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電力變壓器17問

01 

變壓器的鐵芯為什么要接地?

電力變壓器正常運行時,鐵芯必須有一點可靠接地。若沒有接地,則鐵芯對地的懸浮電壓,會造成鐵芯對地斷續性擊穿放電,鐵芯一點接地后消除了形成鐵芯懸浮電位的可能。但當鐵芯出現兩點以上接地時,鐵芯間的不均勻電位就會在接地點之間形成環流,并造成鐵芯多點接地發熱故障。

變壓器的鐵芯接地故障會造成鐵芯局部過熱,嚴重時,鐵芯局部溫升增加,輕瓦斯動作,甚至將會造成重瓦斯動作而跳閘的事故。燒熔的局部鐵芯形成鐵芯片間的短路故障,使鐵損變大,嚴重影響變壓器的性能和正常工作,以至必須更換鐵芯硅鋼片加以修復。所以變壓器不允許多點接地只能有且只有一點接地。


02
變壓器為什么用硅鋼片做鐵芯?

常用的變壓器鐵芯一般都是用硅鋼片制做的。硅鋼是一種合硅(硅也稱矽)的鋼,其含硅量在 0.8~4.8 %。由硅鋼做變壓器的鐵芯,是因為硅鋼本身是一種導磁能力很強的磁性物質,在通電線圈中,它可以產生較大的磁感應強度,從而可以使變壓器的體積縮小。
我們知道,實際的變壓器總是在交流狀態下工作,功率損耗不僅在線圈的電阻上,也產生在交變電流磁化下的鐵芯中。通常把鐵芯中的功率損耗叫“鐵損”,鐵損由兩個原因造成,一個是“磁滯損耗”,一個是“渦流損耗”。

磁滯損耗是鐵芯在磁化過程中,由于存在磁滯現象而產生的鐵損,這種損耗的大小與材料的磁滯回線所包圍的面積大小成正比。硅鋼的磁滯回線狹小,用它做變壓器的鐵芯磁滯損耗較小,可使其發熱程度大大減小。

既然硅鋼有上述優點,為什么不用整塊的硅鋼做鐵芯,還要把它加工成片狀呢?

這是因為片狀鐵芯可以減小另外一種鐵損──“渦流損耗”。變壓器工作時,線圈中有交變電流,它產生的磁通當然是交變的。這個變化的磁通在鐵芯中產生感應電流。鐵芯中產生的感應電流,在垂直于磁通方向的平面內環流著,所以叫渦流。渦流損耗同樣使鐵芯發熱。為了減小渦流損耗,變壓器的鐵芯用彼此絕緣的硅鋼片疊成,使渦流在狹長形的回路中,通過較小的截面,以增大渦流通路上的電阻;同時,硅鋼中的硅使材料的電阻率增大,也起到減小渦流的作用。


03
瓦斯保護的保護范圍是什么?

1)變壓器內部的多相短路。
2)匝間短路,繞組與鐵芯或外殼短路。
3)鐵芯故障。
4)油面下將或漏油。
5)分接開關接觸不良或導線焊接不牢固。

04
主變差動與瓦斯保護的作用有哪些區別?

1、主變差動保護是按循環電流原理設計制造的,而瓦斯保護是根據變壓器內部故障時會產生或分解出氣體這一特點設計制造的。

2、差動保護為變壓器的主保護,瓦斯保護為變壓器內部故障時的主保護。

3、按保護范圍不同分:
A 差動保護:
1)主變引出線及變壓器線圈發生多相短路。
2)單相嚴重的匝間短路。
3)在大電流接地系統中保護線圈及引出線上的接地故障。
B 瓦斯保護:
1)變壓器內部多相短路。
2)匝間短路,匝間與鐵芯或外及短路。
3)鐵芯故障(發熱燒損)。
4)油面下將或漏油。
5)分接開關接觸不良或導線焊接不良。

05
主變冷卻器故障如何處理?

1、當冷卻器I、II段工作電源失去時,發出“#1、#2電源故障“信號,主變冷卻器全停跳閘回路接通,應立即匯報調度,停用該套保護。

2、運行中發生I、II段工作電源切換失敗時,“冷卻器全?!绷?,這時主變冷卻器全停跳閘回路接通,應立即匯報調度停用該套保護,并迅速進行手動切換,如是KM1、KM2故障,不能強勵磁。
3、當冷卻器回路其中任何一路故障,將故障一路冷卻器回路隔離。

06
不符合并列運行條件的變壓器并列運行會產生什么后果?

當變比不相同而并列運行時,將會產生環流,影響變壓器的出力,如果是百分阻抗不相符而并列運行,就不能按變壓器的容量比例分配負荷,也會影響變壓器的出力。接線組別不相同并列運行時,會使變壓器短路。

07
什么原因會使變壓器發出異常聲響?

1)過負荷;
2)內部接觸不良,放電打火;
3)個別零件松動;
4)系統中有接地或短路;
5)大電動機起動使負荷變化比較大。

08
什么時候不許調整變壓器有載調壓裝置的分接開關?

1)變壓器過負荷運行時(特殊情況除外)
2)有載調壓裝置的輕瓦斯保護頻繁出現信號時。
3)有載調壓裝置的油標中無油時。
4)調壓次數超過規定時。
5)調壓裝置發生異常時。 

09
變壓器銘牌上的額定值表示什么含義?

變壓器的額定值是制造廠對變壓器正常使用所作的規定,變壓器在規定的額定值狀態下運行,可以保證長期可靠的工作,并且有良好的性能。其額定值包括以下幾方面:

1、額定容量:是變壓器在額定狀態下的輸出能力的保證值,單位用伏安(VA)、千伏安(kVA)或兆伏安(MVA)表示,由于變壓器有很高運行效率,通常原、副繞組的額定容量設計值相等。

2、額定電壓:是指變壓器空載時端電壓的保證值,單位用伏(V)、千伏(kV)表示。如不作特殊說明,額定電壓系指線電壓。

3、額定電流:是指額定容量和額定電壓計算出來的線電流,單位用安(A)表示。

4、空載電流:變壓器空載運行時激磁電流占額定電流的百分數。

5、短路損耗:一側繞組短路,另一側繞組施以電壓使兩側繞組都達到額定電流時的有功損耗,單位以瓦(W)或千瓦(kW)表示。

6、空載損耗:是指變壓器在空載運行時的有功功率損失,單位以瓦(W)或千瓦(kW)表示。

7、短路電壓:也稱阻抗電壓,系指一側繞組短路,另一側繞組達到額定電流時所施加的電壓與額定電壓的百分比。

8、連接組別:表示原、副繞組的連接方式及線電壓之間的相位差,以時鐘表示。

10
為什么電流源型變頻器需要較大的變壓器容量?

變壓器的設計一般只看額定容量,而不看額定功率,因為其電流只與額定容量有關。對于電壓源型變頻器,由于其輸入功率因數接近于1,所以額定容量與額定功率幾乎相等。電流源型變頻器則不然,其輸入側變壓器功率因數最多等于負載異步電機的功率因數,所以對于相同的負載電機,其額定容量要比電壓源型變頻器的變壓器大一些。 

11
變壓器的容量和什么有關?

鐵芯的選擇與電壓有關,而導線的選擇與電流有關,即導線的粗細直接與發熱量有關。也就是說,變壓器的容量只與發熱量有關。對于一個設計好的變壓器,如果在散熱不好環境中工作,假如為1000KVA,如果增強散熱能力,則有可能工作在1250KVA。

另外,變壓器的標稱容量還與允許的溫升有關,例如,如果一臺1000KVA的變壓器,允許溫升為100K,如果在特殊的情況下,可以允許其工作到120K,則其容量就不止1000KVA。由此也可以看出,如果改善變壓器的散熱條件,則可以增大其標稱容量,反過來說,對于相同容量的變頻器,可以減小變壓器柜的體積。

12
如何提高變壓器效能?

1)盡量選用低損耗、高效節能變壓器
2)根據負載情況,選擇合理容量的變壓器
3)變壓器平均負載系數應大于 70%
4)平均負載系數經常小于 30% 時,應酌情調換小容量變壓器
5)提高負載功率因數,以提高變壓器輸送有功功率的能力
6)合理配置負載,盡量減少變壓器的運行臺數 

13
為什么要加快對高能耗配電變壓器的技術改造?

高能耗配電變壓器主要是指:SJ 、 SJL 、 SL7 、 S7 等系列變壓器,其鐵損、銅損都比目前廣泛使用的 S9 系列變壓器高出很多,如 S7 與 S9 相比,鐵損高出 11% ,銅損高出 28% 。

新型變壓器,如 S10 、 S11 變壓器比 S9 還要節能,非晶合金變壓器的鐵損只相當于 S7 的 20% 。變壓器一般使用壽命長達幾十年,用高效節能型變壓器替代高能耗變壓器,不但可提高能源轉換效率,而且在壽命期節電效果相當可觀。

14
什么叫渦流?渦流的產生有哪些害處?

當交流電流通過導線時,在導線周圍會產生交變的磁場。交變磁場中的整塊導體的內部會產生感應電流,由于這種感應電流在整塊導體內部自成閉合回路,很像水的旋渦,所以稱作渦流。渦流不但會白白損耗電能,使用電設備效率降低,而且會造成用電器(如變壓器鐵芯)發熱,嚴重時將影響設備正常運行。

15
變壓器瞬動保護為什么要躲過低壓短路電流?

這主要是考慮了繼電保護動作的選擇性,高壓側速斷保護主要是嚴重的保護變壓器外部故障,在整定是如果不躲過變壓器低壓側的最大短路電流,由于低壓側離出口不遠的一段范圍短路電流值變化不大,基本相等,這樣就會使高壓側速斷保護的范圍擴大到低壓出線,從而失去選擇性。失去選擇性后保護更可靠,但給允許帶來了不便,比如現在有許多工業圓設10KV總配電室(10KV母線+出線斷路器),每個車間設低壓配電室(環網柜+變壓器),如果斷路器不躲過變壓器低壓側的最大短路電流將造成低壓總開關,(環網柜負荷開關熔斷器),高壓斷路器動作,給運行帶來不便。

16
2臺并列運行的變壓器為什么不允許中性點同時接地運行?

大電流系統中,為了滿足繼電保護靈敏度配合上的要求,需要一部分主變接地,另一部分不接地。

一個站上的兩臺主變中性點不同時接地,主要考慮的是零序電流、零序電壓保護的配合問題。

多臺變壓器并聯運行的變電站,通常采用一部分變壓器中性點接地運行,而另一部分變壓器中性點不接地運行的方式。這樣可以將接地故障電流水平限制在合理范圍內,同時也使整個電網零序電流的大小和分步情況盡量不受運行方式變化的影響,提高系統零序電流保護的靈敏度。

17
為什么新安裝或大修后的變壓器在投入運行前要做沖擊合閘試驗?

切除電網中運行的空載變壓器,會產生操作過電壓。在小電流接地系統中,稱作過電壓的幅值可達3~4倍的額定相電壓;在大接地系統中,操作過電壓的幅值也可達3倍的額定相電壓。所以,為了檢驗變壓器的絕緣能否承受額定電壓和運行中的操作過電壓,要在變壓器投運前進行數次沖擊合閘試驗。另外投入空載變壓器時會產生勵磁涌流,其值可達額定電流的6~8倍。由于勵磁涌流會產生很大的電動力,所以做沖擊合閘試驗還是考慮變壓器機械強度和繼電保護是否會誤動作的有效措施。
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