電氣設備的運行和維護

關于電氣設備的運行和維護第1頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五電氣設備的運行和維護變壓器構造原理變壓器的運行維護電動機的構造原理電動機的運行維護二次控制設備繼電保護系統(tǒng)第2頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五第一章：變壓器一.變壓器的種類和作用：1.按用途可分為：①電力變壓器：升壓和降壓②實驗變壓器：產生高電壓實驗電氣設備。③調壓器：自耦調壓器，移圈式調壓器，磁飽和調壓器。④測量變壓器：電壓互感器、電流互感器。⑤其他用途變壓器：電爐變壓器、整流變壓器、電焊變壓器、控制變壓器、沖擊變壓器等。2.按結構分：①雙繞組變壓器（雙圈）用的最多。第3頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五

②三繞組變壓器(三圈）③自耦變壓器3.按相數(shù)分：①單相②三相③多相（整流用多相變）4.按冷卻條件分：①油浸變壓器（油浸自冷、油浸風冷、油浸水冷、強迫油循環(huán)、強迫風冷、強迫水冷）②干式變壓器③充氣式變壓器（變壓器箱內充滿特種氣體）5.按調壓方式分：①無激磁（無載）調壓變壓器②有載調壓變壓器6.按中性點絕緣水平可分：第4頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五①全絕緣變壓器（變壓器絕緣水平與首端水平相同。②半絕緣變壓器(中性點絕緣水平比首端低二.變壓器的·作用：

1.降低變壓器各級別的電壓等級，以滿足各種不同電壓等級的電氣設備使用。2.提高電壓，減少送電損失（電力系統(tǒng)傳送電能過程中，必然會產生電壓和功率的損耗，在輸送統(tǒng)一功率時，電壓損耗與電壓成反比，功率損耗與電壓的平方成反比。）第5頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五三.變壓器的工作原理：U1Ⅰ1一次側二次側主磁通鐵芯U2工作原理：在主磁通的作用下，兩側線圈分別感應起電勢E1和E2,電勢的大小與匝數(shù)成正比，忽略內阻抗壓降，感應電勢舊等于端電壓，電勢大小不同即電壓大小不同，這就是變壓的原理。（電生磁，磁生電的電磁現(xiàn)象。）第6頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五要點：⑴如果不考慮變壓器的損耗，二次輸出功率＝一次輸入功率；即二次電壓×二次電流＝一次電壓×一次電流變比K＝U1/U2＝W1/W2⑵變壓器二次電流增加，一次電流也自動增加（當變壓器二次空載時，一次側僅流過產生主磁通的激磁電流，外加一次電壓不變→激磁電流不變→主磁通不變→當二次側加負載電流后，也在鐵心中產生磁通，主磁通的變化影響到一次，一次側要保持主第7頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五磁通不變，必將另外再流過一部分電流，這一部分的電流是隨二次電流的增減而增減的。）這是從磁路上的理解，從電路上也可以看出：當二次電流產生的磁通改變了一次電流所產生的磁通時，相當于一次線圈的感抗起變化，即阻抗變小了，這樣在外加電壓不變的前提下，由于電路中阻抗變小，一次電流當然要增加，這增加部分即是一次電流中用來平衡二次電流的部分。第8頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五第9頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五第10頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五四.變壓器的構造：1.鐵芯：用導磁性能很好的硅鋼片疊放組成閉合磁路（為減少渦流損失，硅鋼片的螺栓均做絕緣處理。）2.線圈：原、副線圈是用銅線或鋁線繞成園筒形的多層線圈，繞在鐵心柱上導線外邊采用紙絕緣或紗包絕緣。3.油箱：室變壓器的外殼，內裝鐵心、線圈并充滿變壓器油，變壓器油起絕緣和散熱的作用。4.油枕：當油隨油溫膨脹或縮小時，油枕起儲油及補油的作用，保證變壓器充滿油。同時，由于裝了油枕，室變壓器縮小了與空第11頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五氣的接觸面，減少油的劣化速度，側面裝有一個油位計（油標管），監(jiān)視油的變化。5.呼吸器：由鐵管和玻璃容器組成，內裝干燥劑（硅膠），當油枕內的空氣隨變壓器油的體積膨脹或縮小時，排出或吸入的空氣都經(jīng)呼吸器過濾，保證油的清潔和干燥。6.氣體繼電器：是油浸式變壓器所用的一種保護裝置，由于變壓器內部絕緣擊穿、匝間短路、鐵心燒毀等故障二使油分解產生氣體或造成油流涌動時，使繼電器的接點動作，接通指定的控制回路，并及時發(fā)出信號或自動切除變壓器。還可以取氣樣進行觀察分析氣體的顏色和數(shù)量。第12頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五7.瓦斯繼電器：變壓器主保護，裝在變壓器的油箱和油枕的連接管上。瓦斯繼電器的上接點接信號回路，下接點接跳閘回路。8.散熱器（又稱散熱翅、冷卻器）扇形、園形、排管等，散熱面積愈大，散熱效果愈好，當變壓器上層油溫和下部油溫產生溫差時，通過散熱器形成油的對流。9.絕緣套管：引接線（有純瓷、充油、和電容等不同形式。）10.分接開關：調壓用，一般變壓器的一二次線圈都有3至5個分頭位置（三分頭中間分頭2為額定電壓，相臨分頭相差±5%，多分頭的相差±2.5%）操作部分裝于變壓器頂部，經(jīng)傳動桿伸入變壓器油箱。第13頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五11.溫度計：包括一個帶電接點的溫度計和測溫管（外包），這兩者用金屬軟管連接，測溫包固定在油箱頂蓋上的一個開口套筒內，套管內注滿絕緣油，測溫管內充滿氯化或乙醚液體，當油溫變化室，氯化甲烷的壓力也跟著變化，使彈簧管變形而使表計的指針偏轉，指示出相應的溫度，在指針的軸上固定有一個接觸板，它沿著兩個帶有觸頭的扇形片滑動，當溫度上升到指針整定值時，兩對接點分別導通，給出信號或啟動自動冷卻系統(tǒng)。第14頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五第15頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五五.變壓器的幾個重要參數(shù)：1.額定容量：(Pê）:廠家規(guī)定的使用條件下，在額定電壓、電流連續(xù)運行時所輸送的容量。2.額定電壓：指變壓器長期運行時，所能承受的工作電壓（指中間分接頭）3.額定電流：額定電流：指在變壓器額定容量下，允許長期通過的電流。4.容量比：變壓器各側的額定容量之間的比值。如某變壓器容量為31500千伏安，其容量比為100%、100%、67%，即變壓器的一次容量、二次容量、第16頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五三次容量分別為31500、31500、21000千伏安，運行中注意按各側所規(guī)定的容量監(jiān)視負荷。5.電壓比（變比）：指變壓器各側之間的電壓比。6.銅損（短路損耗）：指第一、二次電流流過改線圈電阻所消耗的能量之和。由于線圈多為銅導線，故簡稱銅損。銅損與一、二次電流的平方成正比，銘牌上所標的千瓦數(shù)系指線圈在75℃時通過額定電流的銅損。7.鐵損：指變壓器在額定電壓下，（二次開路），在鐵芯中消耗的功率。其中包括激磁損耗和渦流損耗。8.百分阻抗（短路電壓%）：指指變壓器二次短路，一次施加電壓，并慢慢使電壓加大，第17頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五當二次產生的短路電流等于額定電流時，一次所施加的電壓叫短路電壓，銘牌上用的是百分數(shù)來表示，即：（短路電壓%）＝短路電壓/額定電壓×100%注意：三圈變壓器的百分阻抗有高、低壓間、高中壓間和中低壓間三個百分阻抗，測高低壓百分阻抗時，中壓線圈需路，測高中壓百分阻抗百分阻抗值時，低壓線圈需開路，測中低間百分阻值時，高壓線圈需開路。9.空載電流：指變壓器在額定電壓下空載（二次開路）運行時，一次線圈中通過的電流。一般以額定電流的百分數(shù)表示。即Ⅰo%＝Ⅰo/Ⅰe×100%第18頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五六.變壓器的極性:本來，交流電路里是沒有+﹣極性的，但在一個極短的時間中，變壓器一次線圈的兩個接頭必定有一個接頭的電流流入的，另一個是流出的，二次線圈也一樣，一個流入，一個流出，當一次電流流入的接頭和二次電流流出的接頭為同方向便是同極性。一般單相變壓器一二次引線上標有+﹣符號，相同的為同極性，所以用“+”或“﹣”標志不是說這一端永遠是正或永遠是負的意思，而是說明這個線圈標標“+”的一端和那個線圈標“+”的一端是同極性。對于兩個線圈的連接來說，如果兩個線圈的同極性端連在一起，稱為減極性，連接此時兩線圈的電勢是相減的，如果兩線圈的異端連在一起，稱加極性連接，兩線圈的電勢是相加的。第19頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五那如何檢查判斷變壓器的同極性？﹣﹢﹢﹣干電池變壓器或互感器接好線后，如果連接線搭接在變壓器高壓側未接上線的一端上，萬用表指針正轉，說明接在電池正極上的端頭和接在萬用正極上的端頭屬于同極性。如果指針反轉，那舊說明接在電池正極的端頭和接在萬用表負極的端頭屬于同級性。低壓側高壓側變壓器萬用表第20頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五為什么要搞清楚變壓器的極性呢？因為變壓器兩側線圈中的電壓和電流是存在油相位關系的，而在日常工作中遇到要考慮變壓器的接線組別及幾臺單相變壓器進行串并聯(lián)連接時，就都要搞清楚它們的極性。第21頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五七.變壓器的接線組別：

三相變壓器的一次線圈和二次線圈間電壓或電流的相位關系就叫變壓器的組別。相為關系實際上就是角度關系，而變壓器的一二次各量的相位差都是30度倍數(shù)，這剛好與時鐘一樣有30度的分時針關系，這就有了變壓器組別的最常用方法-時鐘表示法：時鐘表示法就是把變壓器高壓側的線電壓（或線電流）的向量作為長針，第22頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五永遠固定在12上，低壓側的線電壓（或線電流）向量作為短針，再根據(jù)角度關系固定在時針上。如：Y/Y0-12接線，由于一次繞組和二次繞組同相，線端標號一致，所以一二次側相對應的相電勢是同相，其向量圖如下圖所示，若將圖中A和a重合繪在一起看，則二次側線電壓向量Uab與一次側線電壓向量UAB也是同相，按規(guī)定UAB永遠固定在12點上，即二次Uab也是12點，所以此此接線為12，記做Y/YO-12第23頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五ABCEAEaUabUAB向量圖接線圖線電壓相電壓向量圖abcEcEcEbEBECEaEbEAEBEC第24頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五

又如：Y/△-11接線，其連接順序為ax-cz-bg,根據(jù)減極性的特點，兩側相電勢為同相，又由于二次三相繞組接成△形，其線電壓與相電勢相等，從向量圖可以看出，二次側線電壓Uab等于相電勢Ebc,若將向量圖中A和a重合繪在一起來看，則二次側線電壓向量Uab越前于一次側線電壓UAB30度，當向量UAB指在鐘表12點，則向量Uab應指在11點，故這種接線組別記作Y/△-11,如下圖：EAabcxyzzyxBCAEaUABY/△-11向量圖Y/△-11接線圖UababcabcABCCAB00第25頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五八.變壓器的接線方式:

接線方式的不同,直接關系到變壓器的運行性能,制造和運行的經(jīng)濟性.下面介紹兩種常用連接方式的優(yōu)缺點:一.Y/Y接線(包括Y/Y0)優(yōu)缺點:1.Y形和△形相比,在承受同樣線電壓情況下,Y形的每相線圈承受的電壓較小,故在制造上的絕緣材料較少,二由于每相流過的電流較大(Y形相電流等用線電流)選用導線截面較粗,故線圈的機械強度較好,較能耐受短路時的機械力.

第26頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五2.中性點可以任意抽取,適用于三相四線制且Y接抽頭放在中性點。

3.在同樣的絕緣水平下,Y接比△接可獲取較高的電壓。

4.由于選用導線較粗,可使匝間有較高的電容,能耐受較高的沖擊電壓。其缺點是：這種接線因磁通種有三次諧波存在,將使油箱發(fā)熱和影響變壓器運行效率。2.中性點應直接接地，否則中性點電位不穩(wěn)定會嚴重位移。（規(guī)定中線電流不超25%）第27頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五3.一相發(fā)生故障只好停用。不象△形接法的變壓器可暫時接成∨形使用。二.Y0/△或△/Y接線:優(yōu)點:1.二次電勢中沒有三次諧波和Y/Y接線中的主要弊病。2.根據(jù)需要可在一次側（采用Y0/△)或在二次側（采用△/Y0)抽取中性點。3.由于其中有一側接成△形，可基本維持另一側Y接的中性點穩(wěn)定。4.因為接線組別是單組數(shù)，即原來有不同組別的兩臺變壓器可以在改變外部首尾端標號的條件下并列，不需抽出器身重新接線。第28頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五缺點:三.有關三次諧波：非正弦波總可以分解成許多不同頻率的正弦的高次諧波和基波，這些高次諧波中影響最大的是三次諧波。三次諧波的特點是三相的量在時間上同相、幅值相等。一臺變壓器運行中帶上額定電壓，鐵心飽和后電流再增加,并不能使鐵心里的磁通增加多少，磁通是平頂波（非正弦波），這時在鐵心中會有三次諧波出現(xiàn)，它是以變壓器外殼為通路，借鐵心的鐵件、空氣、第29頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五油等構成回路，使鐵殼中通過有150周/秒的三次諧波磁通,三次諧波磁通會產生渦流損耗,降低效率(最高可達變壓器鐵心損耗的50-65%)。三次諧波產生的2電勢可達基波電勢的40-50%疊加在基波上數(shù)值就相當高了,好在實際上三相三柱式變壓器捉弄的三次諧波磁通的磁路中磁阻很大,三次諧波磁通不多,這使得總磁通仍接近正正弦波,固電勢也接近正弦波.第30頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五九.變壓器分接頭的調壓作用：

改變分接頭位置，就是改變變壓器的匝數(shù)，也即改變變壓器的變比。變比K＝W1/W2＝U1/U2,很容易看出:分頭在一次側,改變一次側線圈匝數(shù)改變K,K值一改變,加同樣的電壓U1情況下二次電壓U2＝U1/K自然起變化,這就起了調節(jié)電壓的作用.如:一臺6000±5%/400的降壓變壓器,分接頭放在額定電壓位置室,變比K＝6000/400＝15,這時當高壓側加6000伏時,低壓電壓為400伏,現(xiàn)在要降低二次電壓,根據(jù)公式U2＝U1/K來看,應增加K,也即增大K,也即增大高壓側的匝數(shù),第31頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五調分接頭舊應該往﹢5%這個分接頭調,這時,變比K＝6300/400＝45.8,二次電壓就可以調到6000/15.5＝380伏.

從原理上講,抽分頭從哪一側抽都可以,但一般無激磁(無載)調壓變壓器抽分頭都在高壓側,這是因為:①變壓器高壓線圈套在低壓線圈外面,抽頭抽出和連接更方便.②高壓側電流小,引出線和分接開關的載流部分可以截面小些,接觸不良的問題也較易解決.第32頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五十.變壓器油的作用：變壓器油由石油提煉而成。其作用是絕緣和冷卻。變壓器油的指標有十幾項，主要有:①粘度：粘度說明油的流動性好壞。粘度越低，流動性越大變壓器冷卻越好，老化時粘度就增高。運行中常用“安氏度”計量變壓器油的粘度，稱“條件粘度”，即規(guī)定50℃時油流出的時間與20℃時統(tǒng)一體積的水流出的時間之比，規(guī)程規(guī)定粘度不應超1.8。（新油）②閃光點：在一定條件下油被加熱到某一溫度，其蒸氣與空氣形成的混合物，若將小火苗移近，該混合物著火，這溫度就叫閃光點。閃光點標志著油的蒸發(fā)量，當油蒸發(fā)時，體積就縮小，粘度增大，并出現(xiàn)有爆炸性的氣體。第33頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五規(guī)程規(guī)定：閃光點不得低于135℃，如果運行中油的閃光點比初始低5℃，說明有問題。而油的老化（如由于線匝短路，鐵心起火等局部高溫引起老化）會使閃光點劇烈降低。③溶解于水的酸和堿：由于油在加工過程中清洗得不夠，可能殘留一部分礦物酸和堿，另外油的氧化也會形成一部分酸，這些可溶于水的酸和堿會促使油又早又快地老化，且會腐蝕金屬部分和絕緣材料，降低絕緣強度，因此規(guī)定不論時新油或運行油，都部應含有不溶于水的酸和堿。第34頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五④酸價：為了中和一克油中所含自由酸性化合物所必須的氫氧化鉀的毫克數(shù)稱為酸價。酸價增大，說明油已處于氧化初始階段，這時油的其他特性尚為改變，根據(jù)酸性的大小，可以判斷油的老化程度，規(guī)定;油的酸價不得大于0.4。⑤機械混合物：加油過程落入的臟物，運行中由于油被電弧燒糊留下的碳末，以及絕緣部分掉下纖維等，都叫機械混合物，既可造成導電的路徑影響絕緣強度，油可能沉積于絕緣表面或堵塞油道影響散熱，所第35頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五以必須在大修時或運行中用濾油機或真空分離機加以凈化。⑥電氣絕緣強度（抗電強度）：油的抗電強度是以擊穿1厘米的油層所需的電壓（伏數(shù)）計量。規(guī)程規(guī)定：用于35KV 及以上的變壓器油，1厘米后的油擊穿電壓應在35KV以上{運行油和40KV以上（新鮮油），用于6KV-35KV變壓器，擊穿電壓應在25KV(運行油）和30KV(新鮮油）以上，油于6KV以下的變壓器油，擊穿電壓應在20KV(運行油和25KV（新鮮油）以上。第36頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五擊穿電壓于油中含有水分和機械混合物的多少油很大的關系，因它能反應油中是否含有水和雜物。⑦水分：運行中油于空氣接觸常從空氣中吸收潮氣，使油中油了水分。水分的存在有兩個害處：已是使機械混合物的油耐壓水平更加降低，二是水分易和別的元素化合成低分子酸，腐蝕絕緣，不過，油的吸潮也是易飽和的，（實驗發(fā)現(xiàn)：隨著水分含量的增大，水分對擊穿電壓的影響反而減少。）第37頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五⑧油的顏色：新鮮油通常是亮黃色的或天藍色透明的，運行中由于油在老化時形成的瀝青和污物影響，油的顏色會變暗，嚴重時呈棕色。注意：炭末對油的顏色油很大運行。兩種牌號的油最好不要混合使用，因為油的添加成分不同，混合后可能影響油質，如果混合使用，必須將混合油做抗氧化安定興實驗，并檢查混合油的其他油質標準是否合格。第38頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五十一自耦變壓器與普通變壓器的區(qū)別：與普通變壓器相比，自耦變壓器的一二次側線圈不僅油磁的聯(lián)系還油電的聯(lián)系。而普通變壓器一二次線圈僅有磁的聯(lián)系。如下圖：U1U2Ⅰ1ⅠⅠ2aAXxaaAXX1X鐵芯公共線圈串聯(lián)線圈電壓互感器的原理接線圖：第39頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五十二電壓互感器和普通變壓器的區(qū)別電壓互感器實際上時一致降壓變壓器它的一次線圈匝數(shù)很多，二次線圈匝數(shù)很少，一次側并聯(lián)地接在電力系統(tǒng)中，二次側可并接儀表、繼電器線圈等負載，由于這些負載阻抗很大，通過的電流很小，因此電壓互感器的工作狀態(tài)相當于變壓器空載情況。U1U2ZZⅠ1Ⅰ2z1z2第40頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五十三電流互感器與普通變壓器的區(qū)別：電流互感器的工作原理：當一次線圈流過電流時，鐵芯中產生交變磁通，該磁通在二次閉合回路中感應出電勢電流。電流表接在二次側，油串接的電流表測出的二次電流值乘上互感器變比，，就是代表一次電流值。電流互感器的一次匝數(shù)很少僅一匝或幾匝，而二次線圈匝數(shù)卻很多，互感器的一次是個強大的電流源，一次電流在鐵芯中產生磁通的多少取決于二次回路的情況，第41頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五因為二次電流產生的磁通對一次電流產生的磁通是起去磁作用的所以可以把一次電流看成兩部分，一部分是激磁用的激磁電流，一部分是用于平衡二次電流所產生的磁通的，如果二次開路，則全部電流都用于激磁，就會產生磁飽和而產生危險的高電壓。二次電流一般為5安,也有的為1安。與普通變壓器相比的不同處：①電流互感器的二次回路所串的負載是電流表和繼電器線圈，阻抗很小，因此相當于二次短路狀態(tài)下運行的變壓器。第42頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五②變壓器的一次電流隨二次電流的增減而增減，可以說是二次起主導作用，而電流互感器的一次電流油主電路負載決定而不由二次電流決定，故是一次起主導作用。③變壓器的一次電壓決定了鐵芯中的主磁通，因此一次電壓不變，二次電勢也基本不變，而電流互感器卻不然，當二次回路的阻抗變化時，也會影響二次電勢。④電流互感器之所以能用來測量電流，即二次即使串上幾個電流表也不減少電流，是因為它是一個恒流源，且電流表的阻抗小，串進回路對電流影響小，它不象變壓器，二次側第43頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五一加負載，對各個電量影響很大。（但這個看法只適用于額定負載范圍內，一旦負載增大到超過允許值，也會影響二次電流，且使誤差增大到不能允許的程度。）第44頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五第二章：變壓器的運行和維護：一.變壓器自身方面采取的過電壓保護措施：變壓器運行中因某種原因使變壓器上的電壓超過額定值叫“過電壓”，分兩類：一種是大氣過電壓：是因打雷引起的過電壓，可達額定相電壓的8-12倍；另一種是操作過電壓：因系統(tǒng)開關操作時，電氣設備投入或退出運行過程中，因系統(tǒng)中電磁能的轉換產生的過電壓，其數(shù)值一般為額定相電壓的2-4.5倍。

第45頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五因為操作過電壓是電力系統(tǒng)內部產生的，所以它的大小與系統(tǒng)的額定電壓有關，系統(tǒng)的額定電壓高了，操作過電壓的絕對值也高，因此，絕緣的耐電強度在220千伏以下系統(tǒng)，主要由大氣過電壓決定，而220千伏以上系統(tǒng)，操作過電壓將占主要地位。過電壓具有短時脈沖性質，而操作過電壓常會引起周期性的沖擊波，大氣過電壓的沖擊波如下圖所示：第46頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五第47頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五變化過程很快的沖擊波作用在變壓器上與工頻電壓作用在變壓器上的后果不同，這是因為沖擊波的頻率很高，波前陡度很大，就好像一個很高頻率的正弦波的一部分，如一個波前時間為1.5微秒的沖擊波，其頻率相當于160千周。如果說我們在分析工頻電壓下變壓器內部的電壓分布情況時，只需考慮變壓器的電阻和電感（或感抗）的影響就行可在分析沖擊波作用下變壓器內部電壓分布情況時，則還要考慮電容（變壓器線圈間，各線圈間和線圈與鐵心間都存在一定數(shù)值的電容）的影響。第48頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五變壓器的構造雖然很復雜，但從電路的觀點來看：變壓器不外乎是由電阻、電感、電容組成，過電壓的沖擊波從起始電壓分布（曲線1）過渡到最終電壓分布（曲線2），有震蕩現(xiàn)象。因為在這個過程中，發(fā)生作用的不僅有線圈的電容，還有線圈的電感，這兩者構成震蕩現(xiàn)象回路，在震蕩過程中，在線圈不同的點上將分別在不同的時刻出現(xiàn)最大電位（對地電壓），線圈各部分可能出現(xiàn)的最高對地電壓如下兩圖中的曲線3所示，這個電壓可升至2倍的沖擊電壓值，有可能造成線圈對地主絕緣的損壞。第49頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五而不論變壓器的中性點是否接地，在起始得瞬間的電壓分布，都使線圈的首端幾匝線圈間出現(xiàn)很大匝間電壓（或叫“電位梯度”），因此頭幾匝線圈的匝間絕緣受到威脅最嚴重。（這時最高匝間電壓可能高達額定電壓下運行的50-200倍）。如下兩圖所示：（注：曲線1為為沖擊波的起始電壓分布；曲線2為過渡到最終電壓分布曲線3為線圈各部分可能出現(xiàn)的最高對地電壓分布）：第50頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五第51頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五在2.5倍額定電壓下的過電壓，變壓器是能夠承受的因設計時已考慮了必要的絕緣強度，超過2.5倍，不管哪種過電壓，變壓器絕緣都有損壞的可能，故一般都要采取保護措施：1.裝設避雷器：如在一二次母排安裝避雷器2.加強絕緣：①加厚絕緣②改善匝間電容：如在高壓側線圈端部加靜電板（靜電環(huán)）或繞在絕緣紙板上制成的一個金屬開口環(huán)，放在高壓線圈的上端，第52頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五并且在電路方面和高壓線圈的首端相連，其作用就是增加附加電容因為靜電板與線圈端部各匝之間存在著附加電容使變壓器線圈各匝的對地電容電流可由通過附加電容的電流供給，這樣使得各匝間電容中流過的電流近似地相等，從而使起始電壓分布變得比較均勻，使線圈首端的砸間電壓降低了，且過渡階段的震蕩現(xiàn)象也大大減弱了。如下圖所示：第53頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五第54頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五第55頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五除了使用靜電板外，也還有使用靜電圈的，工作原理相似，它是一個開口金屬環(huán)，罩在最初幾個線圈的外面，作用也是增加附加電榮，改善起始電壓分布，減小震蕩。二.運行電壓太高或太低對變壓器的影響：

最理想的電壓是額定電壓。但由于系統(tǒng)電壓在運行中隨負荷變化波動相當大。兩種情況：

1.電壓低：這對變壓器本身沒有任何不良后果（當然會受制于用電設備）第56頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五2.電壓高于額定值：此時鐵心的飽和程度增加，這會使電壓和磁通的波形發(fā)生嚴重畸變，并使變壓器的空載電流大增。鐵心飽和后，電壓波形中的高次諧波值大大增加，如磁通密度在10000高斯的情況下，三次諧波等于基波的21.4%，在14000高斯的情況下，三次諧波等于基波的27.5%，而在20000高斯的情況下，則達到基波的69.2%，電壓波形的畸變也即出現(xiàn)高次諧波其害處是：①引起用戶電流波形的畸變，增加電機和線路上的附加損耗。第57頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五②可能在系統(tǒng)中造成諧波共振現(xiàn)象，并導致過電壓使絕緣損壞。③影響電訊線路，干擾電訊的正常。規(guī)程規(guī)定：不論電壓分接頭在任何位置，變壓器外加電壓不超過額定值的105%，則變壓器二次側可帶額定電流。三.變壓器的不對稱運行：

出現(xiàn)不對稱運行的三中情況:①三相負載不平衡；②由三臺單相變壓器組成三相變壓器組其中有一臺變比或阻抗電壓不同；③不對稱接線如二火一地制；最常見的為三相負載不一樣造成的不對稱運行。例如小變壓器供電給照明、電焊、加熱、單相電機等性質的負載，使流過變壓器的三相電流不對稱，第58頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五造成二次側三相電壓不對稱，這種不對稱運行，主要需要考慮的是，在運行中要監(jiān)視按Y/Y0-12接線的變壓器的中性線電流不得超過低壓線圈額定電流的25%。如下圖所示的三相電路，若只在某相加負載，會使該相電壓明顯加大，（即該相端電壓下降，另兩相端電壓升高）:第59頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五第60頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五從圖中可以看出：由于各項疊加了零序電勢，使三相電壓變得不對稱，中性點發(fā)生了嚴重的位移現(xiàn)象，（三個線電壓仍保持對稱），從向量圖中可以看到，加負載的那相端電壓下降，另兩相端電壓升高。如果該相負載加得很大，就可能使該相端電壓急劇下降，就象一些配電變壓器當某相接單相電焊機，電焊時使接在另兩相上的照明燈等單相用電設備燒壞就是這個道理。第61頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五四.變壓器運行中出現(xiàn)異常高熱的原因和判斷方法：

1.分接開關接觸不良：使接觸電阻增大引起發(fā)熱，由于損耗＝Ⅰ2×R，R大→損耗大，于是形成異常發(fā)熱。分接開關接觸不良的原因是：①接觸點壓力不夠；②開關接觸處有油泥堆積，使動靜觸點有一層油泥膜；③接觸面小使接點熔傷；④定位指示與開關實際位置不太對應；●判斷方法：①注意輕瓦斯動作情況；②取油樣化驗作色譜分析（觀察油的閃點是否迅速下降）③檢測三相分接頭的直流電阻值；

第62頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五2.線圈匝間短路：（約占變壓器損壞的77%-80）①線圈制造時敲打，彎頭、壓緊等機械損傷，或銅刺鐵刺傷絕緣留下隱患；②運行日久絕緣老化，變松脆使導線聯(lián)通；③油的堵塞、油流死角使局部繞組高熱；油位下降，使線圈露出失去冷卻介質；④電動力使某些線匝發(fā)生軸向或幅向位移將絕緣磨損；⑤油位下降使線圈露出油面失去冷卻介質；⑥長期過負荷運行，使銅線溫度太高絕緣變脆。第63頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五●判斷方法：（注意：匝間短路往往發(fā)生在過電壓或過電流后)①油溫不正常上升；②從電流表觀察發(fā)現(xiàn)；③輕瓦斯動作（尤其短路匝處高熱時，油象沸騰似的注意聽能聽到“咕嚕咕?！甭暎?；④取氣體分析：⑤做變壓器三相繞組的直流電阻測試；3.鐵芯硅鋼片間存在短路回路：●原因：①外力損傷或絕緣老化等原因使硅鋼片之間漆皮絕緣損壞，嚴重時會熔傷造成所謂的“鐵芯起火”；②鐵芯的穿芯螺桿絕緣套管損壞，也會造成環(huán)流（包括兩端的絕緣墊圈夾件等因擰緊損傷；第64頁，共74頁，2022年，5月20日，11點48分，星期五●判斷方法：①色譜分析：②檢測空載電流損耗比原來的明顯增加；③測穿心螺桿對鐵芯的絕緣電阻；④吊芯檢查；●綜上所述，高熱、油的劣化是上述故障的共同現(xiàn)象，對運行人員來說，直接判斷是哪個部位的故障是比較困難的，但是可根據(jù)變壓器的歷史與當前的運行現(xiàn)狀比照，和綜合