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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流变压器原理、结构及运行.精品文档.变压器原理、结构及运行 1. 变压器的基本原理及结构变压器是一种静止电器，它将一种等级的电压和电流变为同频率的另一种等级的电压和电流。 在电力系统中，我们向远方传输电力时，为减小线路上的电能损耗，需要升压变压器升高电压，同时，为满足用户用电要求，需要降压变压器降低电压。1.1 变压器的基本原理变压器的基本原理离不开“电生磁，磁生电”这个基本电磁感应规律。图11为单相变压器的简单原理图。当一次线圈（可以为高压侧，也可以为低压侧），加上电压U1，流过交流电流I1时，在铁芯中产生交变磁通（电生磁）。这些磁通的大部分
2、（即m）同时链着一、二次线圈，称它为主磁通。在主磁通m的作用下，两侧的线圈分别会感应起电势E1和E2（磁生电）。电势的大小与匝数成正比，用公式表示为：E = 4.44fNm其中：E 电势有效值f 周波N 匝数m 主磁通的最大值 图11 双绕组变压器原理图由于二次线圈和一次线圈匝数不同，感应电势E1和E2的大小也不相同。若忽略内阻抗的压降，感应电势就等于端电压。所以，电势大小不同也即电压大小不同，这就是变压器的变压原理。需要指出，如果不考虑变压器的损耗，二次侧输出功率等于一次输入功率。这样，二次侧电压和电流的乘积，就等于一次侧电压和电流的乘积。说明电压高的一侧，电流就小，电压低的一侧电流就大，故
3、变压器变压时电流的大小也发生变化。对于三相芯式变压器，其原理和单相变压器相同，但三相芯式变压器和三相变压器组（由三台单相变压器组成的变压器组）的磁路不同。三相变压器组的磁路特点是：每相主磁通各有单独的通路，各相磁路互不联系，当变压器一次侧外施电压对称时，三相磁通a、b、c也是对称的，三相空载电流也是对称的。三相芯式变压器的磁路系统是彼此相关的，每相主磁通都要借助于另外两相磁路来闭合，由于三相变压器各相磁路长度不一样，A、C相较长，B相最短，三相磁阻不一样。因此在外施三相对称电压时，三相空载电流是不相等的。显然，B相的空载电流要比A、C两相空载电流小。不过在带负荷情况下，由于空载电流的差别而带来
4、的影响很小，可不予考虑。当变压器二次侧空载时，一次侧仅流过产生主磁通的电流，此电流称为为变压器的激磁电流或空载电流。外加的一次侧电压不变，可以认为激磁电流不变，铁芯中的主磁通不变。当二次侧加负载流过电流后，该电流产生的磁势F2也将作用在同一铁芯上，起反向去磁作用，但因主磁通决定于端电压U1，所以基本不变，故原线圈的电流必将自动增加一个分量产生磁势F1以抵消二次线圈电流所产生的磁势F2。这样，一次线圈就流过两部分电流，一部分用来激磁的，另一部分用来抵消二次电流的，后一部分是随二次电流的增减而增减的，所以说二次电流增加，一次电流也会自动增加，就是这个道理。1.2 变压器的结构 变压器分类变压器的种
5、类很多，除按用途分类外，还可按其结构、相数和冷却方式等进行分类。按结构分（线圈）可分为：双绕组变压器和三绕组变压器、自耦变压器。按相数可分为：单相变压器、三相变压器。按冷却方式分为：油浸变压器（包括油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环风冷或水冷等形式）、干式变压器。按调压方式可分为：无激磁（无载）调压变压器、有载调压变压器。我厂二期（#3、#4机组）的两台主变压器均采用单相强油循环、强迫风冷、无激磁调压升压变压器。#3、#4机组的四台高压厂用工作变压器采用三相、油浸风冷、无激磁调压的降压变压器。#3、#4机组配置的二台启动/备用变压器采用三相、油浸风冷、有载调压的降压变压器。厂用低压变压器
6、多为干式变压器。 变压器的结构油浸变压器的结构主要由以下几部分组成：器身包括铁芯、绕组、绝缘、引线装置。油箱包括油箱本体、循环油泵、放油阀等。冷却装置包括散热器、风扇等。保护装置包括储油柜、吸湿器、净油器、测温元件、气体继电器、油表等。出线装置包括高、低压套管。铁芯铁芯是用以构成耦合磁通的磁路，通常用0.35mm或0.5mm厚的硅钢片叠成，缠绕绕组的部分叫铁芯，连接铁芯的部分称为铁轭。铁芯采用硅钢片能够提高磁路的导磁性能和减少涡流、磁滞损耗。硅钢片有冷轧和热轧两种，冷轧硅钢片比热轧硅钢片导磁高，损耗小，冷轧硅钢片还具有方向性，所以我厂的大容量变压器都采用冷轧硅钢片制成的铁芯。芯柱的截面一般为阶
7、梯形，这可以充分利用圆形线圈的空间，另外较大直径的铁芯，叠片间留有油道，以利于散热。铁芯及构件应接地，这是为了防止变压器在运行或试验时，由于静电感应在铁芯或其它金属构件上产生悬浮电位而造成对地放电。铁芯叠片只允许一点接地，如两点接地，则接地点之间可能形成闭合回路，当主磁通穿过此闭合回路时就会产生循环电流，造成局部过热。绕组绕组是变压器的电路部分，它一般用电缆纸绝缘的铜线或者铝线绕制而成，为了使绕组便于制造和在电磁力的作用下受力均匀及良好的机械性能，将线圈绕成圆筒形，然后把圆筒形的高低压绕组同心地套在芯柱上，低压绕组在内，靠近铁芯，高压绕组在外，这样放置有利于绕组对铁芯的绝缘。容量较大的变压器绕
8、组通常是由几根导线并列起来绕制的，在绕制时要换位，即让各导线在绕制时互换内外导线的位置，目的是为了使各股导线最终阻抗相等，运行时电流分布均匀，从而减少导线的附加损耗。 变压器的绝缘变压器的导电部分之间及对地都要加绝缘，油浸式变压器的绝缘笼统地讲可分成油箱里的内绝缘和油箱外的空气绝缘（外绝缘）两类，所谓内绝缘指的是油箱中的各部分的绝缘。外绝缘是空气绝缘，即套管上部对地和彼此之间的绝缘以及保护间隙。内绝缘又分为主绝缘和从绝缘。主绝缘是绕组与地以及绕组与绕组之间的绝缘，从绝缘是指绕组的层间、匝间、分接开关部分之间的绝缘。不同的绝缘材料，其耐热能力是不同的。根据其耐热能力，绝缘材料可分为七个等级：分别
9、为Y、A、E、B、F、H、C级，它们的最高允许温度分别为90、105、120、130、155、180、180以上。这些绝缘材料的耐热能力也不是绝对的，只是说如果在高于此温度下运行时，绝缘材料易老化。另外，变压器油也是起绝缘和冷却作用的。 分接开关变压器常利用改变绕组匝数的方法进行调压。为了改变绕组匝数（通常改变高压侧匝数），把绕组分出若干抽头，这些抽头叫做分接头，用以连接及切换分接头的装置叫分接开关，分接开关分为无载调压分接开关和有载调压分接开关。a. 无载调压分接开关无载调压分接开关是指在切换分接头时必须在变压器完全停电的情况下进行的分接开关，分接开关有楔形和夹片式两种。#3、#4主变压器采
10、用DWP楔形分接开关，高压厂用变压器采用DWJ夹片式分接开关。DWP楔形分接开关此分接开关的型号为DWP220/1000，符号说明：D单相、W无激磁、P楔形（即动触头为楔形）、220额定电压（千伏）、1000额定电流（安培）。楔形开关装在变压器的器身上，操动机构安装在变压器油箱盖上，由操动杆将其两部分联接在一起。当顺时针方向转动操动机构手柄时，开关的楔形触头则按逆时针方向转动，每完成一个分接位置变换，手柄须转动300度。此开关操作方法：先拧下M6螺钉取下外罩，将手柄杆向一端拉出，再提起定位销钉并旋转约45，使销钉搁住，然后按座上轴的转向标记（箭头方向）转动手柄，此时偏心转轴随之转动，并带动支持
11、件及触头向逆时针方向转动，当定位件缺口对准你所需要的位置后再反向慢慢转一下，到转不动时即确认开关已正位。放下定位销钉固定在定位孔内即完成了一个分接位置变换的操作。DWJ型无载分接开关它安装在高压厂用变压器身上，操作机构安装在变压器油箱盖上，开关型式为DWJ型，符号说明：D单相、W无载、J夹片式触头。分接开关有6个定触头，在定触头一端焊有铜电缆或铝铜接头，固定在一长绝缘板上，上下支撑由两块圆型绝缘板用螺栓固定在长绝缘板上，中间绝缘丝杆上装有绝缘螺母，绝缘螺母铆有动触头片及圆柱型弹簧。每调整一级电压，传动机构转轴旋转4转。当需要调分接头时打开手柄罩提起定位销，然后操作手柄，转轴旋转后就可松开定位销
12、。接头、绝缘管及绝缘丝杆一同转动，转轴每转动4圈则外齿轮露出一个阿拉伯数字，当外齿轮阿拉伯数字和指示盘上的指示标志对正时即完成一次分接头调整。这时，定位销自动定位锁固。b. 有载调压分接开关有载调压分接开关是指在切换分接头时，不需要变压器停电就可切换。我厂启动/备用变压器采用三柱式有载分接开关，其型号为M III350/1108。有载调压分接开关由装在下面带有抽头选择器的切换开关组成。抽头选择器的上齿轮偏心地安装在切换开关上，切换开关安装在它自己的油室内，有自己单独的油箱和储油柜。分接开关的端盖上还联结有驱动轴和一根通向油枕的管道。工作过程： 调压线圈的调压部分有9个分头，一个范围开关（也叫换
13、向开关、极性开关），可调十七级电压。线圈分接头直接接至相应选择开关的定触头，选择开关每相分两组，单数组在上部，形成上选择；双数组在下部，形成下选择。这样分组是为了有可能作好切换到相邻分头的准备。上下选择的动触头的轴是分开的（套轴结构），可以分别转动。选择开关触头的引线连到切换开关的定触头上，并且有过渡电阻。切换开关的动触头是三相联动的，由切换开关的动触头引出三相线圈中性点。选择开关又称细调开关，其作用是按分接顺序，随着换接过程将即刻要换接的分接头预先接通。切换开关的作用是专门承担切断电流，消灭弧光。如将分接头由抽头1切到2时，先将下选择触头移到抽头2位置，然后将切换开关动触头移到U2就使分接头
14、2接通了，在切换开关的动触头从固定触头U1转到U2过程中，先将U1和U2的过渡电阻接入，各通过负荷电流的一半及环流（其中一个电阻通过1/2负荷电流加环流，另一个电阻通过1/2负荷电流减环流），动触头继续转动把U1的电阻断开，切断电流，产生弧光，最后动触头转到U2上。范围开关的作用是根据调压需要，扩大选择开关的调压范围，以形成多范围调整。范围开关的调整过程：如果范围开关K在负极上，要想改变极性，把下选择开关K移到正极即可，然后把上选择开关从1位置转到9位置后，转动切换开关动触头到U1，就完成转换任务。综上所述，范围开关的极性切换，只有在上选择器抽头由1转到9或由9转到1分接头时，范围开关方可由“
15、1”切到“10”或由“10”切到“1”。 引线装置引线是指连接各绕组、绕组与套管以及绕组和分接开关的导线。引线要从绕组内部引出来必须要从绕组之间、绕组与铁芯油箱壁之间穿过，因此，必须保证引线对这些部分有足够的绝缘距离。 变压器油箱及附属设备、冷却装置a. 油箱油浸式电力变压器的器身装在充满变压器油的油箱中，油箱用钢板焊接而成，呈椭圆筒状。它的箱壁装有散热器，散热器采用扁管式，与圆管相比，在相同的散热面积下可节省油。b. 冷却装置包括风扇装置和散热器，对强油导向风冷的变压器还包括冷却器和油泵。变压器风扇装在每个散热器的环形空间内的支架上，该风扇主要是由轴流式单级叶轮和专用的户外形三相异步电动机组
16、成，可在周围气温30 +40下长期运行。散热器的作用是，当变压器上层油温和下层油温产生温差时通过散热器形成油的对流，经散热器冷却后流回到油箱，起到降低变压器温度的作用。为了提高变压器油的冷却效果可采用风冷和强油风冷，对散热器的要求是：变压器散热量小时，采用自然冷却散热器，对要求散热容量大时采用带风扇装置的散热器，散热器都采用扁管式结构。冷却器油泵：对于大容量变压器，为了达到冷却效果，增强油的循环流动，增设油泵，油泵电动机的电压采用交流380V，由双路供电。正常一路为工作电源，另一路为备用电源，当工作电源故障时，备用电源自动投入，而当工作电源恢复时，备用电源自动退出。 变压器保护装置a. 储油柜
17、储油柜又叫油枕，是由钢板作成的圆筒形容器，水平安装在变压器油箱盖上，用弯曲联管与油箱连接，油枕容积一般为变压器所装油量的810%。储油柜采用隔膜式，它是利用柜内隔膜将变压器油和大气隔离，这样可防止油老化和吸收水份，保证变压器油的绝缘强度。图12 无载调压变压器储油柜 图13有载调压变压器储油柜无载调压变压器用隔膜式储油柜的结构，如图12。储油柜中间装有半圆形橡胶隔膜1，隔膜周边均由柜沿上下密封垫压紧，使其隔膜在油面上，并随着油面的上升或下降而上下浮动。在储油柜的右端柜底上方，装有磁针式油位表8，油位表连杆6可以自由伸缩，连杆端头与隔膜上的支架4联在一起，当隔膜上下浮动时，改变连杆运动角度，由传
18、动齿轮和机构来变换油位表指针的指示位置。油位表在最高和最低油位均有报警信号，当储油柜内油位达到最高或最低油位时可自动发出报警，另外通过油位表上的刻度和油温度关系曲线，可查得变压器油的温度。在储油柜下边设有集气盒13，它与气体继电器连接，这样从继电器逸出的气体就集聚在盒内使之不能进入储油柜，在集气盒上焊有导气管，通过导气管，可以放出气体或取样用。集污盒15供放出储油柜内的污物。有载调压变压器的储油柜如图13所示，与无载变压器储油柜结构相同，但因有载调压变压器的分接开关有单独的油箱，所以又加装单独的储油柜16和相应的油位表17。b. 吸湿器吸湿器又叫呼吸器，是供清除和干燥由于变压器油温变化而进入变
19、压器储油柜的空气中的杂物和潮气，以保持变压器油的清洁和绝缘强度。吸湿器分两种：一是吊式，二是座式。我厂的油浸变压器都采用吊式吸湿器，其结构如图14所示。主体为一玻璃管，内盛有氯化钴浸渍过的硅胶（变色硅胶）作为吸湿剂，罩中装有变压器油作为杂物过滤剂，当变压器由于负荷或环境温度的变化而使变压器油的体积发生膨胀，迫使储油柜内的气体通过吸湿器产生呼吸，以清除空气中的杂物和潮气保持变压器内油的绝缘强度。变色硅胶在干燥状态下呈兰色，吸收潮气后呈粉红色，此时说明硅胶已失去吸湿效能，必须进行干燥或更换。图14 吊式吸湿器c. 净油器它是一个充满吸附剂（活性氧化铝或硅胶）的容器，它安装在油浸变压器油箱的侧壁，变
20、压器油箱内的油由于上下层温度的不同，油的本身有对流循环现象，其中流经净油器的油与吸附剂接触时，使油中所带的水分、游离酸和油中的过氧化物都被吸收，使变压器油得到净化从而延长了变压器油的使用期限。d. 气体继电器（瓦斯继电器）气体继电器安装在油箱和储油柜的联管中间，它的作用是当变压器内部发生绝缘击穿、线圈短路以及铁芯烧毁等故障时，给运行人员发出信号或切断电源以保护变压器。另外，利用气体继电器还可以观察分解出气体的颜色及数量，还能取气样。气体继电器主要有三种形式：浮筒式、挡板式及复合式。我厂的变压器都采用复合式气体继电器，其结构如图15所示。图15 瓦斯继电器它是由开口杯和挡板复合而成的，变压器正常
21、工作时，轻瓦斯部分的开口杯处于上浮状态，干簧接点断开，重瓦斯的挡板在弹簧的保持下处于正常位置，双簧接点断开。当变压器油箱内发生轻微的故障时，因油或绝缘材料的分解而产生的气体聚积在继电器的上部，迫使继电器油面下降，开口杯随之下降，使永久磁铁靠近干簧接点，干簧接点接通，发出轻瓦斯信号，当变压器油箱内发生严重故障时油箱内出现变压器油的浪涌，强大的油流冲击挡板，当油的流速达到整定流速时，就克服了弹簧的反作用力而使挡板倾斜到一定位置，于是固定在挡板上的永久磁铁接近干簧点，使干簧点接通，发生重瓦斯保护的跳闸脉冲。 瓦斯保护是变压器的主要保护，它能保护变压器内部所发生的大部分故障。目前采用的瓦斯继电器大都为
22、信号和跳闸两种保护形式，即轻瓦斯动作时发出预告信号，重瓦斯动作则立刻跳闸。瓦斯动作以后，瓦斯继电器内积聚了气体，运行人员可用预先准备好的取样瓶从瓦斯继电器排气门处取样。要特别注意不使空气混入，为此，在取样前应仔细检查取样器中的水位，取得气样后，就可根据继电器内积聚的气体量、颜色和化学成分等来初步判断故障的情况和性质。根据气体的多少，可以估计故障的大小，如积聚的气体是无色无味而不可燃的，则瓦斯继电器动作的原因是油中分离出来的空气所致，若气体是可燃的，则瓦斯继电器动作的原因是变压器内部故障所致。 气体的颜色鉴别必须迅速进行，否则经一定的时间颜色就会沉淀消失。根据气体颜色可初步判断故障性质和位置。如
23、气体为黄色但不易燃烧，即为木质部分故障。若为淡灰色且强烈嗅味可燃烧气体，即为绝缘纸或极故障。若为灰色和黑色易燃的气体，则为短路后油被分解的气体。根据这些情况，结合变压器的绝缘材料，就可以分析判断变压器的故障和部位。以便在解体检修以前做好材料和技术等方面的准备。e. 电阻温度计它是用来控制室远距离指示变压器油温度，超过规定值时报警。电阻温度计是由热电阻转换开关，动圈式温度指示调节仪等部件组成，热电阻装在变压器上，随着变压器油温升降而改变其电阻值。热电阻由感温元件、绝缘套管、保护套管和接线盒等主要部分组成。热电阻座安装于变压器箱盖上，在热电阻座中必须注满变压器油，但管中应留有20mm的空气层高度，
24、以便油的膨胀。f. 压力释放阀压力释放阀用于以变压器油为冷却介质的大中型变压器，安装在变压器油箱或侧壁上。压力释放阀在变压器正常工作时，保护变压器油与外部空气安全隔离，当变压器一旦发生短路时，变压器线圈将产生电弧和火花，使变压器油在瞬间产生大量气体，油箱内的压力猛增。这种过压全靠压力释放阀来保护。当压力达到动作压力时，阀门在两毫秒内开启，使变压器油箱内压力下降，不致使器身变形和爆裂。压力释放阀的关闭压力在0.3kgf/cm2左右，使油箱内保持正压，确保油箱外部的空气、灰尘和水份不能进入油箱内。图16 压力释放阀压力释放阀的结构如图16所示。密封圈4、5用于阀座与变压器升高座法兰之间的密封，膜盘
25、3由弹簧7压紧在胶圈上而关闭，当压力作用在膜盘上超过弹簧压力时，膜盘升高和胶圈脱离，流体分布到整个膜盘直到胶圈，膜盘立即跳起，阀门开启。当变压器油箱中的压力恢复到正常时，膜盘立即复位。当变压器出现小事故，产生少量气体时，密封圈4变形，可排除少量气体，能防止误动作。护盖6上装有粉红色标志杆8，当阀动作时，膜盘推动标志杆而升高，突出护板3046mm。标志杆突起时，说明阀已动作过，当膜盘复位后，标志杆还滞留在动作后位置，需用10手动复位。 磁力油位汁 磁力油位计的指针通过轴与一磁铁A相连，另一磁铁B通过轴与连杆相连，该连杆的两端又分别装有玻璃浮子和平衡锤。当变压器油枕的油面升高或降低时玻璃浮子也随着
26、升降，通过连杆使永久磁铁B转动，由于磁铁A和B的相互作用，当B转动时A也转动，与A同轴的指针也转动，指针所指刻度即油位高度。 变压器套管 它是将变压器绕组的高压引线引出到油箱外部的绝缘装置，是引线对地(外壳)的绝缘，又担负着固定引线的作用，因此必须具备规定的电气强度和良好的热稳定性。 对于油浸变压器多采用充油套管，主要由接线头、导电杆、引线头、绝缘套管、导电管等组成，套管内的变压器油与变压器主体相连通。在运行中为保证套管内充满油，应使变压器储油柜的油面高度不低于套管带电部分40毫米，另外变压器注油时，须将放气塞打开，等到油充满后再拧紧。 套管式电流互感器 套管式电流互感器一般安装在变压器套管上
27、，不带一次绕组及一次绝缘，必须和变压器套管成套使用。 我厂变压器采用套管式电流互感器的型号意义如下（以LRB220型为例）： L 电流互感器R 装入式(即套管式)B 保护级220电压等级（KV）主变压器和高压厂用变压器的套管式电流互感器无一次绕组，铁芯由冷轧带状硅钢片卷制成环形，并经过退火处理。在铁芯上用缩醛漆包圆铜线均匀绕成二次绕组，二次绕组与铁芯间用纸板绝缘，其外包绝缘经浸漆处理。启动/备用变压器的套管式电流互感器的铁芯由厚度为0.35mm的条形优质晶粒取向硅钢片卷制成环形。* 主变中性点接地刀闸简介主变中性点接地刀闸采用GW8110G(W)型户外装置，供无载负荷情况下，分合变压器中性点联
28、线之用，该刀闸所配用的操作机构为CS85型人力操作机构。该刀闸是由支持绝缘子、绝缘瓷座和导电部分组成，在支持绝缘子上部装有静触头及联结母线的连接板，在支持绝缘子和绝缘瓷座之间有金属座操作拐臂，操作绝缘子底部上有刀闸。操作机构通过连杆、操作绝缘子、拐臂与闸刀相连。 2. 三相变压器的特殊问题 2.1 三相变压器的接线组别 对电力变压器来说，三相绕组的连接方式有两种基本方式，即Y接线和接线。 三相绕组的连接法、绕组的绕向和绕组端头的标志这几个因素会影响三相变压器一二次线电压的相位关系。一般用时钟表示法来表明变压器一二次线电压的相位关系，它们的相位差连同接线方式总称为变压器的连接组别。所谓时钟表示法
29、，即以变压器高压侧线电压的向量作为时钟长针，并固定指着“12”点，以低压侧同名线电压的向量做为时钟短针，它所指的时数，即表示该连接组的组号。例如Y/Y连接，当UAB与Uab同相时，则连接组别为Y/Y12。绕组的连接图均以高压侧的视向为准，连接组别的表示式中，斜线上面的符号表示高压绕组的连接方式，斜线下面的符号表示低压绕组的连接方式，横线后面的数字表示组号，凡是一二次绕组接线方式相同的变压器，组号为偶数，一二次绕组接线方式不同的变压器，组号为奇数。在国家标准中，只有下列连接组别：Y0/Y12、Y/Y012、Y0/11、Y/11，Y0表示星形接线的中性点接地。 对于单相变压器，以其高低压侧电压或电
30、势向量的相位关系表示其组别。 在有磁耦合的线圈中，感应电势有个极性关系问题。任一瞬时，在同一磁通作用下，有磁耦合的各线圈中将感应电势，这些电势都有瞬时极性(即正极性和负极性)。极性相同的点称为同极性端，或叫同名端。如果某一线圈的某一端头的电位为正时，另一线圈必有一端头电压也为正，这两个具有正极性的端头，也是同极性端。同极性端表示各电路瞬时极性间的相对关系，瞬时极性随时间而变，但相对极性都不变。同极性端用标记*表示。 2.2 变压器合闸时的励磁涌流 当合上断路器给变压器充电时，可以看到变压器电流表的指针摆得很大，然后返回到正常的空载电流值，这个冲击电流通常叫做励磁涌流。 为什么变压器充电时会产生
31、励磁涌流呢？为了说明这个问题，我们分别讨论以下两种情况下合闸的现象。 综上所述，变压器空载接人电网的合闸过程实际上主要表现为主磁通的暂态变化，而暂态磁通的大小主要取决于合闸相角，在最严重的情况下，铁芯主磁通可达稳态最大值的2倍。 应当指出，在考虑铁芯原有剩磁情况下，暂态过程中铁芯主磁通的最大值更大，由于剩磁一般为稳态运行的主磁通m的2030%，故在计入剩磁后，空载合闸时，铁芯主磁通的最大值就有可能达到稳态运行时主磁通的2.22.3倍，激磁涌流可达额定电流的68倍。 但是，由于变压器电阻r的存在，激磁涌流逐渐衰减而不致维持太大，衰减的快慢由时间常数T=L/r所快定，L为整个铁芯的电感，其大小随铁
32、芯的饱和程度而变。一般小型变压器衰减很快，约几个周波就达到稳定状态，大型变压器衰减较慢，有的衰减过程可延续到20秒，但通常在1秒之内暂态电流己大大衰减。 在三相变压器中，由于三相的相位互差120，因此，当合闸时，总有一相电压的初相角接近于零，而使合闸电流达到很大的数值。 激磁涌流对变压器本身没有直接危害，但它能使继电保护动作，故新型的继电保护装置都有避开激磁涌流而不动作的措施。其中之一就是利用激磁涌流中的直流分量和高次谐波分量以区别短路电流。3. 分裂变压器分裂变压器和普通变压器的区别在于，在它的低压绕组中有一个或几个绕组分裂成额定容量相等的几个支路，这几个支路之间没有电气联系，仅有较弱的磁联
33、系，而且各分支之间有较大的阻抗。应用较多的是双绕组双分裂变压器，它有一个高压绕组和两个分裂的低压绕组，分裂绕组的额定电压和额定容量都相同。 分裂变压器有三种运行方式 a. 分裂运行：两个低压分裂绕组运行，低压绕组间有穿越功率，高压绕组不运行，高低压绕组间无穿越功率。在这种运行方式下，两个低压绕组间的阻抗称分裂阻抗。 b. 并联运行：两个低压绕组并联，高低压绕组运行，高低压绕组间有穿越功率，在这种运行方式下，高低压绕组间的阻抗为穿越阻抗。 c. 单独运行：当任一低压绕组开路，另一低压绕组和高压绕组运行，在此运行方式下，高低压绕组之间的阻抗称为半穿越阻抗。 分裂阻抗和穿越阻抗之比，一般称为分裂系数
34、。 分裂变压器有以下优缺点： a. 能有效地限制低压侧短路电流，因而可选用轻型开关设备，节省投资。正常运行时，分裂变压器的穿越阻抗和普通变压器的阻抗值相同，当低压侧一端短路时，由于分裂阻抗较大，短路电流较小。 b. 在应用分裂变压器对两段母线供电时，当一段母线发生短路时，除能有效地限制短路电流外，还能使另一段母线上电压保持一定水平，不致影响用户的运行。 c. 分裂变压器在制造上复杂，例如当低压绕组产生接地故障时，很大的电流流向一侧绕组，在分裂变压器铁芯中失去磁的平衡，在轴向上产生巨大的短路机械应力，必须采取坚实的支撑机构，因此，在造价上分裂变压器约比同容量普通变压器贵20%。 d. 分裂变压器
35、中对两段低压母线供电时，如两段负荷不相等，两段母线上的电压也不相等，损耗也增大，所以分裂变压器适用于两段负荷均衡，又需限制短路电流的情况。4. 变压器的运行与维护 变压器停送电操作原则 变压器停电时先停负荷侧后停电源侧，送电时则相反，原因如下:a. 多电源情况下，按上述顺序停电，可防止变压器反充电。另外，若停电时先停电源侧，遇有故障可能造成保护误动或拒动，延长故障切除时间，也可能扩大停电范围。 b. 当负荷侧母线电压互感器带有低周波减载装置，且装设电流闭锁时，停电时先停电源侧开关，可能由于大型同步电机的反馈，使低周减载装置误动作。 c. 从电源侧逐级送电，如遇故障便于按送电范围检查、判断和处理
36、。 变压器停送电保护使用原则: 送电前，保护原则上全部投入(但有可能误动的保护或试验未合格的保护需经领导批准停用，变压器在失去全部主保护严禁送电和运行)。停电后，在没有影响备用设备或运行设备，或继电班无工作时，保护压板可不用断开，需要断开的保护压板必须在交接班帐上交待清楚。 变压器为什么在正式运行前要做冲击试验?冲击试验做几次？ a. 拉开空载变压器时，有可能产生空载过电压，在电力系统中性点不接地或经消弧线圈接地时，过电压幅值可达44.5倍相电压，在中性点直接接地时，可达3倍相电压。为了检查变压器绝缘强度能否承受全电压或操作过电压，需做冲击试验。 b. 带电投入空载变压器时，会产生励磁涌流，其
37、值可达68倍额定电流，励磁涌流开始衰减较快，一般经0.51秒后即减到0.250.5倍额定电流值，但全部衰减时间较长，大容量变压器可达几十秒。由于励磁涌流产生很大的电动力，为了考核变压器的机械强度，同时考核励磁涌流衰减初期能否造成继电保护误动需做冲击试验。 冲击试验次数：新安装的变压器全电压冲击5次；大修后冲击3次。每次冲击试验后，要检查变压器有无异音异状。 测量变压器的绝缘电阻应注意的问题 a. 摇测前应将瓷套管清扫干净，拆除全部接地线和引线（包括中性点引线）。 b. 使用合格的2500伏摇表，摇测时将摇表放平，当转速每分钟达到120转时，读R15和R60两个数值，以测出吸收比。 c. 摇测时
38、应记录当时变压器的油温及环境温度。d. 摇测后将变压器线圈对地放电，防止触电。 e. 摇测项目：一次对二次、一次对地、二次对地。变压器在运行中补油应注意什么问题 a. 注意防止混油，新补入的油应经试验合格。 b. 补油前应将重瓦斯保护改投信号位置，防止误动跳闸。 c. 补油后要注意检查瓦斯继电器，及时放出内部气体，24小时后无问题再将重瓦斯投入跳闸位置。 d. 补油量要适宜，油位与变压器当时的油温相适应。 e. 禁止从变压器下部截门补油，以防将变压器底部沉淀物冲起进入线圈内，影响变压器绝缘。变压器定期试验周期、项目、标准是怎样规定的，怎样分析绝缘状况： 运行中的变压器进行定期试验主要是监督其绝
39、缘状况，一般每年对变压器做一次预防性试验。 试验标准：按水利电力部颁发的电气试验规程规定。试验项目： a. 绝缘电阻和吸收比b. 介质损失角c. 泄漏电流 d. 分接开关的直流电阻 e. 变压器油的电气性能(包括绝缘电阻、介质损失角和击穿电压三个项目) f. 油色谱分析 分析方法：除按规程规定标准衡量是否合格外，还要将各项目的试验结果与前两次试验的结果对比，进行纵横分析比较，必要时对怀疑的问题增加鉴定性的试验，找出缺陷，列入检修计划进行处理，并加强运行中的监视。 注意事项：分析变压器绝缘时，要注意试验时的油温，应换算到20的值以及试验使用的仪表、天气情况等对试验结果的影响。 变压器的特殊巡视项
40、目 a. 过负荷时监视负荷、油温和油位的变化，接头接触应良好，冷却系统应运行通常。 b. 大风天气时监视引线摆动情况及有无搭挂杂物。 c. 雷雨天气时监视瓷套管有无放电闪络现象，避雷器的放电记录器动作情况。 d. 下雾天气时监视瓷套管有无放电打火现象，重点监视污秽瓷质部分。 e. 下雪天气时根据积雪溶化情况检查接头发热部位，及时清理冰棒。 f. 短路故障后检查有关设备，接头有无变形。 如何判断变压器音响是否正常?发生异音可能是什么原因? 变压器正常运行时，应发出均匀的“嗡嗡”声，这是因为交流电通过变压器的线圈时，在铁芯里产生周期性变化的磁力线，引起自身的振动发出响声，如果产生不均匀声音或其它异
41、音，都是不正常的。发生异音的原因有下列几种可能： a. 过负荷引起的。 b. 内部接触不良放电打火。 c. 个别零件松动。 d. 系统有接地或短路。 e. 大动力起动，负荷变化较大(如电弧炉等的起动)。 f. 铁磁谐振。 如何判断油位是否正常，出现假油位是什么原因，怎样处理。 变压器油位正常变化（排除渗漏油）决定于变压器的油温变化，因为油温的变化直接影响变压器油的体积，使油标内的油面上升或下降。影响变压器的油温因素有负荷、环境温度和冷却装置运行状况等。如果油温变化是正常的，而油标管内油位不变化或变化异常，则说明油位是假的。运行中出现假油位的原因可能有：油标管堵塞、呼吸器堵塞、防爆管通气孔堵塞等
42、。处理时，先将重瓦斯解除。 变压器缺油的影响有： a. 运行中的变压器油位下降过低，可能造成瓦斯保护误动作。 b. 缺油严重时内部线圈暴露，可能造成绝缘损坏击穿事故。 c. 变压器处于停用状态时，严重缺油线圈暴露则容易受潮，线圈绝缘下降。如何判断变压器的温度变化是正常还是异常的变压器在运行中，铁芯和线圈的损耗转化为热量，引起各部位发热，温度升高，热量向周围以辐射和传导等方式扩散出去，当发热与散热接近平衡状态时，各部分的温度趋于稳定。铁损是基本不变的，而铜损随负荷而变化。巡视检查变压器时应记录环境温度、上层油温、线圈温度、负荷以及油位指示，与以前数值对照分析判断变压器是否运行正常。 若发现在同样
43、条件下油温比平时高出10以上，或负荷不变但温度不断上升，而冷却装置运行正常，则认为变压器发生内部故障，应注意温度表有无误差(失灵)。 变压器的常见故障 绕组的主绝缘和匝间绝缘故障。变压器绕组的主绝缘和匝间绝缘是容易发生故障的部位，其主要原因是： a. 由于长期过负荷运行、散热条件差或变压器使用年限长久，使变压器绝缘老化脆裂，抗电强度大大降低。 b. 变压器经过多年的短路冲击，使绕组受力变形，虽然还能运行，但隐藏着绝缘缺陷，一旦遇有电压波动即有可能把绝缘击穿。 c. 变压器油中进水，使绝缘强度大大降低不能承受允许的电压而造成绝缘击穿。 d. 在高压绕组加强段处或低压绕组部位，因绝缘膨胀使油道堵塞
44、，造成绝缘过热而老化，发生击穿短路。 e. 由于防雷设施不完善，在大气过电压作用下，发生绝缘击穿事故。 引线处绝缘故障。变压器引线是靠套管支撑和绝缘，由于套管上端帽罩不严而进水，主绝缘变潮而击穿，或变压器严重缺油而油箱内引线暴露在空气中，造成内部闪络，都会在引线处故障。 铁芯绝缘故障。变压器铁芯是用硅钢片叠成的，硅钢片之间有绝缘漆膜，若由于紧固不好使漆膜破坏将因此产生涡流而发生局部过热。同样道理夹紧铁芯的穿心螺丝、压铁等部件若绝缘破坏，同样会发生过热现象。 套管处闪络和爆炸。变压器高压侧(110KV及以上)一般使用电容套管，由于瓷质不良有沙眼或裂纹，电容芯子制造上有缺陷，内部有游离放电，套管密
45、封不好，有漏油现象，套管积垢严重等等，都可能发生闪络和爆炸。 分接开关故障。 对于无载调压分接开关，故障原因如下: a. 由于长时间靠压力接触，会出现弹簧压力不足，滚轮压力不均，使分接开关连接部分的有效接触面积减小，以及连接处接触部分镀银层磨损脱落，引起分接开关在运行中发热损坏。 b. 分接开关接触不良，引出线连接和焊接不良，经受不住短路电流的冲击而造成分接开关在变压器向外供出瞬间短路电流时被烧坏而发生故障。 c. 为了监视分接开关的接触好坏和回路的接通情况，变压器大修后应测分接开关所有位置的直流电阻值，小修后测运行分接头的直流电阻值，并与原始数据进行比较，看其数值有无大的变化，是否满足规程规
46、定。在试验和检修工作中，一定要严格核实分接头位置，(分相操作的要各相一致，运行分接头测直流电阻后一般不再变动)。 对于有载调压分接开关，故障原因如下: a. 有载分接开关的变压器，切换开关油箱与变压器油箱是互不相通的。若切换开关油箱发生严重缺油，则在切换中会发生短路故障，使分接开关烧毁。为此在运行中应分别监视两油箱油位在正常状态。 b. 分接开关机构故障，由于卡塞使分接开关停在过程位置上，造成分接开关烧坏。 c. 分接开关油箱不严，渗水漏油，或运行多年不进行油的检查化验，使油脏污绝缘强度下降造成故障。 d. 分支开关切换机构调整不好，触头烧损，严重时部分熔化，进而发生电弧引起故障。5 变压器绝缘油的气相色谱分析 实践证明，应用气相色谱分析，以检测变压器油中气体的组成和含量，是早期发现变压器内部故障征兆 (例如局部放电或火花放电)和掌握故障发展情况的一种有效方法，也是判断故障类型的重要手段之一。所以，要求对变压器定期进行油中溶解气体的色谱分析。