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变压器基础知识大全

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变压器基础知识大全

发布日期:2017-12-07 作者: 点击:

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件,变压器工作原理是利用电磁感应原理制成的静止用电器。


它的分类有很多,按照不通用的作用可分为脉冲功率变压器、中周变压器、触发变压器、屏蔽变压器等等。本期专题小编为大家详细讲解变压器有关知识。


1、什么是变压器


变压器利用电磁感应原理,从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器,是电能传递或作为信号传输的重要元件。


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。


2、变压器原理


一个简单的单相变压器由两块导电体组成。当其中一块导电体有一些不定量的电流(如交流电或脉冲式的直流电)通过,便会产生变动的磁场。根据电磁的互感原理,这变动的磁场会使第二块导电体产生电势差。


假如第二块导电体是一条闭合电路的一部份,那么该闭合电路便会产生电流。电力于是得以传送。 在通用的变压器中,有关的导电体是由(多数为铜质的)电线组成线圈,因为线圈所产生的磁场要比一条笔直的电线大得多。 


其原理是变压器是变换交流电压、交变电流和阻抗的器件,当初级线圈中通有交流电流时,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)。初级线圈、次级线圈的电压VS,VP和两者的绕线的匝数NS,NP之间有正比的关系。


至于变压器两方之间的电流或电压比例,则取决于两方电路线圈的圈数。圈数较多的一方电压较高但电流较小,反之亦然。如果撇除泄漏等因素,变压器两方的电压比例相等于两方的线圈圈数比例,亦即电压与圈数成正比。


因此可以减小或者增加原线圈和副线圈的匝数比,从而升高或者降低电压,变压器的这个性质使它成为转换电压的重要设备。


另外,撇除泄漏的因素,由于变压器遵守这两条定律,它不会是放大器。如果处在变压器两方的电压有所不同,那么流经变压器两方的电流也会不同,而两者的差距则成反比。


如果变压器一方的电流比另一方小,那电流较小的一方会有较大的电压;反之亦然。然而,变压器两方所消耗的功率(即一方的电压和电流两值相乘)应是相等的。


3、变压器的作用


电力变压器在向远距离输电时,如输送电功率一定时,电压越低,电流就越大,导线的截面就越大,线路铺设费用也越高;若用升压变压器把电压提高,则线路中电流便可减少,费用也随之减低。


高电压输送到用户中心后还需用降压变压器把高电压降低到各种不同的电压,以供用户使用。因此,变压器是一种非常重要的电气设备。


4、变压器型号


变压器的规格型号比较多,不同种类规格其含义也有所不同。常见的例如:


干式变压器


"SCB10-1000KVA/10KV/0.4KV"干式变压器表示的含义:


S的意思表示此变压器为三相变压器,如果S换成D则表示此变压器为单相。


C的意思表示(干式变压器)绕组为树脂浇注成形固体。


B的意思是箔式绕组,如果是R则表示为缠绕式绕组,如果是L则表示为铝绕组,如果是Z则表示为有载调压(铜不标)。


10的表示是设计序号,也叫技术序号。


1000KVA则表示此台变压器的额定容量(1000千伏安)。


10KV的意思是一次额定电压,0.4KV意思是二次额定电压。


电力变压器


电力变压器的型号:通常由表示相数、冷却方式、调压方式、绕组线芯等材料的符号,以及变压器容量、额定电压、绕组连接方式组成。


4例如:"SFSZ9-31500/110"变压器型号含义


S:三相,F:风冷,S:三绕组,Z:有载调压,9:设计序号9型。


31500:额定容量为31500kVA


110:一次侧额定电压110kV


5、变压器容量


变压器的容量等级:


30、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000、2500、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000、25000、31500、40000、50000、63000、90000、120000、150000、180000、260000、360000、400000 kVA。


通常,容量为630KVA及以下的变压器统称为小型变压器;800~6300KVA的变压器称为中型变压器;8000~63000KVA的变压器称为大型变压器;90000KVA以上的变压器称为特大型 。


变压器容量的选择对综合投资效益有很大影响。变压器容量选得过大,出现“大马拉小车”的现象,不仅一次性投资大,空载损耗也大,变压器容量选的过小,变压器负载损耗增大,经济上不合理,技术上也不可行。


变压器的最佳负载率(即效率最高时的负载率),不是在额定状态下,耳饰在40%~70%之间。负载率过高,损耗明星增大;另一方面,由于变压器容量与裕度小,负荷稍有增加,便需要更换大容量箱变,频繁增容势必会增加投资,影响供电。


选择变压器容量,要以现有的负荷为依据,适当考虑负荷发展,选择电压器容量可以按照5年电力发展计划确定。


6、变压器选购


客户在选购变压器上存在误区:


1.只要是名牌厂家生产的商品就一定不是劣质变压器。名牌生产厂家由于品牌、技术、资金等方面的原因,在行业竞争中确实有一定的优势。


但那是对一些像110KV、220KV电压等级方面的产品来说,由于其准入门槛较高,一般的小型配电生产企业根本无实力去生产这样的产品。


然而对于10KV等级的变压器来说,任何一家生产变压器的企业都可以做,并且某些小型生产厂家由于工艺、地域、售后等方面的因素,在某种程度上还比大企业做更具优势。


例如,湖北某变压器厂在2011年12月份南方电网的招投标业务中一举中标,然而在其所供产品的抽样检验中,其产品大部分为半铜半铝的劣质产品,导致其失去在南方电网的投标资格。


2.只要价格低就可以选择。物美价廉固然是好,但是也有“便宜没好货”这个观点。所以奉劝顾客在购买变压器的时候一定不要只考虑价格,要多选择多个厂家做一下对比,经过多方面的分析后再做最后决定。


还有一个建议就是:顾客最好亲临其产品生产厂家考察一下,对其产品、生产工艺、出厂检验等程序进行一下检验,这样也可让心里有个底。


3. 被厂家口头承诺所蒙蔽。某些为了吸引顾客,在谈判的时候做出做“终身维修”、“一年包换”“绝对全铜”等承诺,但是在购买产品的时候。


却没有把这些承诺写在合同上面,致在产品出现问题后生产厂商不认账的情况,所以一定要把任何一项承诺都以书面的形式写进去,这样才能尽最大随度维护客户的利益。


7、变压器怎么用


变压器的使用方法:


1.使用前,必须详细阅读变压器的使用说明书和与之配套的控制箱(台)的说明书。根据说明书接好连接线,接地线应良好接地。


2.干式变压器控制箱(台)的电源分别为交流220V、380V两种,经调压器输出到变压器的低压侧输入端。经过变比输出连续可调至额定电压值。


3.从干式试验变压器的安全和高压试验的严谨性来考虑,避免设备或试品受到破坏。


4.当做直流耐压或泄漏电流试验时,可先将高压硅堆、微安表、旋在高压试验变压器的高压输出端上,然后逐渐升压,即可进行直流试验。


变压器的使用注意事项:


做耐压试验时,由于电气距离的原因会有三种声音:“噼啪噼啪”:是空气电离的声音。“zi,zi”:是空气流注的声音。“啪”:又响又脆,伴随火花,是绝缘(或空气)被击穿的声音。 


一般,空气放电分三阶段,第一阶段是电离,电场在大点,就会进入流注阶段,在大点空气就会被击穿。如果只是像炒豆子的“劈劈啪啪”的声音,能坚持一分钟不击穿的话,原则上是符合国标要求的。


如果出现“zi zi”的声音,但是也坚持了一分钟不击穿,其实也是符合国标要求的,但是出现流注的变压器长期运行的风险较大。


耐压噪声大的主要原因是主空道(高压线圈与低压线圈)的空气距离不够。E=U/D E电场,U电压,D电极间的距离,当D较小时,E较大,空气在标准气压,标准湿度下耐受场强大致为0.7KV。


当电场大于这个值时,分子就会容易电离。但是只要空气不被击穿,就不会导电。顺便说一下,变压器主空道的绝缘不要只看空气,因为高低压线圈也有内外层绝缘,计算时,应以复合绝缘考虑。


8、变压器保养


一、 允许温度


变压器运行时,它的线圈和铁芯产生铜损和铁损,这些损耗变为热能,使 变压器的铁芯和线圈温度上升。若温度长时间超过允许值会使绝缘渐渐失去机 械弹性而使绝缘老化。


变压器运行时各部分的温度是不相同的,线圈的温度最高,其次是铁芯的 温度,绝缘油温度低于线圈和铁芯的温度。


变压器的上部油温高于下部油温。 变压器运行中的允许温度按上层油温来检查。对于 A 级绝缘的变压器在正常运 行中,当周围空气温度最高为 400C 时,变压器绕组的极限工作温度是 1050C。 


由于绕组的温度比油温度高 100C,为防止油质劣化,规定变压器上层油温最高 不超过 950C,而在正常情况下,为防止绝缘油过速氧化,上层油温不应超过 850C。


对于采用强迫油循环水冷却和风冷的变压器,上层油温不宜经常超过 750C。 (这种变压器上层油温最大允许值为 800C)


二、 允许温升


只监视变压器运行中的上层油温,还不能保证变压器的安全运行,还必须 监视上层油温与冷却空气的温差—即温升。 变压器温度与周围空气温度的差值, 称为变压器的温升。


对 A 级绝缘的变压器,当周围最高温度为 400C 时,国家 标准规定绕组的温升650C, 上层油温的允许温升为 550C。 


只要变压器温升不超 过规定值, 就能保证变压器在额定负荷下规定的运行年限内安全运行。 (变压器 在正常运行时带额定负荷可连续运行 20 年)


三、 合理容量


在正常运行时,应使变压器承受的用电负荷在变压器额定容量的 75—90% 左右。


四、 合理电流范围


变压器低压最大不平衡电流不得超过额定值的 25%;变压器电源电压变 化允许范围为额定电压的正负 5%。如果超过这一范围应采用分接开关进行调整, 使电压达到规定范围。 


(调整 时应停电进行)通常是改变一次绕组分接抽头的位置实现调压的,连接及切换 分接抽头位置的装置叫分接开关,它是通过改变变压器高压绕组的匝数来调整 变比的。


电压低对变压器本身无影响,只降低一些出力,但对用电设备有影响; 电压增高,磁通增加,铁芯饱和,铁芯损耗增加,变压器温度升高。


五、 过负荷


过负荷分正常过负荷和事故过负荷两种情况。正常过负荷是在正常供电情况下,用户用电量增加而引起的。它将使变压器温度升高,导致变压器绝缘加 速老化,使用寿命降低,因此一般情况下不允许过负荷运行。


特殊情况变压器 可在短时间内过负荷运行,但在冬季不得超过额定负荷 30%,夏季不得超过额 定负荷的 15%。此外,应根据变压器的温升与制造厂规定来确定变压器的过负 荷能力。


9、变压器维修


变压器的故障有开路和短路两种。开路用万用表档很容易测出,短路的故障用万用表不能测出。


1、电源变压器短路的检查:(1)、切断变压器的一切负载,接通电源,看变压器的空载温升,如果温升较高(烫手)说明一定是内部局部短路。如果接通电源15~30分钟,温升正常,说明变压器正常。


(2)、在变压器电源回路内串接一支1000瓦灯泡,接通电源时,灯泡只发微红,表明变压器正常,如果灯泡很亮或较亮,表明变压器内部有局部短路现象。


2、变压器的开路:一种是内部线圈断线,但引出线断线最常见,应该细心检查,把断线处重新焊接好。如果是内部断线或外部都能看出有烧毁的痕迹,那只能换新件或重绕。 

变压器

六、变压器的过电压保护


变压器是电网变换电压和传送电能的电气设备,是电网向用户供电的载体,变压器的安全可靠运行情系万家灯火。然而在电网运行中由于诸多原因会产生过电压,而变压器的绝缘水平相对比较薄弱,在变压器损坏的原因中,过电压造成损坏的概率最大。在电网运行中因某种原因产生过电压,必将导致变压器的损坏,其绝缘水平主要由雷电击耐受电压和工频耐受电压来决定。


过电压系指对绝缘有危险的突然电压升高,这种非正常的电压升高,其幅值可达设备额定电压的几倍以上,严重威胁变压器绝缘的安全,若过电压持续时间较长,必将造成变压器的损坏。为确保电网运行中变压器的安全,除选用优质的变压器外,还要对变压器设置合理有效的过电压保护措施。

 电网过电压产生的机理

电力系统的过电压一般可分为暂时过电压(工频过电压、谐振过电压、弧光接地过电压)、操作过电压、雷电过电压等。暂时过电压主要由单相接地故障、谐振等引起的。谐振过电压是电网中电气设备发生故障,或频繁操作设备引起电网中电感和电容匹配而构成谐振回路,在一定条件激发下产生电能、磁能转换而引起的过电压,如是变压器的励磁电感和对地电容产生的铁磁谐振,其引起的过电压会更高。弧光接地过电压系因系统发生单相接地故障,在接地点因弧光放电而引起的过电压。




操作过电压系因电网状态的突变而引起电磁场能量的急剧变化,或投切大容量设备,或是对设备的操作失误等而引起能量快速释放时产生的过电压。主要表现在空载线路、变压器的开断和重合闸等。


雷电过电压是大气中带有大量正电荷雷云与带负电荷雷云相遇时,发生雷云放电而引起的过电压。雷电过电压可分为直击雷过电压和感应过电压。直接雷过电压是雷云直接对设备、构件等导体的放电产生的,而感应过电压则是电磁场的急剧变化而产生的。

电网过电压对变压器的危害

电网中产生的几种过电压,真正对变压器绝缘和保护装置产生影响的,主要取决于过电压的波形。幅值和持续时间。考核设备绝缘水平的电压波形有三种:短波前的雷电波、长波前的操作波和低频电压波。设备绝缘对雷电、操作或工频电压的耐受能力应由相应的波形电压来检验。


在过电压对变压器造成损坏的事故中,雷电过电压导致绝缘击穿损坏的机率最多。当电网遭受雷击时,在线路导线上会产生一种振幅很大,作用时间很短的非周期性脉冲电压波,它以光速沿线传输,先在线路避雷器放电,余波经变压器入地,当余波经变压器保护的避雷器时,将产生电压降(残压)而作用在变压器上。假如变压器与避雷器之间存在一定电气距离,残压在进入前会在这段距离的导线振荡而导致电压的升高,造成加在变压器上电压高于残压,从而对变压器绝缘安全造成威胁。所以在安装变压器的保护避雷器时,应尽量实现避雷器和变压器保持零距离。


电网内出现的谐振过电压或操作过电压,其过电压幅值也高,持续时间也较长。同样也会威胁到变压器运行的安全,甚至还会导致绝缘击穿而毁坏变压器。


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