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1、电气设备的运行和维护电气设备的运行和维护变压器构造原理变压器构造原理变压器的运行维护变压器的运行维护电动机的构造原理电动机的构造原理电动机的运行维护电动机的运行维护二次控制设备二次控制设备继电保护系统继电保护系统第一章：变压器第一章：变压器一.变压器的种类和作用：1.按用途可分为：电力变压器：升压和降压实验变压器：产生高电压实验电气设备。调压器：自耦调压器，移圈式调压器，磁饱和调压器。测量变压器：电压互感器、电流互感器。其他用途变压器：电炉变压器、整流变压器、电焊变压器、控制变压器、冲击变压器等。2.按结构分：双绕组变压器（双圈）用的最多。三绕组变压器(三圈）自耦变压器3.按相数分：单相 三相
2、 多相（整流用多相变）4.按冷却条件分：油浸变压器（油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环、强迫风冷、强迫水冷）干式变压器 充气式变压器（变压器箱内充满特种气体）5.按调压方式分：无激磁（无载）调压变压器 有载调压变压器6.按中性点绝缘水平可分：全绝缘变压器（变压器绝缘水平与首端水平相同。半绝缘变压器(中性点绝缘水平比首端低二.变压器的作用：1.降低变压器各级别的电压等级，以满足各种不同电压等级的电气设备使用。2.提高电压，减少送电损失（电力系统传送电能过程中，必然会产生电压和功率的损耗，在输送统一功率时，电压损耗与电压成反比，功率损耗与电压的平方成反比。）三.变压器的工作原理：U11一次侧
3、二次侧主磁通铁芯U2工作原理：在主磁通的作用下，两侧线圈分别感应起电势E1和E2,电势的大小与匝数成正比，忽略内阻抗压降，感应电势旧等于端电压，电势大小不同即电压大小不同，这就是变压的原理。（电生磁，磁生电的电磁现象。）要点：如果不考虑变压器的损耗，二次输出功率一次输入功率；即二次电压二次电流一次电压一次电流 变比KU1/U2=W1/W2变压器二次电流增加，一次电流也自动增加（当变压器二次空载时，一次侧仅流过产生主磁通的激磁电流，外加一次电压不变激磁电流不变主磁通不变当二次侧加负载电流后，也在铁心中产生磁通，主磁通的变化影响到一次，一次侧要保持主 磁通不变，必将另外再流过一部分电流，这一部分的
4、电流是随二次电流的增减而增减的。）这是从磁路上的理解，从电路上也可以看出：当二次电流产生的磁通改变了一次电流所产生的磁通时，相当于一次线圈的感抗起变化，即阻抗变小了，这样在外加电压不变的前提下，由于电路中阻抗变小，一次电流当然要增加，这增加部分即是一次电流中用来平衡二次电流的部分。四.变压器的构造：1.铁芯：用导磁性能很好的硅钢片叠放组成闭合磁路（为减少涡流损失，硅钢片的螺栓均做绝缘处理。）2.线圈：原、副线圈是用铜线或铝线绕成园筒形的多层线圈，绕在铁心柱上导线外边采用纸绝缘或纱包绝缘。3.油箱：室变压器的外壳，内装铁心、线圈并充满变压器油，变压器油起绝缘和散热的作用。4.油枕：当油随油温膨胀
5、或缩小时，油枕起储油及补油的作用，保证变压器充满油。同时，由于装了油枕，室变压器缩小了与空气的接触面，减少油的劣化速度，侧面装有一个油位计（油标管），监视油的变化。5.呼吸器：由铁管和玻璃容器组成，内装干燥剂（硅胶），当油枕内的空气随变压器油的体积膨胀或缩小时，排出或吸入的空气都经呼吸器过滤，保证油的清洁和干燥。6.气体继电器：是油浸式变压器所用的一种保护装置，由于变压器内部绝缘击穿、匝间短路、铁心烧毁等故障二使油分解产生气体或造成油流涌动时，使继电器的接点动作，接通指定的控制回路，并及时发出信号或自动切除变压器。还可以取气样进行观察分析气体的颜色和数量。7.压力释放：油浸式全密封变压器在运行
6、中，油被加热膨胀，内部压力会增加。当压力大到一定的程度，尤其是故障时，有可能使箱体爆裂。因此，在变压器顶部安装一个压力释放阀，当压力升高到某值时，会向外放油以避免过压力损坏。8.瓦斯继电器：变压器主保护，装在变压器的油箱和油枕的连接管上。瓦斯继电器的上接点接信号回路，下接点接跳闸回路。9.散热器（又称散热翅、冷却器）扇形、园形、排管等，散热面积愈大，散热效果愈好，当变压器上层油温和下部油温产生温差时，通过散热器形成油的对流。10.绝缘套管：引接线（有纯瓷、充油、和电容等不同形式。）11.分接开关：调压用，一般变压器的一二次线圈都有3至5个分头位置（三分头中间分头2为额定电压，相临分头相差5%，
7、多分头的相差2.5%）操作部分装于变压器顶部，经传动杆伸入变压器油箱。11.温度计：包括一个带电接点的温度计和测温管（外包），这两者用金属软管连接，测温包固定在油箱顶盖上的一个开口套筒内，套管内注满绝缘油，测温管内充满氯化或乙醚液体，当油温变化室，氯化甲烷的压力也跟着变化，使弹簧管变形而使表计的指针偏转，指示出相应的温度，在指针的轴上固定有一个接触板，它沿着两个带有触头的扇形片滑动，当温度上升到指针整定值时，两对接点分别导通，给出信号或启动自动冷却系统。五.变压器的几个重要参数：1.额定容量：(P）:厂家规定的使用条件下，在额定电压、电流连续运行时所输送的容量。2.额定电压：指变压器长期运行时
8、，所能承受的工作电压（指中间分接头）3.额定电流：额定电流：指在变压器额定容量下，允许长期通过的电流。4.容量比：变压器各侧的额定容量之间的比值。如某变压器容量为31500千伏安，其容量比为100%、100%、67%，即变压器的一次容量、二次容量、三次容量分别为31500、31500、21000千伏安，运行中注意按各侧所规定的容量监视负荷。5.电压比（变比）：指变压器各侧之间的电压比。6.铜损（短路损耗）：指第一、二次电流流过改线圈电阻所消耗的能量之和。由于线圈多为铜导线，故简称铜损。铜损与一、二次电流的平方成正比，铭牌上所标的千瓦数系指线圈在75时通过额定电流的铜损。7.铁损：指变压器在额定
9、电压下，（二次开路），在铁芯中消耗的功率。其中包括激磁损耗和涡流损耗。8.百分阻抗（短路电压%）：指指变压器二次短路，一次施加电压，并慢慢使电压加大，当二次产生的短路电流等于额定电流时，一次所施加的电压叫短路电压，铭牌上用的是百分数来表示，即：（短路电压%）短路电压/额定电压100%注意：注意：三圈变压器的百分阻抗有高、低压间、高中压间和中低压间三个百分阻抗，测高低压百分阻抗时，中压线圈需路，测高中压百分阻抗百分阻抗值时，低压线圈需开路，测中低间百分阻值时，高压线圈需开路。9.空载电流：指变压器在额定电压下空载（二次开路）运行时，一次线圈中通过的电流。一般以额定电流的百分数表示。即o%o/e1
10、00%为什么要搞清楚变压器的极性呢？因为变压器两侧线圈中的电压和电流是存在油相位关系的，而在日常工作中遇到要考虑变压器的接线组别及几台单相变压器进行串并联连接时，就都要搞清楚它们的极性。七.变压器的接线组别：三相变压器的一次线圈和二次线圈间电压或电流的相位关系就叫变压器的组别。相为关系实际上就是角度关系，而变压器的一二次各量的相位差都是30度倍数，这刚好与时钟一样有30度的分时针关系，这就有了变压器组别的最常用方法-时钟表示法：时钟表示法就是把变压器高压侧的线电压（或线电流）的向量作为长针，永远固定在12上，低压侧的线电压（或线电流）向量作为短针，再根据角度关系固定在时针上。如：Y/YD-12
11、接线，由于一次绕组和二次绕组同相，线端标号一致，所以一二次侧相对应的相电势是同相，其向量图如下图所示，若将图中A和a重合绘在一起看，则二次侧线电压向量Uab与一次侧线电压向量UAB也是同相，按规定UAB永远固定在12点上，即二次Uab也是12点，所以此此接线为12，记做Y/YO-12。ABCEAEaUabUAB向量图向量图接线图接线图线电压线电压相电压向量图相电压向量图abcEcEcEbEBECEaEbEAEBEC 又如：Y/-11接线，其连接顺序为ax-cz-bg,根据减极性的特点，两侧相电势为同相，又由于二次三相绕组接成形，其线电压与相电势相等，从向量图可以看出，二次侧线电压Uab等于相电
12、势Ebc,若将向量图中A和a重合绘在一起来看，则二次侧线电压向量Uab越前于一次侧线电压UAB30度，当向量UAB指在钟表12点，则向量Uab应指在11点，故这种接线组别记作Y/-11,如下图：EAabcxyzzyxBCAEaUABY/-11向量图向量图Y/-11接线接线图图UababcabcABCCAB00八.变压器的接线方式:接线方式的不同,直接关系到变压器的运行性能,制造和运行的经济性.下面介绍两种常用连接方式的优缺点:一.Y/Y接线(包括Y/Y0)优缺点:1.Y形和形相比,在承受同样线电压情况下,Y形的每相线圈承受的电压较小,故在制造上的绝缘材料较少,二由于每相流过的电流较大(Y形相电
13、流等用线电流)选用导线截面较粗,故线圈的机械强度较好,较能耐受短路时的机械力.2.中性点可以任意抽取,适用于三相四线制且Y接抽头放在中性点。3.在同样的绝缘水平下,Y接比接可获取较高的电压。4.由于选用导线较粗,可使匝间有较高的电容,能耐受较高的冲击电压。卡拉主变YNynod11 站用变Dyn3.一相发生故障只好停用。不象形接法的变压器可暂时接成形使用。二.Y0/或/Y接线:优点:1.二次电势中没有三次谐波和Y/Y接线中的主要弊病。2.根据需要可在一次侧（采用Y0/)或在二次侧（采用/Y0)抽取中性点。3.由于其中有一侧接成形，可基本维持另一侧Y接的中性点稳定。4.因为接线组别是单组数，即原来
14、有不同组别的两台变压器可以在改变外部首尾端标号的条件下并列，不需抽出器身重新接线。九.变压器分接头的调压作用：改变分接头位置，就是改变变压器的匝数，也即改变变压器的变比。变比KW1/W2U1/U2,很容易看出:分头在一次侧,改变一次侧线圈匝数改变K,K值一改变,加同样的电压U1情况下二次电压U2U1/K自然起变化,这就起了调节电压的作用.如:一台60005%/400的降压变压器,分接头放在额定电压位置室,变比K6000/40015,这时当高压侧加6000伏时,低压电压为400伏,现在要降低二次电压,根据公式U2U1/K来看,应增加K,也即增大K,也即增大高压侧的匝数,调分接头旧应该往5%这个分
15、接头调,这时,变比K6300/40045.8,二次电压就可以调到6000/15.5380伏.从原理上讲,抽分头从哪一侧抽都可以,但一般无激磁(无载)调压变压器抽分头都在高压侧,这是因为:变压器高压线圈套在低压线圈外面,抽头抽出和连接更方便.高压侧电流小,引出线和分接开关的载流部分可以截面小些,接触不良的问题也较易解决.十.变压器油的作用：变压器油由石油提炼而成。其作用是绝缘和冷却。变压器油的指标有十几项，主要有:粘度：粘度说明油的流动性好坏。粘度越低，流动性越大变压器冷却越好，老化时粘度就增高。运行中常用“安氏度”计量变压器油的粘度，称“条件粘度”，即规定50时油流出的时间与20时统一体积的水
16、流出的时间之比，规程规定粘度不应超1.8。（新油）闪光点：在一定条件下油被加热到某一温度，其蒸气与空气形成的混合物，若将小火苗移近，该混合物着火，这温度就叫闪光点。闪光点标志着油的蒸发量，当油蒸发时，体积就缩小，粘度增大，并出现有爆炸性的气体。规程规定：闪光点不得低于135，如果运行中油的闪光点比初始低5，说明有问题。而油的老化（如由于线匝短路，铁心起火等局部高温引起老化）会使闪光点剧烈降低。溶解于水的酸和碱：由于油在加工过程中清洗得不够，可能残留一部分矿物酸和碱，另外油的氧化也会形成一部分酸，这些可溶于水的酸和碱会促使油又早又快地老化，且会腐蚀金属部分和绝缘材料，降低绝缘强度，因此规定不论时
17、新油或运行油，都部应含有不溶于水的酸和碱。酸价：为了中和一克油中所含自由酸性化合物所必须的氢氧化钾的毫克数称为酸价。酸价增大，说明油已处于氧化初始阶段，这时油的其他特性尚为改变，根据酸性的大小，可以判断油的老化程度，规定;油的酸价不得大于0.4。机械混合物：加油过程落入的脏物，运行中由于油被电弧烧糊留下的碳末，以及绝缘部分掉下纤维等，都叫机械混合物，既可造成导电的路径影响绝缘强度，油可能沉积于绝缘表面或堵塞油道影响散热，所 以必须在大修时或运行中用滤油机或真空分离机加以净化。电气绝缘强度（抗电强度）：油的抗电强度是以击穿1厘米的油层所需的电压（伏数）计量。规程规定：用于35KV及以上的变压器油
18、，1厘米后的油击穿电压应在35KV以上运行油和40KV以上（新鲜油），用于6KV-35KV变压器，击穿电压应在25KV(运行油）和30KV(新鲜油）以上，油于6KV以下的变压器油，击穿电压应在20KV(运行油和25KV（新鲜油）以上。击穿电压于油中含有水分和机械混合物的多少油很大的关系，因它能反应油中是否含有水和杂物。水分：运行中油于空气接触常从空气中吸收潮气，使油中油了水分。水分的存在有两个害处：已是使机械混合物的油耐压水平更加降低，二是水分易和别的元素化合成低分子酸，腐蚀绝缘，不过，油的吸潮也是易饱和的，（实验发现：随着水分含量的增大，水分对击穿电压的影响反而减少。）油的颜色：新鲜油通常是
19、亮黄色的或天蓝色透明的，运行中由于油在老化时形成的沥青和污物影响，油的颜色会变暗，严重时呈棕色。注意：炭末对油的颜色油很大运行。两种牌号的油最好不要混合使用，因为油的添加成分不同，混合后可能影响油质，如果混合使用，必须将混合油做抗氧化安定兴实验，并检查混合油的其他油质标准是否合格。十二电压互感器和普通变压器的区别 电压互感器实际上时一致降压变压器它的一次线圈匝数很多，二次线圈匝数很少，一次侧并联地接在电力系统中，二次侧可并接仪表、继电器线圈等负载，由于这些负载阻抗很大，通过的电流很小，因此电压互感器的工作状态相当于变压器空载情况。U1U2Z Z12z1z2十三电流互感器与普通变压器的区别：电流
20、互感器的工作原理：当一次线圈流过电流时，铁芯中产生交变磁通，该磁通在二次闭合回路中感应出电势电流。电流表接在二次侧，油串接的电流表测出的二次电流值乘上互感器变比，就是代表一次电流值。电流互感器的一次匝数很少仅一匝或几匝，而二次线圈匝数却很多，互感器的一次是个强大的电流源，一次电流在铁芯中产生磁通的多少取决于二次回路的情况，因为二次电流产生的磁通对一次电流产生的磁通是起去磁作用的所以可以把一次电流看成两部分，一部分是激磁用的激磁电流，一部分是用于平衡二次电流所产生的磁通的，如果二次开路，则全部电流都用于激磁，就会产生磁饱和而产生危险的高电压。二次电流一般为5安,也有的为1安。与普通变压器相比的不
21、同处：电流互感器的二次回路所串的负载是电流表和继电器线圈，阻抗很小，因此相当于二次短路状态下运行的变压器。变压器的一次电流随二次电流的增减而增减，可以说是二次起主导作用，而电流互感器的一次电流油主电路负载决定而不由二次电流决定，故是一次起主导作用。变压器的一次电压决定了铁芯中的主磁通，因此一次电压不变，二次电势也基本不变，而电流互感器却不然，当二次回路的阻抗变化时，也会影响二次电势。电流互感器之所以能用来测量电流，即二次即使串上几个电流表也不减少电流，是因为它是一个恒流源，且电流表的阻抗小，串进回路对电流影响小，它不象变压器，二次侧 一加负载，对各个电量影响很大。（但这个看法只适用于额定负载范
22、围内，一旦负载增大到超过允许值，也会影响二次电流，且使误差增大到不能允许的程度。）第二章：变压器的运行和维护：1.变压器在运行中的检查变压器在运行中，值班人员应定期进行检查，以便了解和掌握变压器的运行情况，如发现问题应及时解决，力争把事故消除在萌芽状态。1.1.检查变压器油温是否超过允许范围。由于每台变压器负荷大小、冷却条件及季节不同，运行中的变压器不能以上层油温不超过允许值为依据，还应根据以往运行经验及在上述情况下与上次的油温比较。如油温突然增高，则应检查冷却装置是否正常，油循环是否破坏等，来判断变压器内部是否有故障。1.2.检查油质，应为透明、微带黄色，由此可判断油质的好坏。油面应符合周围
23、温度的标准线，如油面过低应检查变压器是否漏油等。油面过高应检查冷却装置的使用情况，是否有内部故障。1.3.变压器的声音应正常。正常运行时一般有均匀的嗡嗡电磁声。如声音有所改变，应细心检查，并迅速汇报值班调度员并请检修单位处理。1.4.应检查套管是否清洁，有无裂纹和放电痕迹，冷却装置应正常。工作、备用电源及油泵应符合运行要求等等。1.5.天气有变化时，应重点进行特殊检查。大风时，检查引线有无剧烈摆动，变压器顶盖、套管引线处应无杂物；大雪天，各部触点在落雪后，不应立即熔化或有放电现象；大雾天，各部有无火花放电现象等等。2.变压器运行中出现的不正常现象及处理2.1.变压器运行中如漏油、油位过高或过低，温度异常，音响不正常及冷却系统不正常等，应设法尽快消除。2.2.当变压器的负荷超过允许的正常过负荷值时，应按规定降低