變壓器在電力系統(tǒng)的應(yīng)用

杜明

摘 要：伴隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，電力工業(yè)也逐漸地擴(kuò)大了規(guī)模，同時也提高了對電力變壓器的安裝容量和單臺容量的要求。下面就針對變壓器構(gòu)成、變壓器防雷、變壓器故障、變壓器噪音四方面進(jìn)行簡單地介紹。

關(guān)鍵詞：變壓器；構(gòu)成；防雷；故障；噪音

變壓器是一種常用的電氣設(shè)備，這種電氣設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)交流電能的轉(zhuǎn)換。變壓器可以將一種電能（交流電流、交流電壓）轉(zhuǎn)換成另一種電能（具有相同頻率的交流電流、交流電壓）。變壓器在實際應(yīng)用中的作用，主要是完成電壓的變換，使傳輸電能更加方便。變壓器根據(jù)輸出電壓與輸入電壓的比值，可分為降壓變壓器和升壓變壓器。輸出電壓與輸入電壓的比值小于1的變壓器被稱為降壓變壓器，其主要功能是為各種用電設(shè)備提供所需電壓，以保證用戶所需電壓的供給。輸出電壓與輸入電壓的比值大于1的變壓器被稱為升壓變壓器，其主要功能是降低送電費用、減少送輸電過程中的損耗、加大了送電距離。

1 變壓器構(gòu)成

在大、中容量的電力變壓器中設(shè)置一個封閉的油箱，油箱內(nèi)盛滿了變壓器油。變壓器的繞組和鐵心都浸入變壓器油中，其目的是為了達(dá)到更好的散熱效果。由絕緣套管將變壓器中的各繞組引出，聯(lián)接對外線路。變壓器主要由以下幾部分組成：調(diào)壓裝置、器身、出線裝置、油箱、保護(hù)裝置及冷卻裝置等。其調(diào)壓裝置分為有載調(diào)壓裝置和無載調(diào)壓，其實質(zhì)上就是一種分接開關(guān)；器身由引線、鐵心、絕緣結(jié)構(gòu)及繞組等組成；；出線裝置由低壓套管和高壓套管等租場；油箱由一些附件（主要包括：油樣油門、銘牌、放油閥門、接地螺栓及小車等）和本體（主要包括：箱底、箱壁和箱蓋）組成；保護(hù)裝置由吸濕器、氣體繼電器、儲油柜、浮油器、油位計、測溫元件及安全氣道等組成；冷卻裝置由冷卻器和散熱器組成。

2 變壓器噪音及其措施

變壓器在實際應(yīng)用中常常會發(fā)出聲響，主要是因為在磁場的作用下，電磁力會引起器身發(fā)生振動和硅鋼片產(chǎn)生磁致伸縮而產(chǎn)生的聲響，還有一種聲響就是由風(fēng)扇和冷卻系統(tǒng)風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的。人們聽覺所能感受到的聲音必須滿足一定的振動頻率，當(dāng)振動頻率在16Hz～2000Hz之間時，人們聽覺可以感受到。高于這個頻率的超聲或低于這個頻率的次聲，人們聽覺都無法感受得到。噪音由鐵心傳到到空氣和繞組、夾件，這是電力變壓器噪聲的主要傳播路徑。通過降低磁通密度、減少鐵心硅鋼片磁致伸縮的方法來降低噪聲。但在降低磁密的同時，就會引起鐵心尺寸的增大，進(jìn)而使鐵心硅鋼片的數(shù)量增加，在一定程度上增加了成本投入。要想在成本保持不變的情況下來降低噪聲，可以采取增加緩沖件的方法。例如，將橡膠適形撐塊放到低壓繞組和鐵心之間，其可以起到撐緊低壓繞組和緩沖的作用。利用這種緩沖結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)在噪音傳播的過程中降低噪音。

3 變壓器防雷

國內(nèi)每年因雷擊事件，導(dǎo)致變壓器損壞的數(shù)量非常之大。據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計，在10kV級配電變壓器損壞的數(shù)量中，其中有4%-10%的變壓器是因雷擊所導(dǎo)致的損壞。接地引下線接線不妥和變壓器避雷器裝設(shè)不當(dāng)是導(dǎo)致變壓器被雷擊而損壞的主要原因。其主要表現(xiàn)以下幾方面為：高低壓側(cè)避雷器和變壓器中性點分別接地；引線過長和接地引下線截面過??；低壓側(cè)未裝設(shè)避雷器；變壓器高壓側(cè)避雷器利用支架作接地引下線；避雷器未作預(yù)防性試驗等。

4 變壓器故障

在變壓器發(fā)生以下幾種情況變化時，可根據(jù)變壓器現(xiàn)場實際運行的狀態(tài)對變壓器進(jìn)行故障分析。變壓器在運行過程中發(fā)生事故造成停電或出現(xiàn)如出口短路的現(xiàn)象，但尚未導(dǎo)致解體現(xiàn)象發(fā)生；變壓器在運行過程中出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，迫使操作人員對變壓器進(jìn)行停電檢修、試驗；變壓器在正常斷電情況下進(jìn)行預(yù)防性試驗、檢修驗收或交接中時，出現(xiàn)一種或幾種指標(biāo)值超過標(biāo)準(zhǔn)值。若變壓器在實際使用當(dāng)中有以上任何一種情況發(fā)生，應(yīng)立即對變壓器進(jìn)行相關(guān)檢查、試驗，以確保變壓器能正常運轉(zhuǎn)。

判斷是否存在故障的步驟：第一，辨別變壓器存在故障的可能性，如果存在故障是顯性故障還是隱性故障。第二，辨別故障的性質(zhì)，是油性故障還是固體絕緣故障，是熱性故障還是電性故障等。第三，故障功率、達(dá)到飽和而導(dǎo)致繼電器動作所需的時間、嚴(yán)重程度、發(fā)展趨勢、熱點溫度以及油中氣體的飽和程度等都是辨別變壓器是否存在故障的常見狀況。第四，找到適當(dāng)?shù)姆椒▉硖幚碜儔浩鞒霈F(xiàn)的事故，若發(fā)生事故后變壓器還可以運行，那么就要在變壓器運行期間判斷它的安全技術(shù)措施和監(jiān)視方法是否需要進(jìn)行內(nèi)部檢查和修理等。

由于多種原因都可以引起變壓器故障，如按類型劃分也是多種多樣。比如按其回路劃分可以分為油路故障、磁路故障和電路故障等。目前引起變壓器發(fā)生故障機(jī)率最高，既是變壓器出口短路故障，又對變壓器本身影響非常嚴(yán)重，還會引發(fā)變壓器放電故障等。

變壓器內(nèi)部相與相之間發(fā)生的短路、引線或繞組間對地短路及出口短路所導(dǎo)致的故障，被人們俗稱的變壓器短路故障。由此所引發(fā)的事故很多，比如因變壓器低壓出口短路所引起的故障，一般要對其中的換繞組進(jìn)行更換，如事故嚴(yán)重時會導(dǎo)致全部繞組被換掉，造成非常嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和后果，變壓器短路應(yīng)該引起人們足夠的重視。比如：有一變壓器（110kV 31.5MVA，SFS2E8-31500/110）發(fā)生短路事故，并伴隨跳開主變壓器三側(cè)開關(guān)和重瓦斯保護(hù)動作。此后，將此變壓器進(jìn)行返廠修復(fù)，在對吊罩的檢查構(gòu)成中發(fā)現(xiàn)：變壓器底座和上部鐵芯均有銹跡（在發(fā)生事故當(dāng)天有雷雨）；C相中壓繞組嚴(yán)重變形，C相高壓繞組失團(tuán)，并擠歡囚板造成低、中壓繞組短路；B相中壓、低壓繞組發(fā)生嚴(yán)重變形；C相低壓繞組校由兩段被燒斷；所有繞組匝之間有很多細(xì)小銅末和銅珠。其原因主要有：絕緣結(jié)構(gòu)的絕緣強(qiáng)度不滿足要求；該變壓器撐條安裝不齊且有墊塊和松動移位；變壓器繞組松散等現(xiàn)象。

放電主要是對變壓器的絕緣產(chǎn)生破壞，其主要表現(xiàn)在以下兩方面：一方面是由于放電所產(chǎn)生的氧化氯、臭氧、熱量等活性氣體，在一定條件下發(fā)生化學(xué)作用，發(fā)生局部絕緣腐蝕現(xiàn)象，增大介質(zhì)的損耗量，最終發(fā)生熱擊穿事故。另一方面是由于放電質(zhì)點對絕緣產(chǎn)生直接轟擊，在嚴(yán)重的轟擊下發(fā)生局部絕緣破壞，并逐步擴(kuò)大，擊穿絕緣。比如變壓器（63MvA、220kv）發(fā)生1.5倍電壓放電時，并伴隨放電聲響，放電量可高達(dá)4000到5000pC之間。若將匝間改為1.0倍電壓，線端改為1.5倍電壓支撐法時，就不會發(fā)生放電聲響，且放電量發(fā)生大幅度下降，可降為1000pC以下。將其拆卸進(jìn)行檢查，會發(fā)現(xiàn)有樹枝狀放電痕跡在沿端部絕緣角環(huán)處，主要是因為絕緣角環(huán)材質(zhì)不過關(guān)所致。一旦沿固體絕緣表面發(fā)生局部放電，若同時伴有法線和切線分量的電場強(qiáng)度發(fā)生時，所引發(fā)的事故最為嚴(yán)重。因為在任何絕緣材質(zhì)不良和電場集中的部位都可能發(fā)生局部放電故障，如繞組匝間、高壓繞組靜電屏出線、相間圍屏、高電壓引線等處。

變壓器是在電子線路和電力系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用的電氣設(shè)備。變壓器是電能在使用、分配和傳輸中的關(guān)鍵設(shè)備，發(fā)揮著不可替代的作用，在實際的應(yīng)用中要加大對變壓器的關(guān)注度。

參考文獻(xiàn)

[1]李丹娜，孫成普.電力變壓器應(yīng)用技術(shù)[M].中國電力出版社，2009（5）.