變壓器

變壓器的寫法

變壓器介紹

變壓器（Transformer）是利用互感原理來改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級線圈、次級線圈和鐵心（磁芯）。在電器設備和無線電路中，常用作升降電壓、匹配阻抗，安全隔離等。變壓器是變換電壓、電流和阻抗的器件，當初級線圈中通有交流電流時，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級線圈中感應出電壓（或電流）。它由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，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，其余的繞組叫次級線圈。

組成

1、鐵芯材料

變壓器使用的鐵芯材料主要有鐵片、低硅片，高硅片，的鋼片中加入硅能降低鋼片的導電性，增加電阻率，它可減少渦流，使其損耗減少。我們通常稱為加了硅的鋼片為硅鋼片，變壓器的質(zhì)量所用的硅鋼片的質(zhì)量有很大的關(guān)系，硅鋼片的質(zhì)量通常用磁通密度B來表示，一般黑鐵片的B值為6000-8000、低硅片為9000-11000，高硅片為12000-16000，

2、繞制變壓器通常用的材料

漆包線，紗包線，絲包線，最常用的漆包線。對于導線的要求，是導電性能好，絕緣漆層有足夠耐熱性能，并且要有一定的耐腐蝕能力。一般情況下用QZ型號的高強度的聚脂漆包線。

3、絕緣材料

在繞制變壓器中，線圈框架層間的隔離、繞阻間的隔離，均要使用絕緣材料，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。

4、浸漬材料

變壓器繞制好后，還要過一道工序，就是浸漬絕緣漆，它能增強變壓器的機械強度、提高絕緣性能、延長使用壽命，一般情況下，可采用甲酚清漆作為浸漬材料。

分類

按冷卻方式分類：干式（自冷）變壓器、油浸（自冷）變壓器、氟化物（蒸發(fā)冷卻）變壓器。

按電源相數(shù)分類：單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。

按用途分類：電源變壓器、調(diào)壓變壓器、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、脈沖變壓器。

按防潮方式分類：開放式變壓器、灌封式變壓器、密封式變壓器。

按鐵芯或線圈結(jié)構(gòu)分類：芯式變壓器（插片鐵芯、C型鐵芯、鐵氧體鐵芯）、殼式變壓器（插片鐵芯、C型鐵芯、鐵氧體鐵芯）、環(huán)型變壓器、金屬箔變壓器。

故障問題

1　變壓器的故障

若以故障點的位置對故障分類，變壓器的故障，有油箱內(nèi)的故障和油箱外的故障。

（1）油箱內(nèi)部的故障變壓器油箱內(nèi)的故障，主要有各側(cè)的相間短路，大電流系統(tǒng)側(cè)的單相接地短路及同相部分繞組之間的匝間短路。

（2）油箱外的故障變壓器油箱外的故障，系指變壓器繞組引出端絕緣套管及引出短線上的故障。主要有相間短路（兩相短路及三相短路）故障，大電流側(cè)的接地故障、低壓側(cè)的接地故障。

2　變壓器的異常運行方式

大型超高壓變壓器的不正常運行方式主要有：由于系統(tǒng)故障或其他原因引起的過負荷，由于系統(tǒng)電壓的升高或頻率的降低引起的過激磁，不接地運行變壓器中性點電位升高，變壓器油箱油位異常，變壓器溫度過高及冷卻器全停等。

保護配置

變壓器短路故障時，將產(chǎn)生很大的短路電流。很大的短路電流將使變壓器嚴重過熱，燒壞變壓器繞組或鐵芯。特別是變壓器油箱內(nèi)的短路故障，伴隨電弧的短路電流可能引起變壓器著火。另外短路電流產(chǎn)生電動力，可能造成變壓器本體變形而損壞。

變壓器的異常運行也會危及變壓器的安全，如果不能及時發(fā)現(xiàn)及處理，會造成變壓器故障及損壞變壓器。

為確保變壓器的安全經(jīng)濟運行，當變壓器發(fā)生短路故障時，應盡快切除變壓器；而當變壓器出現(xiàn)不正常運行方式時，應盡快發(fā)出告警信號及進行相應的處理。為此，對變壓器配置整套完善的保護裝置是必要的。

1　短路故障的主保護

變壓器本體故障的主保護，主要有縱差保護、重瓦斯保護、壓力釋放保護等非電量保護。另外，根據(jù)變壓器的容量、電壓等級及結(jié)構(gòu)特點，可配置零差保護或分側(cè)差動保護。

2　短路故障的后備保護

目前，電力變壓器上采用較多的短路故障后備保護種類主要有：復合電壓閉鎖過流保護；零序過電流或零序方向過電流保護；負序過電流或負序方向過電流保護；復壓閉鎖功率方向保護；低阻抗保護等。

3　異常運行保護

變壓器異常運行保護主要有：過負荷保護，過激保護，變壓器中性點間隙保護，輕瓦斯保護，溫度、油位保護及冷卻器全停保護等。

技術(shù)難點

實現(xiàn)發(fā)電機、電動機及母線的縱差保護比較容易。這是因為這些主設備在正常工況下或外部故障時其流進電流等于流出電流，能滿足的條件。而變壓器卻不同。變壓器在正常運行、外部故障、變壓器空投及外部故障切除后的暫態(tài)過程中，其流入電流與流出電流分別相差較大或很大。

為此，要實現(xiàn)變壓器的縱差保護，需要解決幾個技術(shù)難點。

1　變壓器兩側(cè)電流的大小及相位不同

變壓器正常運行時，若不計傳輸損耗，則流入功率應等于流出功率。但由于兩側(cè)的電壓不同，其兩側(cè)的電流不會相同。

超高壓、大容量變壓器的接線方式，均采用Y0/△方式。因此，流入變壓器電流與流出變壓器電流的相位不可能相同。當接線組別為Y0/△-11（或Y0/△-1）時，變壓器兩側(cè)電流的相位相差300。（根據(jù)負荷情況，變壓器為三圈變壓器時，相角可能不同，但電壓始終滿足上條件）

流入變壓器的電流大小和相位與流出電流大小和相位不同，則就不可能等于零或很小。

2　穩(wěn)態(tài)不平衡電流大

與發(fā)電機、電動機及母線的縱差保護相比，即使不考慮正常運行時某種工況下變壓器兩側(cè)電流大小與相位的不同，在正常運行時，變壓器縱差保護兩側(cè)的不平衡電流也大。其原因是：

（1）變壓器有勵磁電流

變壓器鐵芯中的主磁通是由勵磁電流產(chǎn)生的，而勵磁電流只流過電源側(cè)，在實現(xiàn)的縱差保護中將產(chǎn)生不平衡電流。

勵磁電流的大小和波形，受磁路飽和、磁滯及渦流的影響，并由變壓器鐵芯材料及鐵芯的幾何尺寸決定，一般為變壓器額定電流的3[%]～8[%]。大型變壓器的勵磁電流相對較小。

（2）變壓器帶負荷調(diào)壓

為滿足電力系統(tǒng)及用戶對電壓質(zhì)量的要求，在運行中，根據(jù)系統(tǒng)的運行方式及負荷工況，要不斷改變變壓器的分接頭。變壓器分接頭的改變，相當于變壓器兩側(cè)之間的變比發(fā)生了變化，將使兩側(cè)之間電流的差值發(fā)生了變化，從而增大了其縱差保護中的不平衡電流。

根據(jù)運行實際情況，變壓器帶負荷調(diào)壓范圍一般為±5[%]。因此，由于帶負荷調(diào)壓，在縱差保護產(chǎn)生的不平衡電流可達5[%]的變壓器額定電流。

（3）兩側(cè)差動TA的變比與計算變比不同

變壓器兩側(cè)差動TA的變比，與實際計算值不同，將在縱差保護產(chǎn)生不平衡電流。另外，兩側(cè)TA的型號及變比不一，也將使差動保護中的不平衡電流增大。由于兩側(cè)TA變比誤差在差動保護中產(chǎn)生的不平衡電流可取6[%]。

3　暫態(tài)不平衡電流大

（1）兩側(cè)差動TA型號、變比及二次負載不同

與發(fā)電機縱差保護不同，變壓器兩側(cè)差動TA的變比不同、型號不同；由各側(cè)TA端子箱引至保護盤TA二次電纜的長度相差很大，即各側(cè)差動TA的二次負載相差較大。

差動TA型號及變比不同，其暫態(tài)特性就不同；差動TA二次負載不同，二次回路的暫態(tài)過程就不同。這樣，在外部故障或外部故障切除后的暫態(tài)過程中，由于兩側(cè)電流中的自由分量相差很大，可能使兩側(cè)差動TA二次電流之間的相位發(fā)生變化，從而可能在縱差保護中產(chǎn)生很大的不平衡電流。

（2）空投變壓器的勵磁涌流

空投變壓器時產(chǎn)生的勵磁涌流的大小，與變壓器結(jié)構(gòu)有關(guān)，與合閘前變壓器鐵芯中剩磁的大小及方向有關(guān)，與合閘角有關(guān)；此外，尚與變壓器的容量、距大電源的距離（即變壓器與電源之間的聯(lián)系阻抗）有關(guān)。

多次測量表明：空投變壓器時的勵磁涌流通常為其額定電流的2～6倍，可達8倍以上。

由于勵磁涌流只由充電側(cè)流入變壓器，對變壓器縱差保護而言是一很大的不平衡電流。

（3）變壓器過激磁

在運行中，由于電源電壓的升高或頻率的降低，可能使變壓器過激磁。變壓器過激磁后，其勵磁電流大大增加。使變壓器縱差保護中的不平衡電流大大增加。

（4）大電流系統(tǒng)側(cè)接地故障時變壓器的零序電流

當變壓器高壓側(cè)（大電流系統(tǒng)側(cè)）發(fā)生接地故障時，流入變壓器的零序電流因低壓側(cè)為小電流系統(tǒng)而不流出變壓器。因此，對于變壓器縱差保護而言，上述零序電流為一很大的不平衡電流。