變壓器繞組論文

1、變壓器繞組變形原因及危害繞組是變壓器的電路部分，它是用雙絲包絕緣扁線或漆包圓線繞成變壓器的基本原理是電磁感應(yīng)原理，現(xiàn)以單相雙繞組變壓器為例說明其基本工作原理：當(dāng)一次側(cè)繞組上加上電壓l時(shí)，流過電流l,在鐵芯中就產(chǎn)生交變磁通1,這些磁通稱為主磁通，在它作用下，兩側(cè)繞組分別感應(yīng)電勢1,2,感應(yīng)電勢公式為：E=4.44fNm式中：E-感應(yīng)電勢有效值f-頻率N-匝數(shù)m-主磁通最大值由于二次繞組與一次繞組匝數(shù)不同，感應(yīng)電勢E1和E2大小也不同，當(dāng)略去內(nèi)阻抗壓降后，電壓1和2大小也就不同。當(dāng)變壓器二次側(cè)空載時(shí)，一次側(cè)僅流過主磁通的電流（O）,這個(gè)電流稱為激磁電流。當(dāng)二次側(cè)加負(fù)載流過負(fù)載電流2時(shí)，也在鐵芯中產(chǎn)

2、生磁通，力圖改變主磁通,但一次電壓不變時(shí)，主磁通是不變的，一次側(cè)就要流過兩部分電流，一部分為激磁電流O,部分為用來平衡2，所以這部分電流隨著2變化而變化。當(dāng)電流乘以匝數(shù)時(shí)，就是磁勢。上述的平衡作用實(shí)質(zhì)上是磁勢平衡作用，變壓器就是通過磁勢平衡作用實(shí)現(xiàn)了一、二次側(cè)的能量傳遞。變壓器技術(shù)參數(shù)對不同類型的變壓器都有相應(yīng)的技術(shù)要求，可用相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)表示.如電源變壓器的主要技述參數(shù)有:額定功率、額定電壓和電壓比、額定頻率、工作溫度等級、溫升、電壓調(diào)整率、絕緣性能和防潮性能,對于一般低頻變壓器的主要技述參數(shù)是:變壓比、頻率特性、非線性失真、磁屏蔽和靜電屏蔽、效率等.變壓器一般分為兩組繞組：1、初級繞組為輸

3、入端，是現(xiàn)有的電源輸入端（都是交流的），一般線徑比較細(xì)常用的有220V380V2、次級繞組為輸出端,是把現(xiàn)有電源轉(zhuǎn)換成理想電源的輸出端（也是交流的）導(dǎo)線的線徑比初級繞組的要粗些（根據(jù)想要的電流決定），輸出端可以設(shè)計(jì)成多個(gè)輸接口初級繞組和輸入電源與次級繞組的匝數(shù)和輸出電壓是成比例。回答人的補(bǔ)充2009-08-2416:42繞組的作用就是：電能與磁能之間轉(zhuǎn)換的作用初級繞組是將現(xiàn)有電源轉(zhuǎn)換成磁能次級繞組是將磁能（初級繞組轉(zhuǎn)換的磁能）轉(zhuǎn)換成電能（一）繞組的作用繞組是變壓器的電路部分，是由表面包有絕緣的銅或鋁導(dǎo)線繞制而成，并套裝在變壓器的鐵芯柱上。繞組有一次繞組和二次繞組之分，一次繞組為電源輸入用，二次

4、繞組為輸出用。當(dāng)一次繞組通過交變電流時(shí)，在鐵芯中也相應(yīng)地產(chǎn)生交變磁通，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，一次繞組輸入的能量通過鐵芯傳遞到二次（輸出）繞組。在制造中，可以通過改變一、二次繞組的匝數(shù)比來改變輸出電壓值，以滿足用電單位的需要；同時(shí)也可以升高電壓來進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，減少能量在傳輸過程中的線路損耗。繞組應(yīng)具有足夠的絕緣強(qiáng)度、機(jī)械強(qiáng)度和耐熱能力。（二）繞組的分類繞組通帶分為以下幾種。（1）繞組的線匝沿其軸向依次排列連續(xù)繞制的，稱為層式繞組。一般層式繞組每層如筒狀，所以由兩層組成的繞組稱雙層圓筒式；由多層組成的稱多層圓筒式。（2）繞組的線匝沿其徑向連續(xù)繞制成一餅（段）狀，再由許多餅沿軸向排列組成的繞組稱為餅式

5、繞組。它包括連續(xù)式、插入電容式和糾結(jié)式等。（3）介于層式和餅式之間的繞組有箔式繞組和螺旋式繞組。箔式繞組形狀也如筒狀,線匝是在軸向連續(xù)繞制的，一般情況下一匝就是一層，故可屬于層式繞組。螺旋式繞組一般為每餅一匝，或兩餅、四餅一匝，而各匝又沿軸向連續(xù)繞制，但形式是由各餅組成，故可屬餅式繞組。層式繞組結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)效率高，抗沖擊性能好，但其機(jī)械強(qiáng)度差。餅式繞組散熱性能好，機(jī)械強(qiáng)度高，適用范圍大，但其抗沖擊性能差。變壓器繞組的型式細(xì)分如下：圓筒式單層圓筒式、雙層圓筒式、多層圓筒式、分段圓筒式。箔式一一般箔式、分段箔式。連續(xù)式一般連續(xù)式、半連續(xù)式、糾結(jié)連續(xù)式。糾結(jié)式一一普通糾結(jié)式和插花糾結(jié)式。內(nèi)屏蔽式也

6、稱內(nèi)屏蔽連續(xù)式。螺旋式單螺旋式（單半螺旋式）、雙螺旋式（雙半螺旋式）和四螺旋式。交錯(cuò)式由連續(xù)式或螺旌式線段交錯(cuò)排列而成。國產(chǎn)電力變壓器基本上都是芯式變壓器，所以繞組也都是采用同心繞組，主要有同圓形繞組、螺旋形繞組、換位導(dǎo)線繞成繞組、連續(xù)式繞組、糾結(jié)式繞組。（三）繞組的材料變壓器繞組的材料主要有導(dǎo)線材料和絕緣材料。1導(dǎo)線材料變壓器繞組的導(dǎo)線材料可分為銅導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線兩種；按導(dǎo)線形狀可分為圓線和扁線；按絕緣材料可分紙包線、漆包線和絲包線；按導(dǎo)線組合方式可分為單根導(dǎo)線、組合導(dǎo)線和換位導(dǎo)線等。目前電力變壓器主要采用的是紙包扁銅線。2.絕緣材料繞組常用的絕緣材料主要有絕緣紙、X5043ZG絕緣紙筒、端絕緣

7、、匝絕緣和層絕緣、撐條、靜電屏蔽、墊塊、角環(huán)、絕緣端圈等。（四）繞組的繞向變壓器繞組的繞向決定著變壓器一次繞組和二次繞組的相位關(guān)系。變壓器繞組中導(dǎo)線的纏繞方向稱為繞向，繞組的繞向是按導(dǎo)線的起頭來定義的，繞向分為左、右兩種，其繞向示意圖分別如圖1-12、圖1-13所示。憎!啟烘凱左統(tǒng)冋示査闍圖】-臨進(jìn)嘅齊統(tǒng)向用盤囹從起頭開始，導(dǎo)線沿左螺旋前進(jìn)（如層式、螺旋式繞組）或面對起繞端觀察時(shí)，導(dǎo)線由起繞頭開始按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)（如餅式繞組中的連續(xù)式、糾結(jié)式繞組），則定義為左繞向。從起繞頭開始，導(dǎo)線沿右螺旋前進(jìn)（如層式、螺旋式繞組）或面對起繞端觀察時(shí)，導(dǎo)線由起繞頭開始按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)（如餅式繞組中的連續(xù)式、糾

8、結(jié)式繞組），則定義為右繞向。變壓器繞組繞制時(shí)需要注意的事項(xiàng)仔細(xì)看清圖紙，看清繞組匝數(shù)、層數(shù)、段數(shù)、各段匝數(shù)。檢查導(dǎo)線及絕緣材料的規(guī)格是否與圖紙相符。測量上好撐條的繞線胎外徑(每根撐條應(yīng)測左、中、右三點(diǎn))、尺寸應(yīng)符合圖紙要求。撐條檔距太寬時(shí)，須備有與撐條數(shù)目相等的臨時(shí)撐條墊在固定撐條中間，以免繞組內(nèi)徑不圓。在繞線過程中，應(yīng)隨時(shí)注意導(dǎo)線匝絕緣是否破裂或出現(xiàn)跑層、少層現(xiàn)象。如發(fā)現(xiàn)須按原來標(biāo)準(zhǔn)修復(fù)后再用。繞制繞組時(shí)應(yīng)注意導(dǎo)線的彎曲狀況。如發(fā)現(xiàn)彎曲應(yīng)用木板打平或以手鉗扳手等纏以布帶校直，不可用金屬工具直接接觸導(dǎo)線。繞線時(shí)必須注意繞向，面對線模從左起頭往右繞為繞向，反之為左繞向。即所謂左起右繞向，右起左繞

9、向。注意抽頭的位置及匝數(shù)。檢查導(dǎo)線焊接是否良好。絕緣材料可用壓敏膠帶。一般的變壓器框架材料可用酚醛紙板制作，層間可用聚脂薄膜或電話紙作隔離，繞阻間可用黃臘布作隔離。繞線一般情況下最好用Q2型號的高強(qiáng)度的聚脂漆包線。1什么是繞組變形？電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T911-2004電力變壓器繞組變形的頻率響應(yīng)分析法對繞組變形的定義是：電力變壓器繞組在機(jī)械力或電動力作用下發(fā)生的軸向或徑向尺寸變化，通常表現(xiàn)為繞組局部扭曲、鼓包或移位等特征。變壓器在遭受短路電流沖擊或運(yùn)輸過程中遭受沖撞時(shí)，均有可能發(fā)生繞組變形現(xiàn)象，它將直接影響變壓器的安全運(yùn)行。2繞組變形的原因造成繞組變形的主要原因有：2.1短路故障電流沖擊電力變

10、壓器在運(yùn)行過程中，不可避免地要遭受各種短路電流的沖擊，特別是變壓器出口或近區(qū)短路故障，巨大的短路沖擊電流將使變壓器繞組受到很大的電動力(是正常運(yùn)行時(shí)的數(shù)十倍至數(shù)百倍)，并使繞組急劇發(fā)熱。在較高的溫度下，導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度變小，電動力更容易使繞組破壞或變形。短路故障電流沖擊是變壓器繞最主要外因。眾所周知，電力變壓器線圈是以絕緣墊塊隔開的銅或鋁線段所構(gòu)成的。這種系統(tǒng)的動特性在發(fā)生突發(fā)短路時(shí)是變化的。因?yàn)榻^緣熱的彈性與其壓緊程度有關(guān)，即與作用力有關(guān)。電動力本身也不是恒定不變的，而是按照復(fù)雜的規(guī)律變化。雖然對短路時(shí)作用在變壓器線圈上的電動力的研究始于四十年代，但是由于動態(tài)過程分析的復(fù)雜性，到目前為止尚不能

11、用理論計(jì)算結(jié)果正確反映出變壓器隨突發(fā)短路電流沖擊的能力。a）擴(kuò)張徑向力b）壓縮徑向力理論分析表明，作用在變壓器上的電動力可分為軸向（縱向）和徑向（橫向）力兩種。徑向力的作用方向取決于線圈相互位置及其電流的方向，對雙線圈變壓器而方，徑向力拉伸外部線圈，奔竄內(nèi)部線圈，為了提高內(nèi)部線圈對徑向力的剛度。通常是將線圈繞制在由絕緣筒支撐的條上。此時(shí)，該線圈不但要隨到壓縮力作用，還會同時(shí)受到撐條所產(chǎn)生的彎曲力作用，如果所受到的合應(yīng)力超過線圈剛度的屈服點(diǎn)，必將導(dǎo)致線圈發(fā)生永久變形，出現(xiàn)經(jīng)常見到的梅花狀或鼓包狀繞組變形現(xiàn)象。變壓器線圈遭受到的軸向力可使線段和線匝在豎直方向彎曲，壓縮線段間的墊展示會，并部分地傳遞

12、到鐵軛，力求使其離開心柱。通常，最大的彎曲力產(chǎn)生在位于線圈端部的線段中，而最大的壓縮力則出現(xiàn)在位于線圈高度中心的墊塊上。當(dāng)線圈不等高時(shí)（主要由于高壓分接頭所致）或磁勢頒布不均勻時(shí)，軸向力較之徑向力更能引起變壓器事故。由此可見，當(dāng)變壓器在運(yùn)行過程中遭受突發(fā)性短路故障電流沖擊時(shí)，每個(gè)線圈都將宏觀世界到強(qiáng)大的徑向力和軸向力的共同作用。變壓器繞組寢故障的表現(xiàn)形式大多表現(xiàn)為內(nèi)繞組出現(xiàn)變形（尤其是對自耦變壓器），發(fā)知鼓包、扭曲、移位等不可恢復(fù)的變形現(xiàn)象，其發(fā)展的典型形式是絕緣破壞，隨后出現(xiàn)餅間擊穿、匝間短路、主絕緣放電或完全擊穿。2.2在運(yùn)輸、安裝或者吊罩過程中，可能會受到意外的沖撞、顛簸和振動等，導(dǎo)致繞

13、組變形。2.3保護(hù)系統(tǒng)有死區(qū)，動作失靈保護(hù)系統(tǒng)存在死區(qū)或動作失靈都會導(dǎo)致變壓器承受穩(wěn)定短路電流作用的時(shí)間長，也是也是造成變壓器繞組變形故障的原因之一。粗略統(tǒng)計(jì)結(jié)果，在遭受外部短路時(shí)，因不能及時(shí)跳閘而發(fā)生損壞的變壓器約占短路損壞事故的30%。2.4繞組承受短路能力下降當(dāng)變壓器繞組出現(xiàn)短路時(shí)，會因其承受不了短路電流沖擊力而發(fā)生變形。近幾年來，對全國110KV的電力變壓器事幫統(tǒng)計(jì)分析表明，因繞組承受短路能力不夠已成為電力變壓器事故的首要內(nèi)部原因，嚴(yán)重影響電力變壓器的安全、可靠運(yùn)行。3、繞組變形的危害繞組變形是電力變壓器安全運(yùn)行的一大隱患。多臺變壓器的實(shí)際試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)表明，繞組變形后，絕緣試驗(yàn)和油的試驗(yàn)都

14、難于發(fā)現(xiàn)，表現(xiàn)為潛伏性故障。按照第12屆國際大電網(wǎng)會議委員會的評估，變壓器繞組的許多絕緣故障均是由于絕緣的最初機(jī)械損傷造成的。變壓器在遭受短路故障電流沖擊，繞組發(fā)生局部變形后，即使沒有立即損壞，也有可能留下嚴(yán)重的故障隱患，例如：a）絕緣距離發(fā)生改變，固體絕緣受到損傷，導(dǎo)致局部放電發(fā)生，當(dāng)遇到雷電過電壓作用時(shí)有可能發(fā)生匝間、餅間擊穿，導(dǎo)致突發(fā)性絕緣事故，甚至在正常運(yùn)行電壓下，因局部放電的長期作用而發(fā)生絕緣擊穿事故。b）繞組機(jī)械性能下降，當(dāng)再次遭受短路事故時(shí)，將承受不住巨大的電動力作用而發(fā)生損壞。既然變壓器繞組變形不可避免，怎樣檢測變壓器繞組是否發(fā)生了變形？變形的程度如何能否繼續(xù)運(yùn)行？如果有嚴(yán)重變

15、形，變形的位置？怎樣處理？因此，積極開展變壓器繞組變形診斷工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)那些有繞組變形的變壓器，并有計(jì)劃地進(jìn)行員罩檢查和檢修，不但可節(jié)省大量的人力、物力、對防止變壓器事故的發(fā)生也有及其重要的作用。目前，世界各國都在積極開展變壓器繞組變形診斷工作，有些國家甚至把該項(xiàng)簇在變壓器預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目的首要位置。國家電力公司在國電發(fā)2000589號文防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求中，已明確把繞組變形試驗(yàn)列入變壓器出廠、交接和發(fā)生短路事故后的必試項(xiàng)目。相關(guān)部分條款摘錄如下：第15.2.5條：對110KV及以上電壓等級變壓器在出廠和投產(chǎn)前應(yīng)做低電壓短路阻抗或用頻響法測試?yán)@組變形，以留原始記錄；第15.6條：變壓器在遭受近區(qū)突發(fā)短路后，應(yīng)做低電壓短路阻抗或用頻響法測試?yán)@組變形，并與原始記錄比較，判斷變壓器