率，即從而吸濕器和絕緣套管吸濕器裏面裝滿了吸濕劑－－矽膠（氯化鈣或氯化鈷）變色矽膠受潮後由藍色變為粉紅色吸濕器的作用：1.使進入變壓器儲油櫃上部空間的空氣被吸濕，過濾掉工業粉塵和其他雜質2.呼吸作用高、低壓絕緣套管變壓器的套管是將變壓器繞組的高、低壓引線引到油箱外部的絕緣裝置。作用：1.引線對地(油箱)的絕緣。

2.固定和支持引線。套管結構：帶電部分和絕緣部分帶電部分：導電杆、導電管、電纜或銅排絕緣部分：外絕緣（瓷管）和內絕緣（變壓器油）氣體繼電器（瓦斯繼電器）安裝地點：儲油櫃與箱蓋的聯管上作用：變壓器內部故障的主保護（匝間短路、繞組與外殼擊穿、相間短路、油面下降等）輕瓦斯作用於信號重瓦斯作用於跳閘1.電力變壓器是依據電磁感應定律進行交流電能傳遞的靜止電器。它是利用一次側、二次側匝數不等實現變壓的；但一、二次側的頻率是相同的，等於電源的頻率。2.變壓器的結構由器身、油箱、保護裝置、冷卻裝置四大部分組成，鐵芯和繞組是它的主要部件。鐵芯用導磁性能良好的鐵磁性材料製成；一、二次側繞組套裝在鐵芯柱上，它們之間沒有電的連接，只有磁耦合。不同容量的變壓器的冷卻形式不一樣，容量越大，冷卻要求越高。3.變壓器銘牌上的額定值，是正確、安全、可靠地使用變壓器的依據。對於三相變壓器，額定電壓及額定電流均指線電壓和線電流。

總結答:變壓器一、二次繞組套在同一鐵芯上，當一次繞組接上交流電源後，繞組中流過勵磁電流，產生勵磁磁動勢，在鐵芯中產生交變主磁通，主磁通頻率與電源電壓頻率相同。由電磁感應定律，一、二次繞組因交鏈該主磁通分別產生同頻率的感應電動勢。但由於一、二次繞組匝數不等，所以一、二次繞組感應電動勢不等，若不考慮繞組阻抗壓降時繞組的電壓近似等於繞組電動勢，因此一、二次繞組電壓不等，變壓器從而實現變壓。但一、二次繞組感應電動勢由同一個交變主磁通感應產生，所以頻率相等，即變壓器不能改變頻率。變壓器是怎樣變壓的,為什麼能變電壓,而不能變頻?在電機、變壓器的發展過程中，曾經採用和目前應用的鐵芯材料有：1.純鐵、軟鋼和無矽鋼；2.矽鋼片；3.鐵鎳合金（坡莫合金）；4.鐵鋁合金；5.非晶態合金；6.微晶合金;7.電工鋼片絕緣層；8.高溫超導體。互感器互感器（instrumenttransformer）又稱為儀用變壓器，是電流互感器和電壓互感器的統稱。能將高電壓變成低電壓、大電流變成小電流，用於量測或保護系統。其功能主要是將高電壓或大電流按比例變換成標準低電壓（100V）或標準小電流（5A或1A，均指額定值），以便實現測量儀錶、保護設備及自動控制設備的標準化、小型化。同時互感器還可用來隔開高電壓系統，以保證人身和設備的安全。作用：1.擴大了電能表的量程；2.減少了儀錶的製造規格；3.隔離高電壓、大電流，保證了測量儀錶與測試人員的安全。電流互感器電流互感器(currenttransformer)簡稱CT,是將一次回路的大電流成正比的變換為二次小電流以供給測量儀器儀錶繼電保護及其他類似電器。電流互感器的基本電路電流互感器

電流互感器在高壓供電用電的線路中，電流相差從幾安到幾萬安，電壓相差從幾伏到幾百萬伏。線路中電流電壓都比較高，如直接測量是非常危險的。為便於二次儀錶測量需要轉換為比較統一的電流電壓，使用互感器起到變流變壓和電氣隔離的作用。

顯示儀錶大部分是指針式的電流電壓表，所以電流互感器的二次電流大多數是安培級的（如5等）。隨著時代發展，電量測量大多已經達到數位化，而電腦的採樣的信號一般為毫安培級（0-5V、4-20mA等）。微型電流互感器二次電流為毫安培級，主要起大互感器與採樣之間的橋樑作用。微型電流互感器稱之為“儀用電流互感器”。（“儀用電流互感器”有一層含義是在實驗室使用的多電流比精密電流互感器，一般用於擴大儀錶量程。）電流互感器穿心式電流互感器其本身結構不設一次繞組，載流（負荷電流）導線由L1至L2穿過由矽鋼片擀卷製成的圓形（或其他形狀）的鐵心起一次繞組作用（相當於一匝）。二次繞組直接均勻地纏繞在圓形鐵心上，與儀錶、繼電器、變送器等電流線圈的二次負荷串聯形成閉合回路。

電流互感器的銘牌

在電流互感器的銘牌上，應標有電壓等級、一次和二次電流、準確度等級、額定容量（或額定負載）、安裝方式、絕緣方式、極性標誌等。我國規定用中文拼音字母組成互感器的型號，不同字母分別表示電流互感器的主要結構型式、絕緣類別和用途。國產電流互感器型號含義如下：電流互感器的主要參數1.額定電流比：額定一次電流與額定二次電流之比。額定一次電流標準值為：10、12、5、15、20、25、30、40、50、60、75以及它們的十進位倍數或小數。額定二次電流標準值為1A、2A和5A。其中5A為優先值。2.額定容量：額定二次電流通過二次額定負荷（阻抗）時所消耗的視在功率（VA）。二次容量標準值有：2.5、5、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100VA。3.額定電壓：一次繞組長期能承受的最大工頻有效值電壓，通常用線電壓表示，並注在型號的後面。4.準確等級：在額定電流下所規定的最大允許電流誤差百分數的標稱值。電流互感器使用注意事項極性連接要正確。電流互感器的極性一般按減極性標注（一次電流從同名端流入互感器時，二次電流從同名端流出互感器）。如果電流互感器的極性連接不正確，不僅會造成計量錯誤，當同一線路有多個電流互感器並聯時，還可能造成短路事故。電壓互感器電壓互感器（Potentialtransformer簡稱PT，Voltagetransformer也簡稱VT）和變壓器很相像，都是用來變換線路上的電壓。但是變壓器變換電壓的目的是為了輸送電能，因此容量很大，一般都是以千伏安或兆伏安為計算單位；而電壓互感器變換電壓的目的，主要是用來給測量儀錶和繼電保護裝置供電，用來測量線路的電壓、功率和電能，或者用來線上路發生故障時保護線路中的貴重設備、電機和變壓器，因此電壓互感器的容量很小，一般都只有幾伏安、幾十伏安，最大也不超過一千伏安。電壓互感器的基本結構和變壓器很相似，它也有兩個繞組，一個叫一次繞組，一個叫二次繞組。兩個繞組都裝在或繞在鐵心上。兩個繞組之間以及繞組與鐵心之間都有絕緣，使兩個繞組之間以及繞組與鐵心之間都有電氣隔離。電壓互感器在運行時，一次繞組N1並聯接線上路上，二次繞組N2並聯接儀錶或繼電器。因此在測量高壓線路上的電壓時，儘管一次電壓很高，但二次卻是低壓的，可以確保操作人員和儀錶的安全。其特點是容量很小且比較恒定，正常運行時接近於空載狀態。基本作用電壓互感器的作用是：把高電壓按比例關係變換成100V或更低等級的標準二次電壓，供保護、計量、儀錶裝置使用。同時，使用電壓互感器可以將高電壓與電氣工作人員隔離。電壓互感器雖然也是按照電磁感應原理工作的設備，但它的電磁結構關係與電流互感器相比正好相反。電壓互感器二次回路是高阻抗回路，二次電流的大小由回路的阻抗決定。當二次負載阻抗減小時，二次電流增大，使得一次電流自動增大一個分量來滿足一、二次側之間的電磁平衡關係。可以說，電壓互感器是一個被限定結構和使用形式的特殊變壓器。簡單的說就是“檢測元件”。電壓互感器本身的阻抗很小，一旦副邊發生短路，電流將急劇增長而燒毀線圈。為此，電壓互感器的原邊接有熔斷器，副邊可靠接地，以免原、副邊絕緣損毀時，副邊出現對地高電位而造成人身和設備事故。二次側接地也可防止因靜電荷累積而導致儀錶讀數不准。主要類型

⑴按安裝地點可分為戶內式和戶外式。35kV及以下多製成戶內式；35kV以上則製成戶外式。⑵按相數可分為單相和三相式，35kV及以上不能製成三相式。⑶按繞組數目可分為雙繞組和三繞組電壓互感器，三繞組電壓互感器除一次側和基本二次側外，還有一組輔助二次側，供接地保護用。⑷按絕緣方式可分為幹式、澆注式、油浸式和充氣式。幹式電壓互感器結構簡單、無著火和爆炸危險，但絕緣強度較低，只適用於6kV以下的戶內式裝置；澆注式電壓互感器結構緊湊、維護方便，適用於3kV～35kV戶內式配電裝置；油浸式電壓互感器絕緣性能較好，可用於10kV以上的戶外式配電裝置；充氣式電壓互感器用於SF6全封閉電器中。⑸按工作原理劃分，還可分為電磁式電壓互感器，電容式電壓互感器和電子式電壓互感