电机及拖动基础2变压器.pptx

电机及拖动基础电机及拖动基础 第二章第二章 变压器变压器2024/4/6 周六22.1 2.1 变压器结构及工作原理变压器结构及工作原理2024/4/6 周六32.1.1 2.1.1 变压器基本工作原理变压器基本工作原理 变压器依据电磁感应定律工作。如图21所示，它的结构主要是由两个（或两个以上）互相绝缘的绕组套在一个共同的铁心上。绕组之间有磁的耦合，但没有电的直接联系。通常两个绕组中一个接到交流电源，称为一次绕组（一次侧或原绕组）。另一个绕组接到负载，称为二次绕组（二次侧或副绕组）。2024/4/6 周六4变压器的基本工作原理2024/4/6 周六5变压器的基本工作原理 变压器一次、二次侧电压之比决定于一次、二次绕组匝数之比，只要改变一次、二次绕组的匝数，便可达到改变电压的目的。这就是变压器利用电磁感应原理，把一种电压等级的交流电能转变成频率相同的另一种电压等级的交流电能的基本工作原理。2024/4/6 周六62.1.2 2.1.2 变压器的分类变压器的分类 变压器可以按用途、绕组数目、相数、冷却方式分别进行分类。按用途分类为：电力变压器、仪用互感器、特殊用途变压器（如电炉，整流，实验等）；按绕组数目分类为：双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压器；按相数分类为：单相变压器、三相变压器；按冷却方式分类为：以空气为冷却介质的干式变压器、以油为冷却介质的油浸变压器。2024/4/6 周六7各种变压器各种变压器2024/4/6 周六82.1.3 2.1.3 变压器的结构变压器的结构变压器的主要结构：铁心和绕组。铁心是变压器的磁路部分；绕组是变压器的电路部分。铁心通常用0.35mm厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片冲成一定的形状叠制而成。2024/4/6 周六9电力变压器结构电力变压器结构 如图22所示是一台三相油浸式电力变压器的外形。电力变压器的主要结构部件有：铁心和绕组两个基本部分组成的器身，以及放置器身且盛满变压器油的油箱。此外，还有绝缘套管及其它附件等部分组成。2024/4/6 周六10 1.1.铁心铁心2024/4/6 周六11 铁心外形铁心外形 图24所示是一台三相双绕组变压器铁心的外形图。铁心既是构成变压器磁路的主要部分，它又是变压器的机械骨架，其作用是使两个绕组的磁耦合达到最佳状态。2024/4/6 周六122.2.绕组绕组 绕组是变压器的电路部分，它由包有绝缘材料的铜（或铝）的、圆或扁的导线绕制而成。为了便于绝缘，装配时，一般让低压绕组靠近铁心，高压绕组套装在低压绕组外面，高、低压绕组间设置有油道（或气道），以加强绝缘和散热。高、低压绕组两端到铁轭之间都要衬垫端部绝缘板。将绕组装配到铁心上时成为器身。2024/4/6 周六13绕组分布绕组分布2024/4/6 周六14绕组的型式 从高、低压绕组之间的相对位置来看，变压器的绕组可分为同心式和交叠式两类。同心式绕组的高、低压绕组都做成圆筒状，同心地套装在铁心柱上。交叠式绕组都做成饼式，高、低压绕组互相交叠放置。2024/4/6 周六15绕组的型式 根据变压器的电压等级和不同容量的要求，其中常用同心式绕组的结构按其绕制方法不同又可分为圆筒式、纠结式、连续式、螺旋式等基本型式。2024/4/6 周六163.3.绝缘套管绝缘套管 变压器的绝缘可分为外部绝缘和内部绝缘。外部绝缘是指油箱盖外的绝缘，主要是指变压器的高、低压绕组引线从油箱内穿过油箱盖时，必须经过绝缘套管，以使高压引线和接地的油箱绝缘。绝缘套管一般是瓷质的，为了增加爬电距离，套管外形做成多级伞形，10kV35kV套管采用充油结构。内部绝缘是指油箱盖内部的绝缘，主要是绕组绝缘、内部引线绝缘等。2024/4/6 周六174.4.油箱及其它附件油箱及其它附件 （1）油箱及变压器油（2）储油柜（3）散热器（4）气体继电器（5）安全气道11主油箱；主油箱；22储油箱；储油箱；33气体继电器；气体继电器；44安全气道安全气道 2024/4/6 周六18气体继电器 气体继电器又称瓦斯继电器，它是变压器内部故障的保护装置。当变压器内部发生故障时，故障点会局部产生高温，使得其油温升高，当油内含有的空气被排出时，或当故障点产生电弧，使得绝缘物和油分解从而产生大量的气体时，为了保护油箱不致爆炸，在变压器上装置了气体继电器的安全气道。11开口杯；开口杯；22磁铁；磁铁；33干簧触点干簧触点(信号用信号用)；44磁铁；磁铁；55挡板；挡板；66干簧触点干簧触点(跳跳闸用闸用)2024/4/6 周六192.1.4 2.1.4 变压器的额定值变压器的额定值 按照国家标准规定，标注在铭牌上的，代表变压器在规定使用环境和运行条件下的主要技术数据，称为变压器的额定值（或称为铭牌数据），它是选用变压器的依据，主要有：1.额定容量额定容量（VA、kVA、MVA）；2.额定电压、额定电压、（V，kV）；3.额定电流、额定电流、（A，kA）；4.额定频率fN（Hz）；此外，额定值还有效率、温升等。除额定值外，变压器铭牌上还标有相数、运行方式、连接组别、短路阻抗、接线图等说明。2024/4/6 周六20问题与思考：问题与思考：1.1.变压器的主要结构是什么？各变压器的主要结构是什么？各起什么作用？起什么作用？2.2.变压器主要有哪几个额定值？变压器主要有哪几个额定值？2024/4/6 周六212.2 2.2 单相变压器单相变压器 2.2.1 变压器的空载运行变压器的空载运行 如图215所示，变压器的一次绕组AX接在电源上、二次绕组ax开路，即二次侧电流等于零的运行状态称为空载运行。2024/4/6 周六221.空载运行时的磁通、感应电动势空载运行时的磁通、感应电动势变压器中各电磁量如何规定正方向？变压器中各电磁量如何规定正方向？变压器中各电磁量都是随时间而变化的交变量，要建立它们之间的相互关系，必须先规定各量的正方向，按习惯方式规定正方向如下：（1）电压与电流的正方向一致；（2）磁通的正方向与产生它的电流的正方向符合右手螺旋定则；（3）感应电动势的正方向与产生它的磁通的正方向符合右手螺旋定则。2024/4/6 周六23变压器的磁通 主磁通：其磁力线沿铁心闭合，同时与一次绕组、二次绕组相交链的磁通，亦称为互感磁通。由于铁磁材料的饱和现象，主磁通与呈非线性关系。一次绕组的漏磁通：其磁力线主要沿非铁磁材料（油、空气）闭合，仅为一次绕组相交链的磁通。与成线性关系。2024/4/6 周六242.2.电压平衡方程式、变比电压平衡方程式、变比 在图在图2-15所示各物理量的假定正向下，根所示各物理量的假定正向下，根据基尔霍夫第二定律，可得一次侧电压平衡方据基尔霍夫第二定律，可得一次侧电压平衡方程式：程式：2024/4/6 周六25变压器的变比变压器的变比 在变压器中，一次绕组的电动势与二次绕组的电动势之比称为变比。当变压器空载运行时,由于电压 ,二次侧空载电压 ：对于三相变压器，变比指一次绕组与二次绕组的相电势之比。2024/4/6 周六263.3.空载电流空载电流 变压器空载运行时，一次绕组中的电流称为空载电流。空载电流在变压器运行中的作用是产生交变主磁通，所以空载电流就是励磁电流。2024/4/6 周六274.4.空载运行时的相量图空载运行时的相量图变压器空载时各物理变压器空载时各物理量的相位关系量的相位关系 2024/4/6 周六285.5.变压器空载运行时的等效电路变压器空载运行时的等效电路 2024/4/6 周六29变压器的空载电流变压器的空载电流 变压器空载运行时，一次绕组中的电流称为空载电流，用 表示。空载电流在变压器运行中的作用是产生交变主磁通，所以空载电流就是励磁电流。变压器在空载时，电网电压为正弦波，铁芯中主磁通也为正弦波。若铁芯不饱和，空载电流也是正弦波。而对于电力变压器，铁芯都是饱和的。励磁电流呈尖顶波，除了基波外，还有较强的三次谐波和其他高次谐波。在变压器负载运行时，这些谐波很小，影响完全可以忽略，一般测量得到的空载电流就是有效值。2024/4/6 周六302.2.2 2.2.2 变压器的负载运行变压器的负载运行 电力变压器主要是用于改变电压并传递电能的。将它的一次侧接入电源后再将二次侧接通负载，这种运行状态称为负载运行。2024/4/6 周六312.2.负载运行时的等效电路负载运行时的等效电路 为了得到变压器负载运行时的等效电路，先要进行绕组折算。通常是二次绕组折算到一次绕组，当然也可以相反。所谓把二次绕组折算到一次侧，就是用一个匝数为的等效绕组，去替代原变压器匝数为的二次绕组，折算后的变压器变比。2024/4/6 周六323.3.负载运行时的相量图负载运行时的相量图 根据折算后的方程式组，可以绘制出变压器负载运行时的相量图，它清楚地表明各物理量的大小和相位关系。2024/4/6 周六332.2.3 2.2.3 变压器参数的测定变压器参数的测定 当用基本方程式、等效电路、相量图求解当用基本方程式、等效电路、相量图求解变压器的运行性能时，必须知道变压器的励磁变压器的运行性能时，必须知道变压器的励磁参数、和短路参数、。这些参数在设计变压器参数、和短路参数、。这些参数在设计变压器时可用计算方法求得，对于已制成的变压器，时可用计算方法求得，对于已制成的变压器，可以通过空载试验、短路试验求取。可以通过空载试验、短路试验求取。2024/4/6 周六341.1.空载实验空载实验2024/4/6 周六352.2.短路试验短路试验2024/4/6 周六362.2.4 2.2.4 变压器的运行特性变压器的运行特性1.1.电压调整率电压调整率 在变压器分析过程中,通常用电压调整率来衡量端电压变化的程度。电压调整率指的是在原边绕组施加额定电压,负载功率因数一定,变压器从空载到负载时,端电压之差与副边额定电压之比的百分值。即 在一定程度上电压调整率可以反映出变压器的供电品质,是衡量变压器性能的一个非常重要的指标。2024/4/6 周六37变压器在不同负载时的端电压变化率 2024/4/6 周六383.3.变压器的效率变压器的效率 变压器的效率计算公式 由于变压器是进行能量转换的一种装置。而任何能量转换装置在能量的转换过程中,都必然会产生损耗,从而使得变压器的输出功率一定会小于输入的功率。将输出功率与输入功率之比称为变压器的效率。即2024/4/6 周六39变压器的效率曲线 2024/4/6 周六40问题与思考：问题与思考：3.3.变压器中各电磁量如何规定正方向变压器中各电磁量如何规定正方向？4.4.什么是变压器的空载电流？空载电流都是什么是变压器的空载电流？空载电流都是正弦基波吗？正弦基波吗？2024/4/6 周六412.3 2.3 三相变压器三相变压器 2.3.1 三相变压器的磁路系统三相变压器的磁路系统 目前的电力系统，输配电都是采用三相制，三相变压器应用最广泛。三相变压器可以是由三台单相变压器组成的三相变压器组，也可以是制成一体的三相心式变压器。三相变压器的磁路系统是指主磁通的磁路系统，两类三相变压器的主磁通各具有不同的特点。2024/4/6 周六421.1.三相变压器组的磁路系统三相变压器组的磁路系统 将三台完全相同的单相变压器的一次、二次侧绕组，按一定方式作三相连接，可组成三相变压器组（或称为三相组式变压器），如图2-28所示。这种变压器组的各相磁路是相互独立的，彼此无关。当一次侧施加三相对称交流正弦电压时，三相绕组的主磁通A、B、C也是对称的。由于各相的磁路完全相同，因此三相空载电流也是对称的。2024/4/6 周六432.2.三相芯式变压器的磁路三相芯式变压器的磁路 三相芯式变压器的铁心，是将三台单相变压器的铁心合在一起经演变而成的。当绕组流过三相交流电时，通过中间铁心柱的磁通便是A、B、C 三个铁心柱磁通的相量和。2024/4/6 周六44两种变压器的比较两种变压器的比较 组式变压器三相铁心相互独立，三相磁路没有关联,三相磁路对称,三相电流平衡,便于拆开运输,并可以减少备用容量。心式变压器铁心互不独立，三相磁路互相关联；中间相的磁路短，磁阻小，励磁电流不平衡，但对实际运行的变压器，其影响极小。和同容量的三相组式变压器相比，三相心式变压器所用的材料较少、质量轻。但它的缺点在于：（1）采用三相心式变压器供电时，任何一相发生故障，整个变压器都要进行更换，如果采用三相组式变压器，只要更换出现故障的一相即可。所以三相心式变压器的备用容量为组式变压器的3倍。（2）对于大型变压器来说，如果采用心式结构，体积较大，运输不便。基于以上考虑，为了节省材料，多数三相变压器采用心式结构。但对于大型变压器而言，为了减少备用容量以及确保运输方便，一般都是三相组式变压器。2024/4/6 周六452.3.2 2.3.2 三相变压器绕组的连接三相变压器绕组的连接 1.1.三相变压器绕组连接三相变压器绕组连接 （1）三相绕组的标志 按照国家标准规定，绕组的首、末端标志符号为：U1、V1、W1（A、B、C）表示三相一次绕组的首端；U2、V2、W2（X、Y、Z）表示三相一次绕组的末端；u1、v1、w1(a、b、c)表示三相二次绕组的首端；u2、v2、w2（x、y、z）表示三相二次绕组的末端；N、n(O、o)分别表示星形连接的一次和二次绕组的中性点。2024/4/6 周六46（2）三相绕组的连接方法 三相变压器的一次、二次侧均有A、B、C三相绕组，它们之间的连接方式对变压器的运行性能有较大影响。一般来说三相绕组可以根据需要连接成星形（Y）或者三角形（或d)。2024/4/6 周六471)星形连接（Y）以一次绕组为例，将三个绕组的末端U2、V2、W2（X、Y、Z）连接在一起，构成中性点；将首端U1、V1、W1（A、B、C）作为三相引出端，如图2-31（a）所示，称为星形连接。当中性点引出时，其出线端标以N，如图2-31（b)所示。高压绕组的星形连接用符号“Y”表示，低压绕组的星形连接用符号“y”表示。若有中线引出，分别用YN或yn表示。2024/4/6 周六482)三角形（或d)以一次绕组为例，将一相绕组的末端和另一相绕组的首端连在一起,顺次连成一个闭合回路,便是三角形连接.它有两种不同的连接顺序:三角形“顺序”连接：三角形“逆序”连接：2024/4/6 周六492.2.三相变压器的连接组标号三相变压器的连接组标号 变压器一、二次绕组的绕向、连接方式不同，对应的电压相位关系也不同，这种关系是以连接组来表示的。连接组的问题包括变压器两侧对应相之间的相对极性、同一侧各相之间的标号等问题。2024/4/6 周六50（1）单相变压器的连接组 1)绕组的极性 绕在同一铁心柱上的高、低压绕组，绕向可以相同，也可以相反。铁心中磁通交变时，在两个绕组中要感应出电动势，在某一瞬时，一次绕组某一点电位为正，则二次绕组也必然有一个电位为正的对应点，这两个对应同极性点称作同名端。同名端在图上用符号“*”或“”表示。对于单相变压器，当一次、二次侧绕组的首端是同名端时，一、二次侧电动势的相位相同；当一次、二次侧绕组的首端不是同名端时，一、二次侧电动势的相位相反。2024/4/6 周六512）绕组的标志极性和相量 2024/4/6 周六52（2）三相变压器的连接组标号 三相变压器一、二次侧常用的连接方式有Y,y、Y,d、D,d、D,y四种,逗号前面的符号表示高压侧的接线方式,逗号后面的符号表示低压侧的接线方式,绕组的接线方式就称为变压器的连接组。2024/4/6 周六53连接组标号 仅用连接组还不能准确表达三相变压器的实际连接情况。相同的连接组,变压器的高压侧与低压侧之间的线电动势可能有不同的相位关系,因此,还必须标示连接组标号。加了标号的连接组统称为连接组标号或连接组别。与单相变压器一样,三相变压器的连接组别也是采用时钟表示法来标示的。即三相变压器的连接组别是用一、二次侧对应相线电势之间的相位关系来描述的。实际变压器一、二次侧对应相之间的相位差一般为0，30，60，90，120，150，180，210，240，270，300，330。正好对应钟表盘上的12个位置。2024/4/6 周六54根据绕组连接图来判断连接组别的步骤 首先画出原边绕组相电动势的相量图，并根据连接方式求出其线电动势；然后把U点当作u点，再根据同名端来确定副边绕组相电动势与原边绕组相电动势的相位关系；画出副边相电动势的相量图后，由其连接方式求出副边的线电动势；最后根据相量图所示的原、副边绕组线电动势相位差，得出其连接组标号。2024/4/6 周六55 根据连接组别画绕组连接图 下面以Y,y8、Y,d5为例来说明，如何根据三相变压器连接组别来画出其绕组的连接图。先画出原、副边绕组的接线方式，定义原边绕组的出线标志U及相电动势、线电动势。根据连接组标号，在相量图中画出副边绕组的相电动势、线电动势。根据原、副边线电动势的相位关系，确定出副边绕组的出线端标志和同名端。2024/4/6 周六56变压器的标准连接组标号 国家标准规定：单相双绕组变压器有一个标准连接组I,I0。三相双绕组变压器有5种标准连接组：Y,yn0/Y,d11/YN,d11/Y,z11/D,z0。z表示曲折形连接。Y,yn0用作配电变压器，其2次侧可以引出中线作为三相四线制，可以提供动力电能和照明电能，（高压侧35kV，低压侧400V(单相230V)）。YN,d11用于110kV以上的高压输电线路，高压侧可以接地。有z形的连接适用于防雷性能较高的变压器。2024/4/6 周六572.3.3 2.3.3 变压器的并联运行变压器的并联运行 在现代发电站和变电所中，常常采用多台变压器并联运行的方式。所谓的并联运行，就是将两台或多台符合并联运行条件变压器的一次侧和二次侧绕组分别接到一、二次侧的公共母线上运行的方式。2024/4/6 周六58变压器采用并联运行的优点：（1）根据负载的大小，调整并联运行的变压器的台数，以提高运行效。根据负载的大小调整投入并联运行变压器的台数，从而减少能量损耗，保障经济运行。（2）为了不停电检修变压器，以提高供电的可靠性。多台变压器并联运行时，若其中一台发生故障或需检修时，其它变压器仍可照常供电。（3）可减少总备用容量，提高投资的合理性。根据负载的逐步增长来增加并联运行变压器的台数，分批安装变压器，避免一次投资较大。2024/4/6 周六591.1.变压器理想并联时的条件变压器理想并联时的条件 （1）变压器并联运行的理想情况 1）空载运行时，为了减少绕组铜耗，应保证并联运行的变压器之间无环流；2）负载运行时，为了使各并联运行的变压器都能得到充分利用，每台变压器应该按其容量成比例地承担负载；3）负载运行时，为了提高带载能力，并联运行各变压器的负载电流应同相位。2024/4/6 周六60（2）变压器并联运行应满足的条件 为了达到上述的变压器并联运行的理想情况，并联运行的变压器必须满足以下条件：1)各台变压器的连接组标号必须相同；2)各台变压器的额定电压和变比应相等；3)各台变压器的短路阻抗标幺值要相等，阻抗角也要相同。2024/4/6 周六612.2.对并联运行条件的分析对并联运行条件的分析 （1）连接组别标号不同对变压器并联运行的影响 在并联的条件中，连接组标号相同应绝对保证。连接组标号不同的变压器，虽然满足第2、第3两个条件，但其相位差是其组别标号之差乘以300即连接组标号不同的两台变压器二次侧电压相位至少相差300。2024/4/6 周六62问题与思考：问题与思考：5.5.三相组式变压器和三相芯式变压器三相组式变压器和三相芯式变压器在结构上有何区别？各有什么特点？在结构上有何区别？各有什么特点？2024/4/6 周六632.4 2.4 特殊变压器特殊变压器 在工业企业中，有许多应用于不同场合的特殊结构变压器。此处仅介绍自耦变压器、三绕组变压器、互感器这几种常用的特殊变压器的工作原理及特点。2024/4/6 周六642.4.1 2.4.1 自耦变压器自耦变压器 自耦变压器的特点是一、二次绕组间不仅有磁的耦合，而且两侧绕组直接有电的连接，其接线图如图2-25所示。图2-25中AX段绕组称为串联绕组，下部ax段既是自耦变压器一次绕组的一部分，又是二次绕组，故称它为公共绕组。一般情况下两段绕组的导线截面积不同，匝数也不等。2024/4/6 周六65自耦变压器的简化等效电路自耦变压器的简化等效电路 普通变压器中一、二次侧的能量全由电磁感应作用传递，而从图2-25可见，由于X与a的连接，自耦变压器的输出电流中有一部分是从一次侧直接传导过来的。综上所述，一台电压比为的自耦变压器所传递的功率相当于一台电压比为的普通变压器所传递的功率外加一部分直接传导的功率。因此，自耦变压器也就可以利用普通变压器的理论来分析了。根据上述结论，即可直接画出自耦变压器的简化等效电路。2024/4/6 周六66自耦变压器的绕组容量自耦变压器的绕组容量 由于自耦变压器有传导功率，因此它的容量表示有些特殊。自耦变压器的额定容量决定着它总的输出功率，又称为通过容量。自耦变压器的绕组容量或称为电磁容量，决定着由电磁感应作用传递的那一部分功率。电磁容量是需要用有效材料（铁芯和铜线）来实现的。对普通变压器而言，两者是相等的，所以不用区分。自耦变压器中因有传导功率，额定容量和绕组容量不再相等，且一般情况下额定容量要较绕组容量大得很多，故需加以区分。2024/4/6 周六67感应传递和传导传递的容量感应传递和传导传递的容量 自耦变压器总的输出容量中，感应传递和传导传递的容量所占比例分别为：由公式可见，当 （两侧端电压间的电压比）接近1时，传导容量远大于感应容量，自耦变压器所用有效材料就大大节省，由此决定了自耦变压器的应用范围，在电力系统中用以连接电压级别相差不大的两个系统。2024/4/6 周六68自耦变压器的优缺点自耦变压器的优缺点 在变压器中传导容量产生的损耗远较感应容量产生的损耗小，故自耦变压器有较高的效率。自耦变压器的缺点是 （自耦变压器的短路阻抗）较小，发生短路故障时有较大的短路电流。其次是因两侧有电的连接，低压侧所接设备有可能经受高压侧的电压，必须有相应的绝缘配合。特别在是 较大时，增加绝缘水平花费甚大，这时使用自耦变压器看来反而不经济了。2024/4/6 周六692.4.2 2.4.2 互感器互感器 在测量高压线路的电压电流时，为安全起见，要求测量仪表与高压线路间有电气隔离；同样，在对交流大电流进行测量时，为了安全，要求不是实测而是采样。互感器就是用来实现这一要求的。互感器是一种特殊结构和特殊运行方式的变压器，它的一次绕组与高压线路相连，二次绕组接测量仪表，因变压器一、二次绕组间无电的连接，这就实现了高压线路与测量仪表间的电气隔离。按功能分类，互感器有电压互感器和电流互感器之分。2024/4/6 周六701 1电压互感器电压互感器 电压互感器原理图如图2-27所示。实际上它的结构是一台的变压器。一次匝数很多接至高压线路，二次匝数很少，额定电压为100V。二次负载为电压表，它的阻抗很大。因此，电压互感器工作时犹如一台空载变压器，在略去励磁电流及漏阻抗压降时，所以直接就得到了高压线路的电压。2024/4/6 周六71电压互感器的结构电压互感器的结构 为了保证测量的精度，电压互感器在结构上应具有下列特点：铁芯不饱和，采用铁耗小的高档电工钢片，绕组导线较粗以减小电阻，绕组绕制时应尽量减小漏磁通。2024/4/6 周六72使用电压互感器时的要点使用电压互感器时的要点 使用电压互感器时要特别注意以下两点：1.二次侧绝对不允许发生短路，因为短路电流很大，可能发热烧坏互感器一、二次间的绝缘，导致高压电侵入低压回路，危及人身和设备安全；2.为保障人身安全；电压互感器的铁芯和次级绕组的一端必须可靠接地。2024/4/6 周六732 2电流互感器电流互感器 电流互感器原理接线图如图2-28所示，其一次绕组串联在需测量电流的高压或大电流线路中。因为匝数极少，一般只有一匝或几匝，且导线截面很粗，保证一次侧串联到高压线路中，不影响高压线路的工作状态。二次绕组匝数很多，其额定电流设计成5A或1A。电流互感器工作时二次侧接阻抗极小的电流表，相当于工作在短路状态的变压器。如略去励磁电流，则按磁动势平衡有，或，由二次侧电流就直接反映了高压线路或大电流电路中的电流。2024/4/6 周六74电流互感器的结构电流互感器的结构 实际上，由于存在铁耗和励磁电流，电流互感器两侧电流并不是简单地与匝数成正比，因此带来数值上的误差，而且两侧电流也不是简单地反相180，存在有相位误差。所以，为提高精度，电流互感器要选用优质电工钢片，而且铁芯磁通密度要尽量选取低值，铁芯制作时要尽量保证小气隙，绕组要求电阻、漏抗尽量小。2024/4/6 周六75使用电流互感器的要点使用电流互感器的要点 在使用电流互感器时也有两点要特别注意：1.二次侧绝对不允许开路，否则一次侧的巨大线路电流全部变成励磁电流，铁芯磁通密度剧增会引起严重发热，二次侧将出现危险的过电压；2.为防止高压因绝缘损坏而侵入二次侧，铁芯和二次绕组的一端必须可靠接地。2024/4/6 周六76问题与思考：问题与思考：6.6.使用电压互感器和电流互感器时使用电压互感器和电流互感器时各要特别注意什么问题？各要特别注意什么问题？2024/4/6 周六772.5 2.5 变压器的维护及故障分析变压器的维护及故障分析 为了保证变压器能安全可靠地运行，在变压器发生异常情况时，应能及时发现事故隐患，做出相应处理，将故障消除在萌芽状态，达到防止出现严重故障的目的。因此，对变压器应该做定期巡回检查，严格监察其运行状态，并做好数据记录。2024/4/6 周六782.5.1 2.5.1 变压器的维护变压器的维护 检查变压器的音响是否正常。变压器的正常音响应是均匀的嗡嗡声。如果音响较正常时重，说明变压器过负荷。如果音响尖锐，说明电源电压过高。检查油温是否超过允许值。油浸变压器上层油温一般不应超过85，最高不应超过95。油温过高可能是变压器过负荷引起，也可能是变压器内部故障。2024/4/6 周六79变压器的维护（变压器的维护（2 2）检查油枕及瓦斯继电器的油位和油色，检查各密封处有无渗油或漏油现象。油面过高，可能是冷却装置运行不正常或变压器内部故障等原因引起的；油面过低，可能有渗油、漏油现象。变压器油正常时应为透明略带浅黄色。如油色变深变暗，则说明油质变坏。检查瓷套管是否清洁，有无破损裂纹和放电痕迹；检查高低压接头的螺栓是否紧固，有无接触不良和发热现象。2024/4/6 周六80变压器的维护（变压器的维护（3 3）检查防爆膜是否完整无损：检查吸湿器是否畅通，硅胶是否吸湿饱和。检查接地装置是否正常。检查冷却、通风装置是否正常。检查变压器及其周围有无其他影响其安全运行的异物（如易燃易爆物等）和异常现象。在巡视中发现的异常情况，应记入专用记录本内，重要情况应及时向上级汇报，请示处理。2024/4/6 周六812.5.2 2.5.2 变压器常见故障分析变压器常见故障分析 在运行过程中，变压器可能发生各种不同的故障。造成变压器故障的原因是多方面的，要根据具体情况进行细致分析，并加以适当处理。变压器常见的故障主要有线圈故障、铁芯故障及分接开关、瓷套管故障等。其中，变压器绕组故障最多，占变压器故障的60%70%。绕组故障主要有匝间（或层间）短路、对地击穿和线圈相间短路等。其次是铁芯故障，约占15%，铁芯故障主要有铁芯片间绝缘损坏、铁芯片局部短路或局部熔毁、钢片有不正常的响声或噪声等。2024/4/6 周六821 1绕组故障绕组故障 （1）匝间短路 故障现象如下：变压器异常发热。气体继电器内气体呈灰白色或蓝色，有跳闸回路动作。油温增高，油有时发出“咕嘟”声。一次侧电流增高。各相直流电阻不平衡。故障严重时，差动保护动作，供电侧的过电流保护装置也要动作。2024/4/6 周六83故障产生的可能原因：故障产生的可能原因：变压器进水，水浸入绕组。由于自然损坏、散热不良或长期过负荷造成绝缘老化，在过电流引起的电磁力作用下，造成匝间绝缘损坏。绕组绕制时导线有毛刺，导线焊接不良、导线绝缘不良或线匝排列与换位、绕组压装等不正确，使绝缘受到损坏。由于变压器短路或其他故障，线圈受到振动与变形而损坏匝间绝缘。2024/4/6 周六84检查与处理方法：检查与处理方法：吊出器身、进行外观检查。测量直流电阻。将器身置于空气中，在绕组上加10%20%额定电压，如有损坏点则会冒烟。一般需重绕绕组。2024/4/6 周六85（2 2）线圈断线）线圈断线 故障现象：断线处发生电弧使变压器内有放电声。断线的相没有电流。产生的原因：由于连接不良或安装套管时使引线扭曲断开。线内部焊接不良或短路应力造成断线。检查与处理方法为；吊出器身进行检查，若因短路而造成故障，则应查明原因，消除故障，重新绕制线圈；若引线断线则重新接线。2024/4/6 周六86（3 3）地击穿和相间短路。）地击穿和相间短路。故障现象为：过电流保护装置动作。安全气道爆破、喷油。气体继电器动作。无安全气道与气体继电器的小型变压器，油箱变形受损。2024/4/6 周六87产生的原因：产生的原因：主绝缘因老化而有破裂、折断等严重缺陷。绝缘油受潮，使绝缘能力严重下降。短路时造成绕组变形损坏。绕组内有杂物落入。由过电压引起。引线随导电杆转动造成接地。2024/4/6 周六88检查与处理方法：检查与处理方法：吊出器身检查。用绝缘电阻表（兆欧表）测量绕组对油箱的绝缘电阻。将油进行简化试验（试验油的击穿电压）。应立即停止运行，重绕绕组。2024/4/6 周六892 2分接开关故障分接开关故障 （1）触头表面熔化与灼伤 故障现象：油温升高。气体继电器动作。过电流保护装置动作。产生原因：分接开关结构与装配上存在缺陷，造成接触不良。触点压力不够，短路时触点过热。检查及处理方法：测量各分接头的直流电阻，保证良好接触。2024/4/6 周六90（2 2）相间触点放电或各分接头放电）相间触点放电或各分接头放电 故障现象：高压熔丝熔断。气体继电器动作，安全气道爆破。变压器油发出“咕嘟”声。产生原因：过电压引起。变压器有灰尘或受潮。螺钉松动，触点接触不良，产生爬电烧伤绝缘。检查及处理方法：吊出器身，用绝缘电阻表进行检查，保证触头间良好接触。2024/4/6 周六913 3套管故障套管故障 （1）对地击穿 故障现象：高压熔丝熔断。产生原因：套管有裂纹或有碰伤。套管表面较脏。检查与处理方法：平时应注意套管的清洁，故障后必须更换套管。2024/4/6 周六92（2 2）套管间放电）套管间放电 故障现象：高压熔丝熔断。产生原因：套管间有杂物存在。检查与处理方法：更换套管。2024/4/6 周六934 4变压器油故障变压器油故障 油质变坏。故障现象：油色变暗。产生原因：变压器故障引起放电，造成油分解。变压器油长期受热，氧化严重，使油质恶化。检查与处理方法：分析油质，进行过滤或换油。2024/4/6 周六94问题与思考：问题与思考：7.7.在使用维护变压器时要注意哪些问题？在使用维护变压器时要注意哪些问题？8.8.变压器在使用中有哪些常见故障？变压器在使用中有哪些常见故障？