第三讲 变压器、PT、CT相关知识

2015年5月培训课件第三讲变压器、PT、CT相关知识第一部分主变压器一、变压器的作用：变压器是一种交流电能的变换装置，能将某一数值的交流电压、电流转变为同频率的另一数值交流电压、电流，使电能传输、分配和使用，做到安全经济。二、变压器的部件：

1、铁芯：铁芯是电机、变压器的重要部件。电机、变压器铁芯对材料的基本要求是：在一定频率及磁通密度下具有低的铁芯损耗，和在一定磁场强度下具有高的磁通密度。2、绕组：绕组是变压器的电路部分，一般采用外包绝缘纸的铜线或铝线绕成，我国变压器大部分采用铝导体，根据线圈绕制的特点分为圆筒式、饼式、连续式、纠结式、螺旋式等几种。

3、油箱和附件：a、油箱：支持器身及附件的重量；b、油枕：（也称膨胀器或储油器）减少油与空气的接触面，及保证油箱中始终充满油。大中型变压器通常采用隔膜密封装置，以防油质老化；c、通气管：（也称吸湿器）内有干燥剂，防止潮气侵入；d、油标：观察及监视油位，通常有几根表示不同温度下油面高度的刻度线；

e、排气管：（也称安全气道或防爆管）当油箱内的压力达到0.8~1个大气压时防爆膜破裂，以免油箱爆裂；f、净油器：对油起过滤净化作用，延长油的使用期限，也称滤油器，其中装有吸附剂（硅胶、活性氧化铝等）；g、瓦斯继电器：也称气体继电器，安装在油箱和油枕的连接管道中，反映电力变压器的内部故障；

h、分接开关：通过变换线圈的分接头位置（调节绕组匝数）达到调压的目的，有无载和有载之分；i、绝缘套管：保证绕组引出线与油箱的绝缘，常用的有瓷绝缘套管、充油套管、电容式套管等；j、温度计：测量监视上层油温，常用的有酒精温度计、气压式温度计、电阻式温度计等（严禁用水银温度计）k、底座

变压器油：是石油经炼制加工后（加入油品添加剂，如抗氧化剂、降凝剂等）所得到的一种成品油，具有良好的抗氧化性及良好的电气性能，主要起绝缘、散热的作用，变压器油的牌号是根据其凝固点划分的，如10号、25号油的凝固点分别为-10℃、-25℃，其代号分别为DB—10、DB—25。（油开关油为DU—45、电缆油为DL—110）型号中符号排列顺序含义内容类别代表符号1或末位线圈耦合方式自耦降压或升压O2相数单相DS三相3冷却方式油浸自冷干式空气自冷干式浇注绝缘油浸风冷油浸水冷强迫油循环风冷强迫油循环水冷JGCFSFPSP4线圈数双线圈三线圈—S5导线材质材料铝导线铜导线—L6调压方式有载调压—Z无励磁调压加强干式干式防火移动式成套QHDT变压器的型号电力变压器型号后面的数字部分：

斜线左边表示额定容量（千伏安）

斜线右边表示一次侧额定电压（千伏）

例如：电压等级（KV）额定容量（KVA）设计序号三绕组风冷三相—6300/110SZ11三、变压器的技术参数1、额定容量：额定工作状态下变压器输出的视在功率保证值，以KVA表示，对三相变压器指三相容量之和。（小型≤1600；中型1600～6300；大型8000～63000；特型＞63000）2、额定电压：以KV表示。3、额定电流：指在额定电压和额定环境温度下各部分温升不超过允许值的长期允许通过电流，单位为A。4、额定频率：我国规定的标准工业频率为50Hz。5、空载试验：变压器一次侧施加额定电压、二次侧断开运行，一次绕组通过的电流称空载电流（或励磁电流），通常以额定电流的百分数表示。变压器在空载状态下的损耗称为空载损耗，主要是铁心中的磁滞和涡流损耗，习惯上称为铁损，有时也称为不变损耗，单位为W或KW。可通过此值分析铁心质量或是否存在有缺陷。6、短路试验：是指二次侧短路、一次绕组通过额定电流的试验，可测量两个数值：阻抗电压（也称短路电压）和短路损耗，分别表示变压器通过额定电流时变压器自身阻抗上产生的电压损耗百分值及电能损耗。习惯上短路损耗又叫铜损或可变损耗，主要反映绕组的性能。7、连接组别：表示变压器各相绕组的连接方式和一、二次线电压之间的相位关系。为了便于生产和应用，国家标准规定的标准连接组为（双绕组）Y，yn0、Y，d11、YN，d11、Y，y0及YN，y0五种。冷却方式：表示绕组及箱壳内外的冷却介质和循环方式。主要有：干式自冷、干式风冷、油浸自冷、油浸风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫油循环导向、水内冷等冷却方式。四、有关变压器运行的几个问题

变压器的运行方式：

（1）正常运行方式——额定参数及以下运行，可长期运行；（2）正常过负荷运行方式——负荷超过允许值时的运行，在绝缘和寿命不受影响的前提下，允许运行一定时间（依过负荷前的上层油温定）；（3）事故过负荷运行方式——当电力系统发生事故时，为保证供电可靠性，变压器允许短时过负荷的能力

变压器的允许温度及温升：A级绝缘材料的允许温度为105℃，为防止绝缘及寿命受到影响，规定：变压器上层油温最高不超过95℃，而正常运行时，为使油不使过速氧化，上层油温不应超过85℃。而温升则是与周围空气温度的差值。

允许电压波动：如果电源电压的波动不超过±5%，不论电压分接头在任何位置，变压器可带额定负荷。

变压器的调压：变压器的电压调整是通过改变绕组的匝数完成的，一般无载的调整范围在±5%以内，有载的调整范围可达30%。五、变压器常见故障

变压器声音出现异常的情况1、电网发生单相接地或产生谐振过电压时，变压器的声音较平常尖锐;2、当有大容量的动力设备起动时，负荷变化较大，使变压器声音增大。如变压器带有电弧炉、可控硅整流器等负荷时，由于有谐波分量，所以变压器内瞬间会发出“哇哇”声或“咯咯”间歇声;3、过负荷使变压器发出很高而且沉重的“嗡嗡”声;4、个别零件松动如铁芯的穿芯螺丝夹得不紧或有遗漏零件在铁芯上，变压器发出强烈而不均匀的“噪音”或有“锤击”和“吹风”之声;5、变压器内部接触不良，或绝缘有击穿，变压器发出“噼啪”或“吱吱”声，且此声音随距离故障点远近而变化;6、系统短路或接地时，通过很大的短路电流，使变压器发出“噼啪”噪音，严重时将会有巨大轰鸣声;7、系统发生铁磁谐振时，变压器发生粗细不匀的噪音。

在正常负荷和正常冷却方式下，变压器出现油温不断升高的情况1、变压器油温情况1.1由于涡流或夹紧铁芯用的穿芯螺丝绝缘损坏均会使变压器的油温升高。而穿芯螺丝绝缘破坏后，使穿芯螺丝与硅钢片间的绝缘破坏，这时有很大的电流通过穿芯螺丝，使螺丝发热，也会使变压器的油温升高。1.2绕组局部层间或匝间的短路，内部接点有故障，接触电阻加大，二次线路上有大电阻短路等等，也会使油温升高。2、变压器绝缘油颜色出现显著变化的情况绝缘油在运行时可能与空气接触，并逐渐吸收空气中的水份，从而降低绝缘性能。同时绝缘油也可能吸收、溶解大量空气，由于油经常在较高温度下运行，油与空气中的氧接触，生成各种氧化物，并且这些氧化物呈酸性，容易使得变压器内部的金属、绝缘材料受到腐蚀，增加油的介质损耗，随之降低绝缘强度，造成变压器内闪络，容易引起绕组与外壳的击穿。3、油枕或防爆管出现喷油的情况当二次系统突然短路，而保护拒动，或内部有短路故障，而出气孔和防爆管堵塞等，内部的高温和高热会使变压器油突然喷出，喷出后使油面降低，有可能引起瓦斯保护动作。

出现三相电压不平衡的情况三相负载不平衡引起中性点位移使三相电压不平衡；系统发生铁磁谐振使三相电压不平衡；绕组局部发生匝间和层间短路造成三相电压不平衡。继电保护发生动作的情况继电保护动作，一般说明变压器内部有故障。瓦斯保护是变压器的主要保护，它能监视变压器内部发生的部分故障，常常是先轻瓦斯动作发出信号，然后重瓦斯动作去掉闸。瓦斯保护故障瓦斯保护是变压器的主保护，轻瓦斯作用于信号，重瓦斯作用于跳闸。下面分析瓦斯保护动作的原因及处理方法：1、轻瓦斯保护动作后发出信号。其原因是：变压器内部有轻微故障；变压器内部存在空气；二次回路故障等。运行人员应立即检查，如未发现异常现象，应进行气体取样分析。2、瓦斯保护动作跳闸时，可能变压器内部发生严重故障，引起油分解出大量气体，也可能二次回路故障等。出现瓦斯保护动作跳闸，应先投入备用变压器，然后进行外部检查。检查油枕防爆门，各焊接缝是否裂开，变压器外壳是否变形；最后检查气体的可燃性。3、变压器自动跳闸时，应查明保护动作情况，进行外部检查。经检查不是内部故障而是由于外部故障(穿越性故障)或人员误动作等引起的，则可不经内部检查即可投入送电。如差动保护动作，应对该保护范围内的设备进行全部检查。4、此外，变压器着火也是一种危险事故，因变压器有许多可燃物质，处理不及时可能发生爆炸或使火灾扩大。变压器着火的主要原因是：套管的破损和闪落，油在油枕的压力下流出并在顶盖上燃烧；变压器内部故障使外壳或散热器破裂，使燃烧着的变压器油溢出。发生这类事故时，变压器保护应动作使断路器断开。若因故断路器未断开，应用手动来立即断开断路器，拉开可能通向变压器电源的隔离开关，停止冷却设备，进行灭火。绝缘瓷套管出现闪络和爆炸的情况1、由于密封橡胶垫质量不好，安装位置不当，螺母压得不紧等原因，导致套管密封不严，因进水或潮气浸入使绝缘受潮而损坏;2、电容式套管绝缘分层间隙存在内部形成的游离放电;3、套管表面积垢严重，以及套管上有大的碎片和裂纹，均会造成套管闪络和爆炸事故。分接开关出现故障的情况变压器油箱上有“吱吱”的放电声，电流表随响声发生摆动，瓦斯保护可能发出信号，油的闪点降低。这些都可能是分接开关故障而出现的现象。1、分接开关故障原因如下:1.1分接开关触头弹簧压力不足，触头滚轮压力不匀，使有效接触面积减少，以及因镀银层的机械强度不够而严重磨损等会引起分接开关烧毁;1.2分接开关接触不良，经受不起短路电流的冲击而发生故障;倒分接开关时，由于分头位置切换错误，引起开关烧坏;1.3相间距离不够，或绝缘材料性能降低，在过电压作用下短路。如发现电流、电压、温度、油位、油色和声音发生变化，应立即取油样作气相色谱分析。当鉴定为开关故障时，应立即将分接开关切换到完好的档位运行。1.4在运行中，开关接触部分触头可能磨损，未用部分触头长期浸在油中可能因氧化而产生一层氧化膜，使分接头接触不良。因此，为防止分接开关故障，切换时必须测量各分头的直流电阻，如发现三相电阻不平衡，其相差值不应超过2%。1.5倒分接头时，应核对油箱外的分接开关指示器与内部接头的实际连接情况，以保证接线正确。此外，每次倒分接头时，应将分接开关手柄转动10次以上，以消除接触部分的氧化膜及油垢，再调整到新的位置。变压器故障原因的分析按变压器故障的原因，一般可分为电路故障和磁路故障。电路故障主要指线环和引线故障等，常见的有:线圈的绝缘老化、受潮，切换器接触不良，材料质量及制造工艺不良，过电压冲击及二次系统短路引起的故障等。磁路故障一般指铁芯、轭铁及夹件间发生的故障，常见的有:硅钢片短路、穿芯螺丝及轭铁夹件与铁芯间的绝缘损坏以及铁芯接地不良引起的放电等。以上仅是对变压器的声音、温度、油位、外观及其他现象的故障的初步、综合的归纳、分析，由于变压器故障并非某单一因素的反映，而是涉及诸多因素，有时甚至会出现假象。因此，必要时必须进行变压器的特性试验及综合分析，才能准确、可靠找出故障原因，判明故障性质，提出较完善的处理办法，确保变压器的安全运行。第二部分互感器一、互感器用途按比例变换电压或电流的设备。互感器的功能是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压（100V或）或标准小电流（5A或10A，均指额定值），以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。分为电压互感器和电流互感器两大类。电压互感器按原理分为电磁感应式和电容分压式两类。前者多用于220千（kV）及以下各种电压等级；后者则一般用于110kV以上的电力系统，在330～765kV超高压电力系统中应用较多。按用途，电压互感器又分为测量用和保护用两类。①电磁感应式电压互感器。工作原理与变压器相同。基本结构也是铁芯和原、副绕组。特点是容量很小且比较恒定，正常运行时接近于空载状态。

电压互感器本身阻抗很小，一旦副边发生短路，电流将急剧增加而烧毁线圈。为此，电压互感器原边接有熔断器，副边接地，以免原、副边绝缘损坏时，副边出现对地高电位而造成事故。电磁感应式电压互感器的等值电路与变压器的等值电路相同。②电容分压式电压互感器。在电容分压器的基础上制成。电容式电压互感器多与电力系统载波通信的耦合电容器合用，以简化系统，降低造价。此时，它还需满足通信运行上的要求。

电流互感器工作原理、等值电路与一般变压器相同，只是其原边绕组串联在被测电路中，且匝数很少；副边绕组接电流表、继电器电流线圈等低阻抗负载，近似短路。原边电流（即被测电流）和副边电流取决于被测线路的负载，与电流互感器副边负载无关。电流互感器运行时，副边不允许开路。因为在这种情况下，原边电流均成为励磁电流，将导致磁通和副边电压大大

超过正常值而危及人身及设备安全。因此，电流互感器副边回路中不允许接熔断器，也不允许在运行时未经旁路就拆卸电流表及继电器等设备。二、电流互感器特性1、一次绕组串接于一次回路，匝数少、阻抗小，其一次侧电流由负荷电流决定；2、二次侧所接表计阻抗小；3、使用时二次侧严禁开路。三、电压互感器特性1、一次绕组并接于一次回路，阻抗大，其一次侧电压由母线电压决定；2、二次侧所接表计阻抗大；3、使