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變壓器(Transformer)是利用電磁感應(yīng)的原理來(lái)改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和鐵芯(磁芯)。主要功能有：電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩(wěn)壓(磁飽和變壓器)等。按用途可以分為：電力變壓器和特殊變壓器(電爐變、整流變、工頻試驗(yàn)變壓器、調(diào)壓器、礦用變、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、沖擊變壓器、儀用變壓器、電子變壓器、電抗器、互感器等)。電路符號(hào)常用T當(dāng)作編號(hào)的開(kāi)頭.例: T01, T201等。
變壓器變壓原理首先由法拉第發(fā)現(xiàn)，但是直到十九世紀(jì)80年代才開(kāi)始實(shí)際應(yīng)用。在發(fā)電場(chǎng)應(yīng)該輸出直流電和交流電的競(jìng)爭(zhēng)中，交流電能夠使用變壓器是其優(yōu)勢(shì)之一。變壓器可以將電能轉(zhuǎn)換成高電壓低電流形式，然后再轉(zhuǎn)換回去，因此大大減小了電能在輸送過(guò)程中的損失，使得電能的經(jīng)濟(jì)輸送距離達(dá)到更遠(yuǎn)。如此一來(lái)，發(fā)電廠就可以建在遠(yuǎn)離用電的地方。世界大多數(shù)電力經(jīng)過(guò)一系列的變壓最終才到達(dá)用戶那里的。
大型變壓器一般采用的方式為以下幾種：
一、瓦斯保護(hù)：保護(hù)變壓器的內(nèi)部短路和油面降低的故障。
二、差動(dòng)保護(hù)、電流速斷保護(hù)：保護(hù)變壓器繞組或引出線各相的相間短路、大接地電流系統(tǒng)的接地短路以及繞組匝間短路。
三、過(guò)電流保護(hù)：保護(hù)外部相間短路，并作為瓦斯保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)(或電流速斷保護(hù))的后備保護(hù)。
四、零序電流保護(hù)：保護(hù)大接地電流系統(tǒng)的外部單相接地短路。
五、過(guò)負(fù)荷保護(hù)：保護(hù)對(duì)稱過(guò)負(fù)荷，僅作用于信號(hào)。
六、過(guò)勵(lì)磁保護(hù)：保護(hù)變壓器的過(guò)勵(lì)磁不超過(guò)允許的限度。
變壓器一般采用的保護(hù)方式變壓器的不正常工作狀態(tài)主要有過(guò)負(fù)荷、外部短路引起的過(guò)電流、外部接地短路引起的中性點(diǎn)過(guò)電壓、油箱漏油引起的油面降低或冷卻系統(tǒng)故障引起的溫度升高等。 此外，大容量變壓器，由于其額定工作磁通密度較高，工作磁密與電壓頻率比成正比例，在過(guò)電壓或低頻率下運(yùn)行時(shí)，可能引起變壓器的過(guò)勵(lì)磁故障等。
大型變壓器一般采用以下幾種保護(hù)方式：
1、瓦斯保護(hù)：保護(hù)變壓器內(nèi)部短路和油面降低的故障。
2、差動(dòng)保護(hù)、電流速斷保護(hù)：保護(hù)變壓器繞組或引出線各相的相間短路、大接地電流系統(tǒng)的接地短路以及繞組匝間短路。
3、過(guò)電流保護(hù)：保護(hù)外部相間短路，并作為瓦斯保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)(或電流速斷保護(hù))的后備保護(hù)。
4、零序電流保護(hù)：保護(hù)大接地電流系統(tǒng)的外部單相接地短路。
5、過(guò)負(fù)荷保護(hù)：保護(hù)對(duì)稱過(guò)負(fù)荷，僅作用于信號(hào)。
6、過(guò)勵(lì)磁保護(hù)：保護(hù)變壓器的過(guò)勵(lì)磁不超過(guò)允許的限度。
變壓器瓦斯保護(hù)反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部各種故障和油面降低。0.8MVA及以上油浸式變壓器和0.4MVA及以上車間內(nèi)油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯 保護(hù)。當(dāng)油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)，應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào);當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)，應(yīng)動(dòng)作于斷開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器。帶負(fù)荷調(diào)壓的油浸式變壓器的調(diào)壓裝 置，亦應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。
變壓器一般采用的保護(hù)方式二：縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)
反應(yīng)變壓器引出線、套管及內(nèi)部短路故障的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)。保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作于斷開(kāi)變壓器的各側(cè)斷路器。
1. 對(duì) 6.3MVA以下廠用變壓器和并列運(yùn)行的變壓器，以及10MVA以下廠用備用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，當(dāng)后備保護(hù)時(shí)間大于0.5s時(shí)，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。
2. 對(duì)6.3MVA及以上廠用工作變壓器和并列運(yùn)行的變壓器，10MVA及以上廠用備用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，以及2MVA及以上用電流速斷保護(hù)靈敏性不符合要求的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。
3. 對(duì)高壓側(cè)電壓為330kV及以上變壓器，可裝設(shè)雙重縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。
4. 對(duì)于發(fā)電機(jī)變壓器組，當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間有斷路器時(shí)，發(fā)電機(jī)裝設(shè)單獨(dú)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間沒(méi)有斷路器時(shí)，100MVA及以下發(fā)電機(jī)與變 壓器組共用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù);100MVA以上發(fā)電機(jī)。除發(fā)電機(jī)變壓器共用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)外，發(fā)電機(jī)還應(yīng)單獨(dú)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。對(duì)200~300MVA的發(fā)電機(jī) 變壓器組亦可在變壓器上增設(shè)單獨(dú)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，即采用雙重快速保護(hù)。
反應(yīng)變壓器外部相間短路并作瓦斯保護(hù)和縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)(或電流速斷保護(hù))后備的過(guò)電流保護(hù)、低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)、復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)、負(fù)序電流保護(hù)和阻抗保護(hù)，保護(hù)動(dòng)作后應(yīng)帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘。
1、過(guò)電流保護(hù)宜用于降壓變壓器。
2、復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)，宜用于升壓變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器和過(guò)電流保護(hù)不滿足靈敏性要求的降壓變壓器。
3、負(fù)序電流和單相式低電壓起動(dòng)過(guò)電流保護(hù)，可用于63MVA及以上升壓變壓器。
4、當(dāng)采用上述2、3的保護(hù)不能滿足靈敏性和選擇性要求時(shí)，可采用阻抗保護(hù)。
變壓器常用保護(hù)方式四：零序電流保護(hù)
反應(yīng)大接地電流系統(tǒng)中變壓器外部接地短路的零序電流保護(hù)。110kV及以上大接地電流系統(tǒng)中，如果變壓器中性點(diǎn)可能接地運(yùn)行，對(duì)于兩側(cè)或三側(cè)電源的升壓變壓器或降壓變壓器應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)，作變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)，并作為相鄰元件的后備保護(hù)。
什么是零序電流保護(hù)
利用接地時(shí)產(chǎn)生的零序電流使保護(hù)動(dòng)作的裝置，叫零序電流保護(hù)。在電纜線路上都采用專門的零序電流互感器來(lái)實(shí)現(xiàn)接地保護(hù)。將零序電流互感器套地三芯電纜上，電流繼電器接在互感器的二次線圈上，在正常運(yùn)行或無(wú)接地故障時(shí)，由于電纜三相電流的向量之和等于零，零序互感器二次線圈的電流也為零(只有很小 的不平衡電流)，故電流繼電器不動(dòng)作。當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，零序互感器二次線圈將出現(xiàn)較大的電流，使電流繼電器動(dòng)作，以便發(fā)出信號(hào)或切除故障。
變壓器常用保護(hù)方式五：過(guò)負(fù)荷保護(hù)。
反應(yīng)變壓器對(duì)稱過(guò)負(fù)荷的過(guò)負(fù)荷保護(hù)。
對(duì)于400kVA及以上的變壓器，當(dāng)臺(tái)數(shù)并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)可能過(guò)負(fù)荷的情況裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。對(duì)自耦變壓器和多繞組變壓器，保護(hù)裝置應(yīng)能反應(yīng)公共繞組及各側(cè)過(guò)負(fù)荷的情況。變壓器的過(guò)負(fù)荷電流，在大多數(shù)情況下，都是三相對(duì)稱的，故過(guò)負(fù)荷保護(hù)只要接入一相電流，電 流繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)，并進(jìn)過(guò)一定的延時(shí)作用于信號(hào)。選擇保護(hù)安裝在哪一側(cè)時(shí)，要考慮它能夠反映變壓器所有各側(cè)線圈過(guò)負(fù)荷情況。在無(wú)經(jīng)常值班人員的變電所，必要時(shí)過(guò)負(fù)荷保護(hù)可動(dòng)作于跳閘或斷開(kāi)部分負(fù)荷。
變壓器保護(hù)方式六：過(guò)勵(lì)磁保護(hù)
反應(yīng)變壓器過(guò)勵(lì)磁的過(guò)勵(lì)磁保護(hù)。
目前的大型變壓器設(shè)計(jì)中，為了節(jié)省材料，降低造價(jià)，減少運(yùn)輸重量，鐵心的額定工作磁通密度都設(shè)計(jì)得較高，約在1.7~1.8 T，接近飽和磁密(1.9~2 T)，因此在過(guò)電壓情況下，很容易產(chǎn)生過(guò)勵(lì)磁。另因磁化曲線比較“硬”，在過(guò)勵(lì)磁時(shí)，由于鐵心飽和，勵(lì)磁阻抗下降，勵(lì)磁電流增加的很快，當(dāng)工作磁密達(dá)到正常磁密的1.3~1.4倍時(shí)，勵(lì)磁電流可達(dá)到額定電流水平。其次由于勵(lì)磁電流是非正弦波，含有許多高次諧波分量，而鐵心和其他金屬構(gòu)件的渦流損耗與頻率的平方成正比，可引起鐵心、金屬構(gòu)件、絕緣材料的嚴(yán)重過(guò)熱，若過(guò)勵(lì)磁倍數(shù)較高，持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可能使變壓器損壞。因此，高壓側(cè)為500kV的變壓器宜裝設(shè)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)。
裝設(shè)變壓器過(guò)勵(lì)磁保護(hù)的目的是為了檢測(cè)變壓器的過(guò)勵(lì)磁情況，及時(shí)發(fā)出信號(hào)或動(dòng)作于跳閘，使變壓器的過(guò)勵(lì)磁不超過(guò)允許的限度，防止變壓器因過(guò)勵(lì)磁而損壞。
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