變壓器常識(shí).doc

變壓器常識(shí)(1)-1 冷壓硅鋼板返回目前，一般都采用晶粒取向冷軋硅鋼板作為鐵心導(dǎo)磁材料。由于晶粒取向冷軋硅鋼板種類與牌號(hào)較多，價(jià)格也不相同。所以，應(yīng)較好地掌握其材料特性。 晶粒取向冷軋硅鋼板包括：傳統(tǒng)型、高導(dǎo)磁型和激光照射或等離子表面處理等。 (1) 厚度 : 最常用的是 0.3mm 。 0.35mm 以趨淘汰。還可選用 0.27mm 與 0.23mm 厚的。厚度越薄，單位損耗越低，疊片系數(shù)較小。 (2) 單位損耗 : 有二個(gè)概念，標(biāo)準(zhǔn)值與最大保證值。設(shè)計(jì)時(shí)最好以最大保證單位損耗作為計(jì)算值。 一般是保證 50Hz 或 60Hz 時(shí) 1.7T 下單位損耗值。 傳統(tǒng)型晶粒取向冷軋硅鋼板與高導(dǎo)磁冷軋硅鋼板是以 25cm 寬退火后疊片用方框試驗(yàn)得出的結(jié)果為準(zhǔn)。而激光處理與等離子處理硅鋼板是以單片試驗(yàn)結(jié)果為準(zhǔn)。 (3) 取向度 : 高導(dǎo)磁硅鋼板為 3 ，傳統(tǒng)型晶粒取向硅鋼板為 7 , 鐵心宜用全斜接縫結(jié)構(gòu)。 (4) 磁感應(yīng)強(qiáng)度，以 B8 表示，即激磁力為 800A/m 時(shí)磁通密度， B8 越高越好。 (5) 損耗的工藝系數(shù)與下列因素有關(guān) 毛刺大小； 硅鋼板彎曲度； 每疊片數(shù)及疊片工藝 ( 是否疊上軛 ) ； 接縫型式； 疊片重量的允差； 剪切時(shí)所受壓力。 (6) 硅鋼板對(duì)變壓器性能的影響。 硅鋼板材質(zhì)與加工工藝影響變壓器的空載損耗、噪聲水平。 (7) 變壓器的各個(gè)工藝過程有不同的空載損耗。 硅鋼板取樣作入廠試驗(yàn)； 鐵心疊完后未套繞組前； 套完繞組的器身工序； 成品變壓器； 沖擊試驗(yàn)后。 一般應(yīng)以沖擊試驗(yàn)后空載損耗值作為出廠保證值，因沖擊試驗(yàn)后，一般會(huì)使空載損耗有所增加。 但應(yīng)注意，半成品試驗(yàn)時(shí)，一般不能加全電壓，故應(yīng)掌握某一百分?jǐn)?shù)電壓時(shí)空載損耗與全電壓下空載損耗關(guān)系。 對(duì)超高壓、高壓變壓器而言，應(yīng)做半成品空載試驗(yàn)，一旦有問題總返工就要影響返工質(zhì)量了。配電變壓器因批量大，可以不做半成品試驗(yàn)，但對(duì)各加工工序要加強(qiáng)檢測(cè)。 (8) 鐵心的工作磁通密度不宜高，太高時(shí)會(huì)影響噪聲水平、空載損耗值、空載電流值及其諧波含量。 對(duì)各種冷軋硅鋼板，包括晶粒取向冷軋硅鋼、高導(dǎo)磁冷軋硅鋼板、激光照射處理或等離子表面處理高導(dǎo)磁硅鋼板、飽和磁通密度都是一樣的。變壓器常識(shí)(1)-2 空載損耗返回空載損耗指變壓器二次側(cè)開路，一次側(cè)加額率與額定電壓的正弦波電壓時(shí)變壓器所吸取的功率。一般只注意額定頻率與額定電壓，有時(shí)對(duì)分接電壓與電壓波形、測(cè)量系統(tǒng)的精度、測(cè)試儀表與測(cè)試設(shè)備卻不予注意。對(duì)損耗的計(jì)算值、標(biāo)準(zhǔn)值、實(shí)測(cè)值、保證值又混淆了。 如將電壓加在一次側(cè)，且有分接時(shí)，如變壓器是恒磁通調(diào)壓，所加電壓應(yīng)是相應(yīng)接電源的分接位置的分接電壓。如是變磁通調(diào)壓，因每個(gè)分接位置時(shí)空載損耗都不相同，必須根據(jù)技術(shù)條件要求，選取正確的分接位置，施加規(guī)定的額定電壓，因?yàn)樵谧兇磐ㄕ{(diào)壓時(shí)，一次側(cè)始終加一個(gè)電壓于各個(gè)分接位置。 一般要求施加電壓的波形必須為近似正弦波形。所以，一是用諧波分析儀測(cè)電壓波形中所含諧波分量，二是用簡(jiǎn)便辦法，用平均值電壓表，但刻度為有效值的電壓表測(cè)電壓，并與有效值電壓表讀數(shù)對(duì)比，二者差別大于 3% 時(shí)，說明電壓波形不是正弦波，測(cè)出的空載損耗，根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)要求應(yīng)是無效了。 對(duì)測(cè)量系統(tǒng)而言，必須選合適的測(cè)試線路，選合適的測(cè)試設(shè)備與儀表。因?yàn)閷?dǎo)磁材料的發(fā)展，每公斤損耗的瓦數(shù)在大幅度下降，制造廠都選用優(yōu)質(zhì)高導(dǎo)磁晶粒取向硅鋼片或甚至選用非晶合金作為導(dǎo)磁材料，結(jié)構(gòu)上又發(fā)展了諸如階梯接縫與全斜無孔，工藝上采用不疊上鐵軛工藝，制造廠都在發(fā)展低損耗變壓器，尤其空載損耗已在大幅度地下降。因此對(duì)測(cè)量系統(tǒng)提出新的要求。容量不變，空載損耗下降是意味著空載時(shí)變壓器功率因數(shù)的下降，功率因數(shù)小就要求制造廠改變和改造測(cè)量系統(tǒng)。宜用三瓦特表法測(cè)，選用 0.05-0.1 級(jí)互感器，選用犄低功率因數(shù)的瓦特表，只有這樣，才能保證測(cè)量精度。在功率因數(shù)為 0.01 時(shí)，互感器的相位差為 1 分時(shí)會(huì)引起功率誤差 2.9% 。所以，在實(shí)際測(cè)量時(shí)還要正確選擇電流互感器與電壓互感器的電流比與電壓比。實(shí)際電流遠(yuǎn)小于電流互感器所接的電流時(shí)，電流互感器的相位差與電流誤差越大，這會(huì)導(dǎo)致實(shí)測(cè)結(jié)果有較大的誤差，所以，變壓器吸取的電流應(yīng)接近于電流互感器的額定電流。 另外，在設(shè)計(jì)中根據(jù)規(guī)定程序，參照所選用硅鋼片的單位損耗與工藝系數(shù)所算得的空載損耗，一般叫計(jì)算值。這個(gè)值要與標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值或與合同中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值或保證值對(duì)比。計(jì)算值必須小于標(biāo)準(zhǔn)值或保證值，不能在計(jì)算上吃寬裕度，尤其批量生的變壓器。另外計(jì)算值只對(duì)設(shè)計(jì)員或設(shè)計(jì)科內(nèi)有效，沒有法律效應(yīng)，不能用計(jì)算值來判斷產(chǎn)品的損耗水平。而標(biāo)準(zhǔn)上規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值或合同上規(guī)定的保證值是法律效應(yīng)的。超過標(biāo)準(zhǔn)值加允許偏差，或者叫保證值（保證值等于標(biāo)準(zhǔn)值加允許偏差）的產(chǎn)品即為不合格產(chǎn)品。如有損耗評(píng)價(jià)制度時(shí)，一般在合同上會(huì)指出，尤其出口產(chǎn)品，超過規(guī)定損耗值要罰款，空載損耗的罰款最高，歐洲各國(guó)的損耗評(píng)價(jià)值可參見變壓器雜志 1994 年第 11 期。每千瓦要罰幾千美元。這就是法律效應(yīng)，并與經(jīng)濟(jì)效益直接掛鉤。 對(duì)實(shí)測(cè)值的概念也要正確理解，不是互特表的讀數(shù)（或叫功率轉(zhuǎn)換器的讀數(shù)）就是實(shí)測(cè)值要換算到額定條件，并要有足夠的精度。對(duì)空載損耗的實(shí)測(cè)值而言，主要是電源的電壓波形要正弦波，平均值電壓表讀數(shù)與有效值電壓讀數(shù)之差小于 3% 。 綜上所述，眾所周知的空載損耗如不能正確理解，在設(shè)計(jì)與制造，或測(cè)量中有所誤解，會(huì)引起產(chǎn)品的不合格或根據(jù)合同要求被罰款。變壓器常識(shí)(1)-3 負(fù)載損耗 返回負(fù)載損耗是指額定電流下與參與溫度下的負(fù)載損耗。展開些說，所謂額定電流是指一次側(cè)分接位置必須是主分接，不能是其它分接的額定電流。對(duì)參考溫度而言，要看變壓器的絕緣材料的耐熱等級(jí)。對(duì)油浸式變壓器而言，不論是自冷、風(fēng)冷或強(qiáng)油風(fēng)冷，都有是 A 級(jí)絕緣材料，其參考溫度是根據(jù)傳統(tǒng)概念加以規(guī)定的，都是 75 。而干式變壓器的參考溫度都按公式算出，參考溫度等于允許溫升加 20 ，其物理概念是絕緣材料的年平均溫度。 A 級(jí)絕緣材料的參考溫度為 60 加 20 等于 80 ，它與油浸式（同為 A 級(jí)絕緣材料）的參考溫度 75 差 5 。干式變壓器的 E 級(jí)絕緣材料參考溫度為 95 ， B 級(jí)為 100 ， F 級(jí)為 120 ， H 級(jí) 145 ， C 級(jí)為 170 。負(fù)載損耗只是衡量產(chǎn)品損耗水平的一個(gè)參數(shù)，或者說是考核產(chǎn)品合格與否的一參數(shù)，而不是運(yùn)行中的實(shí)際損耗值。運(yùn)行中溫度是變量，負(fù)載電流也是變量，所以運(yùn)行中負(fù)載損耗不是變壓器名牌上標(biāo)定的負(fù)載損耗值，主要是運(yùn)行溫度不等到于參考溫度。 另外，對(duì)比產(chǎn)品損耗水平時(shí)，尤其干式變壓器，一定要在規(guī)定參考溫度下對(duì)比。反過來，如 B 級(jí)與 H 級(jí)干式變壓器有相同負(fù)載損耗，因?yàn)閰⒖紲囟仁窃跍厣拗档幕A(chǔ)上加以規(guī)定的，在實(shí)際運(yùn)行中如都是額定負(fù)載，實(shí)際負(fù)載也接近相同。 在溫度換算時(shí)應(yīng)注意，電阻損耗與溫度成正比，負(fù)載損耗中附加損耗與溫度成反比。所以應(yīng)將負(fù)載損耗分解成二部分后再換算。在溫度換算時(shí)，對(duì)銅導(dǎo)線而言，參考溫度應(yīng)按規(guī)定 35 加規(guī)定參考溫度值計(jì)算，測(cè)量負(fù)載損耗時(shí)溫度也應(yīng)加班費(fèi) 35 后再換算。 低損耗變壓器的負(fù)載損耗的功率因數(shù)較低，所以測(cè)量系統(tǒng)與測(cè)量設(shè)備與儀表的選取用與以前提到的測(cè)量空載損耗的要求相同。 負(fù)載損耗的計(jì)算值、標(biāo)準(zhǔn)值、保證值與實(shí)測(cè)的概念也與空載損耗相同。但是在實(shí)際測(cè)量中，所加電流不能低于 50% 額定電流。這是新標(biāo)準(zhǔn)的要求，否則實(shí)測(cè)值不能換算，即使換算也無效。負(fù)載損耗的評(píng)價(jià)值比空載損耗要低些，但負(fù)載損耗的絕對(duì)值大，如超出同樣的百分?jǐn)?shù)，或同樣的測(cè)量誤差，其 z 絕對(duì)值還是大的。 空載損耗與溫度基本無關(guān)，而負(fù)載損耗是溫度的函數(shù)。 這里還要強(qiáng)調(diào)一下，如果產(chǎn)品要進(jìn)行型式試驗(yàn)，空載損耗是指沖擊試驗(yàn)后的實(shí)測(cè)值，如果硅鋼片的漆膜質(zhì)量不好，沖擊試驗(yàn)后空載損耗會(huì)增加。測(cè)負(fù)載損耗時(shí)，繞組溫度應(yīng)接近外圍溫度，在干燥出爐后不久，或注油的油溫比室溫高時(shí)不宜立即測(cè)量負(fù)載損耗，因?yàn)樨?fù)載損耗是溫度的函數(shù)。另外，測(cè)負(fù)載損耗的時(shí)間要短，時(shí)間一長(zhǎng)，繞組溫度會(huì)變。用作短接繞組的短路工具要有足夠的導(dǎo)電截面，短接大電流繞組時(shí)必須用螺栓擰緊。否則短路工具聯(lián)接不好時(shí)會(huì)在聯(lián)接處產(chǎn)生局部過熱，這部分熱量倒涌入繞組時(shí)會(huì)影響測(cè)量精度。 對(duì)有載調(diào)壓變壓器而言，在新標(biāo)準(zhǔn)里還有新的要求，除保證額定電流下，即主分接位置下的負(fù)載損耗外，還要保證最大與最小分接位置的負(fù)載損耗。對(duì)最大或最小分接位置的負(fù)載損耗，應(yīng)通相應(yīng)的分接電流。如最小分接位置不能保證滿容量而要降容量時(shí)，應(yīng)取得用戶同意，或向用戶說明是按哪個(gè)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)條件執(zhí)行。 附機(jī)的損耗，不包括在空載損耗與負(fù)載損耗中。這種損耗如風(fēng)扇電機(jī)、潛油泵、有載分接開關(guān)操動(dòng)機(jī)構(gòu)中的電機(jī)等。這種損耗雖不加考核，但應(yīng)盡量的低。如強(qiáng)油風(fēng)冷卻器的風(fēng)機(jī)與泵的損耗一般應(yīng)在散熱功率的 5% 以下。即 100kW 以下。 對(duì)多繞組變壓器而言，負(fù)載損耗的保證值是指具有最大負(fù)載損耗的一對(duì)繞組在運(yùn)行或繞組復(fù)合運(yùn)行時(shí)的最大負(fù)載損耗。復(fù)合運(yùn)行的繞組必須在技術(shù)條件上規(guī)定，即哪些繞組對(duì)哪些繞組供電。 在負(fù)載損耗計(jì)算時(shí)，應(yīng)正確計(jì)算渦流損耗。只要是處漏磁場(chǎng)中的導(dǎo)線，不論導(dǎo)線中有無工作電流，此導(dǎo)線中有渦流損耗。如繞組變壓器在內(nèi)外兩繞組運(yùn)行時(shí)，中間繞組有渦流損耗；在主分接運(yùn)行的繞組，對(duì)正分接匝數(shù)的導(dǎo)線內(nèi)也有渦流損耗，用作內(nèi)屏蔽或叫插入屏蔽、電容屏蔽的導(dǎo)線，此導(dǎo)線有電位無電流但有渦流損耗。 大容量變壓器應(yīng)計(jì)及橫向漏磁引起的渦流損耗，故導(dǎo)線不宜過寬，螺旋式繞組的也不宜在均勻間隔內(nèi)換位，繞組兩端的換位間應(yīng)略大些。變壓器常識(shí)(1)-4 主磁通與漏磁通返回當(dāng)變壓器中一個(gè)繞組與電源相聯(lián)后，就會(huì)在鐵心中產(chǎn)生磁通，在鐵心中由于激磁電壓產(chǎn)生的磁通叫主磁通，主磁通大小決定于激磁電壓的大小。額定電壓激磁時(shí)產(chǎn)生的主磁通不應(yīng)使鐵心飽和，即此時(shí)的磁通密度不應(yīng)飽和。主磁通是矢量，一般用峰值表示。 當(dāng)變壓器中流過負(fù)載電流時(shí)，就會(huì)在繞組周圍產(chǎn)生磁通，在繞組中由負(fù)載電流產(chǎn)生的磁通叫漏磁通，漏磁通大小決定于負(fù)載電流。漏磁通不宜在鐵磁材質(zhì)中通過。漏磁通也是矢量，也用峰值表示。 主磁通與漏磁通都是封閉回線，都是矢量，但不在同一相位上。主磁通在閉合磁路的鐵心中成封閉回路，但在飽和后會(huì)溢出鐵心成回路，漏磁通在開磁路結(jié)構(gòu)件包括通過部分心柱或磁屏蔽成回路，主漏通與漏磁通在心柱內(nèi)為矢量相加或相減，主磁通在鐵心內(nèi)產(chǎn)生空載損耗，漏磁通在繞組內(nèi)與結(jié)構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生附加負(fù)載損耗。主磁通在數(shù)量上有下列關(guān)系： Uk% 為變壓器阻抗電壓分?jǐn)?shù)， 0 為主磁通， s 為漏磁通。 可以理解：漏磁通產(chǎn)生阻抗電壓，高阻抗電壓百分?jǐn)?shù)的變壓器實(shí)質(zhì)上是高漏磁變壓器。在這種變壓器中應(yīng)采用漏磁回路控制技術(shù)，使漏磁在希望的回路中成閉合回路，以免過大的附加負(fù)載損耗或避免不應(yīng)該有的局部過熱。 漏磁產(chǎn)生 4 的效應(yīng)較多，除上述說明中提到的漏磁通會(huì)引起繞組內(nèi)渦流損耗、換位不完全損耗、心柱小及疊片上渦流損耗、結(jié)構(gòu)損耗外，還會(huì)引起機(jī)械力。 由于負(fù)載電流在高、低壓繞組沿軸向分布不均衡，即所謂安匝不平衡，還會(huì)引起附加的漏磁通。 繞組中負(fù)載電流產(chǎn)生的漏磁通為軸磁通（繞組端部有橫向漏磁通），不平衡安匝引起的漏通一般為橫向漏磁通。 即使導(dǎo)電材料內(nèi)無負(fù)載電流，漏磁通會(huì)使處于漏磁場(chǎng)內(nèi)無電流的導(dǎo)電材料中產(chǎn)生渦流損耗。 大容量變壓器與高阻抗變壓器中要合理控制漏磁通回路。 采用高壓 低壓高壓或低壓高壓低壓排列的繞組結(jié)構(gòu)可使漏磁通密度降低。 另外要特別注意大電流引線產(chǎn)生的漏磁通，引線產(chǎn)生的漏磙這分布與繞組產(chǎn)生的漏磁通分布不同。 為減少引線漏磁通的影響，引線不宜靠箱壁很近； A 、 B 、 C 三相垂直引線靠近走線時(shí)三相漏磁通之矢量和可為零。引線通過箱蓋或箱壁引出時(shí)，如引線中通過電流較大，箱蓋上開孔處應(yīng)用隔磁裝置。引線無法遠(yuǎn)離箱壁或箱蓋時(shí)，宜將局部靠近引線的箱壁或箱蓋用不導(dǎo)磁鋼作結(jié)構(gòu)件材料。引線漏磁通產(chǎn)生的局部過熱是特別應(yīng)避免的技術(shù)問題。 總之，漏磁通引起的局部過熱是難予解決的問題。所以，在工廠的溫升試驗(yàn)中應(yīng)注意探測(cè)漏磁通引起的局部過熱，包括由油中含氣色譜分析的接測(cè)局部過熱的方法，現(xiàn)在也有用高性能液相色譜分析探測(cè)油中糠醛含量的方法來判明繞組中是否有不允許的熱點(diǎn)溫度存在，這一方法已在變壓器期刊中作了介紹。當(dāng)然，最好是在繞組中埋入溫度傳感器以探險(xiǎn)明繞組中是否有局部過熱存在，或者說，探險(xiǎn)明漏磁通的集中區(qū)。 以上各種方法，在國(guó)內(nèi)外是可行的，對(duì)高漏磁變壓器而言，要保證其運(yùn)行可靠性，這些檢測(cè)是必不可少的，不是用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)作磁場(chǎng)分布分析所能代替的。 還有一點(diǎn)，也應(yīng)特別注意的，如果大容量變壓器兩個(gè)繞組的磁中心不在同一水平上（設(shè)計(jì)上是在同一水平上的，制造上不一定在同一水平上）會(huì)有附加的橫向漏磁場(chǎng)存在。所以在繞組套裝前，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)高壓和低壓繞組磁中心是否一致的控制。 附帶強(qiáng)調(diào)一下，三相變壓器的電壓不平衡時(shí)（如單相短路）在變壓器中還有零序磁通。在三相三柱 Yyno 接法變壓器中還有三次諧波磁通，由于它在三個(gè)柱上都是同相位，且在空氣中成回路，故它們值是較小的。 變壓器常識(shí)(1)-5 噪聲式聲級(jí)水平返回一般的所謂聲級(jí)水平都有是指聲壓級(jí)水平的簡(jiǎn)稱。 過去由于聲級(jí)水平?jīng)]有列入考核指標(biāo)之內(nèi)，隨著用電量的增加，變電所接近市區(qū)或居民區(qū)，環(huán)境法又對(duì)噪聲聲值在法律上加以限制。所以，變壓器對(duì)聲級(jí)水平提出了考核的參數(shù)，因此，對(duì)聲級(jí)水平就有進(jìn)一步的理解。 聲級(jí)水平是指額定電壓與額定頻率下變壓器處于空載激磁條件時(shí)在規(guī)定輪廓回線上測(cè)得的聲壓級(jí)水平（ A ）加權(quán)值。因?yàn)閷儆诳蛰d時(shí)的聲級(jí)水平，所以目前考核的聲壓級(jí)水平主要是由鐵心激磁時(shí)產(chǎn)生的磁致伸縮所引起的空載聲壓級(jí)水平。 聲級(jí)水平標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的 Db(A) 值，也是指 A 加權(quán)聲壓級(jí)水平在空載時(shí)的值。 但是這一聲級(jí)水平是在離變壓器為規(guī)定距離輪廓線上的值，為計(jì)算任一距離的聲級(jí)水平，還必須根據(jù)聲級(jí)測(cè)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的公式算出聲功率水平。由聲功率水平可換算成任一距離的聲級(jí)水平。 同時(shí)，變壓器的容易越來越大，負(fù)載電流引起的聲級(jí)水平就不可忽略了。故目前的標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)負(fù)載電流引起的聲級(jí)水平也加規(guī)定了。 負(fù)載電流在箱壁的磁屏蔽中會(huì)產(chǎn)生噪聲，負(fù)載電流在繞組內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生噪聲。所以，大容量變壓器在滿載運(yùn)行時(shí)測(cè)得的聲級(jí)水平為空載與負(fù)載下聲級(jí)水平之和。當(dāng)然，兩者之和為對(duì)數(shù)之和，可根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的公式加以合成。 負(fù)載下聲級(jí)水平值與負(fù)載電流大小有關(guān)。將來我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)對(duì)負(fù)載下聲級(jí)水平加以規(guī)定。 可利用做溫升試驗(yàn)的機(jī)會(huì)測(cè)負(fù)載 下聲級(jí)水平值，如不做溫升試驗(yàn)，那么也要做負(fù)載下聲級(jí)水平的測(cè)量。當(dāng)然，這主要是對(duì)大容量變壓器的要求，尤其是大容量發(fā)電機(jī)用升壓變壓器必須進(jìn)行負(fù)載下聲級(jí)水平測(cè)量。 另外，目前所謂低噪聲變壓器也是指空載電壓激磁下（施加電壓為額定電壓，電源頻率為額定頻率）測(cè)得的聲壓級(jí) A 加權(quán)水平。對(duì)大容量變壓器而言，真正的低噪聲變壓器應(yīng)是額定電壓，額定頻率并通過額定電流時(shí)為低聲壓級(jí)水平。 過激磁運(yùn)行時(shí)，空載下聲壓級(jí)水平會(huì)提高，超名牌容量運(yùn)行時(shí)，負(fù)載下聲壓級(jí)水平會(huì)增高。變壓器的磁通密度越高，鐵心中磁致伸縮越大，空載下聲壓級(jí)水平越高。在變壓器周圍設(shè)隔音墻可降低聲壓級(jí)水平。如將變壓器安裝在隔音室內(nèi)更能大幅度地降低聲壓級(jí)水平。 為降低聲壓級(jí)水平，也可從結(jié)構(gòu)與工藝上采取措施而加以解決。如鐵心采用階梯式接縫，疊完鐵心后在剪切邊緣上用樹脂漆粘合，防止鐵心的噪聲傳到箱底，繞組用恒壓干燥處理工藝，合理布置磁屏蔽位置并防止磁屏蔽噪聲傳到箱壁等等。 城網(wǎng)改造工程、居民小區(qū)、樓內(nèi)安裝的變壓器都有需要低聲壓級(jí)水平。因此，這是一種值勤得發(fā)展的變壓器新品種。但在技術(shù)條件中必須明確：變壓器技術(shù)條件上規(guī)定的聲壓級(jí)水平是空載下還是空載下已包括負(fù)載下的值。這個(gè)值是在規(guī)定輪廓線上測(cè)得的值，如用戶要求的值離此輪廓線還有一段距離，那么通過聲功率級(jí)水平的換算，并換算到要求距離后再與用戶要求值對(duì)比。 還要了解，變壓器是安裝在敞開空間還是安裝在隔音室內(nèi)。如不正確理解這些區(qū)別，就不能正確地發(fā)展這一新品種。 變壓器常識(shí)(1)-6 激磁涌流、空載電流、短時(shí)動(dòng)穩(wěn)定電流、短時(shí)熱穩(wěn)定電流、暫態(tài)短路電流、穩(wěn)態(tài)短路電流 返回從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)在這兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)之間存在著過渡時(shí)期。 平常所謂空載電流是指空載變壓器在額定電壓與額定頻率下激磁后在變壓器內(nèi)流動(dòng)的穩(wěn)態(tài)對(duì)稱空載電流。此值很小，一般只占額定電流的百分之幾或小于百分之一。但在變壓器上一合上額定電壓與額定頻率的電源時(shí)，在空載的變壓器合閘間，處于過渡過程的非對(duì)稱合閘空載電流叫激磁涌流，作用時(shí)間很短，逐漸衰減到穩(wěn)態(tài)空載電流，涌流峰值按指數(shù)曲線衰減，其時(shí)間常數(shù)為合閘側(cè)繞組電感量與電阻量之比。小容量變壓器在涌流時(shí)間常數(shù)較小，即很快過渡到穩(wěn)態(tài)空載電流，而大容量變壓器的涌流時(shí)間較大，要有一過程才過渡到穩(wěn)態(tài)空載電流。涌流一般以峰值表示，空載電流以均方根值表示。 空載電流是變壓器主要性能參數(shù)之一，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)上有標(biāo)準(zhǔn)值與允許偏差的規(guī)定。在運(yùn)行中要吸取無功容量。但涌流不是考核指標(biāo)，它影響運(yùn)行性能。合閘激磁涌流與鐵心參數(shù)，如硅鋼片特性中剩磁與飽和點(diǎn)、額定磁通密度，與繞組幾何形狀、匝數(shù)，與合閘時(shí)電壓瞬時(shí)值等參數(shù)有關(guān)。如合閘瞬間正好為電壓波形過零，鐵心中剩磁與瞬變磁通的符號(hào)相反，當(dāng)電壓再過零時(shí)鐵心飽和合閘激磁涌流的峰值將最大，有時(shí)可能超過額定電流很多倍，可用時(shí)間繼電器使過流保護(hù)繼電器對(duì)持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)的合閘激磁涌流峰值不靈敏，另外內(nèi)部繞組合閘時(shí)的合閘激磁涌流要比外部繞組合閘時(shí)的合閘激磁涌流要大，但時(shí)間常數(shù)要短些。在變壓器做突發(fā)短路試驗(yàn)時(shí)，因一側(cè)短路，另一側(cè)加全電壓時(shí)短路電流會(huì)與合閘激磁涌流疊加，所以，最好是內(nèi)部繞組短接，而外部繞組加壓以避免鐵心飽和。短路 電流與涌流的差異在于涌流第一個(gè)波含二次諧波分量，而短路 電流第一個(gè)波不含二次諧波分量，可從波形中第一個(gè)波中諧波分量來區(qū)別短路電流與合閘激磁涌流。 合閘激磁涌流與暫態(tài)短路電流還有一點(diǎn)區(qū)別，合閘激磁涌流只在合閘側(cè)繞組中流（三相角接繞組中有合閘激磁涌流的感應(yīng)分量，起降低合閘激磁涌流作用），暫態(tài)短路電流在高壓與低壓側(cè)繞組中都流過而且短路電流的倍數(shù)在兩側(cè)也相等。 當(dāng)電壓波形達(dá)峰值時(shí)合閘，從合閘間開始即達(dá)穩(wěn)態(tài)空載電流，鐵心也不存在飽和現(xiàn)象，所以，這種合閘條件不存在合閘激磁涌流。這一點(diǎn)與短短電流一樣，當(dāng)電壓 波形達(dá)峰值時(shí)發(fā)生短路，從短路瞬間開始即達(dá)穩(wěn)態(tài)短路電流。 還有一點(diǎn)要注意，空載電流也會(huì)呈非線性。當(dāng)變壓器在過激磁情況下運(yùn)行，穩(wěn)態(tài)空載電流是較差的非線性電流，但此時(shí)穩(wěn)態(tài)空載電流含較多的 3 次、 5 次諧波分量，一般以 5 次諧波分量表示過激磁空載電流特性。不論空載電流是否含諧波分量，穩(wěn)態(tài)空載電流（包括過激磁時(shí)）的波形都是對(duì)稱，為對(duì)稱非線性或?qū)ΨQ線性波形。 短時(shí)動(dòng)穩(wěn)定電流為過渡過程中衰減的非對(duì)稱短路電流的峰值，短時(shí)熱穩(wěn)定電流為規(guī)定時(shí)間內(nèi)穩(wěn)態(tài)對(duì)稱短路電流的均方根值。 用動(dòng)穩(wěn)定電流考核變壓器承受動(dòng)穩(wěn)定效應(yīng)的能力，即承受短路電流產(chǎn)生的機(jī)械力的能力；用熱穩(wěn)定電流考核變壓器承受外部短路時(shí)的熱效應(yīng)的能力。在 2s 內(nèi)的熱穩(wěn)定電流作用下，銅導(dǎo)體制成的繞組的平均溫度應(yīng)小于 250 。實(shí)際上是對(duì)短路電流密度作一限制。 暫態(tài)短路電流是指整個(gè)短路電流過渡期間非對(duì)稱短路電流的衰減電流。電壓波形過零時(shí)短路，暫態(tài)短路電流的第一個(gè)峰值最大，可達(dá) 1.8 倍穩(wěn)態(tài)短路電流均方根值。暫態(tài)短路電流峰值也按指數(shù)曲線衰減，其時(shí)間常數(shù)為整臺(tái)變壓器的電感量與電阻量之比。這與涌流時(shí)間常數(shù)僅與合閘側(cè)繞組的電感量與電阻量之比有關(guān)。大容量變壓器的短路電流衰減時(shí)間常數(shù)要比小容量變壓器的電流衰減時(shí)間常數(shù)要大，也就是說大容量變壓器會(huì)遭到較多個(gè)峰值很大的短路電流的作用，因此，宜用快速繼電器在短暫時(shí)間內(nèi)使斷路器動(dòng)作將短路電流切除。 穩(wěn)態(tài)短路電流是短路電流過渡過程結(jié)束后的對(duì)稱短路電流均方根值。穩(wěn)態(tài)短路電流的長(zhǎng)時(shí)間作用會(huì)對(duì)繞組或引線，分接開關(guān)或套管產(chǎn)生熱效應(yīng)，靠斷路器動(dòng)作解除對(duì)變壓器的熱效應(yīng)。 變壓器本身應(yīng)承受住短時(shí)動(dòng)穩(wěn)定電流與短時(shí)熱穩(wěn)定電流產(chǎn)生的機(jī)械力與熱的效應(yīng)。 在變壓器設(shè)計(jì)要進(jìn)行繞組中安匝平衡計(jì)算內(nèi)繞組失穩(wěn)計(jì)算，各個(gè)繞組動(dòng)態(tài)與靜態(tài)應(yīng)力計(jì)算，對(duì)短路電流密度限制到 2s 內(nèi)銅導(dǎo)體平均溫度小于 250 。在工藝上加墊塊進(jìn)行密度壓處理，繞組進(jìn)行恒干燥處理，各繞組的磁中心要一致。尤其注意繞組中換位與段到段過渡處的機(jī)械強(qiáng)度，不能在機(jī)械力作用發(fā)生匝間到段間短路。 變壓器常識(shí)(1)-7 絕緣水平 返回絕緣水平是變壓器能夠承受住運(yùn)行中各種過電壓與長(zhǎng)期最高工作電壓作用的水平。 在電力系統(tǒng)中一般都用非線性元件，即避雷器限制電力系統(tǒng)的過電壓水平，如電力系統(tǒng)遭受過電壓時(shí)，如雷電過電壓，由于非線性特性的避雷器在高電壓時(shí)，電阻值降低，致使對(duì)地?fù)舸┓烹?，放電后，在避雷器閥片上有殘壓存在，不同電壓等級(jí)的避雷器具有不同的殘壓值，變壓器應(yīng)能承受住作用到變壓器的殘壓。以絕緣水平是按絕緣配合決定的，用不同特性的避雷器保護(hù)變壓器時(shí)，變壓器可選用不同的絕緣水平，或者說，變壓器可有不同的試驗(yàn)電壓。一般有下列幾種避雷器，普通閥式、磁吹閥式、碳化硅避雷器、氧化鋅避雷器。高壓與超高壓系統(tǒng)一般用性能較高的氧化鋅避雷器。超高壓變壓器用氧化鋅避雷器保護(hù)時(shí)，試驗(yàn)電壓與最高系統(tǒng)電壓之比值在降低。下表為幾個(gè)代表性電壓等級(jí)的試驗(yàn)電壓： 電壓等級(jí)kV 設(shè)備最高電壓Um ， kV rms 額定全波沖擊耐受電壓 kVp K 35 40.5 200 3.5 220 252 950 2.7 330 363 1175 2.3 500 550 1550 2.0 上表中 k 為額定全沖擊耐受電壓與 Um 之比值。 Um 超高， k 越小。 對(duì) Um 252kV 的變壓器，更應(yīng)注意變壓器能承受住雷電沖擊電壓的作用。對(duì) Um=550kV 的變壓器，則應(yīng)注意長(zhǎng)期工作電壓的作用。 從總的原則來講，變壓器的絕緣水平應(yīng)高于避雷器的保護(hù)水平，這就是絕緣配合。變壓器沒有避雷器保護(hù)時(shí)是不能運(yùn)行的。避雷器的性能越好，變壓器的試驗(yàn)電壓可越低。變壓器的 Um 越高，長(zhǎng)期最高工作電壓越重要。 變壓器的試驗(yàn)電壓種類： (1)Um 126kV 1min 工頻試驗(yàn)電壓、全波與截波雷電沖擊試驗(yàn)電壓。 (2 ） Um=252kV 除 Um 126kV 的試驗(yàn)電壓外，還有局部放電試驗(yàn)電壓。 （ 3 ） Um=363kV 與 550kV 除 Um=252kV 的試驗(yàn)電壓外，還有操作波沖擊試驗(yàn)電壓。 Um=550kV 的變壓器還要做油流帶電試驗(yàn)。 如果變壓器與 GIS （氣體絕緣變電站）相聯(lián)時(shí)還要考慮特快瞬變過電壓（ VFTO ）的作用，應(yīng)加試陡截波試驗(yàn)電壓。 各種電壓沿繞組的分布是不同的。 沿繞組作線性分布的電壓有：長(zhǎng)期工作電壓、感應(yīng)試驗(yàn)電壓、局部放電試驗(yàn)電壓、操作波沖擊試驗(yàn)電壓。在作這些試驗(yàn)時(shí)，繞組都不同短路。 沿繞組作非線性分布的電壓為雷電沖擊試驗(yàn)電壓，包括全波與截波沖擊試驗(yàn)電壓。作雷電沖擊試驗(yàn)時(shí)，非被試驗(yàn)組應(yīng)兩端短接并接地。 為驗(yàn)證變壓器能否承受住試驗(yàn)電壓的作用，可用場(chǎng)強(qiáng)低于允許值來事先控制。在試驗(yàn)時(shí) Um 126kV 變壓器而言，主要是從試驗(yàn)電壓下有沒有放電或擊穿來考核，對(duì) Um 252kV 變壓器現(xiàn)時(shí)言，主要是從局部放電試驗(yàn)電壓下局部放電量來考核。所以對(duì) Um 252kV 變壓器現(xiàn)時(shí)言，應(yīng)控制局部放電試驗(yàn)電壓下場(chǎng)強(qiáng)低于允許值，長(zhǎng)期最高工作電壓下場(chǎng)強(qiáng)也要低于允許值。 要保證變壓器能具有一定的絕緣水平，還應(yīng)注意試驗(yàn)電壓的傳遞作用，如高壓繞組在作沖擊試驗(yàn)時(shí)，低壓繞組雖兩端接地，但通過靜電電容感受應(yīng)，在低壓繞組中部會(huì)有感受應(yīng)沖擊電壓；低壓繞組與低壓側(cè)引線的局部放電會(huì)傳遞到高壓繞組。 所以說，變壓器的絕緣水平是對(duì)整臺(tái)變壓器而言的，決不是對(duì)某一繞組而言，應(yīng)使整臺(tái)變壓器能具有承受住各種試驗(yàn)電壓作用的要求。在運(yùn)行時(shí)，變壓器的每一側(cè)，即高壓、中壓與低壓側(cè)，都應(yīng)有相應(yīng)的電壓等級(jí)的避雷器保護(hù)。即使是配電電壓 0.4kV 側(cè)也應(yīng)有非線性保護(hù)元件保護(hù)。 變壓器承受過電壓的能力還與變壓器繞組的接法有關(guān)。如多雷地區(qū)用的配電變壓器應(yīng)選 Yzn11 接法。還應(yīng)注意，試驗(yàn)電壓分對(duì)地與相間兩大類；對(duì) Um 252kV 變壓器而言，對(duì)地試驗(yàn)等到于相同試驗(yàn)電壓； Um 363kV 變壓器的相間試驗(yàn)電壓大于對(duì)地試驗(yàn)電壓。對(duì) Um=550kV 三相變壓器而言，操作波沖擊試驗(yàn)電壓與感應(yīng)試驗(yàn)電壓的相間值約為對(duì)地值的 1.5 倍。 變壓器常識(shí)(1)-8 環(huán)境影響 返回(1) 氣候環(huán)境 a. 海拔高度 在海拔高度為 1000m 及以下地區(qū)使用的變壓器可不考慮海拔高度的影響。 在海拔高度為 1000m 以上地區(qū)使用的變壓器必須考慮高海拔處的空氣比較稀薄，它對(duì)變壓器的散熱與外絕緣的電介質(zhì)穩(wěn)定性有影響。 因此，對(duì)海拔高度 1000m 的高海拔地區(qū)使用的變壓器必須在合同上規(guī)定產(chǎn)品運(yùn)行地點(diǎn)的海拔實(shí)際高度，以便制造廠考慮變壓器的溫升限值以及外絕緣的最小空間隙。一般是加強(qiáng)套管的外絕緣，加大沿面泄露距離與對(duì)地跳電距離，加大套管間與套管對(duì)地部件的空氣間隙尺寸。如制造廠位于正常海拔地區(qū)，那就可以按降低的升限值控制高海拔地區(qū)變壓器的溫升限值。 對(duì)溫升限值而言，是以 1000m 以上的每 500m 為一級(jí)，側(cè)得的溫升不得超過按每 500m 為一級(jí)而降低的溫升限值；油浸自冷每 500m 降 2% ，油浸風(fēng)冷嘲熱諷及強(qiáng)油風(fēng)冷嘲熱諷為 3% ，干式自冷每 500m 降 2.5% ，干式風(fēng)冷為 5% 。如在 1800m 處運(yùn)行的油浸風(fēng)冷式變壓器線圈平均溫升限值為： (65-2 0.03 65) 61.1K 油面溫升限值： (55-2 0.03 55) 51.7K 如果使用部門提供的高海拔運(yùn)行地點(diǎn)的環(huán)境溫度比正常規(guī)定的環(huán)境溫度低，且符合每升高 1000m 降低 5 及更多時(shí)，則認(rèn)為變壓器在高海拔運(yùn)行時(shí)，由于散熱條件降低而使溫升增加的影響已由環(huán)境溫度的降低所補(bǔ)償。用于高海拔地區(qū)變壓器在正常海拔制造廠試驗(yàn)時(shí)溫升限值可不予校正?？稍诤贤厦鞔_這一點(diǎn)。這樣，變壓器可以更為經(jīng)濟(jì)，更為便宜。 油浸式變壓器外絕緣距離按每超過 1000m 以上的 100m 加大 1% ，干式變壓器每超過 1000m 以上的 500m 加大額定短時(shí)工頻耐受電壓值 6.25% 。 b. 風(fēng)速 通常規(guī)定在地面上某一距離在一段時(shí)間內(nèi)的最大風(fēng)速值。如地面上 10m 處， 10min 內(nèi)為 35m/s 的風(fēng)速。 風(fēng)速對(duì)套管及裝在變壓器油箱上的附屬設(shè)備有影響。對(duì)上述的地面上 10m 處， 10min 內(nèi)為 35m/s 的風(fēng)速而言，對(duì)設(shè)計(jì)在每臺(tái)變壓器上配裝的套管、儲(chǔ)油柜、散熱器或冷卻器等附件時(shí)，應(yīng)考慮此風(fēng)速在機(jī)械上的影響。 c. 濕度 以某一溫度下的百分值表示相對(duì)溫度。 在高溫度下有高相對(duì)濕度時(shí)，易繁殖霉菌對(duì)油箱表面的噴漆有影響。另外，高溫下的高對(duì)濕度在溫度變化時(shí)，如溫度下降，相對(duì)溫度增加，這就易凝成水，使套管的沿面表面電阻下降。高濕度還影響金屬的腐蝕。 一般產(chǎn)品應(yīng)按 25 時(shí)相對(duì)濕度為 90% 考慮。如有特殊要求，可在合同上注明。 d. 溫度 外圍環(huán)境濕度是指空氣自然變化的溫度。日外圍溫度的自然變化規(guī)律是正弦形式變化（見圖 1 ） 年外圍攻溫度的自然變化規(guī)律是雙重正弦函數(shù)形式變化（見圖 2 ）。 變壓器正常使用條件的溫度值： 在風(fēng)速為 0.5m/s 下日照為 0.1w/cm 2 時(shí)，對(duì)變壓器而言。這是正常使用條件。日照輻射能量影響箱蓋溫升與變壓器油頂層溫升。對(duì)強(qiáng)油循環(huán)變壓器而言，對(duì)溫升限值無影響。 i. 暴雨 有暴雨地區(qū)，可提請(qǐng)制造廠供應(yīng)相應(yīng)泄漏比距，和一定跳距的套管，以防不必要的對(duì)地閃絡(luò)。 (2) 地質(zhì)環(huán)境 主要是考慮變壓器能承受地震力。正常使用條件中規(guī)定的地面水平加速度小于 0.2g 。當(dāng)變壓器安裝地點(diǎn)屬地震區(qū)時(shí)，可在訂貨時(shí)指明變壓器應(yīng)承受住的里氏地震裂度。 對(duì)變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)而言，由于已考慮在運(yùn)輸中已能較好的固定緊，并已能承受短路電流產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力，因此，變壓器內(nèi)部不受地震裂度的影響。主要是高壓與超高壓套管連同升高座的耐地震力。 為防止氣體繼電器在地震時(shí)的誤動(dòng)，可供雙接點(diǎn)串聯(lián)聯(lián)的干簧式接點(diǎn)的氣體繼電器，如用戶要將小車固定在地基軌道上時(shí)，只要在合同中指明可提供特殊的固定裝置，以防地震時(shí)變壓器從軌道上跳出。 里氏地震裂度 地面水平加速度 g 地面垂直加速度 g 9 度 0.4 0.2 8 度 0.25 0.125 7 度 0.2 0.1 (3) 生態(tài)環(huán)境 a. 污染 污染對(duì)套管沿面放電強(qiáng)度有影響，對(duì)表面噴漆有影響，可根據(jù)不同污染水平，選取一定泄漏比的套管。根據(jù)國(guó)標(biāo)，共有下列幾種泄漏比可供選用。 0 級(jí) 14.8mm/kV 級(jí) 16mm/kV 相當(dāng)于復(fù)鹽密度 0.05mg/cm 2 級(jí) 20mm/kV 相當(dāng)于復(fù)鹽密度 0.1mg/cm 2 級(jí) 25mm/kV 相當(dāng)于復(fù)鹽密度 0.2mg/cm 2 級(jí) 31mm/kV 相當(dāng)于復(fù)鹽密度 0.4mg/cm 2 泄漏比是指套管最小公稱沿南爬電距離與最高工作電壓 Um 之比。 爬山電距離增加時(shí)，跳電距離也應(yīng)增加，使爬距 / 跳距 3.5 。 b. 沿海環(huán)境 沿?？諝庵泻}霧，它影響套管爬山距，金屬腐蝕。可用等值鹽密量來表示套管必須具有的泄漏比，已在泄漏比中列出等值鹽密。 等值鹽密量是指套管絕緣表面上污穢沉淀物的等值氯化鈉量。將套管絕緣表面上的全部污穢積物以及上述等值直鹽密量的氯化鈉分別溶解在相同體種的蒸餾水中，它們具有相同的體積電導(dǎo)率，是化學(xué)上的電性能相等的意義上的一種量，不是指閃絡(luò)電壓相同的條件下的相對(duì)應(yīng)鹽密。 C. 其他 霉菌的分泌物會(huì)污染油漆，昆蟲會(huì)影響風(fēng)冷卻器的散熱面（昆蟲將散熱面堵?。Ｔ谄綍r(shí)應(yīng)用壓縮空氣清理風(fēng)冷卻器表面與散熱面。 水冷卻時(shí)如用海水、或水中有懸浮雜質(zhì)應(yīng)向制造廠家說明。 (4) 為免除套管受各種因素的影響，可選用直接式或間接式電纜出頭，低壓套管可用封閉母線保護(hù)，變壓器與可供油 /SF 套管，以便與 GIS 聯(lián)。變壓器常識(shí)(1)-9 額定容量與負(fù)載能力 返回額定容量是指主分接下視在功率的慣用值。在變壓器名牌上規(guī)定的容量就是額定容量，它是指分接開關(guān)位于主分接，是額定空載電壓、額定電流與相應(yīng)的相系數(shù)的乘積。對(duì)三相變壓器而言，額定容量等于 額定空載線電壓 額定線電流 , 額定容量一般以 kVA 或 MVA 表示。額定容量是在規(guī)定的整個(gè)正常使用壽命期間，如 30 年，所能連續(xù)輸出最大容量。而實(shí)際輸出容量為有負(fù)載時(shí)的電壓（感性負(fù)載時(shí)，負(fù)載時(shí)電壓小于額定空載電壓）、額定電流與相應(yīng)系數(shù)的乘積。 對(duì)無載調(diào)壓變壓器而言，在 5% 的分接位置時(shí) , 可輸出額定容量 , 低于 5% 的分接位置時(shí)要降低輸出容量。 對(duì)有載調(diào)壓變壓器而言，一般制造廠都規(guī)定在 10% 分接位置時(shí)仍可輸出額定容量 , 低于 10% 分接位置時(shí)降低額定容量 . 以上都是對(duì)恒磁通調(diào)壓電力變壓器或配電變壓器而言。對(duì)變磁通調(diào)壓電爐變壓器或整流變壓器而言，額定容量是指最大輸出容量，多數(shù)分接位置下輸出容量都小于額定容量。 在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，變壓器還有一個(gè)負(fù)載能力，額外負(fù)擔(dān)定容量決不是變壓器的負(fù)載能力。負(fù)載能力是指變壓器僅僅在所確認(rèn)的一定時(shí)間間隔內(nèi)所能夠輸出的實(shí)際容量值。這個(gè)容量值是由變壓器在所認(rèn)定的時(shí)間間隔內(nèi)的運(yùn)行條件而決定，或者由是否損害其正常使用壽命，是否增加其絕緣的自然老化，是否危及變壓器的安全運(yùn)行而決定。負(fù)載能力可以超過額定容量，但是負(fù)載能力有一上限值，即繞組熱點(diǎn)溫度不能超過 140 ，超過 140 時(shí)會(huì)使繞組熱點(diǎn)溫度附近的油分解出氣體，影響安全運(yùn)行，繞組熱點(diǎn)溫度雖未超過 140 ，油溫超過 115 時(shí)，由于熱和電的復(fù)合作用，會(huì)影響油的許用場(chǎng)強(qiáng)。繞組熱點(diǎn)溫度超過 98 時(shí)會(huì)影響變壓器使用壽命。 由于急救的需要，變壓器的實(shí)際負(fù)載能力可超過額定容量，但要保證繞組熱點(diǎn)溫度不能超過 140 ，犧牲的使用壽命，要用低于額定容量運(yùn)行時(shí)所增加的壽命來補(bǔ)償。在急救超過名牌容量運(yùn)行時(shí)，負(fù)載損耗要比額定負(fù)載損耗高得多。負(fù)載下輸出電壓要比額定空載電壓低得多，效率也差。 自耦變壓器的額定容量是指通過容量，真正結(jié)構(gòu)容量比額定容量小得多。自耦變壓器的輸出容量中僅有部分是屬于電磁感應(yīng)過去的容量，一部分輸出容量是直接通過的。 三繞組變壓器的額定容量一般以百分?jǐn)?shù)表示每個(gè)繞組的額定容量，如 100% /100%/100% 是指每個(gè)繞組都能達(dá)到額定容量， 100%/100%/60% 是指低壓繞組只能達(dá)到 60% 額定容量。 自耦變壓器的低壓繞組一般都達(dá)不到額定容量，如以 100%/100%/50% 表示時(shí)，低壓繞組只能達(dá) 50% 額定容量。 另外，當(dāng)一臺(tái)變壓器具有幾種冷卻方式時(shí)，額定容量是指最大容量，改變冷卻方式時(shí)要改變輸出容量。 一臺(tái)變壓器有三種不同冷卻工況時(shí)，如強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷、油浸風(fēng)冷、油浸自然冷卻方式三種不同冷卻工況運(yùn)行的變壓器，相應(yīng)于每種冷卻方式的額定容量以百分?jǐn)?shù)表示時(shí)，為 100%/80%/60% 。強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷時(shí)可輸出 100% 額定容量，當(dāng)冷卻泵運(yùn)時(shí)為油浸風(fēng)冷下可輸出 80% 額定容量，即泵停運(yùn)時(shí)，輸出容量要降低 20% ，當(dāng)冷卻泵與冷卻風(fēng)扇都停運(yùn)時(shí)，為油浸自冷下不僅可輸出 60% 額定容量，即泵與風(fēng)扇都有停運(yùn)時(shí)，輸出容量要降低 40% 額定容量。不同冷卻工況下相應(yīng)的輸出容量與冷卻裝置結(jié)構(gòu)有關(guān)，某些結(jié)構(gòu)的冷卻器只能在強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷下運(yùn)行，泵停用時(shí)要在較短時(shí)間內(nèi)將輸出容量降為零。 100%/80%/60% 三種不同冷卻方式的容量是指散熱器式冷卻裝置加泵與風(fēng)扇構(gòu)成。 三種不同冷卻工況運(yùn)行的變壓器可具有三個(gè)額定容量，但性能參數(shù)都以最大額定容量為基準(zhǔn)。每種冷卻方式的額定容量都以溫升不超過規(guī)定限值為基準(zhǔn)。 變壓器常識(shí)(1)-10 最高分接電壓與系統(tǒng)最高工作電壓返回以電壓比為 115000 8 1.25%/11000V 的三相變壓器為例。使用這臺(tái)變壓器的系統(tǒng)額定電壓為 110kV ，系統(tǒng)最高長(zhǎng)期工作電壓 Um=126kV ，也就是說，作用在變壓器上的系統(tǒng)電壓是隨負(fù)載性質(zhì)與大小在變化著，但最高值不會(huì)超過 126kV ，系統(tǒng)最高工作電壓 Um 是對(duì)系統(tǒng)而言的電壓。電壓比中最高分接電壓是按額定電壓計(jì)算出的，或者是按變壓器繞組匝數(shù)算出的電壓 。對(duì)上述 110kV 三相變壓器而言，最高分接電壓 115+10% 115=126.5kV 。這是對(duì)變壓器而言相對(duì)于最高分接匝數(shù)時(shí)的標(biāo)稱最高分接電壓。 對(duì)降低變壓器而言，當(dāng)系統(tǒng)最高工作電壓為 126kV 時(shí)，變壓器分接位置為最高分接匝數(shù)時(shí)，即 126.5kV ，此時(shí)，當(dāng)變壓器為空載時(shí)，空載電壓僅 10957V 。 對(duì)升壓變壓器而言，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)為 11000V 時(shí)，高壓側(cè)不能在最高分接位置時(shí)空載運(yùn)行，因高壓側(cè)最高空載電壓 126.5kV 已超過系統(tǒng)最高工作電壓 。如果系統(tǒng)已接一定負(fù)載，變壓器高壓側(cè)負(fù)載下電壓就低于最高空載電壓 （變壓器本身阻抗會(huì)在包載電流通過時(shí)產(chǎn)生壓降）。 另一種情況，對(duì)恒磁通調(diào)壓變壓器而言，變壓器的分接電壓為 115000+3 1.25% 115000=119312.5V ，而系統(tǒng)電壓為 126000V 時(shí)，此時(shí)，變壓器就過激磁運(yùn)行，此降壓變壓器在空載時(shí)的低壓空載電壓為 V, 這一電壓也已超過 10kV 級(jí)系統(tǒng)最高工作電壓 Um 為 11.5kV ，此時(shí)不能在此分接位置空載運(yùn)行。負(fù)載下運(yùn)行時(shí)低壓側(cè)電壓會(huì)低些。 對(duì)自耦變壓器、三繞組變壓器都應(yīng)根據(jù)變壓器本身電壓比核算變壓器本身的空載或負(fù)載下電壓 ，加到系統(tǒng)上的電壓 要限制在 Um 以下。 系統(tǒng)最高工作電壓 Um 還決定變壓器的絕緣水平，在變壓器使用壽命期間，變壓器應(yīng)承受住系統(tǒng)最高工作電壓的長(zhǎng)期作用。 套管外絕緣的泄漏比是按系統(tǒng)最高工作電壓 Um 計(jì)算的。 局部放電試驗(yàn)時(shí)所加電壓也按 Um 計(jì)算，不是按額定電壓計(jì)算。 感應(yīng)試驗(yàn)所加電壓是按電壓比計(jì)算。 最高分接位置時(shí)阻抗電壓分?jǐn)?shù)是以最高電壓為基準(zhǔn)，不是以額定電壓為基準(zhǔn)，主分接時(shí)阻抗電壓百分?jǐn)?shù)是以額定電壓為基準(zhǔn)。最小分接位置時(shí)阻抗電壓百分?jǐn)?shù)是以最小分接電壓為基準(zhǔn)。 綜上所述，最高分接電壓是指變壓器按匝數(shù)計(jì)算而得的電壓 ，它在數(shù)值上可以高于系統(tǒng)最高工作電壓 。在運(yùn)行時(shí)感應(yīng)出的最高分接電壓不能高于系統(tǒng)最高工作電壓。系統(tǒng)最高工作電壓對(duì)某一絕緣等級(jí)而言有一規(guī)定固定值。 還有一點(diǎn)應(yīng)注意，同一電壓等級(jí)的 Um 值在各國(guó)略有不同。如 110kV 的 Um ，在國(guó)內(nèi)為 126kV ，而 IEC 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為 123kV ； 220kV 的 Um ，在國(guó)內(nèi)為 252kV ， IEC 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為 245kV 。對(duì) 63kV 而言，新的國(guó)標(biāo)中規(guī)定 Um=72.5kV ，這與 IEC 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值是一致了。變壓器常識(shí)(1)-11 恒磁通調(diào)壓與變磁通調(diào)壓返回恒磁通調(diào)壓一般用于電力變壓器與配電變壓器的調(diào)壓。不論分接開關(guān)在哪個(gè)位置，不帶分接的繞組始終為額定空載電壓的調(diào)壓方式為恒磁通調(diào)壓。有分接的繞組上每匝所施加的電壓與無分接繞組的每匝電壓相等的情況就是恒磁通調(diào)壓。 在恒磁通調(diào)壓中，每個(gè)分接位置的輸出容量是等于或小于額定容量，空載損耗值在每個(gè)分接位置時(shí)都是相等的。每個(gè)分接位置的負(fù)載損耗與阻抗電壓都是不同的。恒磁通調(diào)壓時(shí)分接開關(guān)的選用都按最小分接位置時(shí)最大分接電流選取，并要考慮過載能力。 對(duì)恒磁通調(diào)壓變壓器而言，不是所有運(yùn)行情況下都是恒磁通下運(yùn)行，仍有過激磁與欠激磁的可能。 當(dāng)分接位置固定時(shí)，外施電壓高于相應(yīng)的分接電壓時(shí)，即每匝電壓高于額定匝電壓，鐵心中即存在過激磁，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，恒磁通調(diào)壓變壓器應(yīng)能在 110% 額定磁通密度下長(zhǎng)期空載運(yùn)行，或在 105% 額定磁通密度長(zhǎng)期在額定電流下運(yùn)行。系統(tǒng)中無功容量不足，系統(tǒng)電壓偏低，會(huì)使變壓器在欠激磁下運(yùn)行。在運(yùn)行中，如果每匝電壓雖保持相同，系統(tǒng)的頻率變化時(shí)也會(huì)引起過激磁與欠激磁。在運(yùn)行中，如發(fā)電機(jī)功率不足，系統(tǒng)中頻率會(huì)下降，變壓器中磁通密度即增加，使變壓器在過激磁條件下運(yùn)行。 為保持二次側(cè)始終為恒定電壓輸出，就可利用高壓側(cè)加有載調(diào)壓分接開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。 所以，恒磁通調(diào)壓只是理論上存在一種調(diào)壓方式，在設(shè)計(jì)上相當(dāng)于每匝電壓在任何分接位置都相同的一種調(diào)壓方式，在實(shí)際運(yùn)行中，恒磁通調(diào)壓變壓器鐵心中磁通密度仍是會(huì)變動(dòng)的。 變磁通調(diào)壓一般用于整流變壓器與電爐變壓器。 調(diào)壓用的分接匝數(shù)設(shè)在一次側(cè)，而一次輸入電壓為恒定值。因此，不同分接位置時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的每匝電壓，在鐵心中磁通密度也是變量。 自耦變壓器有時(shí)采用中點(diǎn)調(diào)壓方案，此時(shí)可選用較低絕緣等級(jí)的有載調(diào)壓分接開關(guān)。在自耦變壓器的中點(diǎn)調(diào)壓方案中，會(huì)產(chǎn)生過激磁與欠激磁。這是由于調(diào)壓匝數(shù)加在公共繞組上的原因，調(diào)壓匝數(shù)產(chǎn)生的電壓既影響一次又影響二次電壓。當(dāng)自耦變壓器的電壓比越接近時(shí)，過激磁與欠激磁現(xiàn)象越嚴(yán)重。電壓經(jīng)接近的自耦變壓器一般不選用中點(diǎn)調(diào)壓方案。變壓器常識(shí)(1)-12 油浸式變壓器冷卻方式選擇 返回油浸式變壓器可有自冷式、風(fēng)冷式、強(qiáng)油風(fēng)冷或水冷式冷卻方式可供選擇。 隨著低損耗技術(shù)的發(fā)展，采用油浸、自冷式冷卻的容量上限制在增加， 40000kVA 及以下額定容量的變壓器可選用油浸自冷冷卻方式。優(yōu)點(diǎn)是不要輔助供風(fēng)扇用的電源，沒有風(fēng)扇所產(chǎn)生的噪聲，散熱器可直接持在變壓器油箱上，也可集中裝在變壓器附近，油浸自冷式變壓器的維護(hù)簡(jiǎn)單，始終可在額定容量下運(yùn)行。 如選用可膨脹式散熱器，變壓器可不裝儲(chǔ)油柜并可設(shè)計(jì)成全密封型，維護(hù)量更少了，一般可在 2500kV 及以下配電變壓器上采用。 風(fēng)冷式散熱器是利用風(fēng)扇改變進(jìn)入散熱器與流出散熱器的油溫差，提高散熱器的冷卻效率，使散熱器數(shù)量減少，占地面積縮小。 8000kVA 以上容量的變壓器可選用風(fēng)冷冷卻方式。但此時(shí)要引入風(fēng)扇的噪聲，風(fēng)扇的輔助電源。停開風(fēng)扇時(shí)可按自冷方式運(yùn)行，但是輸出容量要減少，要降低到三分之二的額定容量。對(duì)管式散熱器而言，每個(gè)散熱器上可裝兩個(gè)風(fēng)扇，對(duì)片式散熱器而言，可用大容量風(fēng)機(jī)集中吹風(fēng)，或一個(gè)風(fēng)扇吹幾組散熱器。 強(qiáng)油風(fēng)冷式水冷是采用帶有潛油泵與風(fēng)扇的風(fēng)冷卻器或帶有潛油泵的水冷卻器。一般用于 50000kVA 及以上額定容量的變壓器。強(qiáng)油風(fēng)冷冷卻器可持在油箱上或單獨(dú)安裝。根據(jù)國(guó)內(nèi)習(xí)慣，一般在變壓器上多供一臺(tái)備用冷卻器。這是供有一臺(tái)冷卻器有故障需維修時(shí)使用。由于不是額定容量下運(yùn)行時(shí)，變壓器可停運(yùn)一部分冷卻器，對(duì)停用冷卻器而言，潛油泵不能倒轉(zhuǎn)，因此，每臺(tái)冷卻器上應(yīng)有逆止閥，使油只能沿一個(gè)方向流動(dòng)。 對(duì)強(qiáng)油冷卻方式應(yīng)注意幾個(gè)問題： (1) 油泵與風(fēng)扇失去供電電源時(shí)，變壓器就不能運(yùn)行，即使空載也不能運(yùn)行。因此應(yīng)有兩個(gè)獨(dú)立電源供冷卻器使用。 (2) 潛油泵不能有定子與轉(zhuǎn)子掃膛現(xiàn)象，金屬異物進(jìn)入繞組會(huì)引起擊穿事故。 油路設(shè)計(jì)時(shí)不能使?jié)撚捅卯a(chǎn)生負(fù)壓，有負(fù)壓時(shí)勿吸入空氣，影響絕緣會(huì)引起擊穿事故。 (3) 強(qiáng)油冷卻的油面溫升較低，不能以油面溫度來判斷繞組溫升。尤其強(qiáng)油水冷，繞組溫升接近規(guī)定限值時(shí)，油面溫升很低。 (4) 超高壓變壓器采用強(qiáng)油冷卻時(shí)還應(yīng)防止油流放電現(xiàn)象。在繞組內(nèi)油路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)防止油的紊流，限制油流速度，選用合適電阻率的油，絕緣件表面要光滑，鐵心上應(yīng)有足夠體積使油釋放電荷。防止油流帶電發(fā)展到油流放電。在啟動(dòng)冷卻器時(shí)可逐個(gè)啟動(dòng)到應(yīng)投入的冷卻器數(shù)。 (5) 選用大容量冷卻器時(shí)應(yīng)注意油流不能短路，要使冷卻后的油能進(jìn)入繞組。 (6) 選用水冷卻器時(shí)應(yīng)注意冷卻水的水質(zhì)，冷卻水內(nèi)有雜質(zhì)，易堵住冷卻器而影響散熱面。水壓不能大于油壓。 (7) 強(qiáng)油風(fēng)冷變壓器外有隔墻時(shí)，隔墻應(yīng)離冷卻器 3m 以上，以免干擾空氣自由運(yùn)動(dòng)。 選用散熱器或強(qiáng)油風(fēng)冷冷卻方式，此時(shí)，停泵時(shí)可按 80% 額定容量運(yùn)行，停泵與停風(fēng)扇時(shí)可按 60% 額定容量運(yùn)行，但安裝面積要足夠。 變壓器常識(shí)(1)-13