杨勇
摘 要:电力系统中使用的变压器称作电力变压器,它是电力系统中的重要设备。从发电、输电、配电到用户,通常需经过多次升压和降压,其安全运行与厂矿企业安全生产及人们的正常生活息息相关。本文对电力变压器的工作原理做了阐述,并对其运行与维护方面的知识做了比较详细的讲述,对电力变压器的安全运行与维护具有指导作用。
关键词:变压器;运行;维护
1 电力变压器工作原理
变压器是利用电磁感应原理工作的,它主要由铁心和套在铁心上的两个独立绕组组成,单相变压器的工作原理如图1所示。这两个绕组间只有磁的耦合而没有电的联系,且具有不同的匝数,其中与交流电源相接的绕组称为原绕组或一次绕组,也称为原边或初级,其匝数N1;与用电设备(负载)相接的绕组称为副绕组或二次绕组,也称为副边或次级,其匝数为N2。
当一次绕组外加电压为u1的交流电源,二次绕组接负载时,一次绕组将流过交变电流i1,并在铁心中产生交变磁通?准,该磁通同时交链一、二次绕组,并在两绕组中分别产生感应电动势e1、e2,它们的大小为公式1。
e =-N
e =-N (公式1) = = =k(公式2)
式中N1、N2为变压器一、二次绕组的匝数。若把负载接于二次绕组,在电动势e 的作用下,就能向负载输出电能,即电流将流过负载,实现电能的传递。若不计变压器一、二次绕组的电阻和漏磁通,不计铁心损耗,即认为是理想变压器,u ≈e ,u ≈e ,则一、二次绕组的电压和电动势有效值与匝数的关系为公式2。式中,k为匝数比,亦即电压比,k=N /N ,k>1时为降压变压器,k<1时为升压变压器。根据能量守恒定律可得U I =U I
即 = = = (公式3)
由公式3可知,一、二次绕组的电压与绕组的匝数成正比,一、二次绕组的电流与绕组的匝数成反比,因此只要改变绕组的匝数比,就能达到改变输出电压和输出电流大小的目的。
2 电力变压器的容量选择
配电变压器的容量选择非常重要,如容量过小,将会造成过负荷,会烧坏变压器;如容量选择过大,变压器将得不到充分利用,不但增加了设备投资,而且会使功率因数降低,线路损耗和变压器本身的损耗都会变大,效率降低。一般电力变压器的容量可按下式选择:
S= (公式4)
式中,S为变压器容量;P为用电设备的总容量;K为同一时间投入运行的设备实际容量与设备总容量的比值,一般为O.7左右;?浊为用电设备的效率,一般为O.85~O.9;cos?渍为用电设备的功率因数,一般为0.8~0.9。一般选择变压器容量时,还应考虑到电动机直接启动的电流是额定电流的4~7倍。通常直接启动的电动机中,最大一台的容量不宜超过变压器容量的30%左右。
3 电力变压器的运行标准
(1)变压器的运行电压一般不应高于该运行分接头额定电压105%,特殊情况下允许在不超过1lO%的额定电压下运行;
(2)变压器的上层油温一般不应超过85℃,最高不应超过95℃;
(3)变压器的负荷应根据其容量合理分配,输出电流过大将导致发热严重,容易使绝缘老化,降低使用寿命,甚至造成事故;长期欠载将使功率因数低,设备得不到充分利用;
(4)对三相不平衡负荷,应监视最大相电流;
(5)变压器中性线电流允许值为额定电流的25%~40%。
4 变压器的维护
(1)值班人员应根据控制盘上的仪表监视变压器的运行情况,并按规定时间抄录表计;
(2)变压器在过负荷运行时,应严密监视负荷情况,及时抄录表计,变压器的油温可在巡视时同时进行记录;
(3)定时对变压器进行外部巡视检查,并注意运行时声音是否正常;
(4)所有备用中的变压器,均应随时可以投入运行,长期停用的备用变压器应定期充电,并投入冷却装置;
(5)变压器运行时,瓦斯继电器应投入信号和跳闸,备用变压器的瓦斯继电器应投入信号,以便监视油面;
(6)油位计上指示的油位异常升高,或油路系统有异常现象时要查明其原因;膜及油污,同时要注意分接头位置是否正确,变换分接头后应测量线圈的直流电阻,检查锁紧位置并对该分接头情况,做好记录。
参考文献:
[1] 杨宗豹主编.电机及拖动基础[M]. 冶金工业出版社,2003.
[2] 许晓峰主编.电机及拖动基础[M].高等教育出版社,2000.