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变压器的日常修养、组成和保护

发布时间:2013-05-02

变压器

学习了很多关于变压器的内容了,但是科学知识是无穷无尽的,活到老学到老,人的一生都需要知识来丰富自己的思维,让自己变得渊博而有学识,下面我们就来讲解变压器的日常保养、组成和保护。
变压器
变压器
 

变压器的日常保养

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。

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、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。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。

当电力系统或用户变电站发生事故时,为保证对重要设备的连续供电,故允许变压器短时间过负荷运行,即事故过负荷,事故过负荷时会引起线圈温度超过允许值,因此对绝缘来讲比正常条件老化要快。但事故过负荷的机会少,在一般情况下变压器又是欠负荷运行,所以短时的过负荷致于损坏变压器的绝缘。事故过负荷的时间及倍数应根据制造厂规定执行。

变压器的构成


一个变压器通常包括:

两组或以上的线圈:以输入交流电电流与输出感应电流。

一圈金属芯:它把互感的磁场与线圈耦合在一起。

变压器一般运行在低频、导线围绕铁芯缠绕成绕组。虽然铁芯会造成一部分能量的损失,但这有助于将磁场限定在变压器内部,并提高效率。 电力变压器按照铁芯和绕组的结构分为芯式结构和壳式结构,以及按照磁通的分支数目(三相变压器有3,4或5个分支)分类。它们的性能各不相同。



薄片钢芯

变压器通常采用硅钢材料的铁芯作为主磁路。这样可以使线圈中磁场更加集中,变压器更加紧凑。 电力变压器的铁芯在设计的时候必须保防止达到磁路饱和,有时需要在磁路中设计一些气隙减少饱和。 实际使用的变压器铁芯采用非常薄,电阻较大的硅钢片叠压而成。 这样可以减少每层涡流带来的损耗和产生的热量。 电力变压器和音频电路有相似之处。典型分层铁芯一般为E和I字母的形状,称作“EI变压器”。 这种铁芯的一个问题就是当断电之后铁芯中会保持剩磁。 当再次加电后,剩磁会造成铁芯暂时饱和。 对于一些容量超过数百瓦的变压器会造成的严重后果,如果没有采用限流电路,涌流可造成主熔断器熔断。 更严重的是,对于大型电力变压器,涌流可造成主绕组变形、损害。

实芯铁芯

在如开关电源之类的高频电路中,有时使用具有较高的磁导率和电阻率的铁磁材料粉末铁芯。 在更高的频率下,需要使用绝缘体导磁材料,常见的有各种称作铁素体的陶瓷材料。 在一些调频无线电电路中的一些变压器铁芯采用可调铁芯,来配合耦合电路达到谐振。

卷铁芯

线圈线圈由电磁线所构成,用于环绕铁蕊,藉以通电产生磁场,或是经由磁场产生感应电流。

绝缘保护

屏蔽物

冷却剂有的变压器利用液态物质的循环进行热量的疏散。常用的液态物质为变压器油,其主要成分为烷烃、环烷烃、芳香烃等化合物。变压器油比热容较大,它吸收热量体积膨胀上升,在管中形成循环,再通过散热装置将热量散发到空气中。 有的变压器利用气态物质(如六氟化硫)作为冷却剂。由于导热能力的限制,气体冷却剂一般应用于小容量变压器。

关于变压器油,绝大多数采用的是矿物油, 极少数的变压器采用的是植物油。矿物油泄露可能会对环境造成污染,而植物油污染程度就会少很多。而且植物油的闪点要比矿物油的高。所以,在将来,植物油可能会取代矿物油
变压器
变压器


变压器的保护


变压器综合保护


变压器综合保护专用于电力变压器中性点,以实现变压器中性点接地运行或不接地运行两种不同的运行方式;从而避免由于系统故障,引发变压器中性点电压升高造成对变压器的损害。本产品广泛应用于电力、冶金、石化、建筑、环保等领域。

变压器差动保护

变压器的差动保护是变压器的主保护,是按循环电流原理装设的。 主要用来保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障,同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。 在绕组变压器的两侧均装设电流互感器,其二次侧按循环电流法接线,即如果两侧电流互感器的同级性端都朝向母线侧,则将同级性端子相连,并在两接线之间并联接入电流继电器。在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器的二次电流差,也就是说差动继电器是接在差动回路的。 从理论上讲,正常运行及外部故障时,差动回路电流为零。实际上由于两侧电流互感器的特性不可能完全一致等原因,在正常运行和外部短路时,差动回路中仍有不平衡电流Iumb流过,此时流过继电器的电流IK为 Ik=I1-I2=Iumb 要求不平衡点流应尽量的小,以确保继电器不会误动。 当变压器内部发生相间短路故障时,在差动回路中由于I2改变了方向或等于零(无电源侧),这是流过继电器的电流为I1与I2之和,即 Ik=I1+I2=Iumb 能使继电器可靠动作。 变压器差动保护的范围是构成变压器差动保护的电流互感器之间的电气设备、以及连接这些设备的导线。由于差动保护对保护区外故障不会动作,因此差动保护不需要与保护区外相邻元件保护在动作值和动作时限上相互配合,所以在区内故障时,可以瞬时动作。

变压器保护装置


变压器保护装置是集保护、监视、控制、通信等多种功能于一体的电力自动化高新技术产品,是构成智能化开关柜的理想电器单元。该产品内置一个由二十多个标准保护程序构成的保护库,具有对一次设备电压电流模拟量和开关量的完整强大的采集功能(电流测量通过保护CT实现)。

通过本文的具体讲解,大家对变压器是否有了多一层的见解了呢?大家一起好好学习科学知识吧。同时,希望本文能为有需要的读者带来一定的帮助。

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