變壓器的工作原理.doc

變壓器的工作原理： 變壓器是利用電磁感應(yīng)原理傳輸電能或電信號(hào)的器件, 它具有變壓、 變流和變阻抗的作用。 變壓器的種類(lèi)很多, 應(yīng)用十分廣泛。 比如在電力系統(tǒng)中用電力變壓器把發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓升高后進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電, 到達(dá)目的地后再用變壓器把電壓降低以便用戶(hù)使用, 以此減少傳輸過(guò)程中電能的損耗; 在電子設(shè)備和儀器中常用小功率電源變壓器改變市電電壓, 再通過(guò)整流和濾波, 得到電路所需要的直流電壓; 在放大電路中用耦合變壓器傳遞信號(hào)或進(jìn)行阻抗的匹配等等。 變壓器雖然大小懸殊, 用途各異, 但其基本結(jié)構(gòu)和工作原理卻是相同的。 變壓器由鐵心和繞組兩個(gè)基本部分組成, 如圖 2 - 34所示, 在一個(gè)閉合的鐵心上套有兩個(gè)繞組, 繞組與繞組之間以及繞組與鐵心之間都是絕緣的。 變壓器的鐵心由0.35.mm厚的硅鋼片交錯(cuò)疊裝而成, 圖 2 - 35為幾種常見(jiàn)的鐵心形狀。 繞組一般采用絕緣銅線(xiàn)或鋁線(xiàn)繞制, 其中與電源相連的繞組稱(chēng)為原繞組（或稱(chēng)為原邊、 初級(jí)）; 與負(fù)載相連的繞組稱(chēng)為副繞組（或稱(chēng)為副邊、 次級(jí)）。 按鐵心和繞組的組合結(jié)構(gòu)可分為心式變壓器和殼式變壓器, 如圖 2 - 36所示。 心式變壓器的鐵心被繞組包圍, 而殼式變壓器的鐵心則包圍繞組。2變壓器原理及應(yīng)用 1） 空載運(yùn)行和電壓變換如圖 2 - 37所示, 將變壓器的原邊接在交流電壓1上, 副邊開(kāi)路, 這種運(yùn)行狀態(tài)稱(chēng)為空載運(yùn)行。此時(shí)副繞組中的電流i2=0, 電壓為開(kāi)路電壓u20, 原繞組通過(guò)的電流為空載電流i10, 電壓和電流的參考方向如圖所示。圖中為原繞組的匝數(shù), 為副繞組的匝數(shù)。副邊開(kāi)路時(shí), 通過(guò)原邊的空載電流i10就是勵(lì)磁電流。磁動(dòng)勢(shì)i10N1在鐵心中產(chǎn)生的主磁通既穿過(guò)原繞組, 也穿過(guò)副繞組, 于是在原、 副繞組中分別感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)和。且和與的參考方向之間符合右手螺旋定則, 由法拉第電磁感應(yīng)定律可得和的有效值分別為式中為交流電源的頻率, m為主磁通的最大值。 如果忽略漏磁通的影響并且不考慮繞組上電阻的壓 降時(shí), 可認(rèn)為原、 副繞組上電動(dòng)勢(shì)的有效值近似等于原、 副繞組上電壓的有效值, 即因此 由式（2.36）可見(jiàn), 變壓器空載運(yùn)行時(shí), 原、 副繞組上電壓的比值等于兩者的匝數(shù)之比, 稱(chēng)為變壓器的變比。 若改變變壓器原、 副繞組的匝數(shù), 就能夠把某一數(shù)值的交流電壓變?yōu)橥l率的另一數(shù)值的交流電壓 當(dāng)原繞組的匝數(shù)1比副繞組的匝數(shù)多時(shí), , 這種變壓器為降壓變壓器; 反之, 當(dāng)?shù)脑褦?shù)少于的匝數(shù)時(shí), , 為升壓變壓器。 本廠(chǎng)目前裝有一臺(tái)主變，4臺(tái)廠(chǎng)用變壓器，#1廠(chǎng)變供400V I段母線(xiàn),#2廠(chǎng)變供400V 段母線(xiàn)，另有一臺(tái)循泵變壓器專(zhuān)供循泵房用電，#0變?yōu)楦鞫蔚蛪耗妇€(xiàn)的備用電源。主變?yōu)橛徒L(fēng)冷有載調(diào)壓變壓器，#0、#1、#2廠(chǎng)變均為干式變壓器，容量為2000KVA，循泵變也為干式變壓器，容量為1250KVA。2. 變壓器的允許運(yùn)行方式2.1 變壓器的額定運(yùn)行2.1.1 主變正常運(yùn)行時(shí)，上層油溫最高不超過(guò)95，為防止油劣化過(guò)速，上層油溫不宜經(jīng)常超過(guò)85運(yùn)行，溫升不超過(guò)55。 廠(chǎng)用變壓器溫度不超過(guò)130。任何情況下不得超過(guò)150;2.1.2 變壓器的運(yùn)行電壓一般不應(yīng)高于該運(yùn)行分接頭額定電壓的105%。在外加一次電壓不超過(guò)額定電壓的105%時(shí)，則變壓器二次側(cè)可帶額定電流。2.2 變壓器過(guò)負(fù)荷變壓器在正常運(yùn)行時(shí)，在額定負(fù)荷下運(yùn)行，一般不允許超額定負(fù)荷運(yùn)行;2.3 當(dāng)變壓器有較嚴(yán)重的缺陷（如冷卻系統(tǒng)不正常、外部流膠、局部過(guò)熱現(xiàn)象等）；或絕緣有弱點(diǎn)時(shí)，不允許超額定電流運(yùn)行;2.4 變壓器不論什么情況下，超溫時(shí)冷卻風(fēng)扇必須全部投入;2.5 新投入或檢修后的變壓器必須經(jīng)過(guò)定相以后才允許投入運(yùn)行。3. 變壓器的監(jiān)視、操作和維護(hù)3.1 變壓器線(xiàn)圈絕緣和監(jiān)視3.1.1 變壓器在安裝、檢修或長(zhǎng)期停用后，應(yīng)測(cè)量線(xiàn)圈之間和線(xiàn)圈對(duì)地的絕緣電阻。原則上每1KV不低于1兆歐，并且其值不得低于同溫下上次測(cè)量值的50%；3.1.2 當(dāng)溫度在10-30時(shí)，吸收比不低于1.2，對(duì)于35KV級(jí)不低于1.3；3.1.3 測(cè)量絕緣電阻時(shí)，應(yīng)分別測(cè)量各側(cè)線(xiàn)圈之間及其對(duì)地的絕緣電阻。測(cè)量時(shí)應(yīng)將非測(cè)線(xiàn)圈接地。中性點(diǎn)直接接地的變壓器，在測(cè)量絕緣電阻時(shí)，應(yīng)斷開(kāi)接地點(diǎn)，測(cè)量完畢后，應(yīng)立即予以恢復(fù)。3.2 新投產(chǎn)或檢修后的變壓器在投運(yùn)前應(yīng)詳細(xì)檢查下列項(xiàng)目3.2.1 檢修工作票全部收回，所有臨時(shí)接地線(xiàn)、遮欄、標(biāo)示牌應(yīng)拆除。變壓器本體及周?chē)鍧崯o(wú)異物；3.2.2 變壓器本體、保護(hù)裝置、各側(cè)開(kāi)關(guān)、電纜等設(shè)備完好；3.2.3 測(cè)量絕緣電阻；3.2.4 冷風(fēng)裝置試運(yùn)良好;3.2.5 保護(hù)裝置完整無(wú)誤；3.2.6 高、低壓側(cè)開(kāi)關(guān)動(dòng)作試驗(yàn)正常；高低側(cè)開(kāi)關(guān)聯(lián)跳試驗(yàn)正常;中性點(diǎn)接地可靠牢固。 3.3 變壓器充電3.3.1 斷開(kāi)變壓器負(fù)荷側(cè)開(kāi)關(guān)，從有保護(hù)的高壓側(cè)全電壓對(duì)變壓器進(jìn)行充電；3.3.2 充電前投入微機(jī)變壓器保護(hù)裝置；3.3.3 充電時(shí)，應(yīng)詳細(xì)記錄每一次充電時(shí)間，變壓器保護(hù)的勵(lì)磁涌流；3.3.4 充電時(shí)，如保護(hù)動(dòng)作跳閘，應(yīng)停止充電操作，告知有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，查明原因，處理后才能將變壓器投入運(yùn)行；3.3.5 廠(chǎng)用變壓器新投產(chǎn)后應(yīng)采用高壓側(cè)全充5次，大修后全充3次,每次充電間隔時(shí)間應(yīng)不少于10min；3.3.6 每半個(gè)月，將#0備用廠(chǎng)變投入運(yùn)行輪流短時(shí)帶400V段、400V段、循泵段負(fù)荷，同時(shí)依次退出相應(yīng)工作變，5分鐘后再投入。必要時(shí)，變壓器充電前還應(yīng)烘潮。3.4 變壓器并列運(yùn)行條件3.4.1 相序相同；3.4.2 接線(xiàn)組別相同；3.4.3 變比相等；3.4.4 短路電壓相近（誤差不超過(guò)10%）;3.4.5 容量比不超過(guò)3：1。3.8.2 主變壓器運(yùn)行中的檢查項(xiàng)目(1) 變壓器的油枕、套管的油位正常，油色透明，無(wú)滲、漏油現(xiàn)象；(2) 變壓器的聲音正常；(3) 變壓器本體及套管清潔，套管油位應(yīng)正常、無(wú)破損裂紋和放電痕跡及其它異?，F(xiàn)象；(4) 瓦斯繼電器內(nèi)充滿(mǎn)油，無(wú)氣體，通往油枕的閥門(mén)在打開(kāi)位置；(5) 變壓器的溫度、溫升不超過(guò)規(guī)定；(6) 吸濕器完好，吸附劑干燥；(7) 壓力釋放器或安全氣道應(yīng)完好無(wú)損；(8) 引線(xiàn)接頭、電纜、母線(xiàn)無(wú)過(guò)熱、變色現(xiàn)象；(9) 各控制箱和二次端子箱應(yīng)關(guān)嚴(yán)，無(wú)受潮；(10) 分接頭指示就地與遠(yuǎn)方一致，各機(jī)械連接部件無(wú)松動(dòng)，脫落。有載調(diào)壓電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱密封良好，電加熱器功能正常,傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與箱體連接處無(wú)滲油等現(xiàn)象。3.8.3 干式變壓器運(yùn)行中檢查項(xiàng)目(1) 檢查變壓器保護(hù)按規(guī)定使用，內(nèi)部運(yùn)行聲音正常，無(wú)焦味；(2) 檢查變壓器各接頭緊固，無(wú)過(guò)熱變色現(xiàn)象，導(dǎo)電部分無(wú)生銹、腐蝕現(xiàn)象，套管清潔無(wú)硬化、爬電現(xiàn)象;(3) 線(xiàn)圈及鐵芯無(wú)局部過(guò)熱和絕緣燒焦的氣味，外部清潔，無(wú)破損、無(wú)裂紋;(4) 電纜無(wú)破損，變壓器本體無(wú)搭掛雜物；(5) 線(xiàn)圈溫度正常，變壓器溫控儀工作正常；(6) 檢查變壓器各開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)及遠(yuǎn)方指示正確與運(yùn)行日志記錄一致；(7) 檢查各變壓器表計(jì)指示無(wú)大幅度擺動(dòng)現(xiàn)象，且指示不超額定值；(8) 檢查變壓器前后柜門(mén)均應(yīng)在關(guān)閉狀態(tài)；(9) 檢查變壓器室內(nèi)通風(fēng)設(shè)備正常；消防器材齊全。3.8.4干式變壓器檢查時(shí)的注意事項(xiàng)(1) 運(yùn)行中不得私自進(jìn)入溫控儀參數(shù)設(shè)定狀態(tài)，為了避免引起變壓器誤跳閘，輸出功能檢測(cè)不允許模擬超溫跳閘狀態(tài);(2)變壓器投入運(yùn)行后，禁止觸摸變壓器本體，必須保持相應(yīng)的安全距離。3.8.5 下列情況應(yīng)對(duì)變壓器進(jìn)行特殊檢查，增加巡視檢查次數(shù)(1) 新設(shè)備或經(jīng)檢修、改造過(guò)的變壓器在投運(yùn)72h內(nèi)；(2) 有嚴(yán)重缺陷時(shí)；(3) 氣象突變（如大風(fēng)、大霧、大雪、冰雹、寒潮等）；(4) 雷雨季節(jié)特別是雷雨后；(5) 高溫季節(jié)、高峰負(fù)載期間；(6) 變壓器過(guò)負(fù)荷運(yùn)行時(shí);(7) 過(guò)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)應(yīng)加強(qiáng)檢查變壓器油溫和油位的變化，接頭有無(wú)過(guò)熱的現(xiàn)象;(8) 雷雨天氣，應(yīng)檢查變壓器瓷瓶，套管有無(wú)放電、閃絡(luò)現(xiàn)象;(9) 大霧天氣，應(yīng)檢查變壓器瓷瓶，套管有無(wú)放電、閃絡(luò)現(xiàn)象;(10) 短路后，檢查各部有無(wú)變形，變壓器是否有噴油現(xiàn)象。4. 分接開(kāi)關(guān)的運(yùn)行主變采用有載調(diào)壓，廠(chǎng)變采用無(wú)載調(diào)壓方式。變壓器分接開(kāi)關(guān)操作應(yīng)遵守如下規(guī)定：4.1 調(diào)整有載調(diào)壓分接頭時(shí)，應(yīng)在遠(yuǎn)方點(diǎn)動(dòng)逐級(jí)調(diào)壓，同時(shí)監(jiān)視就地分接位置及電流電壓的變化;4.2 應(yīng)核對(duì)系統(tǒng)電壓與分接額定電壓間的差值.;4.3 廠(chǎng)用變壓器調(diào)整分接頭時(shí)，需將變壓器停電并做好安全措施后方可進(jìn)行。調(diào)整時(shí)應(yīng)多次轉(zhuǎn)動(dòng)分接頭，消除氧化膜和油污。調(diào)整后，應(yīng)測(cè)量其接觸電阻符合要求，并作好分接頭調(diào)整的記錄;4.4主變壓器的分接頭調(diào)整時(shí)，無(wú)需將設(shè)備停電，正常情況下采用遠(yuǎn)方電動(dòng)操作，當(dāng)電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)失靈或在校準(zhǔn)分接頭位置時(shí)，就地手動(dòng)操作;4.5 每次分接變換操作都應(yīng)將操作時(shí)間、分接位置、電壓變化情況及累計(jì)動(dòng)作次數(shù)記錄在有載分接開(kāi)關(guān)分接變換記錄表上，每次投停、試驗(yàn)、維修、缺陷與故障處理，都應(yīng)作好記錄; 4.6在調(diào)節(jié)有載調(diào)壓分接頭時(shí)，如果出現(xiàn)分頭連續(xù)動(dòng)作的情況，應(yīng)立即斷開(kāi)操作電源，而后用手動(dòng)方式將分接頭調(diào)至合適的位置;4.7 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路或變壓器過(guò)載時(shí)，禁止調(diào)節(jié)變壓器的有載調(diào)壓分接頭;4.8 新投入的分接開(kāi)關(guān)在投運(yùn)后1-2年或切換5000次后，必須進(jìn)行檢修。如果有載調(diào)壓裝置長(zhǎng)期不調(diào)和長(zhǎng)期不用，應(yīng)在有停電機(jī)會(huì)時(shí)，在最高和最低分接間操作幾個(gè)循環(huán);4.9 當(dāng)有載調(diào)壓變壓器本體或分接開(kāi)關(guān)油位、色譜分析出現(xiàn)異常時(shí)，暫停分接變換操作;4.10 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路或變壓器過(guò)載時(shí)，禁止調(diào)節(jié)變壓器的有載調(diào)壓分接頭。5. 變壓器的異常運(yùn)行和事故處理5.1 值班人員在變壓器運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)有任何不正?，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)報(bào)告班長(zhǎng)、值長(zhǎng)。并設(shè)法使其消除，將經(jīng)過(guò)情況記入記錄薄和設(shè)備缺陷登記薄內(nèi);5.2 發(fā)現(xiàn)下列異?，F(xiàn)象時(shí)，值班人員應(yīng)按下列原則處理：5.2.1 變壓器過(guò)負(fù)荷超過(guò)允許值時(shí)，值班人員應(yīng)及時(shí)調(diào)整其負(fù)荷;5.2.2 變壓器溫度與平常同負(fù)荷下比較不正常升高，值班人員應(yīng)進(jìn)行下列工作，并判斷分析查明原因，采取措施，使其降低：(1) 檢查負(fù)荷和周?chē)諝鉁囟?(2) 檢查溫度計(jì)是否完好和正確指示;(3) 檢查冷卻裝置是否正常，若因冷卻裝置故障引起變壓器溫度過(guò)高，應(yīng)暫時(shí)調(diào)整負(fù)荷。若發(fā)現(xiàn)溫度較正常同負(fù)荷下升高10以上，或變壓器負(fù)荷不變，溫度不斷升高，而冷卻裝置良好，溫度計(jì)又正常，可判斷是變壓器內(nèi)部發(fā)生故障，而保護(hù)裝置不起作用。應(yīng)立即匯報(bào)領(lǐng)導(dǎo)，盡快將其停運(yùn)檢查。5.3 變壓器有下列情況之一者，立即換用備用變壓器，停運(yùn)處理：5.3.1 變壓器內(nèi)部音響加大，很不均勻，有炸裂聲;5.3.2 在正常冷卻條件下，變壓器溫度不正常，并不斷上升;5.3.3 變壓器有嚴(yán)重流膠現(xiàn)象。套管瓷瓶有嚴(yán)重破損和放電現(xiàn)象;5.3.4 引線(xiàn)接頭嚴(yán)重發(fā)熱，以至產(chǎn)生弧光，熔化現(xiàn)象和冒煙起火等;5.3.5 套管爆炸或破裂，大量漏油，油面突然下降；5.3.6 套管端頭發(fā)熱熔化和放電現(xiàn)象；5.3.7 嚴(yán)重漏油或噴油使油面下降，低于油位計(jì)的指示限度；5.3.8壓力釋放閥動(dòng)作，向外噴煙、火，噴油；5.3.9變壓器外殼破裂；5.3.10變壓器冒煙或著火；5.3.11變壓器無(wú)主保護(hù)運(yùn)行（直流查找接地等能短時(shí)恢復(fù)者除外）；5.3.12 發(fā)生危及變壓器安全的故障，變壓器保護(hù)或開(kāi)關(guān)拒動(dòng)；5.3.13發(fā)生直接威脅人身安全的緊急情況。5.4 變壓器自動(dòng)跳閘時(shí)，應(yīng)立即查明原因，備用變未自動(dòng)投入則應(yīng)手動(dòng)投入，若無(wú)備用變，應(yīng)根據(jù)何種保護(hù)動(dòng)作，查有無(wú)外部事故現(xiàn)象（如外部短路、過(guò)負(fù)荷、煙火、爆裂聲）和變壓器內(nèi)部故障。若當(dāng)時(shí)查不出原因，變壓器不可投入運(yùn)行，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)檢查，并向值長(zhǎng)和專(zhuān)工匯報(bào);5.5 變壓器著火5.5.1 如果保護(hù)未動(dòng)作使開(kāi)關(guān)跳閘 ，應(yīng)立即手動(dòng)拉開(kāi)變壓器高低壓側(cè)開(kāi)關(guān)，并將高低壓側(cè)開(kāi)關(guān)退至檢修位置;5.5.2 停用變壓器所有冷卻風(fēng)機(jī);5.5.3運(yùn)行值班人員必須監(jiān)護(hù)，并與消防人員共同滅火；5.5.4若油溢在變壓器頂蓋上而著火時(shí)， 則應(yīng)打開(kāi)下部門(mén)放油到油面低于著火處；5.5.5若是變壓器內(nèi)部故障引起著火時(shí)，則不能放油，以防變壓器發(fā)生爆炸；5.5.6當(dāng)變壓器外殼炸破著火時(shí)，應(yīng)將變壓器油全部放出；5.5.7 滅火時(shí)，應(yīng)使用1211干式滅火器、CO2滅火器等專(zhuān)用滅火器滅火。不得使用泡沫滅火器，嚴(yán)禁用水滅火。若煙火和滅火人可能碰及運(yùn)行的電氣設(shè)備時(shí)，則應(yīng)將設(shè)備停電。5.6 變壓器過(guò)流保護(hù)動(dòng)作跳閘的處理5.6.1 根據(jù)表計(jì)有無(wú)短路沖擊，電壓是否下降的故障現(xiàn)象做具體判斷，若由于保護(hù)誤動(dòng)、誤碰，則變壓器可不經(jīng)檢查立即投入運(yùn)行;5.6.2 根據(jù)表計(jì)有沖擊，且電壓一直下降的現(xiàn)象，應(yīng)判明是否外部故障造成，當(dāng)外部故障消除后，變壓器的外部檢查無(wú)問(wèn)題可投入運(yùn)行。 5.7 變壓器差動(dòng)保護(hù)（主變）或速斷保護(hù)（廠(chǎng)變）動(dòng)作的處理5.7.1 對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)全部電氣設(shè)備詳細(xì)檢查，是否有損壞和閃絡(luò)現(xiàn)象。安全閥、油位、油色等是否正常;5.7.2測(cè)定變壓器的絕緣電阻，并通知檢修檢查處理;5.7.3 經(jīng)檢查保護(hù)范圍內(nèi)故障，不是變壓器本身， 待故障消除后，可投入運(yùn)行。如變壓器本身故障， 需對(duì)變壓器進(jìn)行檢查試驗(yàn);5.7.4差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作、變壓器跳閘未查明原因禁止投入運(yùn)行。5.8 瓦斯保護(hù)動(dòng)作的處理5.8.1輕瓦斯動(dòng)作(1) 可能原因：1) 因?yàn)V油，加油或冷卻系統(tǒng)不嚴(yán)，以致空氣進(jìn)入變壓器；2) 因溫度下降或漏油，使油面緩慢下降；3) 由于發(fā)生輕微故障或發(fā)生穿越性故障；4) 二次回路故障。(2) 處理： 1) 輕瓦斯動(dòng)作時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行下列檢查：2) 是否有空氣侵入變壓器內(nèi)；3) 是否漏油造成油位降低；4) 是否二次回路故障；5) 傾聽(tīng)變壓器有無(wú)異音；6) 記錄瓦斯繼電器氣量，并聯(lián)系取樣化驗(yàn);7) 如瓦斯保護(hù)動(dòng)作是由于油內(nèi)剩余空氣逸出造成，應(yīng)放出瓦斯繼電器的空氣， 并注意下次信號(hào)動(dòng)作的時(shí)間間隔。若時(shí)間逐漸縮短，匯報(bào)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo);8) 如油面過(guò)低造成，應(yīng)聯(lián)系加油，并做好措施;9) 如外部檢查不能查出