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變壓器（Transformer）是利用互感原理來(lái)改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和鐵心（磁芯）。在電器設(shè)備和無(wú)線電路中，常用作升降電壓、匹配阻抗，安全隔離等。變壓器是變換電壓、電流和阻抗的器件，當(dāng)初級(jí)線圈中通有交流電流時(shí)，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級(jí)線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。它由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級(jí)線圈，其余的繞組叫次級(jí)線圈。

變壓器的組成

1、鐵芯材料
變壓器使用的鐵芯材料主要有鐵片、低硅片，高硅片，的鋼片中加入硅能降低鋼片的導(dǎo)電性，增加電阻率，它可減少渦流，使其損耗減少。我們通常稱為加了硅的鋼片為硅鋼片，變壓器的質(zhì)量所用的硅鋼片的質(zhì)量有很大的關(guān)系，硅鋼片的質(zhì)量通常用磁通密度B來(lái)表示，一般黑鐵片的B值為6000-8000、低硅片為9000-11000，高硅片為12000-16000，
2、繞制變壓器通常用的材料
漆包線，紗包線，絲包線，最常用的漆包線。對(duì)于導(dǎo)線的要求，是導(dǎo)電性能好，絕緣漆層有足夠耐熱性能，并且要有一定的耐腐蝕能力。一般情況下最好用QZ型號(hào)的高強(qiáng)度的聚脂漆包線。
3、絕緣材料
在繞制變壓器中，線圈框架層間的隔離、繞阻間的隔離，均要使用絕緣材料，一般的變壓器框架材料可用酚醛紙板制作，層間可用聚脂薄膜或電話紙作隔離，繞阻間可用黃臘布作隔離。
4、浸漬材料
變壓器繞制好后，還要過(guò)最后一道工序，就是浸漬絕緣漆，它能增強(qiáng)變壓器的機(jī)械強(qiáng)度、提高絕緣性能、延長(zhǎng)使用壽命，一般情況下，可采用甲酚清漆作為浸漬材料。

變壓器的分類

按冷卻方式分 類： 干式（自冷）變壓器、油浸（自冷）變壓器、氟化物（蒸發(fā)冷卻）變壓器。
按電源相數(shù)分類： 單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。
按 用途分類： 電源變壓器、調(diào)壓變壓器、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、脈沖變壓器。
按防潮方式分類： 開(kāi)放式變壓器、灌封式變壓器、密封式變壓器。
按鐵芯或線圈結(jié)構(gòu)分類：芯式變壓器（插片鐵芯、C型鐵芯、鐵氧體鐵芯）、殼式變壓器（插片鐵芯、C 型鐵芯、鐵氧體鐵芯）、環(huán)型變壓器、金屬箔變壓器。

變壓器的故障及不正常運(yùn)行方式

1　變壓器的故障
若以故障點(diǎn)的位置對(duì)故障分類，變壓器的故障，有油箱內(nèi)的故障和油箱外的故障。
（1）油箱內(nèi)部的故障
變壓器油箱內(nèi)的故障，主要有各側(cè)的相間短路，大電流系統(tǒng)側(cè)的單相接地短路及同相部分繞組之間的匝間短路。
（2）油箱外的故障
變壓器油箱外的故障，系指變壓器繞組引出端絕緣套管及引出短線上的故障。主要有相間短路（兩相短路及三相短路）故障，大電流側(cè)的接地故障、低壓側(cè)的接地故障。
2　變壓器的異常運(yùn)行方式
大型超高壓變壓器的不正常運(yùn)行方式主要有：由于系統(tǒng)故障或其他原因引起的過(guò)負(fù)荷，由于系統(tǒng)電壓的升高或頻率的降低引起的過(guò)激磁，不接地運(yùn)行變壓器中性點(diǎn)電位升高，變壓器油箱油位異常，變壓器溫度過(guò)高及冷卻器全停等。

變壓器保護(hù)的配置

變壓器短路故障時(shí)，將產(chǎn)生很大的短路電流。很大的短路電流將使變壓器嚴(yán)重過(guò)熱，燒壞變壓器繞組或鐵芯。特別是變壓器油箱內(nèi)的短路故障，伴隨電弧的短路電流可能引起變壓器著火。另外短路電流產(chǎn)生電動(dòng)力，可能造成變壓器本體變形而損壞。
變壓器的異常運(yùn)行也會(huì)危及變壓器的安全，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)及處理，會(huì)造成變壓器故障及損壞變壓器。
為確保變壓器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，當(dāng)變壓器發(fā)生短路故障時(shí)，應(yīng)盡快切除變壓器；而當(dāng)變壓器出現(xiàn)不正常運(yùn)行方式時(shí)，應(yīng)盡快發(fā)出告警信號(hào)及進(jìn)行相應(yīng)的處理。為此，對(duì)變壓器配置整套完善的保護(hù)裝置是必要的。
1　短路故障的主保護(hù)
變壓器本體故障的主保護(hù)，主要有縱差保護(hù)、重瓦斯保護(hù)、壓力釋放保護(hù)等非電量保護(hù)。另外，根據(jù)變壓器的容量、電壓等級(jí)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可配置零差保護(hù)或分側(cè)差動(dòng)保護(hù)。
2　短路故障的后備保護(hù)
目前，電力變壓器上采用較多的短路故障后備保護(hù)種類主要有：復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)；零序過(guò)電流或零序方向過(guò)電流保護(hù)；負(fù)序過(guò)電流或負(fù)序方向過(guò)電流保護(hù)；復(fù)壓閉鎖功率方向保護(hù)；低阻抗保護(hù)等。
3　異常運(yùn)行保護(hù)
變壓器異常運(yùn)行保護(hù)主要有：過(guò)負(fù)荷保護(hù)，過(guò)激保護(hù)，變壓器中性點(diǎn)間隙保護(hù)，輕瓦斯保護(hù)，溫度、油位保護(hù)及冷卻器全停保護(hù)等。
實(shí)現(xiàn)變壓器縱差保護(hù)的技術(shù)難點(diǎn)
實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)及母線的縱差保護(hù)比較容易。這是因?yàn)檫@些主設(shè)備在正常工況下或外部故障時(shí)其流進(jìn)電流等于流出電流，能滿足的條件。而變壓器卻不同。變壓器在正常運(yùn)行、外部故障、變壓器空投及外部故障切除后的暫態(tài)過(guò)程中，其流入電流與流出電流分別相差較大或很大。
為此，要實(shí)現(xiàn)變壓器的縱差保護(hù)，需要解決幾個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。
1　變壓器兩側(cè)電流的大小及相位不同
變壓器正常運(yùn)行時(shí)，若不計(jì)傳輸損耗，則流入功率應(yīng)等于流出功率。但由于兩側(cè)的電壓不同，其兩側(cè)的電流不會(huì)相同。
超高壓、大容量變壓器的接線方式，均采用Y0/△方式。因此，流入變壓器電流與流出變壓器電流的相位不可能相同。當(dāng)接線組別為Y0/△-11（或Y0/△-1）時(shí)，變壓器兩側(cè)電流的相位相差300。（根據(jù)負(fù)荷情況，變壓器為三圈變壓器時(shí)，相角可能不同，但電壓始終滿足上條件）
流入變壓器的電流大小和相位與流出電流大小和相位不同，則就不可能等于零或很小。
2　穩(wěn)態(tài)不平衡電流大
與發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)及母線的縱差保護(hù)相比，即使不考慮正常運(yùn)行時(shí)某種工況下變壓器兩側(cè)電流大小與相位的不同，在正常運(yùn)行時(shí)，變壓器縱差保護(hù)兩側(cè)的不平衡電流也大。其原因是：
（1）變壓器有勵(lì)磁電流
變壓器鐵芯中的主磁通是由勵(lì)磁電流產(chǎn)生的，而勵(lì)磁電流只流過(guò)電源側(cè)，在實(shí)現(xiàn)的縱差保護(hù)中將產(chǎn)生不平衡電流。
勵(lì)磁電流的大小和波形，受磁路飽和、磁滯及渦流的影響，并由變壓器鐵芯材料及鐵芯的幾何尺寸決定，一般為變壓器額定電流的3[%]～8[%]。大型變壓器的勵(lì)磁電流相對(duì)較小。
（2）變壓器帶負(fù)荷調(diào)壓
為滿足電力系統(tǒng)及用戶對(duì)電壓質(zhì)量的要求，在運(yùn)行中，根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行方式及負(fù)荷工況，要不斷改變變壓器的分接頭。變壓器分接頭的改變，相當(dāng)于變壓器兩側(cè)之間的變比發(fā)生了變化，將使兩側(cè)之間電流的差值發(fā)生了變化，從而增大了其縱差保護(hù)中的不平衡電流。
根據(jù)運(yùn)行實(shí)際情況，變壓器帶負(fù)荷調(diào)壓范圍一般為±5[%]。因此，由于帶負(fù)荷調(diào)壓，在縱差保護(hù)產(chǎn)生的不平衡電流可達(dá)5[%]的變壓器額定電流。
（3）兩側(cè)差動(dòng)TA的變比與計(jì)算變比不同
變壓器兩側(cè)差動(dòng)TA的名牌變比，與實(shí)際計(jì)算值不同，將在縱差保護(hù)產(chǎn)生不平衡電流。另外，兩側(cè)TA的型號(hào)及變比不一，也將使差動(dòng)保護(hù)中的不平衡電流增大。由于兩側(cè)TA變比誤差在差動(dòng)保護(hù)中產(chǎn)生的不平衡電流可取6[%]。
3　暫態(tài)不平衡電流大
（1）兩側(cè)差動(dòng)TA型號(hào)、變比及二次負(fù)載不同
與發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)不同，變壓器兩側(cè)差動(dòng)TA的變比不同、型號(hào)不同；由各側(cè)TA端子箱引至保護(hù)盤TA二次電纜的長(zhǎng)度相差很大，即各側(cè)差動(dòng)TA的二次負(fù)載相差較大。
差動(dòng)TA型號(hào)及變比不同，其暫態(tài)特性就不同；差動(dòng)TA二次負(fù)載不同，二次回路的暫態(tài)過(guò)程就不同。這樣，在外部故障或外部故障切除后的暫態(tài)過(guò)程中，由于兩側(cè)電流中的自由分量相差很大，可能使兩側(cè)差動(dòng)TA二次電流之間的相位發(fā)生變化，從而可能在縱差保護(hù)中產(chǎn)生很大的不平衡電流。
（2）空投變壓器的勵(lì)磁涌流
空投變壓器時(shí)產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流的大小，與變壓器結(jié)構(gòu)有關(guān)，與合閘前變壓器鐵芯中剩磁的大小及方向有關(guān)，與合閘角有關(guān)；此外，尚與變壓器的容量、距大電源的距離（即變壓器與電源之間的聯(lián)系阻抗）有關(guān)。
多次測(cè)量表明：空投變壓器時(shí)的勵(lì)磁涌流通常為其額定電流的2～6倍，最大可達(dá)8倍以上。
由于勵(lì)磁涌流只由充電側(cè)流入變壓器，對(duì)變壓器縱差保護(hù)而言是一很大的不平衡電流。
（3）變壓器過(guò)激磁
在運(yùn)行中，由于電源電壓的升高或頻率的降低，可能使變壓器過(guò)激磁。變壓器過(guò)激磁后，其勵(lì)磁電流大大增加。使變壓器縱差保護(hù)中的不平衡電流大大增加。
（4）大電流系統(tǒng)側(cè)接地故障時(shí)變壓器的零序電流
當(dāng)變壓器高壓側(cè)（大電流系統(tǒng)側(cè)）發(fā)生接地故障時(shí)，流入變壓器的零序電流因低壓側(cè)為小電流系統(tǒng)而不流出變壓器。因此，對(duì)于變壓器縱差保護(hù)而言，上述零序電流為一很大的不平衡電流。