变压器影响（共10篇）
变压器影响 篇1
摘要：三相变压器电动势波形比较复杂, 变压器励磁电流即空载电流的波形与三相绕组的连接法有关, 由励磁电流感应的主磁通在铁心中的波形又与磁路的结构形式密切相关。而副边电动势是由主磁通感应而来。因此能否保证变压器感应的三相电动势是正弦波, 与其连接组别和磁路系统这两个因素有密切关系。要改善相电动势波形, 高低压绕组中只要有一个绕组接成三角形即可。
关键词：三相变压器,电势波形,连接组别,磁路系统
三相变压器是利用电磁感应原理工作的。当原边有交变电流通过时, 将在铁芯内产生交变磁通交链原副绕组, 在原副绕组内产生感应电动势。
变压器的磁路结构和原副绕组接线方式是影响三相变压器电势波形的因素。变压器按磁路结构可分为两种:组式和芯式变压器。组式变压器由三台单相变压器铁心组合而成, 每相磁路彼此独立互不关联;三相芯式变压器由三个单相铁心演变而来, 铁心有三个芯柱, 每个芯柱上各装有原绕组和副绕组, 磁路彼此关联;无论哪种磁路结构的变压器, 其高低压线圈均可接成星形或三角形。这使对应线电动势的相位差不同, 其相位关系可用连接组别表示:即把高、低压绕组的连接方式及高低压侧电压之间的相位关系用符号表示出来。国家标准规定最常用的有Y, yn0、Y, d11、YN, d11三种。无论哪种连接组别, 高、低压绕组中只要有一个绕组接成三角形, 就能改善相电动势波形。下面进一步阐述。
1 励磁电流与主磁通的关系
当变压器一次侧外加系统正弦电压, 通过正弦电流, 该电流产生的磁通也应是正弦的。但因铁芯存在饱和现象, 由图a知:该磁通经过磁路时使励磁电流 (I0) 畸变为尖顶波。它可分解为基波及3、5、7等奇数高次谐波电流, 其中除基波外3次谐波电流为最大, 其在电路中会产生3次谐波磁通。若忽略5次及以上谐波, 则3次谐波电流是影响变压器电势波形的主要因素。由图2可分析知, 正弦励磁电流在磁路饱和影响下, 产生的主磁通经过磁路时畸变为平顶波;它可分解为基波及3、5、7等高次正弦波磁通, 其中以3次谐波磁通为最大。这些磁通的存在也会导致感应电动势波形畸变。故也要杜绝这些高次谐波磁通的影响。
能否有效杜绝三次谐波的影响, 这与连接组别和磁路系统密切相关。下面对不同情况加以分析。
2 电动势波形的影响因素
2.1 Y/Y (Y, y) 接线的三相变压器
当此变压器外加正弦电流时, 由上述知, 该电流产生正弦磁通经过磁路时使励磁电流畸变为尖顶波。因变压器原边无中性线, 励磁电流 (I0) 所含的3次谐波电流分量无通路不能出现, 忽略5次及以上谐波则励磁电流为正弦波。但此时铁芯内的正弦磁通却畸变为平顶波。其所包含的谐波中以3次谐波磁通影响最大, 它是否会影响二次相电势波形, 取决于变压器磁路结构:
对组式变压器, 因磁路彼此独立互不关联, 3次谐波磁通可在各自铁芯形成回路, 其磁阻较小, 故3次谐波磁通在二次相电势内感应出幅值为基波幅值45%~60%的3次谐波电势, 它与基波磁通感应出的基波电势相叠加, 使电势波形畸变为尖顶波, 危害线圈绝缘。故三相组式变压器不采用Y/Y接线。此结论也适用于连接组别为Y, yn (Y/Y0) 的组式变压器。
对三相芯式变压器, 因磁路彼此关联3次谐波磁通在彼此铁心中受到阻碍和削弱, 只能经变压器油箱壁形成回路。其磁阻较大, 使3次谐波磁通削弱明显, 基波磁通占据主导地位, 主磁通波形接近正弦波使电势波形也近似为一正弦波, 故芯式变压器可采用Y/Y接线。但因3次谐波磁通可引起变压器油箱壁及一些铁芯附件发热, 降低变压器效率。故只适用于容量小于1800KVA的三相变压器。
2.2△/Y (D, y) 或Y/△ (Y, d) 接线的三相变压器
当三相变压器为△/Y接线时, 因一次侧△自成闭合回路, 励磁电流中3次谐波电流可顺利通过, 励磁电流 (I0) 波形仍为尖顶波, 在铁芯饱和影响下感应出正弦波主磁通, 则二次感应电势就为正弦波。
当三相变压器为Y/△接线时, 原边无中性线, 由上分析可知:励磁电流 (I0) 所含的3次谐波电流分量不能出现, 则其为正弦波。故磁通在磁路饱和作用下必为平顶波。但副边是△连接能形成回路, 3次谐波磁通在二次相电势内感应出3次谐波电势, 并产生3次谐波电流流过副边。因原边没有3次谐波电流和副边平衡, 故副边的3次谐波电流和原边正弦励磁电流共同起励磁作用, 励磁电流仍维持尖顶波, 保证了主磁通是正弦波。此现象与△/Y接线同。注:副边感应的为了建立正弦波主磁通所需的3次谐波电流很小, 对变压器运行无多大影响。
考虑以上问题时, 要区别Y, yn (Y/Y0) 与Y/△变压器的连接形式。虽然二次侧都能提供3次谐波电流通路, 但Y, yn (Y/Y0) 变压器二次侧却不能提供3次谐波磁通通路, 其二次侧不能感应出3次谐波电流, 从而不能与一次侧基波电流共同形成正弦波的主磁通。要注意两者的区别。
3 结语
通过上面分析可知, 为保证三相变压器相电势接近正弦波, 常希望一次、二次绕组中有一侧接成△, 以避免相电势波形畸变。在有些需要接Y, y的大容量变压器中, 有时专门装设有一个三角形接法的第三绕组, 它不接电源也不接负载, 只提供三次谐波电流通路以防相电动势波形发生畸变。
参考文献
[1]叶水音.电机学[M].福建:水利电力出版社.
[2]罗慰擎.电机学[M].保定:水利电力出版社.
变压器影响 篇2
变压器的功能主要有：电压变换；电流变换，阻抗变换；隔离；稳压（磁饱和变压器）;自耦变压器；高压变压器（干式和油浸式）等，变压器常用的铁芯形状一般有E型和C型铁芯，XED型，ED型CD型。
1、正反变换过电压
1.1正变换过电压当低压侧线路遭受雷击时，雷击电流侵入低压绕组经中性点接地装置入地，接地电流Ijd在接地电阻Rjd上产生压降。这个压降使得低压侧中性点电位急剧升高。它叠加在低压绕组出现过电压，危及低压绕组。同时，这个电压通过高低压绕组的电磁感应按变比升高至高压侧，与高压绕组的相电压叠加，致使高压绕组出现危险的过电压。这种由于低压绕组遭受雷击过电压，通过电磁感应变换到高压侧，引起高压绕组过电压的现象叫“正变换”过电压。
1.2反变换过电压当高压侧线路遭受雷击时，雷电流通过高压侧避雷器放电入地，接地电流Ijd在接地电阻Rjd上产生压降。这个压降作用在低压侧中性点上，而低压侧出线此时相当于经电阻接地，因此，电压绝大部分加在低压绕组上了。又经电磁感应，这个压降以变比升高至高压侧，并叠加于高压绕组的相电压上，致使高压绕组出现过电压而导致击穿事故。这种由于高压侧遭受雷击，作用于低压侧，通过电磁感应又变换到高压侧，引起高压绕组过电压的现象叫“反变换过电压”。
2、变压器不同接线对正反变换过电压的影响
2.1 Yzn11接线。
当低压侧线路落雷时，雷电流进入低压侧的两个“半绕组”中，大小相等，方向相反，在每个铁心柱上的磁通正好互相抵消，因而也就不会在高压绕组中产生正变换过电压。在高压侧线路落雷时，实际上由于变压器结构和漏磁等原因引起磁路不对称，因而磁通不可能完全抵消，正反变换过电压仍然存在，但是较小，可认为有较好的防雷作用。
2.2 Yyn0接线
这种接法的变压器是我国的一种标准接线。它有很多优点：(1)正常时能保持各相电压不变，同时能提供380/220V两种不同的电压以满足用户要求；(2)发生单相接地短路时，可避免另两相电压的升高；(3)可避免高压窜入低压侧的危险。因此，配电网中几乎所有配变均采用此种接法。
3、Yyn0接线配变的防雷保护
3.1高压侧装设避雷器以防止雷击过电压。
3．1．1在配变高压侧装设避雷器，能有效防止高压侧线路落雷时雷电波袭入而损坏配变，工程中常在配变高压侧装设FS—10阀型避雷器。
3．1．2高压侧装设避雷器后。避雷器接地线应与变压器外壳以及低压侧中性点连接后共同接地，以充分发挥避雷器限压作用和防止逆闪络。
3.2低压侧装设避雷器以限制正变换过电压。
对于Yyn0配变，即使高压侧装有避雷器，仍然不可避免来自高压侧进行波的反变换或来自低压侧进行波的正变换过电压。当低压侧装设一组避雷器后，正反变换过电压就可以受到限制。
变压器影响 篇3
四川泸州川南发电有限责任公司（方山电厂）正处于向家坝--上海±800kV复奉直流超高压直流输电线路接地极附近，其中2013年复奉直流共发生6次不对称运行方式，方山电厂220kV中性点接地运行的变压器就出现了噪声、振动明显增大等情况，测得中性点最大直流电流为18A，数值大大超过了主变压器额定允许流过的直流电流8.59A。直流偏磁现象对变压器的正常运行和使用寿命有着严重的影响，危害大型发电厂安全运行，因此应加以重视。
1、变压器直流偏磁的原因
当直流电流流入中性点接地变压器的三相绕组时，会在铁心磁通中产生直流分量，引起磁通偏移，从而使励磁电流高度畸变，变压器出现直流偏磁现象。其原因主要有以下两种：
a、太阳等离子风活动引起的“地磁暴”会在地表产生电势差，诱发的地磁感应电流（近似直流）在中性点接地变压器中产生直流偏磁；b、超高压直流输电单极大地回路运行或双极输送功率不平均时，因交流系统的直流阻抗很小，会有直流电流流入中性点接地变压器产生直流偏磁。
2、直流对中性点接地变压器的影响分析
受到大地电阻的影响，直流电流在大地中流通总是从高电位流向低电位。那么两个换流站接地极之间肯定会产生电位差，入地电流将由逆变器接地极流向整流器接地极。如果不同地点并联运行的中性点接地变压器处在接地极附近，那么变压器的中性点必然会有压降。接地极的一部分入地电流将从地电位较高的变压器1中性点串入其绕组，通过输电线路进入中性点地电位较低的变压器2绕组，再由中性点流入大地，从而构成直流回路。
图1 构成直流回路示意图
如图2所示：当中性点电压被抬升，有直流分量时（虚线），磁路工作在磁化曲线的非线性区域，使得变压器磁通发生偏置，导致铁芯半波饱和，产生很大的激磁电流。
图2 变压器直流偏磁原理图
直流偏磁引起变压器励磁电流高度畸变，产生大量谐波。当谐波频率与变壓器有关部件的固有频率接近时，发生共振噪音增大。严重磁饱和产生的漏磁通导致磁致伸缩加剧，变压器振动加剧，同时磁滞损耗和涡流损耗使铁损增加，铁心的空载损耗增大。励磁电流的增大使变压器无功消耗增加，铜损增加，线圈发热，损坏绝缘，降低变压器使用寿命，威胁变压器的安全运行。
3、变压器直流偏磁治理方法
根据变压器直流偏磁的原因，目前主要有以下消除中性点直流电流的方法：
3.1中性点串联电阻
在变压器中性点串入一个低值电阻，这样能够有效地抑制流入中性点的直流电流。其优点：原理简易，容易实施，成本较低。缺点：a、无法完全消除流入中性点的直流；b、电阻值选取较大时变压器中性点不能可靠接地；c、系统零序参数产生了变化，影响到继电保护的整定；d、每当电网运行方式改变时，接地电阻需要重新计算阻值并更换。现场应用较少。
3.2中性点注入反向直流电流
借助有源注入直流电流直接抵消大地电流窜入变压器中性点的直流电流。其优点：使用灵活，无需改变系统参数。缺点：a、由于采用的是先检测后抑制，存在滞后性，导致不能完全抵消中性点的电流；b、工程量大，必须为装置建造一个独立的接地极；c、装置的成本和维护费用较高。虽然国内已有使用，但不适合推广。
3.3在交流线路上串联电容
变压器绕组出线处串联电容，能够有效切断直流回路。其优点：a、完全隔离直流电流流入交流系统；b、能够增加线路输送的能力，大大提高系统的暂态稳定性。缺点：a、对电容自身的要求较高；b、电网中有自耦变压器时，必须要安装多个电容。
3.4变压器中性点串联电容器
因为电容器具有“隔直通交”的特性，所以将其串入变压器中性点用来隔断直流电流流入变压器中性点。电容器组工频阻抗很小，理论上可以认为变压器中性点是金属接地，不需要修改变压器继保参数；在系统发生短路故障时，旁路保护装置可以承受大电流短时冲击和快速合上旁路开关，保证系统和隔直装置的安全。因此，使用中性点串联电容的方法较普遍。
图3 中性点串联电容器原理图
4、方山电厂采取的治理方案
方山电厂#1、2主变为三相五柱式重庆ABB变压器；启备变为三相三柱式天威保定变压器。由于直流输电接地极电流对不同结构变压器所产生的影响不同，根据研究结果表明，对三相五柱式变压器影响较大，对三相三柱式变压器影响较小，而实测结果也证明了这一点。经反复论证与技术评估，方山电厂于2014年最终采用变压器中性点串联电容器技术仅对主变中性点直流电流进行抑制。#1、#2主变共用一台隔直装置采用一拖二的结构，但同一时间仅允许一台主变通过该装置中性点接地运行。
以#1主变使用隔直装置为例：在变压器中性点新设一把K12隔离开关，为保证完全隔离直流电流，在隔直装置投运后，#1主变中性点接地隔离开关K11处于分断状态，新设隔离开关K12处于闭合状态。当变压器中性点未检测到直流电流，这时旁路开关K3处于合闸状态，#1主变中性点通过旁路开关K3金属接地，保证系统发生任何故障，变压器中性点均不出现不接地状态。当变压器中性点检测到直流电流超限时，旁路开关K3立即断开，使得电容器组投入运行以隔断直流电流，然后再通过电容器组两端的直流电压判断变压器中性点的直流电流已消失，则装置合上旁路开关K3。装置在电容接地运行状态下，一旦检测到变压器中性点的交流电流超限时，装置判断为电网发生不对称短路故障，晶闸管被触发导通，同时驱动旁路开关K3立即合闸，确保#1主变中性点迅速进入直接接地运行状态。
图4 一拖二的变压器中性点隔直装置
5、结束语
综上所述，直流偏磁现象严重危害中性点接地变压器及电力系统的安全运行，与其他三种治理方法相比，变压器中性点串联电容器法成熟实用，是治理直流偏磁比较理想的措施。本文结合方山电厂采取的治理方案验证了由该方法构成的隔直装置的可靠性，为大型发电厂变压器直流偏磁防治提供了参考。
地磁感应电流对变压器的影响 篇4
GIC主要是通过中性点接地的变压器流入系统, 因而GIC对变压器的正常运行会产生一些不利的影响。本文介绍了GIC对变压器运行产生的影响及常用的GIC治理措施。
1 GIC对变压器的影响
2.1 交流电网中GIC的产生
地磁暴产生时, 在地表感应产生的电场强度ESP可达到每公里几伏到几十伏, 持续时间为几秒到几小时。这样强的感应电场会在导电体内产生地磁感应电流GIC。GIC的频率同我国交流电网的频率50Hz相比很低, 因此, 可近似看做直流电流。准直流的GIC要在三相三线的公共交流电网中流通, 就需要有相应的电流通路, 根据变压器的接线方式 (Y、Y0、△) 及GIC的准直流特性分析, 只有当变压器三相绕组接成中性点接地的星型接线方式 (Y0) 时, GIC才能流通。
在变压器中性点接地的系统中, 一旦发生地磁暴, 就会在地中感应产生ESP, 造成由输电线路连接的两Y0接线变压器的中性点电位出现差值, 这个电势差加在由三相绕组、变压器接地的中性线和大地 (海水) 构成的电流通路中即产生相应的电流, 称为GIC。三相输电线中流过的GIC为三相大小相等、相位相同的准直流电流, 中性线上流过的是3倍的地磁感应电流。地磁感应电流的大小主要决定于地面电势, 变压器结构, 接地极 (含接地网) 的结构, 以及输电线路结构和长度。
2.2 GIC对变压器的影响
变压器在正常工作时, 三相绕组通过的是正弦交流电, 正弦交流电流一个周期的平均值为零, 因此, 由此电流产生的磁场也是交变的, 一个周期的平均值为零。当三相绕组中出现地磁感应电流GIC时, 相当于在原正弦电流的基础上叠加了一个直流电流, 使绕组中的电流发生了变化, 也就是说绕组电流的平均值不再为零, 则这个电流产生的磁场也随之发生了变化, 一个周期的平均值为不再为零, 产生了极性偏移。
电力变压器为了提高效率、节约投资、减小体积, 在设计变压器时通常使其工作在铁心的线性区域, 并且在额定电压峰值时接近铁心磁化曲线的饱和点, 这样, 就可以用尽量小的励磁电流来建立主磁通, 提高变压器的效率。当GIC使磁场发生了极性偏移时, 就会使铁心的工作点越过膝点, 进入饱和区, 出现变压器铁芯的半波高度饱和。在铁心饱和的半周期中, 主磁通的峰值部分将引起励磁电流极大的增加, 出现尖峰电流, 且不再半周期对称。
2.3 直流偏磁现象的后果
1) 成为系统的谐波源。正常运行的变压器工作在铁心的线性区域, 所需的励磁电流是尖顶波的, 由于励磁电流不大, 因此谐波的含量很小。直流偏磁下的励磁电流大大增加, 波形严重畸变, 正负半周期波形不对称, 从而产生数值很大的奇次谐波 (如3、5、7次谐波) 和偶次谐波 (如2次谐波) , 变压器因此成为电力系统的比较大的谐波源。2) 吸收无功功率增加。励磁电流的作用是建立磁场, 使变压器以磁场为媒介进行能量的传递, 相当于把电能转换成磁能, 所以励磁电流对应的功率是感性无功功率。当励磁电流的峰值极大的增加时, 变压器从交流系统吸收的感性无功随之加大。这就可能使系统出现无功不足、网损加大、电压降低等情况。3) 振动和可听噪声极大增加。在周期性变化的磁场作用下, 变压器的铁心会产生振动, 并发出可听噪声。GIC影响下的变压器铁心半波高度饱和导致变压器飞振动和可听噪声加剧。4) 过热及损耗增大。由于变压器铁心高度饱和, 一部分主磁通只能通过变压器油箱、铁心紧固件等流通, 从而引起相关元件产生的损耗增加, 变压器温度升高。过热会使变压器绝缘材料加速老化, 变压器油起泡和燃烧。
3 目前常用的GIC治理方法
3.1 补偿方法
补偿法就是用一个与GIC相反的直流电流注入变压器中性点, 它在铁心中产生的磁通与GIC的相反, 从而补偿GIC造成的直流偏磁。补偿方法包括外加直流电源补偿方法和自激补偿方法两种, 但这两种补偿方法对治理运行中的变压器较困难。江苏电科院在武南变电站安装了一种直流电流补偿装置, 该装置可向系统注入与直流偏磁电流相反的电流。在武南变电站的试验验证与实际应用表明, 采用这种补偿措施安全有效, 简便易行。
3.2 隔离方法
利用了电容器隔直通交的特点, 在变压器中性点到地之间串接电容器, 准直流的GIC不能通过电容器进入变压器绕组, 从而切断了偏磁电流通路, 就不会有GIC在变压器饶组中流通。美国DEI公司生产的、由晶闸管开关控制的隔离装置, 于1996年在1台240MVA变压器上投入了使用。
3.3 抑制方法
抑制方法的思路是使进入到变压器绕组中的GIC得到抑制, 尽可能的小。将电阻串接在GIC的流通路径当中, 就能够有效的抑制GIC的大小。具体方法是在变压器中性点与大地之间串接可调电阻, 根据流入变压器偏磁电流的大小, 通过调整接入电阻阻值的多少, 将变压器中性点的直流电流限制在规定的范围内, 这种方法不会影响正常对称三相系统的运行。
4 结语
数据表明, 我国虽然位于中低纬度地区, GIC对电网的危害仍然是未来特高压、大电网的重大问题。GIC主要是通过变压器的接地中性点侵入电力系统, 对电力变压器的运行产生直流偏磁的影响, 需要采取补偿、隔离、抑制等方法来消除或削弱GIC对电力变压器的影响, 以达到治理电网GIC的目的。
摘要：地磁暴会在导电体中产生地磁感应电流, 分析了地磁感应电流GIC通过变压器接地中性点进入到变压器绕组, 对变压器运行产生影响的原理, 介绍了常用的变压器GIC治理方法。
关键词：地磁感应电流,变压器,直流偏磁
参考文献
[1]张燕秉, 刘连光, 姚谦.基于PSCAD/EMTDC的电网GIC影响仿真分析[J].华北电力技术, 2004.
[2]胡志广, 王峰, 蔡泽祥.变压器直流偏磁抑制装置及其对继电保护影响的分析[J].广东电力, 2007.
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[4]胡志广, 王峰, 蔡泽祥.变压器直流偏磁抑制装置及其对继电保护影响的分析.广东电力, 2007.
[5]薛向党, 文剑莹, 郑云鹏.地磁感应电流消除方法初探[J].电力系统自动化, 2000.
变压器简介 篇5
干式变压器：依靠空气对流进行冷却，一般用于局部照明、电子线路等小容量变压器，在电力系统中，一般汽机变、锅炉变、除灰变、除尘变、脱硫变等都是干式变，变比为6000V/400V，用于带额定电压380V的负载。
干式变压器用横流式冷却风机是一种进、出风口均无导叶、专用于干式变压器冷却的横.流式风机。其主要部件有：专用的单相或三相小功率感应异步电动机、横流式叶轮、机壳、.导风装置。
干式变压器的温度控制系统
干式变压器的安全运行和使用寿命，很大程度上取决于变压器绕组绝缘的安全可靠。绕组温度超过绝缘耐受温度使绝缘破坏，是导致变压器不能正常工作的主要原因之一，因此对变压器的运行温度的监测及其报警控制是十分重要的，今对TTC-300系列温控系统作一简介。
(1)风机自动控制：通过预埋在低压绕组最热处的Pt100热敏测温电阻测取温度信号。变压器负荷增大，运行温度上升，当绕组温度达110℃时，系统自动启动风机冷却；当绕组温度低至90℃时，系统自动停止风机。
(2)超温报警、跳闸：通过预埋在低压绕组中的PTC非线性热敏测温电阻采集绕组或铁心温度信号。当变压器绕组温度继续升高，若达到155℃时，系统输出超温报警信号；若温度继续上升达170℃，变压器已不能继续运行，须向二次保护回路输送超温跳闸信号，应使变压器迅速跳闸。
(3)温度显示系统：通过预埋在低压绕组中的Pt100热敏电阻测取温度变化值，直接显示各相绕组温度(三相巡检及最大值显示，并可记录历史最高温度)，可将最高温度以4～20mA模拟量输出，若需传输至远方(距离可达1200m)计算机，可加配计算机接口，1只变送器，最多可同时监测31台变压器。系统的超温报警、跳闸也可由Pt100热敏传感电阻信号动作，进一步提高温控保护系统的可靠性。
干式变压器的防护方式
根据使用环境特征及防护要求，干式变压器可选择不同的外壳。通常选用IP20防护外壳，可防止直径大于12mm的固体异物及鼠、蛇、猫、雀等小动物进入，造成短路停电等恶性故障，为带电部分提供安全屏障。若须将变压器安装在户外，则可选用IP23防护外壳，除上述IP20防护功能外，更可防止与垂直线成60°角以内的水滴入。但IP23外壳会使变压器冷却能力下降，选用时要注意其运行容量的降低。
干式变压器的冷却方式
干式变压器冷却方式分为自然空气冷却(AN)和强迫空气冷却(AF)。自然空冷时，变压器可在额定容量下长期连续运行。强迫风冷时，变压器输出容量可提高50%。适用于断续过负荷运行，或应急事故过负荷运行；由于过负荷时负载损耗和阻抗电压增幅较大，处于非经济运行状态，故不应使其处于长时间连续过负荷运行。
干式变压器的过载能力
干式变压器的过载能力与环境温度、过载前的负载情况(起始负载)、变压器的绝缘散热情况和发热时间常数等有关，若有需要，可向生产厂索取干变的过负荷曲线。
如何利用其过载能力呢?(1)选择计算变压器容量时可适当减小：充分考虑某些轧钢、焊接等设备短时冲击过负荷的可能性--尽量利用干式变压器的较强过载能力而减小变压器容量；对某些不均匀负荷的场所，如供夜间照明等为主的居民区、文化娱乐设施以及空调和白天照明为主的商场等，可充分利用其过载能力，适当减小变压器容量，使其主运行时间处于满载或短时过载。(2)可减少备用容量或台数：在某些场所，对变压器的备用系数要求较高，使得工程选配的变压器容量大、台数多。而利用干变的过载能力，在考虑其备用容量时可予以压缩；在确定备用台数时亦可减少。变压器处于过载运行时，一定要注意监测其运行温度：若温度上升达155℃(有报警发出)即应采取减载措施(减去某些次要负荷)，以确保对主要负荷的安全供电。
干式变压器低压出线方式及其接口配合
干式变压器因没有油，也就没有火灾、爆炸、污染等问题，故电气规范、规程等均不要求干式变压器置于单独房间内。特别是新的SC(B)9系列，损耗和噪声降到了新的水平，更为变压器与低压屏置于同一配电室内创造了条件。
(1)低压标准封闭母线：工程配线若选用封闭母线(也称插接式母线或密集型母线槽)，相应之变压器可提供标准封闭母线端子，方便与外部母排的联接。带外壳(IP20)产品，在外壳顶盖上配套提供封闭母线法兰；不带外壳(IP00)产品，只提供封闭母排接线端子。
(2)低压标准横排侧出线：当变压器与低压配电屏并排放置时，为方便其端子间的联接，变压器可提供低压横排侧出线，通常与GGD、GCK、MNS等低压屏相配，变压器厂与开关厂要签署接口配合纪要，确认配合接口详尽尺寸，保证现场安装顺利。
(3)低压标准立排侧出线：与横排侧出线相似，当选用多米诺屏等母排为竖向布置的低压配电屏时，变压器可提供低压立排侧出线。
目前，我国树脂绝缘干式变压器年产量已达10000MVA，成为世界上干式变压器产销量最大的国家之一。随着低噪(2500kVA以下配电变压器噪声已控制在50dB以内)、节能(空载损耗降低达25%)的SC(B)9系列的推广应用，使得我国干式变压器的性能指标及其制造技术已达到世界先进水平。
随着干式变压器的推广应用，其生产制造技术也获得长足发展，可以预测，未来的干式变压器将在如下几方面获得进一步发展。
(1)节能低噪：随着新的低耗硅钢片，箔式绕组结构，阶梯铁心接缝，环境保护要求，噪声研究的深入，以及计算机优化设计等新材料、新工艺、新技术的引入，将使未来的干式变压器更加节能、更加宁静。
(2)高可靠性：提高产品质量和可靠性，将是人们的不懈追求。在电磁场计算、波过程、浇注工艺、热点温升、局放机理、质保体系及可靠性工程等方面进行大量的基础研究，积极进行可靠性认证，进一步提高干式变压器的可靠性和使用寿命。
(3)环保特性认证：以欧洲标准HD464为基础，开展干式变压器的耐气候(C0、C1、C2)、耐环境(E0、E1、E2)及耐火(F0、F1、F2)特性的研究与认证。
(4)大容量：从50～2500kVA配电变压器为主的干式变压器，向10000～20000kVA/35kV电力变压器拓展，随着城市用电负荷不断增加，城网区域变电所越来越深入城市中心区、居民小区、大型厂矿等负荷中心，35kV大容量的小区中心供电电力变压器将获广泛应用。(5)多功能组合：从单一变压器向带有风冷、保护外壳、温度计算机接口、零序互感器、功率计量、封闭母线及侧出线等多功能组合式变压器发展。
(6)多领域发展：从以配电变压器为主，向发电站厂用变压器、励磁变压器、地铁牵引整流变压器、大电流电炉变压器、核电站、船用及采油平台用等特种变压器及多用途领域发展。
干式的是线圈不寝在变压器油里靠风冷或自然散热．油寝的是把线圈放在变压器散热油里外有散热歧管我们见到的绝大多数都是油寝的干式的一般用在小负荷.什么是油浸电力变压器？
依靠油作冷却介质，如油浸自冷，油浸风冷，油浸水冷及强迫油循环等。一般升压站的主变都是油浸式的，变比20KV/500KV，或20KV/220KV，一般发电厂用于带动带自身负载（比如磨煤机，引风机，送风机、循环水泵等）的厂用变压器也是油浸式变压器，它的变比是20KV/6KV。
油浸式变压器采用全充油的密封型。波纹油箱壳体以自身弹性适应油的膨胀是永久性密封的油箱，油浸式变压器已被广泛地应用在各配电设备中。
油浸式变压器性能特点：
a、油浸式变压器低压绕组除小容量采用铜导线以外，一般都采用铜箔绕抽的圆筒式结构；高压绕组采用多层圆筒式结构，使之绕组的安匝分布平衡，漏磁小，机械强度高，抗短路能力强。
b、铁心和绕组各自采用了紧固措施，器身高、低压引线等紧固部分都带自锁防松螺母，采用了不吊心结构，能承受运输的颠震。
c、线圈和铁心采用真空干燥，变压器油采用真空滤油和注油的工艺，使变压器内部的潮气降至最低。
d、油箱采用波纹片，它具有呼吸功能来补偿因温度变化而引起油的体积变化，所以该产品没有储油柜，显然降低了变压器的高度。
e、由于波纹片取代了储油柜，使变压器油与外界隔离，这样就有效地防止了氧气、水份的进入而导致绝缘性能的下降。
f、根据以上五点性能，保证了油浸式变压器在正常运行内不需要换油，大大降低了变压器的维护成本，同时延长了变压器的使用寿命。
油浸式变压器分类
按照单台变压器的相数来区分,可以分为三相变压器和单相变压器。在三相电力系统中,一般应用三相变压器，当容量过大且受运输条件限制时，在三相电力系统中也可以应用三台单相式变压器组成变压器组。
按照绕组的多少来分，可分为双绕组变压器和三绕组变压器。通常的变压器都为双绕组变压器，即在铁芯上有两个绕组，一个为原绕组，一个为副绕组。三绕组变压器为容量较大的变压器（在5600千伏安以上），用以连接三种不同的电压输电线。在特殊的情况下，也有应用更多绕组的变压器。
按照结构形式来分类，则可分为铁芯式变压器和铁壳式变压器。如绕组包在铁芯外围则为铁芯式变压器；如铁芯包在绕组外围则为铁壳式变压器。二者不过在结构上稍有不同，在原理上没有本质的区别。电力变压器都系铁芯式。按照绝缘和冷却条件来分，可分为油浸式变压器和干式变压器。为了加强绝缘和冷却条件，变压器的铁芯和绕组都一起浸入灌满了变压器油的油箱中。在特殊情况下，例如在路灯，矿山照明时，也用干式变压器。
此外，尚有各种专门用途的特殊变压器。例如，试验用高压变压器，电炉用变压器，电焊用变压器和可控硅线路中用的变压器，用于测量仪表的电压互感器与电流互感器。油浸式电力变压器在运行中，绕组和铁芯的热量先传给油，然后通过油传给冷却介质。油浸式电力变压器的冷却方式，按容量的大小，可分为以下几种：
1、自然油循环自然冷却（油浸自冷式）
2、自然油循环风冷（油浸风冷式）
3、强迫油循环水冷却
4、强迫油循环风冷却 油浸式变压器正常使用条件 海拔不超过1000m 户内或户外
最高环境气温+40℃最高日平均温度+30℃ 最高年平均温度+20℃ 最低气温-25℃
根据用户要求可提供在特殊使用条件下运行的变压器。油浸式变压器产品型号说明
油浸式变压器执行标准
a、GB1094.1～2-1996，GB1094.3,.5-2003电力变压器； b、GB/T6451-1999三相油浸式电力变压器技术参数和要求。油浸式变压器的故障分析
变压器在运行中常见的故障有绕组、套管和分接开关及铁芯、油箱及其它附件的故障等。
1、绕组故障
主要有匝间短路、绕组接地、相间短路，断线及接头开焊等。
2、套管故障
变压器套管积垢，在大雾或小雨时造成污闪，使变压器高压侧单相接地或相间短路。
3、严重渗漏
变压器运行渗漏油严重或连续从破损处不断外溢以致油位计已看不到油位，此时应立即将变压器停用进行补漏和加油，引起变压器渗漏油的原因有焊缝开裂或密封件失效，运行中受到震动外力冲撞油箱锈蚀严重而破损等。
4、分接开关故障
常见的故障有分接开关接触不良或位置不准，触头表面熔化与灼伤及相间触头放电或各分接头放电。
5、过电压引起的故障
运行中的变压器受到雷击时，由于雷电的电位很高，将造成变电压器外部过电压，当电力系统的某些参数发生变化时，由于电磁振荡的原因，将引起变压器内部过电压，这两类过电压所引起的变压器损坏大多是绕组主绝缘击穿，造成变压器故障。
6、铁芯的故障
铁芯的故障大部分原因是铁芯柱的穿心螺杆或铁芯的夹紧螺杆的绝缘损坏而引起的。
7、渗漏油现象
变压器油的油面过低，使套管引线和分接开关暴露于空气中，绝缘水平将大大降低，因此易引起击穿放电。
油浸式变压器应特别注意其防火安全措施。
1、油量在2500kg以上的油浸式变压器与油量在600kg－2500kg的充油电气设备之间，其防火间距不应小于5m。
2、当相邻两台油浸式变压器之间的防火间距不满足要求时，应设置防火隔墙或防火隔墙顶部加防火水幕。单相油浸式变压器之间可只设置防火隔墙或防火水幕。
3、当厂房外墙与屋外油浸式变压器外缘的距离小于规范表规定时，该外墙应采用防火墙。该墙与变压器外缘的距离不应小于0.8m。
4、厂房外墙距油浸式变压器外缘5m以内时，在变压器总厚度加3m的水平线以下及两侧外缘各加3m的范围内，不应开设门窗和孔洞；在其范围以外的该防火墙上的门和固定式窗，其耐火极限不应低于0.9h。
5、油浸式变压器及其它充油电气设备单台油量在1000Kg以上时，应设置贮油坑及公共集油池。
6、油浸式变压器应按现行的有关规范规定，设置固定式水喷雾等灭火系统。油浸式厂用变压器应设置在单独的房间内，房间的门应为向外开启的乙级防火门，并直通屋外或走廊，不应开向其它房间。
干式变压器和油浸式变压器的主要区别
干式变压器较为轻便，容易搬运。油浸式变压器较重。但是要求容量大，负载大，稳定，用油浸式变压器较好。
变压器工作原理
一.变压器的工作原理
变压器---利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器是电能传递或作为信号传输的重要元件
1.变压器----静止的电磁装置
变压器可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能
电压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。
变压器原理图（图3.1.2）
与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次绕组
与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次绕组
设
一次绕组的 二次绕组的电压相量 U1 电压相量 U2
电流相量 I1 电流相量 I2
电动势相量 E1 电动势相量 E2
匝数 N1 匝数 N2
同时交链一次，二次绕组的磁通量的相量为 φm ,该磁通量称为主磁通
请注意 图3.1.2 各物理量的参考方向确定。
2.理想变压器
不计一次、二次绕组的电阻和铁耗，其间耦合系数 K=1 的变压器称之为理想变压器
描述理想变压器的电动势平衡方程式为
e1(t)=-N1 d φ/dt
e2(t)=-N2 d φ/dt 若一次、二次绕组的电压、电动势的瞬时值均按正弦规律变化，则有
不计铁心损失，根据能量守恒原理可得
由此得出一次、二次绕组电压和电流有效值的关系
令 K=N1/N2，称为匝比（亦称电压比），则
二.变压器的结构简介
1.铁心
铁心是变压器中主要的磁路部分。通常由含硅量较高，厚度为 0.35 或 0.5 mm，表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成铁心分为铁心柱和铁轭俩部分，铁心柱套有绕组；铁轭闭合磁路之用
铁心结构的基本形式有心式和壳式两种
心式变压器结构示意图(图3.1.6)
2.绕组
绕组是变压器的电路部分，它是用纸包的绝缘扁线或圆线绕成变压器的基本原理是电磁感应原理，现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理（如上图）：当一次侧绕组上加上电压Ú1时，流过电流Í1，在铁芯中就产生交变磁通Ø1，这些磁通称为主磁通，在它作用下，两侧绕组分别感应电势É1，É2，感应电势公式为：E=4.44fNØm 式中：E--感应电势有效值
f--频率
N--匝数
Øm--主磁通最大值
由于二次绕组与一次绕组匝数不同，感应电势E1和E2大小也不同，当略去内阻抗压降后，电压Ú1和Ú2大小也就不同。
当变压器二次侧空载时，一次侧仅流过主磁通的电流（Í0），这个电流称为激磁电流。当二次侧加负载流过负载电流Í2时，也在铁芯中产生磁通，力图改变主磁通，但一次电压不变时，主磁通是不变的，一次侧就要流过两部分电流，一部分为激磁电流Í0，一部分为用来平衡Í2，所以这部分电流随着Í2变化而变化。当电流乘以匝数时，就是磁势。
上述的平衡作用实质上是磁势平衡作用，变压器就是通过磁势平衡作用实现了一、二次侧的能量传递。
变压器工作原理动画演示
三、变压器的类型
变压器是一种静止电机，它可以将一种电压的电能转换为另一种电压的电能。
一、变压器分类及用途
电力变压器：电力系统传输电能的升压变压器/降压变压器/配电变压器等。
问题5-1 远距离输电为什么必须采用高压输电？
电炉变压器(专用)
给电炉(如炼钢炉)供电。
电焊变压器(专用)
给电焊机供电。
整流变压器(专用)：
给直流电力机车供电。
仪用变压器：用在测量设备中。
电子变压器：用在电子线路中。
二、变压器的工作原理
(1)原理图
一个铁心:提供磁通的闭合路径。两个绕组:1次侧绕组(原边)N1,2次侧绕组(副边)N2。
(2)工作原理
当1次绕组接交流电压后，电流i0,该电流在铁心中产生一个交变的主磁通Φ。
Ф在两个绕组中分别产生感应电势e1和e2 e1=－N1dФ/dte2=－N2dФ/dt
如果略去绕组电阻和漏抗压降，则
u1/u2≈(-e1)/(-e2)=N1/N2
u1/u2≈(-e1)/(-e2)=N1/N2=k, k定义为变压器的变比。
5-2 变压器的类型和结构
1、类型
除了按以上用途分类外，变压器还可以按相数/绕组数目/铁心形式/冷却方式等特征分类。
按相数分：单相/三相/多相等
按绕组数：双绕组/自耦/三绕组/多绕组
铁心形式：心式/壳式
冷却方式：干式/油浸式等
2、结构(电力变压器)
变压器主要部件是绕组和铁心(器身)。
绕组是变压器的电路，铁心是变压器的磁路。二者构成变压器的核心即电磁部分。
除了电磁部分，还有油箱/冷却装置/绝缘套管/调压和保护装置等部件。
(1)铁心
型式：心式(结构简单工艺简单应用广泛)/壳式(用在小容量变压器和电炉变压器)。
材料：一般由0.35mm/0.5mm冷轧(也用热轧)硅钢片叠成。
铁心交叠：相邻层按不同方式交错叠放，将接缝错开。偶数层刚好压着奇数层的接缝，从而减少了磁阻，便于磁通流通。
铁心柱截面形状：小型变压器做成方形或者矩形；大型变压器做成阶梯形。容量大则级数多。叠片间留有间隙作为油道(纵向/横向)。（纵向油道见课本图5.13）
(2)绕组
一般用绝缘扁铜线或圆铜线在绕线模上绕制而成。
绕组套装在变压器铁心柱上，低压绕组在内层，高压绕组套装在低压绕组外层，以便于绝缘。
(3)油/油箱/冷却/安全装置
器身装在油箱内，油箱内充满变压器油。
变压器油是一种矿物油，具有很好的绝缘性能。变压器油起两个作用：①在变压器绕组与绕组、绕组与铁心及油箱之间起绝缘作用。②变压器油受热后产生对流，对变压器铁心和绕组起散热作用。
油箱有许多散热油管，以增大散热面积。
为了加快散热，有的大型变压器采用内部油泵强迫油循环，外部用变压器风扇吹风或用自来水冲淋变压器油箱。这些都是变压器的冷却装置。
1油箱/2储油柜/3气体继电器/4为安全气道。
变压器运行时产生热量，使变压器油膨胀，并流进储油柜中。
储油柜使变压器油与空气接触面变小,减缓了变压器油的氧化和吸收空气水分的速度。从而减缓了油的变质。
故障时,热量会使变压器油汽化,触动气体继电器发出报警信号或切断电源。
如果是严重事故，变压器油大量汽化，油气冲破安全气道管口的密封玻璃，冲出变压器油箱，避免油箱爆裂。
5-3 变压器的额定值
(1)额定电压U1N/U2N
单位为V或者kV。U1N为正常运行时1次侧应加的电压。U2N为1次侧加额定电压、2次侧处于空载状态时的电压。
三相变压器中，额定电压指的是线电压。
(2)额定容量SN
单位为VA/kVA/MVA SN为变压器的视在功率。通常把变压器1、2次侧的额定容量设计为相同。
(3)额定电流I1N/I2N
单位为A/kA。是变压器正常运行时所能承担的电流，在三相变压器中均代表线电流。
对单相：I1N=SN/U1N I2N=SN/U2N
对三相：
I1N=SN/[sqrt(3)U1N]
I2N=SN/[sqrt(3)U2N]
(3)额定频率fN
单位为Hz,fN=50Hz
此外，铭牌上还会给出三相联接组以及相数m/阻抗电压Uk/型号/运行方式/冷却方式/重量等数据。
变压器是根据电磁原理工作的。变压器内有铁芯，在铁芯上绕有两个互相绝缘的绕组，其中，接入电源的一侧叫一次绕组，输出电能的一侧叫二次绕组。当交流电源电压加到一次侧绕组后，就有交流电流通过该绕组，在铁芯中产生交变磁通。这个交变磁通不仅穿过一次侧绕组，同时也穿过二次绕组，两个绕组中分别产生感应电势E1、E2。这时，如果二次侧绕组与外电路的负载接通，便有电流流入负载，即二次侧绕组有电能输出。变压器的一、二次侧感应电动势之比等于一二次侧绕组匝数之比。因此，变压器一二次侧绕组匝数不同时，就可以变压了。
什么叫环网柜?
实际上，如果柜型按照开关设备分类，有负荷开关柜、断路器柜、GIS等，并没有什么环网柜。
环网柜是一个约定俗成的叫法，原指的是负荷开关柜用于环网式供电，现在经常被人当作负荷开关柜的代名词，而不管是否被用于环网式供电。负荷开关柜可以用于环网式供电、中压分界室派接、中压末端变电室供电，各地区供电部门对允许使用负荷开关加熔断器保护的变压器的规格要求不一，象北京一般要求变压器容量不大于1000KVA，深圳地区可能是1600KVA。
负荷开关柜构造简单，成本较低（呵呵，少数进口产品并不便宜），体积较小，多数可以靠墙安装，一般只有熔断器保护而无继电保护。负荷开关柜主母线载流量一般小于等于630A，负荷开关额定开断电流一般小于等于630A（少数达到1700A），变压器柜（出线柜）额定电流（熔断器）一般不大于125A，高档负荷开关的转移电流可以达到2800A。部分负荷开关柜可以安装专用真空断路器、SF6断路器或采用压气等灭弧方式，短路分断能力接近或达到开关柜水平。
为了提高供电可靠性，有些线路要合环运行（俗称手拉手），或有可能进行负荷割接（将一条线上的负荷切换到另一条线上），实现这些功能的配电柜就叫环网柜。另外有进线、出线、联络柜等。太多了！
环网柜根据绝缘结构可分为空气绝缘、SF6气体绝缘。一般由三个间隔组成。即2个环缆进出间隔和一个变压器回路间隔。”
环网柜是俗称，一般指用于环网线路中或终端的SF6负荷开关及SF6负荷开关+熔断器组合电器。
SF6负荷开关是近年来不少用户体会到的一种优良负荷开关，除电寿命长，开断力强等与真空负荷开关有共同的优点外，其突出优点是容易实现三工作位(接通、断开和接地)，小电流(电感、电容)开断，抗严酷环境条件能力强。适宜在城乡中压配电网推广应用。负荷开关是带有简单灭弧装置的一种开关电器，使用SF6气体作为绝缘和灭弧介质的负荷开关称为SF6负荷开关，它可以作为关合和开断负荷电流及过载电流用，亦可以作为关合和开断空载线路、空载变压器及电容器组等，凡具有接通、断开和接地功能的三工作位负荷开关，都有结构简单、价格便宜的特点。只是负荷开关不能断开短路电流。
SF6负荷开关+熔断器组合电器是由SF6负荷开关来承担过载电流(此过载电流对SF6负荷开关来说仍在负荷开关额定开断电流的范围以内)和正常工作电流的关合和开断，并且还要求承担“转移电流”的开断。而变压器高压侧的短路保护和过载保护由高压限流熔断器来承担。这时一组SF6负荷开关及三个带触发器的熔断器，只要任何一个触发器动作，其联动机构会使负荷开关三相同时自动分闸。两者有机的结合起来，就可满足配电系统各种正常和故障下运行操作保护的要求。
环网柜可分为户内环网和户外环网
户内环网一般用于高压侧的配电，由进线柜、计量柜、PT柜、变压器出线柜组成，对于用电要求较高的用户，进线必须采用双电源切换柜。七楼所说的“现在也有人将负荷开关及熔断器组合的高压开关柜叫环网柜，主要是容易和用断路器的开关柜区分开来”不太准确，环网柜也有装断路器的方案
户外环网一般用于城市电网，采用共箱式的SF6环网柜，这种柜型最大的特点是防护等级高，可以做到IP67,适合用于户外，并且能短时间浸水。环网供电的方案一般采用一路环进，一路环出，两到三回做做出线回路，即形成手拉手的环网供电模式。
为保证供电的可靠性,连续性,采用两个进线供电,这就形成了一个环.采用SF6负荷开关,3工位(合闸,分闸,接地),分线路,变压器。
单独一个柜子构不成环网只有是三个柜子两进一出加上电源不就构成一个环了吗.这可是最基本的环网供电了。
什么是高压开关柜
高压开关是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用，电压等级在3.6kV~550kV的电器产品，主要包括高压断路器、高压隔离开关与接地开关、高压负荷开关、高压自动重合与分段器，高压操作机构、高压防爆配电装置和高压开关柜等几大类。高压开关制造业是输变电设备制造业的重要组成部分，在整个电力工业中占有非常重要的地位。
高压开关柜主要分固定式和手车式两种；就结构而言又分开启式、半封闭式、封闭式；就使用环境而言又有户内、户外之分；就操作方式而言有电磁操作机构、弹簧操作机构和手动操作机构。
选用高压开关柜，要根据使用环境决定选用户内型还是户外型，根据开关柜数量的多少和对可靠性要求，确定使用固定式还是手车式开关柜。固定式开关柜价格便宜些，但灵活性不如手车式。对可靠性要求不过高，开关柜台数又较少的变电所，尽量选用固定式开关柜以降低投资。
要结合高接线设计确定开关柜的一次方案，开关柜的一次方案可查阅相关电气手册。结合控制、计量、保护、信号等方面的要求，选择或自行设计二次接线。选定开关柜之后柜中主要部件要按使用条件(海拔高度、环境温度、相对温度、日照、风速、日温差等等)及短路情况进行校验。
选定操作机构时，要结合变电所操作电源情况而定。有直流操作电源(硅整流、蓄电池等)处尽量采用电磁操作机构。小型变电所采用手动操作机构比较简便，但开关柜的断流量要减弱很多。订购高压开关柜时应向厂家提供的资料一般有：
1.高压开关柜型号、一次线路方案编号、变电所二次接线图及配用的操作机构 2.高压开关柜平面布置图
3.高压开关柜二次接线图和端子图；如选定二次接线标准图集中方案时，应注明方案号及控制回路电压
4.订货时要说明是否需要柜中的可变设备，并注明电流互感器的变比
5.如需要采用非标的一、二次线路方案或委托生产厂家设计，可同厂家协商
手车式高压开关柜（GBC-40.5）
产品描述
⑴用途及工作条件
GBC-40.5手车式高压开关柜是40.5KV三相交流50Hz单母线系统的户内保护型成套装置，作为接受和分配网路电能之用。GBC-40.5（Z）配用40.5真空断路器，适用于切合电容器组，电路变压器等频繁操作场所。
GBC-40.5（Z）的型号含义
G-高压开关柜：B：保护型：C：手车式40.5—额定电压KV：（Z）—真空断路器手车
⑵开关的主要技术数据见下表
序号
项目
单位
数据
1额定电压
KV
40.5
2额定电流
A
630，1000，1600
3额定绝缘水平1min
工频耐压（相间、对地、断口间）KV
雷电冲击耐压
1.2／50us，185
44s热稳定电流（有效值）
KA
20，25，31.5
5额定峰值耐受电流
KA
50，63，80
外形尺寸（宽×深×高）
mm
1800×2000×2500
7重量（断路器柜）
Kg
1600（其中短路器手车约重600kg）
（3）柜内装置的主要元件技术数据如下：
序号
项目
单位
数据
1额定电压
kv
40.5
2额定绝缘水平1min
工频耐压（相间、对地、断口间）kv
9雷电冲击耐受电压1.2／50us
185
3额定电流
A
630，1250，1600
4额定短路开断电流（有效值）
kA
20，25，31.5
额定操作顺序：分～0.3S～合分～180S～合分
6分闸时间
S
≤0.06
额定短路开断电流开断次数
次
8额定短路关合电流（峰值）
kA
50，63，80
额定热稳定时间
S
机械寿命
次
6000
1动、静触头允许磨损累计厚度
变压器线圈工艺改进对运行的影响 篇6
当前, 我国生产的电力变压器, 基本上只有一种结构形式, 即芯式变压器, 绕组也都是采用同心绕组。一般情况下, 总是将低压绕组放在里面靠近铁芯处, 将高压绕组放在外面。高电压、大容量变压器一般采用纠结式绕组, 这项绕组技术在近期已经发展比较成熟, 但以前相对较落后的工艺给设备的安全稳定运行带来很多隐患, 本文将从一个实例入手着重分析绕组工艺的改进对设备性能提升带来的影响。
1 变压器发现故障
某日公司变电检修中心在进行某变电站500k V变压器油样色谱分析试验的过程中, 发现A相总烃为192u L/L (标准为150 u L/L) , B相总烃为130.1 u L/L, 并有上升趋势。于是跟踪主变油色谱, 根据每日油样检测情况分析, A, B两相总烃呈上升趋势, 尤其以A相上升趋势比较明显, 达5%/日, 因乙炔含量几乎没有, 可排除内部放电, 判断为变压器内部局部高温过热引起, 需要尽快对A, B相停电进行检查。
变压器停电后, 对变压器的ABC三相进行了常规实验, 并进行了钻芯检查, 排除一系列可能存在的问题后, 对变压器分别测量上下串联绕组直流电阻, 测到结果显示:B相下半部比上半部直阻大12.5mΩ (5.6%) 。从测量得出初步结论, 高压线圈存在虚焊可能。将B相运至车间进行内部断股检查, 检查发现线圈下部有一处焊点断线, 断线处绝缘纸已发黑并爆开;同样检查A相, 发现类似的问题。由于现场不具备进一步解体检查条件, 决定返厂进行解体检查。
2 故障原因调查
在厂家车间, 对变压器线圈进行处理。A相, 经过拆围屏, 排查线圈, 检测到一个故障点, 此故障点位于线圈低端, 角环内部。可以明显地看到烧焦痕迹, 角环上有对应的黑点, 有明显的放电迹象, 拆掉角环, 完全拆除绝缘纸后, 发现焊口已经完全断开, 并有烧灼发黑痕迹。同样, 对B相进行相同的处理, 在低端类似位置发现类似的故障点, 拆除绝缘纸后, 发现焊接处已经断裂。具体如图1 所示。
通过线圈解体, 我们初步分析, 原因可以分为内因和外因。
内因:焊接质量不合格, 焊接的时候质量没达标, 焊头没焊透, 焊接处焊料不够充足。同时检查其他焊接处, 发现部分焊接处也存在焊接不足现象, 焊接表面有坑坑洼洼。总之, 焊接质量有问题, 这是造成故障的主要原因。
外因:短路外力的冲击, 变压器承受短路电流冲击, 会造成局部电流过大, 从而使温度极具升高, 造成焊料熔解, 形成断裂, 产生放电。经厂家介绍, 此次采用的焊料的熔化温度在640~800℃之间, 因此局部温度已经达到这个温度。
内外因相互作用, 恶性循环, 最终导致焊接点完全断裂。故障发现得很及时, 如果继续运行, 很有可能造成主绝缘击穿, 产生比较严重的后果。
3 原线圈绕制工艺及问题
分析线圈状况, 此变压器原高压线圈为全纠结式。全纠结式绕组是特殊的绕制方法, 能够使几何相邻线匝具有较大的电气位置, 此时在电容不变情况下增大了匝间电容所储藏的电荷和能量, 从而等值地增加了匝间电容, 改善了起始电压分布, 改善了冲击梯度。
该线圈是中部进线、上下并联的结构。根据线圈磁力线的分布状况, 该线圈采用了2 种规格的导线, 在上下端部, 由于轴向磁力较大, 所以采用轴向2 根并联的组合导线 (TPU) , 总共16 段 (上部末端和下部末端各8 段) , TPU导线规格为2×4.20×6.60mm, 俗称方线;在中间主体位置, 幅向作用的磁力较大, 所以采用幅向2 根并联的组合导线 (TP) , 总共120 段 (上下半部各60 段) , TP导线规格为2×2.0×13.0mm, 俗称扁线。在具体的绕组过程中, 由10 根组合导线并联绕制, 做插花纠结, 在导线接头处采用高频钎焊。
整个线圈绕制过程中, 由于采用全纠结式绕组, 需要出现3 种类型的焊接点:方线与方线连接, 方线与扁线连接, 扁线与扁线连接点。如图2 所示, 左边的为方线与方线焊接点, 右边为扁线与扁线焊接点。
这次故障点出在方线与方线焊接点处, 相同的焊接工艺和方法, 为什么会现在在方线与方线的焊接点, 而没有出现在另外两种焊接点处呢?通过分析主要有3 方面原因: (1) 焊接质量及质量控制系统不过关, 质量监控不严格; (2) 方线间的焊接点相对焊料要多, 焊接难度要相对较大; (3) 由于方线连接点位于线圈的顶端和低端, 特别由于厂方工位设计的原因, 导致在焊接下端绕组时, 操作困难, 增加了出现问题的隐患。
针对第1 方面, 焊接质量控制系统不健全, 首先要提高操作工人的焊接质量, 同时增强在控制质量方面的监管, 采用更加高效的方法确保焊接质量的合格, 从而使焊接能更加符合标准要求。对于第2, 3 方面, 方线间的焊接点相对操作困难, 并且在线圈下端焊接工位相对操作困难的部位, 恰恰全部是方线焊接点, 在困难的基础上再加上困难, 增加了出现焊接质量问题的隐患, 如何能采用另外一种方法, 能最大程度地减少焊接点, 排除出现问题的可能性, 这是需要考虑的问题。基于此, 本文提出新的绕组工艺, 在焊接工艺及焊料不变的情况下, 能大大提高绕组的绕制质量, 在不改变电气性能的基础上, 加强绕组的机械强度, 进一步降低出现缺陷的风险, 确保变压器更加安全。
4 新线圈绕制的对比
通过对比分析, 提出采用纠结连续式绕制方式, 取代原来的全纠结式绕制方式。原来的全纠结绕制方式, 也就是对整体线圈全部采用纠结式绕制, 它的缺点比较明显, 就是由于焊点较多, 在线圈机械强度的保证方面略显不足。新采用的连续纠结式, 将部分线圈进行连续式绕制, 其余部分线圈进行纠结式绕制, 将连续绕制和纠结绕制有机结合起来, 组成连续纠结式。
连续纠结式采用另外的组合导线, 代替原来的方线和扁线。首先, 在连续段采用组合换位导线, 代替原来的组合导线, 如图3 所示为组合换位导线, 所谓组合换位导线是指以一定根数 (奇数) 漆包线扁铜线组合成宽面相互接触的两列, 按要求在两列漆包铜扁线的上面和下面沿窄面做同一转向的换位, 并用电工绝缘带作多层连续紧密包绕组成的导线, 用于制造高电压、大容量变压器。组合换位导线经过连续式绕制后, 是没有焊接头的, 这样就大大减少了焊接头的数量, 起到非常明显的效果。在新线圈中, 连续段总有68 段 (上部末端和下部末端各34 段) , 导线规格为13×1.37×6.95mm, 为13 根导线换位。其次, 在纠结段, 采用另一种尺寸规格的幅相2 根并联组合导线, 共有56 段 (上下部各有28 段) , 规格为2×2.38×12.9mm。
采用新线圈绕组后, 相比较有以下方面优点:
(1) 原线圈采用全纠结, 导线接头较多, 由于焊接全部采用人工操作, 操作标准无法统一, 不可避免会出现焊接质量问题, 从而会对变压器的机械强度带来隐患。采用新绕组后, 大大减少了焊接点, 组合换位导线没有焊接点, 它与新的组合导线的焊接点也仅有1 处, 并且这处焊接点在焊接时采用铜套焊接, 大大增加了机械强度。
(2) 采用组合换位导线, 有这种导线自身的优点, 它的优点是使绕组中导线的附加损耗减少到最低的程度, 而原先采用的组合导线没有这方面的优点, 使附加损耗减少, 也就大大加强了变压器的工作效率。
(3) 在新线圈中, 中部的组合导线依然会有焊接, 但这种焊接是处于非常良好的工位展开, 对提高工人的工作质量和效率有很大的帮助, 也从另外一个侧面降低了线圈出现焊接质量缺陷的可能。
5 总结
本文通过对一台大容量变压器出现线圈缺陷实例的分析, 找出产生这种缺陷的内在和外在的根本原因, 在此基础上, 寻找到另外一种线圈的绕制方法, 通过新旧线圈的对比, 发现新绕制线圈在某些方面的优点, 从而为变压器的更加可靠运行提供保障。
摘要：高电压、大容量变压器的线圈绕制对变压器的安全稳定运行起到十分关键的作用。文章以一个线圈出现缺陷的变压器为例, 分析线圈出现故障的原因。通过对比, 对高压线圈采用一种新的组合换位导线和绕制方法, 提高线圈的机械强度, 排除焊接缺陷, 确保变压器的安全稳定运行。
变压器影响 篇7
关键词：变压器,局部放电,制造工艺
1 前言
局部放电是指发生在电极之间但并未贯穿电极的放电, 它是由于设备绝缘内部存在弱点或生产过程中造成的缺陷, 在高电场强度作用下发生重复击穿和熄灭的现象。局部放电表现为绝缘内气体的击穿、小范围内固体或液体介质的局部击穿或金属表面的边缘及尖角部位场强集中引起局部击穿放电等。
这种放电在电极中不形成通道, 短时的放电不会造成整个通道击穿。但若电器设备绝缘在运行电压下不断出现局部放电, 这些微弱的放电将产生累积效应使绝缘的介电性能逐渐劣化并使局部缺陷扩大, 最后导致整个绝缘击穿而影响安全运行。因此, 电力部门对局部放电越来越重视, 要求也越来越高, 国家标准GB1094.3—2003中规定, 对设备最高电压Um≥72.5k V, 额定容量P≥10000k VA的变压器, 均应进行变压器局部放电测量。杜绝不合格变压器进入电网, 保证电网的安全稳定运行。
本文主要从生产工艺方面, 结合实际经验, 阐述影响局放的因素及降低局放的措施。
2 影响局部放电的因素
造成局部放电的因素除了设计上考虑不周密外, 最普遍的因素是由制作生产过程中造成的。有以下几个主要原因:1) 零部件结构有尖角、毛刺, 造成电场畸变, 使放电启始电压降低;2) 有异物和粉尘, 引起电场集中。在外电场作用下发生电晕放电或击穿放电;3) 有水分和气泡。因水气介电系数降低, 所以在电场作用下, 发生放电;4) 金属结构件悬浮或接触不良形成电场集中或产生火花放电;5) 绝缘件内部存在着气隙。
3 降低局部放电的措施
⑴防尘、防异物控制。在产生局放的因素中, 异物和粉尘是非常重要的诱因。无论是金属的还是非金属的粉尘存在, 都会产生集中电场, 使绝缘的起始放电电压降低, 击穿电压降低。因此, 变压器制造过程中, 保持洁净是非常重要的, 必须严格实施防尘控制。按制造过程产品可能受粉尘影响的程度进行严格控制, 建立密封防尘厂房。在平整导线、导线包纸、绕组绕制、整体套装、铁心叠积、绝缘件制造、器身装配、引线装配和器身整理时, 绝对不允许异物残留和粉尘进入;变压器油箱、夹件以及外部附件在制作过程中需控制焊渣, 不得将其残留在工件中。在制作过程无法进行有效的防尘, 但涂漆后必须进行内外彻底除尘, 然后才能进行装配。
⑵引线冷压焊。实施冷压焊是降低局放的有效措施。因为磷铜焊时要产生很多飞溅的焊珠, 易散落在器身和绝缘件中。此外其焊接边界区要用浸水石棉绳隔开, 这样水就会进入绝缘中, 若绝缘包扎后水分清除不彻底, 就会增加局部放电量。
⑶零部件边缘的圆整化。零部件边缘的圆整化的目的在于:1) 改善场强的分布, 提高放电的起始电压。因此铁心中的金属结构件如夹件、拉板、垫脚以及支架边缘、压板及出线口边缘、套管升高座的箱壁、箱壁内侧的磁屏蔽护框、内侧箱沿均需倒圆;2) 防止摩擦产生铁粉。
⑷总装配的产品环境及器身露空整理。器身真空干燥后、下箱前要进行器身整理, 器身整理结束后进行上节油箱扣罩抽真空注油。由于器身压紧、紧固件的紧固都是器身裸露在空气状态进行, 其间会发生吸湿。对器身整理阶段吸湿要进行脱湿处理, 这是保证高电压产品绝缘强度的重要措施。所采取的脱湿方法是对产品抽真空, 根据器身和环境湿度、含水量标准确定抽真空的真空度, 并根据出炉时间、环境温度、湿度确定抽真空的时间。
⑸真空注油及静放。绝缘件内部存在着气隙 (气泡) 。电木筒和层压纸板的各纸层之间, 如果真空浸油或干燥工艺处理不好, 就会在内部形成空腔, 从而形成气隙;如果油处理不好也会有气泡存在。而气泡的介电系数比绝缘材料的介电系数小, 故绝缘内部所含气隙承受的电场强度比邻近的绝缘材料高, 达到使之击穿的程度, 从而使气隙先发生放电;另外, 在电场集中的地方, 可能使局部绝缘 (油或纸) 击穿或沿固体绝缘表面放电。而真空注油的目的在于通过对变压器抽真空, 清除产品绝缘结构中的死角, 彻底排出空气, 然后在真空状态下注入变压器油, 使器身完全浸透。注油后的变压器, 至少要静放一段时间后才能进行试验, 这是因为绝缘材料的浸透程度与绝缘材料的厚度、绝缘油的温度、浸油的时间有关。浸透的程度越好, 放电的可能性越小, 因此一定要有足够的静放时间。
⑹油箱及零部件的密封。密封结构的好坏直接关系到变压器的渗漏。如果出现漏点, 必然要有水分进入到变压器内部, 从而导致变压器油和其他绝缘件的吸潮, 这是影响局部放电的因素之一, 因此要保证密封性能的合理性。
4 结束语
大型变压器局部放电量的控制能力, 可以反映出一个企业管理和技术素质 (包括设计技术、制造工艺、质量保证等) 等综合能力的高低。就设计技术而言, 它反映了电场数值分析的准确性和许用电场强度控制的可靠性, 反映了电极结构的合理性和绝缘结构的可靠性。就制造工艺而言, 它反映了制造质量的符合性和加工方法的可靠性及作业技术的合理性, 反映了作业环境及其控制、加工手段和检测方法的合理性和可靠性, 它也是油中 (及充油) 零、部件清洁程度控制、器身装配各环节清洁程序控制等的综合反映。
因此, 在产品设计、制造的全过程中要严格控制, 尽量较少缺陷;优化设计、提高工艺水平、改善生产条件都是降低局部放电的关键手段。
参考文献
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[2]路长柏.电力变压器绝缘技术[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 1998.
变压器影响 篇8
1 谐波对变压器的影响
(1) 电力系统中谐波的出现对变压器产生一定的影响, 增加变压器的负载损耗。其中负载损耗的增加主要表现为铜损耗和杂散损耗, 非线性负载引起变压器贴心发热, 杂散损耗是非线性负载损耗的重要原因;
(2) 引起涡流损耗的增加, 谐波频率增加带动涡流损耗增加, 同时还会产生一些磁滞损耗。变压器中铁芯增加引起线圈温度升高;
(3) 校正电容器与变压器电感产生谐振;
(4) 电路中峰值电压增加引起绝缘应力增加。以上的损耗都会导致变压器的使用寿命降低。在传统的变压器损耗计算中, 主要包括了理论分析和实际测量两部分, 通过建立谐波等效参数模型, 对绕组模型的谐波频变特性进行分析, 将非线性参数和谐波损耗相叠加计算。
2 换流变压器谐波损耗计算与分析
2.1 换流变压器短路阻抗选择
短路阻抗计算是换流变压器的重要性能参数, 对电力系统中主回路参数、交直流侧谐波的运行损耗产生重要影响, 因此, 短路阻抗参数选择, 是决定着换流变压器可靠性和运行效率的关键因素。例如, 短路阻抗百分数过大或者过小, 都会导致换流变压器的生产成本增加。在对短路阻抗进行选择时, 需要遵循以下原则:
(1) 满足晶闸管换流阀的浪涌电流水平要求;
(2) 换流器消耗的无功功率要求最小;
(3) 换流站的成本要最低。在电力系统中, 主分接下阻抗所允许的最大偏差为5%, 在其他范围内不得超过10%。
2.2 变压器谐波损耗计算
2.2.1 变压器损耗计算
变压器从构造上分析, 主要由一次绕组线圈、二次绕组线圈和铁芯组成。由于在材料选择上的不同, 以及铁芯的构造工艺存在差异性, 在变压器在运行中将会出现各种类型的损耗。对于同一类型的变压器来说, 使用条件不同其负载的损耗也不同, 同样的会产生损耗值。变压器的损耗主要有三种:空载损耗、负载损耗以及总损耗。其中铜损耗和杂散损耗组成了负载损耗, 而线圈中的杂散损耗主要为涡流损耗。变压器损耗公式为:
其中, PT为变压器总损耗;
PN为空载损耗;
P为变压器铜损耗;
PEC为变压器线圈涡流损耗;
POSL为变压器杂散损耗;
通常情况下, 变压器的空载损耗和负载损耗从实验中计算的出, 其中空载损耗是通过变压器的空载试验计算得出, 由于变压器中空载电流比较小, 一般占据额定电流的5%左右, 因此在铁芯中产生的损耗比较小, 可以忽略不计。对于同一个变压器来说, 空载损耗和铁芯的损耗数值接近相同, 铁芯损耗不随着负增加而变化。
2.2.2 谐波环境下损耗计算
在谐波环境下, 变压器损耗为:PLL=P+PEC+POSL;其中PLL为变压器负载损耗;P为变压器的铜损耗;PEC为变压器线圈涡流损耗;POSL为变压器杂散损耗;
2.3 变压器谐波损耗的影响因素分析
从变压器的谐波等效模型中分析, 影响变压器谐波损耗主要有两个因素:第一, 谐波次数;第二, 负载不平衡。为了实现影响因素的有效分析, 需要选取变压器Y, yn0的连接方式进行分析, 当变压器的额定容量为SN=30k VA, 时, 其一次侧和二次侧的额定电压比U1N/U2N=10/0.4KV, 额定功率为50Hz。通过对变压器空载试验和短路试验原理的分析, 计算出变压器谐波模型次数, 总结出规律, 在变压器的三相负载实现平衡时, 功率一定情况下, 改变变压器的谐波含有率, 也就是改变了变压器的谐波电流。
当谐波含有率相同情况下, 谐波次数较高时, 变压器的谐波损耗值存在不同程度的增加。例如, 谐波含有率为4.57%时, 各次的谐波损耗差异性较小, 而当谐波含有率为9/8%时, 变压器的谐波损耗增加率为94%。当变压器三相负载相对均衡时, 并保持一定的功率在电路中运行时, 经过变压器的各个谐波含有率对电流产生影响。从电流被动变化中, 能够计算出谐波次数以及变压器谐波损耗两者之间的相互关联。当谐波的含有率相同时, 谐波次数增加, 变压器谐波损耗数值也会增加。当变压器负载总功率在固定数值范围内时, 研究人员在谐波含有率相同情况下, 对变压器的单相、二次相以及三相分别进行了谐波损耗波动试验。从实验中得出结论, 变压器三相负载不均匀时, 变压器的谐波损耗增加速度加快。例如由于电路中变压器工作不均匀, 使得线路中谐波损耗上升率增高, 严重的谐波损耗能够到达90%。
3 结论
综上所述, 本文从谐波对变压器的影响开始分析, 以换流变压器谐波损耗计算为例, 首先对换流变压器短路阻抗进行选择, 其次研究一般变压器谐波损耗计算, 对谐波环境下损耗计算, 最后针对变压器谐波损耗的影响因素分析。其中, 影响谐波损耗的因素有两个因素:第一, 谐波次数;第二, 负载不平衡。电路中变压器的谐波损耗是电力损耗的主要内容之一, 以此需要研究人员对其损耗影响因素进行探索, 降低谐波损耗。
摘要：在日常的电力系统工作中, 变压器容易受到谐波次数、负载不均衡等条件的影响, 会产生不同强度的谐波损耗。为了减小电路中的谐波损耗, 需要总结出一套行之有效的变压器谐波损耗监测手段, 基于此, 本文就影响电网谐波的因素进行分析, 研究谐波损耗的计算方式。
关键词：变压器,谐波损耗计算,影响因素,分析
参考文献
[1]李勇.感应滤波理论及其在直流输电系统中的应用研究[D].湖南大学, 2011.
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[3]宁志毫.大功率整流系统综合节能理论与新技术研究[D].湖南大学, 2012.
变压器影响 篇9
关键词：接地点过直流电流,直流输电系统,交流变压器
0引言
由于我国经济的不断发展,供电需求日益增加,所以,对电流系统的供电提出了更高的要求。直流输电系统因为其固有的优点受到广泛应用。当前,广东省的直流输电系统主要有 :±500k V高肇直流±500k V天广直流、±500k V江城直流等随着直流输电网的建设,交流和直流输电系统的相互影响问题也日益受到关注,本文主要分析了直流输电系统对交流变压器的影响。
1变压器接地点过直流电流的产生
直流输电系统处于平衡运行状态时,构成大地和双极之间的输电回路,其运行示意图如图1所示。此时,由于Id1≈Id2,并且其方向相反,因此,接地极的电流基本为零。
如果其中一极停运,双极平衡系统电流不平衡,形成单极和大地系统,其单级运行示意图如图2所示。构成的直流系统输电回路如下所述 :直流电流经整流器高压端流出至逆变器,经逆变器高压端到接地极,再经大地流回至整流器的接地极,此时,接地极的直流电流则为Ie=Id1或者Ie=Id2。
由于大地存在电阻,因此,2个换流站接地极电位不同,存在电位差,地中直流电流总是从高电位流向低电位,在两端电场作用下,直流电流由逆变侧接地极至整流侧接地极。在接地极附近,直流接地极电流产生压降,压降逐渐向四周扩散,并且受土壤电阻率的影响,电阻率越高,电压降越快。接地极压降圈内并联运行的中性点接地变压器的接地点也会存在压降,接地极的部分入地电流将从变压器中性点(地电位较高)三相绕组,经交流线路,流入中性点的变压器三相绕组(地电位较低),然后由这些变压器的中性点入地,形成直流回路。
2直流电流对交流变压器的影响系统
直流在变压器中流过时,由于直流电流的存在会影响变压器铁芯磁滞曲线,使其发生偏移,进而出现直流偏磁,使变压器不能正常运行。变压器的磁滞曲线变化如图3所示。对变压器的影响主要包括以下几方面。
(1)噪声和振动幅度增大。对于变压器来说,只有铁芯和冷却装置才是噪声产生的根源,磁致伸缩是铁芯噪声的主要根源。现代变压器铁芯的材质多为冷轧硅钢片,其磁通密度1.5~1.7T,导磁率较高。在额定电压下,大容量变压器(220k V及以上)的励磁电流大小仅为额定电流的0.1%。但是励磁电流的大小是变化的,它和外施电压的大小成正比,随着电压增大而增大。通常情况下,对于优质冷轧硅钢片来说,当外施电压增加5% 时,励磁电流增大约50% ;电压增加15% 时,励磁电流则增大约8倍。变压器发生直流偏磁时,变压器绕组流过相同的交流电流,出现磁致伸缩,加大铁芯的振动和伸缩幅度,增大变压器噪声。同时,由于磁致伸缩产生的振动属于非正弦,导致波形也发生变化,由正弦波变成了尖顶波,其噪声频率包含多种谐波分量,如果某一分量和变压器构件出现共振现象,噪声将显著提高,并十分有可能对变压器造成损害,导致其内部零部件松动、绝缘受损。(2)增加了铁损和铜损。因为铁芯发生直流偏磁,导致漏磁通增加,该组件将产生涡流,增加铁损 ;同时,由于直流偏磁,增大变压器的励磁电流,从而增加变压器铜损。由于铁损和铜损增加,引起绕组、铁芯、部件等发热严重,缩短这些零部件的使用寿命。(3)电压波形发生畸变。由于变压器铁芯出现直流偏磁,甚至有可能出现铁芯在饱和区工作的情况,由此增加了变压器的漏磁通,这样,使电压波形失真,发生畸变。在广东电网兴安直流调试期间就出现过此种情况,尤其是单极调试期间,电压发生畸变。(4) 影响继电保护的。继电保护的影响主要是直流系统不对称运行时,增大零序电压和电流量突变,出现母差失灵复合电压动作、线路保护起动。
3直流对交流变压器影响实例分析
某电力局220k V变电站1号主变压器,型号SFS10-180000/220。变电站值班人员发现主变压器运行异常,噪音显著增加,噪声类型和以往显著不同,其油温偏高,比另一台并列运行的主变压器约高3℃,停役后测试系统数据。电气测试和油化试验试验数据如下表1所示,结果表明各个项目运行正常。
由表1可知,变压器的运行数据正常,因此可判定变压器无故障。这可说明,系统运行异常和变压器不相关,应考虑外界因素。故障发生时,变压器的噪声显著提高,根据经验判断出铁芯异常,因此,对铁芯进行检查,经检查铁芯无损,说明铁芯质量无问题。因此,考虑剩磁和磁路饱和。由于铁芯完好无损,所以不是剩磁原因,因此可能是磁路饱和。对变压器进行进一步检查,发现一号主变中性点的连接方式为接地,二号主变中性点的连接方式也是接地,二者的中性点连接方式不同,因此可判定是因为外部电流流入变压器,导致变压器中心点出现异常情况。改变二号主变中性点的连接方式,使其变成不接地方式,设置成功以后,变压器的噪声消失,解决了变压器噪声异常问题。然后,再将二号主变中性点的连接方式换成接地方式,又开始出现噪声。因此可判定,中性点的连接方式导致的噪声出现。
测定两台主变并列运行时,流经中性点的交直流分量和噪声分贝数,测定结果如表2所示 :
由上文的分析可知,中性点接地时直流输电会对变压器产生影响,是由直流输电时单极运行造成的。直流输电在单极运行时会和地面形成回路,直流电流流经地下的管网设施,产生短路或者分流,对变压器的正常运行产生影响。如果电流过大会导致变压器出现故障,从而影响整个电网系统。
因此我们需要控制直流电流的合适电压,就目前来讲,国家已经对此有了一定的规定,具体要求是让变压器在百分之一百零五的额定电压下平稳运行,在这个状态下的励磁电流会在变压器的掌控之中,不会对正常运行造成影响。因此我们在使用直流电流时需要它控制在这个限制之内,保障变压器的安全稳定运行 .
因此,需要对直流电压进行控制。当前,国家对直流电压的控制已经明确规定 :要求变压器在105% 的额定电压下运行,此时,产生的励磁电流不会对变压器的运行造成影响。因此,在使用直流电流时要严格按照此标准进行控制,确保变压器安全稳定运行。
4 结语
地磁感应电流对电力变压器的影响 篇10
地磁感应电流(Geomagnetically Induced Current)简称GIC,它会使变压器中性点叠加一个谐波电流,造成铁心过激磁,从而使铁心温升增加、变压器无功损耗提高、变压器噪声增大。严重时还会引起保护继电器误动作,造成大面积停电。我国电力系统中地磁感应电流是客观存在的,这对我国日益增加的高电压大电网系统来讲存在一定的安全隐患。本文重点针对电力系统中的重要组件电力变压器在受到地磁感应电流作用下的危害进行分析,并介绍变压器采取措施减小GIC造成的危害。
1 地磁电流产生机理
由于地球磁场变化(例如太阳黑子频繁活动等因素造成地球磁场变化)在地球表面会产生一定的感应电势,即地表电势(Earth SurfaceePotential),简称ESP;又由于电力变压器中性点接地,两台变压器通过架空线和大地形成回路。这样由于两个中性点所处的地表电势不同,就会在系统中产生一个电流,即地磁感应电流。
2 地磁感应电流对变压器造成的危害分析
2.1 变压器过激磁,谐波含量增加
GIC的频率很低,一般在0.01-0.1Hz,所以在分析过程中可以理解为直流电流。GIC是从变压器中性点流入变压器,相当于给变压器铁心叠加了一个直流磁通,由于硅钢片的非线性磁化特性会造成变压器励磁电流产生畸变,励磁电流半周期不对称而形成尖顶波,从而产生数值较大的奇次和偶次谐波,对电力系统会造成很大的危害。
2.2 变压器振动和噪声增加
变压器本体噪声主要由于铁心硅钢片磁滞收缩使铁心产生做周期性振动而产生。地磁感应电流(GIC)增加变压器噪声主要是增加了变压器铁心振动噪声。一般我们用磁滞收缩率ε来表征磁滞收缩现象。
式中L为硅钢片的原始尺寸,△L为硅钢片最大变形量。
铁心磁滞收缩率ε越大,说明铁心振动越明显,铁心产生的振动噪声就越大。GIC作用下变压器引发直流偏磁现象,导致铁心磁滞收缩率ε增大,铁心振动加强,造成变压器噪声增加。
2.3 变压器感性无功功率加大
变压器正常运行时,励磁电流可以看成是建立磁场的作用,将电能转变为磁能,属于感性无功功率。当GIC出现时,变压器励磁电流产生畸变,其数值会大幅度提高,这样变压器感性无功会随之增加,系统损耗会增加。
2.4 变压器损耗增加、温升提高
在GIC的影响下铁心严重饱和,激磁电流出现正负半周不对称的尖顶波,铁心自身的涡流和磁滞损耗会大大提高,使变压器空载损耗增加,同时铁心温升也会加大。另外,在GIC的影响下漏磁通会增加,变压器油箱及金属结构件的涡流损耗和温升也会增加,变压器的负载损耗会加大。
3 降低GIC对变压器影响的措施
通过上面的分析,地磁感应电流(GIC)对变压器乃至整个电力系统都存在十分严重的影响,在变压器设计以及系统控制方面需要研究方案措施以减小GIC对变压器和电力系统的影响。
3.1 变压器铁心结构型式的设计
变压器不同铁心型式零序和非零序磁路结构不同,受GIC的影响程度也不同。以三相五柱、三相三柱铁心结构为例进行分析。三相五柱变压器中间三个心柱设置线圈,两个旁柱不设置线圈,零序磁通可以通过旁柱形成闭合,使其容易达到饱和,GIC对其影响也较为严重。三相三柱变压器铁心共有三个心柱,没有旁柱,三个心柱分别设置三相线圈。三相三柱对零序磁通不提供回路。当变压器受GIC影响时,零序磁通不能通过铁心闭合,只能通过变压器油、油箱外壳、空气相闭合,而这些媒介的磁阻很大,使零序直流磁通很小。三相三柱铁心结构的变压器受GIC的影响很小。为降低变压器遭受GIC的影响,我们应尽量选择三相三柱铁心结构型式。
3.2 变压器设计加强漏磁控制
GIC使变压器漏磁增加,变压器油箱、铁心金属结构件的涡流损耗和温升随之增加,提高变压器油和绝缘件的老化,降低变压器的使用寿命。为降低GIC的影响,变压器应该在油箱和金属结构件上适当加设电屏蔽和磁屏蔽来降低漏磁影响。
3.3 变压器设计合理选择铁心磁通密度
铁心的非线性磁化特性对变压器磁密和励磁电流的影响较大。变压器磁密越小,励磁电流越接近于正弦波,变压器谐波电流就越小。当GIC影响时,变压器磁密越低,励磁电流的谐波含量也会越小。所以变压器设计时适当降低磁密可以减小GIC对变压器和电力系统谐波的影响。
3.4 铁心材料选择高导磁硅钢片
铁心材料优劣的重要指标是硅钢片的磁化曲线,优质的硅钢片磁化曲线拐点比较高,当变压器过激磁现象出现时谐波含量不会增加过多。采用高导磁硅钢片也是抑制GIC对变压器影响的一种方法。
3.5 电力系统采取消除和减小GIC的措施
目前国内采取的主要方法有:补偿法、隔离法和抑制法,通过中性点施加补偿系统、电容和非线性电阻等方法来控制GIC流入电力系统,取得了一定效果。
4 结束语
本文通过介绍地磁感应电流的产生机理和地磁感应电流对变压器的影响,通过分析提出了降低地磁感应电流对电力变压器影响的解决措施。通过提高变压器的设计水平以及电力系统采取抑制地磁感应电流的设备和方法,可以在GIC作用下提高变压器的运行性能。
摘要：地磁感应电流(GIC)是地球处在宇宙中客观存在的一个现象,它对大型变压器会产生不利影响。本文主要介绍地磁感应电流产生机理、对电力变压器的影响以及解决措施,为电力变压器设计提供参考。
关键词：地磁感应电流,GIC,变压器
参考文献
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