电气工程技术—变压器分析【纯技术】

I. 变压器的介绍和分类

变压器，也称为仪表变压器，是电流互感器和电压互感器的总称. 它可以将高压变成低压，将大电流变成小电流，用于测量或保护系统. 其功能主要是按比例将高压或大电流转换成标准低压（100V）或标准小电流（5A或1A，均指额定值），以实现测量仪器的标准化和小尺寸化，保护. 设备和自动控制设备的变更. 同时，该变压器还可以用于分离高压系统，以确保人员和设备的安全.

变压器分为两类: 电压互感器和电流互感器. 电压互感器可用于测量高压和高压电源系统中的电压和功率. 该电流互感器可用于交流电流的测量，交流电的测量以及电力牵引线的保护.

第二个电流互感器

电流互感器原理电路图. 与变压器类似，微型电流互感器也根据电磁感应原理工作. 变压器转换电压，而微型电流互感器转换电流. 绕组N1连接到测量的电流，被称为一次绕组（或一次绕组，一次绕组）. 绕组N2连接到测量仪器，被称为次级绕组（或次级绕组和次级绕组）

2.1电流互感器的分类方法:

测量电流互感器（或电流互感器的测量绕组）: 在正常工作电流范围内，将电网的电流信息提供给设备，例如测量和计量.

在测量交流电的大电流时，有必要转换为更均匀的电流，以便于二次仪表测量（中国电流互感器的二次额定值为5A或1A）以及线路上的电压相对较高，例如直接测量是非常危险的. 电流互感器起着转换器和电气隔离的作用. 它是一种传感器，可从辅助设备（例如电力系统中的测量仪器和继电保护）获取一次电路的电流信息. 电流互感器按比例将高电流转换为低电流. 电流互感器的初级侧连接到初级系统和次级侧. 连接到测量仪器，继电保护等.

在正常操作期间，变压器的次级侧处于近似短路状态，并且输出电压非常低. 在运行过程中，如果次级绕组开路或异常电流流过初级绕组（例如雷电流，谐振过电流，电容器充电电流，电感启动电流等），则数千伏甚至数万伏的过电压将在次级侧生成. 这不仅会损害二次系统的绝缘，还会导致变压器过度燃烧，甚至危及操作人员的生命安全.

在次级侧只有1到几匝，导线的截面积很大，并且被插入了被测电路中. 次级侧具有大量匝数，细线，并且使用低阻抗的仪器（电流表/功率表的电流线圈）将电路闭合.

电流互感器的运行等效于次级侧短路而忽略励磁电流的变压器，安培匝数等于I1N1 = I2N2

将电流互感器的初级绕组电流I1与次级绕组I2的电流比称为实际电流比I1 / I2 = N2 / N1 = k.

励磁电流是误差的主要来源.

测量电流互感器的精度等级为0.2 / 0.5 / 1 / 3，1表示变压比误差不超过±1％，并且还有0.2S和0.5S等级.

保护电流互感器（或电流互感器的保护绕组）: 在电网故障状态下，它将电网故障电流的信息提供给继电保护及其他设备.

保护电流互感器分为: 1.过载保护电流互感器，2.差动保护电流互感器，3.接地保护电流互感器（零序电流互感器）

保护电流互感器主要与继电器装置配合使用. 当线路中发生短路和过载故障时，继电器设备会收到信号以切断故障电路，从而保护电源系统的安全. 保护电流互感器的工作条件与测量电流互感器完全不同. 仅当电流比正常电流大几倍或几十倍时，保护变压器才能开始有效工作.

保护变压器的主要要求: 1.可靠的绝缘； 2.足够大的准确极限因数； 3.足够的热稳定性和动态稳定性.

保护变压器在额定负载下可以满足精度等级的要求. 最大初级电流称为额定准确极限初级电流. 精度极限因数是额定精度极限一次电流与额定一次电流之比. 当初级电流足够大时，铁芯将饱和并且不会反映初级电流. 确切的限制因素表明了这一特性. 保护变压器的精度等级为5P和10P，这意味着在一次电流的额定精度极限下，允许电流误差为1％和3％，复合误差分别为5％和10％

2.2电流互感器符号:

首字母: L —电流互感器

第二个字母: A-穿墙式； Z柱式； M—母线型； D—单转型V-倒置结构类型； J-零序列

用于接地检测； W—抗污染； R—裸露绕组

第三字母: Z-环氧树脂浇铸型； C—瓷绝缘； Q—气体绝缘介质； W-专门用于计算机保护

第四字母: B-具有保护等级； C——差动保护； D—D级； Q—增强； J-增强ZG

第五个数字: 电压等级产品序列号

2.3电流互感器故障分析

1）电流互感器的绝缘层很厚，一些绝缘层被松散地包裹着，绝缘层之间有皱纹，并且真空处理效果不好，并且浸渍不完全会导致产生气体腔，可能导致局部放电失败.

2）电容屏的尺寸和布置不符合设计要求，

即使电容屏较少，电容器极板也不平滑或平坦，甚至未对准或损坏，这会破坏电压均衡特性. 因此，当局部固体绝缘的电场强度达到一定值时，会引起局部放电.

上述局部放电的直接结果是使绝缘油破裂，在绝缘层之间产生大量的x蜡，并增加介电损耗. 这种放电具有累积效应，并且如果继续发展，则对油中气体的分析可能具有电弧放电的特征.

3）由于绝缘材料不干净或水分含量高，可能会在其表面发生蠕变放电. 当端子引线沿焊盘表面放电时，这种情况更为常见.

4）金属零件的某些松动连接或潜在的浮动会导致火花放电. 例如，初级绕组的支撑螺母松动，导致初级绕组屏蔽了铝箔电势的浮动，最后一个屏蔽引线的接触不良零序互感器的符号，甚至焊接断开，都会引起这种故障.

5）-次级夹板，螺栓，螺母，端网的松动接地螺母，水龙头的紧固螺母松动等可能增加接触电阻，从而导致局部过热故障. 此外，不当的现场维护管理也应引起注意. 例如，变压器的进水是潮湿的，尽管它可能与制造商的密封结构和密封材料有关，但是也存在维护管理的问题. 一般而言，现场真空脱气不足或在维护过程中不进行真空干燥，导致油中的溶解气体容易饱和或油纸绝缘层中残留气泡和水分高. 所有这些都会对设备造成隐患.

三，变压器

电压互感器缩写为PT（也称为VT），它与互感器非常相似，用于转换线路上的电压. 但是，变压器电压转换的目的是传递电能，因此容量非常大，通常以千伏安或兆伏安为计算单位. 变压器电压转换的目的主要用于测量仪器和继电器. 保护装置的电源用于测量线路的电压，功率和能量，或保护线路中的贵重设备，电动机和变压器当线路出现故障时，变压器的容量很小，通常只有几伏特几十伏安，最大不超过一千伏安.

电压互感器是带铁芯的变压器. 它主要由初级和次级线圈，铁芯和绝缘材料组成. 当电压U1施加到初级绕组时，磁芯中会产生磁通量φ. 根据电磁感应定律，在次级绕组中产生次级电压U2. 改变初级或次级绕组的匝数可以产生不同的初级电压与次级电压的比率，这可以形成具有不同比率的电压互感器. 变压器按比例将高压转换成低压，即100V，变压器在一次侧连接到一次系统，二次侧连接测量仪器和继电保护. 主要是电磁的（电容式电压互感器应用广泛），以及其他非电磁的，例如电子，光电.

3.1变压器的分类:

⑴根据安装位置，可分为室内型和室外型. 35kV及以下大部分为室内型； 35kV以上为室外型.

⑵根据相数可分为单相和三相类型，不能将35kV及以上的电压分为三相类型.

⑶根据绕组数，可分为双绕组和三绕组变压器. 除了初级侧和基本次级侧，三个绕组变压器还具有一组辅助次级侧，用于接地保护.

⑷根据绝缘方式，可分为干式，浇注式，油浸式和充气式. 干式变压器结构简单零序互感器的符号，无火灾或爆炸危险，但绝缘强度低，仅适用于6kV以下的室内设备. 铸造式变压器结构紧凑，易于维护，适用于3kV至35kV室内设备配电设备. 油浸式变压器具有良好的绝缘性能，可用于10kV以上的户外配电设备. 充气式变压器用于SF6全封闭电器.

⑸根据工作原理，可分为电磁变压器，电容变压器和电子变压器.

3.2变压器的符号:

电压互感器的模型由以下部分组成，每个部分的字母，符号表示内容:

首字母: J——电压互感器；

第二个字母: D-单相； S三相

第三个字母: J油浸没； Z浇；

第四个字母: 数字电压电平（KV）.

例如: JDJ-10是指额定电压为10KV的单相油浸式变压器.

3.3变压器故障分析

（1）三相电压指示不平衡: 一相降低（可以为零），其他两相正常，线路电压异常，或伴有声光信号，可能是变压器高压或低压保险丝烧断；

（2）中性点未有效接地，三相电压指示不平衡: 一相减小（可以为零），另一相增大（达到线电压）或指针摆动，可能是单相接地故障或基频谐振，如果三相电压同时上升并超过线电压（指针可朝头部摆动），则可能是分频或高频谐振；

（3）高压熔断器已多次熔断，这可能是由于内部绝缘的严重损坏，例如绕组层或匝之间的短路故障所致.

（4）中性点有效接地系统，当母线断开时，相电压在低频下起伏波动，这通常是串联谐振现象；如果不操作，则相电压会突然突然升高或降低，这可能是变压器的内部绝缘损坏，例如绝缘支架绕组，绕组层之间或匝间短路故障；

（5）中性点有效接地系统，当电压互感器投入运行时，电压表指示不稳定，并且可能是高压绕组的N（X）端子接地不良.

（6）浮动电位放电可能是由于通芯螺栓和铁芯之间的连接松动导致螺栓处于浮动电位. 金属异物处于浮动电位放电状态；绝缘支架螺母的电位已悬空；

（7）电弧放电，可能是级联绕组向铁芯的放电，绝缘支撑框架不良而放电；绝缘体进入水并且是湿的；初级绕组的末端未接地；

（8）过热故障.

【常识】变压器的作用: 将高电压大电流转换成低电压小电流，然后提供给测量仪器和继电器的线圈. 这样，可以使测量仪器与高压电路绝缘，从而确保工作人员的人身安全并扩大了测量范围.

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