你一定要了解的变压器的相关常识

变压器与成套视界

一、变压器的铁芯为什么要接地？

电力变压器正常运行时，铁芯必须有一点可靠接地。若没有接地，则铁芯对地的悬浮电压，会造成铁芯对地断续性击穿放电，铁芯一点接地后消除了形成铁芯悬浮电位的可能。但当铁芯出现两点以上接地时，铁芯间的不均匀电位就会在接地点之间形成环流，并造成铁芯多点接地发热故障。变压器的铁芯接地故障会造成铁芯局部过热，严重时，铁芯局部温升增加，轻瓦斯动作，甚至将会造成重瓦斯动作而跳闸的事故。烧熔的局部铁芯形成铁芯片间的短路故障，使铁损变大，严重影响变压器的性能和正常工作，以至必须更换铁芯硅钢片加以修复。所以变压器不允许多点接地只能有且只有一点接地。

二、变压器为什么用硅钢片做铁芯？

常用的变压器铁芯一般都是用硅钢片制做的。硅钢是一种合硅（硅也称矽）的钢，其含硅量在 0.8～4.8 ％。由硅钢做变压器的铁芯，是因为硅钢本身是一种导磁能力很强的磁性物质，在通电线圈中，它可以产生较大的磁感应强度，从而可以使变压器的体积缩小。我们知道，实际的变压器总是在交流状态下工作，功率损耗不仅在线圈的电阻上，也产生在交变电流磁化下的铁芯中。通常把铁芯中的功率损耗叫“铁损”，铁损由两个原因造成，一个是“磁滞损耗”，一个是“涡流损耗”。磁滞损耗是铁芯在磁化过程中，由于存在磁滞现象而产生的铁损，这种损耗的大小与材料的磁滞回线所包围的面积大小成正比。硅钢的磁滞回线狭小，用它做变压器的铁芯磁滞损耗较小，可使其发热程度大大减小。既然硅钢有上述优点，为什么不用整块的硅钢做铁芯，还要把它加工成片状呢？这是因为片状铁芯可以减小另外一种铁损──“涡流损耗”。变压器工作时，线圈中有交变电流，它产生的磁通当然是交变的。这个变化的磁通在铁芯中产生感应电流。铁芯中产生的感应电流，在垂直于磁通方向的平面内环流着，所以叫涡流。涡流损耗同样使铁芯发热。为了减小涡流损耗，变压器的铁芯用彼此绝缘的硅钢片叠成，使涡流在狭长形的回路中，通过较小的截面，以增大涡流通路上的电阻；同时，硅钢中的硅使材料的电阻率增大，也起到减小涡流的作用。用做变压器的铁芯，一般选用 0.35mm 厚的冷轧硅钢片，按所需铁芯的尺寸，将它裁成长形片，然后交叠成“日”字形或“口”字形。从道理上讲，若为减小涡流，硅钢片厚度越薄，拼接的片条越狭窄，效果越好。这不但减小了涡流损耗，降低了温升，还能节省硅钢片的用料。但实际上制作硅钢片铁芯时。并不单从上述的一面有利因素出发，因为那样制作铁芯，要大大增加工时，还减小了铁芯的有效截面。所以，用硅钢片制作变压器铁芯时，要从具体情况出发，权衡利弊，选择最佳尺寸。

三、瓦斯保护的保护范围是什么？

1）变压器内部的多相短路；

2）匝间短路，绕组与铁芯或外壳短路；

3）铁芯故障；

4）油面下将或漏油；

5）分接开关接触不良或导线焊接不牢固。

四、主变差动与瓦斯保护的作用有哪些区别？

1）主变差动保护是按循环电流原理设计制造的，而瓦斯保护是根据变压器内部故障时会产生或分解出气体这一特点设计制造的；

2）差动保护为变压器的主保护，瓦斯保护为变压器内部故障时的主保护；

3）按保护范围不同分：A 差动保护：1）主变引出线及变压器线圈发生多相短路。2）单相严重的匝间短路。3）在大电流接地系统中保护线圈及引出线上的接地故障。B 瓦斯保护：1）变压器内部多相短路。2）匝间短路，匝间与铁芯或外及短路。3）铁芯故障（发热烧损）；

4）油面下将或漏油；

5）分接开关接触不良或导线焊接不良。

五、主变冷却器故障如何处理？

1）当冷却器I、II段工作电源失去时，发出“#1、#2电源故障“信号，主变冷却器全停跳闸回路接通，应立即汇报调度，停用该套保护；

2）运行中发生I、II段工作电源切换失败时，“冷却器全停”亮，这时主变冷却器全停跳闸回路接通，应立即汇报调度停用该套保护，并迅速进行手动切换，如是KM1、KM2故障，不能强励磁；

3）当冷却器回路其中任何一路故障，将故障一路冷却器回路隔离。

六、不符合并列运行条件的变压器并列运行会产生什么后果？

当变比不相同而并列运行时，将会产生环流，影响变压器的出力，如果是百分阻抗不相符而并列运行，就不能按变压器的容量比例分配负荷，也会影响变压器的出力。接线组别不相同并列运行时，会使变压器短路。

七、什么原因会使变压器发出异常声响？

1）过负荷；

2）内部接触不良，放电打火；

3）个别零件松动；

4）系统中有接地或短路；

5）大电动机起动使负荷变化比较大。

八、什么时候不许调整变压器有载调压装置的分接开关？

1）变压器过负荷运行时（特殊情况除外）；

2）有载调压装置的轻瓦斯保护频繁出现信号时；

3）有载调压装置的油标中无油时；

4）调压次数超过规定时；

5）调压装置发生异常时。

九、变压器铭牌上的额定值表示什么含义？

变压器的额定值是制造厂对变压器正常使用所作的规定，变压器在规定的额定值状态下运行，可以保证长期可靠的工作，并且有良好的性能。

其额定值包括以下几方面：1）额定容量：是变压器在额定状态下的输出能力的保证值，单位用伏安(VA)、千伏安(kVA)或兆伏安(MVA)表示，由于变压器有很高运行效率，通常原、副绕组的额定容量设计值相等。2）额定电压：是指变压器空载时端电压的保证值，单位用伏(V)、千伏(kV)表示。如不作特殊说明，额定电压系指线电压。3）额定电流：是指额定容量和额定电压计算出来的线电流，单位用安(A)表示。4）空载电流：变压器空载运行时激磁电流占额定电流的百分数。5）短路损耗：一侧绕组短路，另一侧绕组施以电压使两侧绕组都达到额定电流时的有功损耗，单位以瓦(W)或千瓦(kW)表示。6）空载损耗：是指变压器在空载运行时的有功功率损失，单位以瓦(W)或千瓦(kW)表示。7）短路电压：也称阻抗电压，系指一侧绕组短路，另一侧绕组达到额定电流时所施加的电压与额定电压的百分比。8）连接组别：表示原、副绕组的连接方式及线电压之间的相位差，以时钟表示。

十、为什么电流源型变频器需要较大的变压器容量？

变压器的设计一般只看额定容量，而不看额定功率，因为其电流只与额定容量有关。对于电压源型变频器，由于其输入功率因数接近于1，所以额定容量与额定功率几乎相等。电流源型变频器则不然，其输入侧变压器功率因数最多等于负载异步电机的功率因数，所以对于相同的负载电机，其额定容量要比电压源型变频器的变压器大一些。

十一、变压器的容量和什么有关？

铁芯的选择与电压有关，而导线的选择与电流有关，即导线的粗细直接与发热量有关。也就是说，变压器的容量只与发热量有关。对于一个设计好的变压器，如果在散热不好环境中工作，假如为1000KVA，如果增强散热能力，则有可能工作在1250KVA。另外，变压器的标称容量还与允许的温升有关，例如，如果一台1000KVA的变压器，允许温升为100K，如果在特殊的情况下，可以允许其工作到120K，则其容量就不止1000KVA。由此也可以看出，如果改善变压器的散热条件，则可以增大其标称容量，反过来说，对于相同容量的变频器，可以减小变压器柜的体积。

十二、如何提高变压器效能？

1）尽量选用低损耗、高效节能变压器；

2）根据负载情况，选择合理容量的变压器；

3）变压器平均负载系数应大于 70%；

4）平均负载系数经常小于 30% 时，应酌情调换小容量变压器；

5）提高负载功率因数，以提高变压器输送有功功率的能力；

6）合理配置负载，尽量减少变压器的运行台数。

十三、为什么要加快对高能耗配电变压器的技术改造？

高能耗配电变压器主要是指：SJ 、 SJL 、 SL7 、 S7 等系列变压器，其铁损、铜损都比目前广泛使用的 S9 系列变压器高出很多，如 S7 与S9 相比，铁损高出 11% ，铜损高出 28% 。而新型变压器，如 S10、 S11 变压器比 S9 还要节能，非晶合金变压器的铁损只相当于 S7 的 20% 。变压器一般使用寿命长达几十年，用高效节能型变压器替代高能耗变压器，不但可提高能源转换效率，而且在寿命期节电效果相当可观。

十四、什么叫涡流？涡流的产生有哪些害处？

当交流电流通过导线时，在导线周围会产生交变的磁场。交变磁场中的整块导体的内部会产生感应电流，由于这种感应电流在整块导体内部自成闭合回路，很像水的旋涡，所以称作涡流。涡流不但会白白损耗电能，使用电设备效率降低，而且会造成用电器（如变压器铁芯）发热，严重时将影响设备正常运行。

十五、变压器瞬动保护为什么要躲过低压短路电流？

这主要是考虑了继电保护动作的选择性，高压侧速断保护主要是严重的保护变压器外部故障，在整定是如果不躲过变压器低压侧的最大短路电流，由于低压侧离出口不远的一段范围短路电流值变化不大，基本相等，这样就会使高压侧速断保护的范围扩大到低压出线，从而失去选择性。失去选择性后保护更可靠，但给允许带来了不便，比如现在有许多工业圆设10KV总配电室(10KV母线+出线断路器)，每个车间设低压配电室(环网柜+变压器)，如果断路器不躲过变压器低压侧的最大短路电流将造成低压总开关，(环网柜负荷开关熔断器)，高压断路器动作，给运行带来不便。

十六、2台并列运行的变压器为什么不允许中性点同时接地运行？

大电流系统中，为了满足继电保护灵敏度配合上的要求，需要一部分主变接地，另一部分不接地。一个站上的两台主变中性点不同时接地，主要考虑的是零序电流、零序电压保护的配合问题。多台变压器并联运行的变电站，通常采用一部分变压器中性点接地运行，而另一部分变压器中性点不接地运行的方式。这样可以将接地故障电流水平限制在合理范围内，同时也使整个电网零序电流的大小和分步情况尽量不受运行方式变化的影响，提高系统零序电流保护的灵敏度。

十七、为什么新安装或大修后的变压器在投入运行前要做冲击合闸试验?

切除电网中运行的空载变压器，会产生操作过电压。在小电流接地系统中，称作过电压的幅值可达3～4倍的额定相电压；在大接地系统中，操作过电压的幅值也可达3倍的额定相电压。所以，为了检验变压器的绝缘能否承受额定电压和运行中的操作过电压，要在变压器投运前进行数次冲击合闸试验。另外投入空载变压器时会产生励磁涌流，其值可达额定电流的6～8倍。由于励磁涌流会产生很大的电动力，所以做冲击合闸试验还是考虑变压器机械强度和继电保护是否会误动作的有效措施。

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