第三章变压器

电工培训题库第三章变压器(互感器、电容器)编写：闫勇毅一、理论知识：1、变压器是一种静止的电气设备，它利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能转变成另一种电压等级的交流电能。2、变压器在电力系统中主要作用是变换电压，以利于功率的传输。升高电压可以减少线路损耗，提高送电的经济性，达到远距离送电的目的。降低电压，把高电压变为用户所需要的各级使用电压，满足用户需要。3、变压器工作原理：变压器是根据电磁感应原理工作的。如单相变压器的工作原理，在闭合的铁芯上，绕有两个互相绝缘的绕组，其中，接入电源的一侧叫一次侧绕组，输出电能的一侧叫二次侧绕组。当交流电源电压U1加到一次侧绕组后，就有交流电流I1通过该绕组，在铁芯中产生交变磁通Ф。这个交变磁通不仅穿过一次侧绕组，同时也穿过二次侧绕组，两个绕组中分别产生感应电势E1和E2。这时，如果二次侧绕组与外电路的负载接通，便有电流I2流入负载，即二次侧绕组有电能输出。4、变压器电压与绕组匝数的关系：根据电磁感应定律可以导出：一次侧绕组感应电动势值E1=4.44fN1BmS×10-4(V)二次侧绕组感应电动势值E2=4.44fN2BmS×10-4(V)式中：f－电源频率，Hz，工频为50Hz；N1—一次侧绕组匝数，匝；N2—二次侧绕组匝数，匝；Bm－铁芯中磁通密度的最大值，T；S－铁芯截面积，cm2。由上式得出：E1/E2=N1/N2由此可见:变压器一、二次侧感应电动势之比等于一、二次侧绕组匝数之比。由于变压器一、二次侧的漏电抗和电阻都比较小，可以忽略不计，因此可近似的认为：U1=E1；U2=E2。于是：U1/U2=E1/E2=N1/N2=K式中:K－变压器变压比。变压器一、二次侧绕组因匝数不同将导致一、二次侧绕组的电压高低不等，匝数多的一边电压高，匝数少的一边电压低。这就是变压器能够改变电压的道理。5、变压器电流与绕组匝数的关系：在一、二次绕组电流I1、I2的作用下，铁芯中总的磁势为：I1N1+I2N2=I0N1式中，I0－变压器的空载励磁电流。由于I0比较小，在数值上可以忽略不计，因此上式可改写为：I1N1+I2N2=I0N1=0则I1N1=-I2N2于是从数值上有如下关系：I1/I2=N2/N1=1/K由此可见，变压器一、二次电流之比与一、二次绕组的匝数成反比。即变压器匝数多的一侧电流小，匝数少的一侧电流大，也就是电压高的一侧电流小，电压低的一侧电流大。6、变压器有哪些主要部件?答：(1)器身：包括铁心、绕组、绝缘部件及引线；(2)调压装置：即分接开关，分为无载调压和有载调压；(3)油箱及冷却装置；(4)保护装置：包括储油柜、安全气道、吸湿器、气体继电器、净油器和测温装置等；(5)绝缘套管。7、变压器可分为哪几种？答：（1）按变压器的容量分：中小型变压器、大型变压器、特大型变压器；（2）按绕组数量分：双绕组变压器、三绕组变压器；（3）按高低压线圈有无电的联系分：普通变压器、自耦变压器；（4）按变压器的调压方式分：无载调压、有载调压；（5）按相数分：单相变压器、三相变压器；（6）按冷却介质分：油浸式变压器、干式变压器；（7）按铁心结构分：心式变压器、壳式变压器。8、油浸式变压器按绝缘介质不同可分为：内部绝缘和外绝缘；其中内部绝缘又可分为主绝缘和纵绝缘。9、变压器油箱：油箱是油浸式变压器的外壳，变压器的铁芯和绕组置于油箱内，箱内注满变压器油。常见油箱有两种类型：①箱式油箱：一般用于中小型变压器；②钟罩式油箱：用于大型变压器。10、变压器油有以下几种主要作用：答：（1）绝缘作用：变压器油具有比空气高得多的绝缘强度。绝缘材料浸在油中，不仅可提高绝缘强度，而且还可免受潮气的侵蚀；（2）散热作用：变压器油的比热大，常用作冷却剂。变压器运行时产生的热量使靠近铁芯和绕组的油受热膨胀上升，通过油的上下对流，热量通过散热器散出，保证变压器正常运行；（3）消弧作用：在变压器的有载调压开关上，触头切换时会产生电弧。由于变压器油导热性能好，且在电弧的高温作用下能分触了大量气体，产生较大压力，从而提高了介质的灭弧性能，使电弧很快熄灭。11、什么是变压器的额定电压（KV）？什么叫额定电压比？答：变压器长时间运行时所能承受的工作电压，为适应电网电压变化的需要,变压器高压侧都有分接抽头,通过调整高压绕组匝数来调节低压侧输出电压.额定电压是指线电压，且均以有效值表示。额定电压比是指一个绕组的额定电压与另一个具有较低或相等额定电压的绕组的额定电压之比，所以额定电压比K≥1。12、什么是变压器的额定频率(f)？答：变压器额定频率是变压器设计所依据的运行频率。我国为50Hz。13、什么叫变压器的额定容量（KVA）？答：额定电压.额定电流下连续运行时,能输送的容量。表征传输电能的大小。它用KVA或MVA表示。以它作为制造厂设计的保证和试验基础。并且对变压器施加额定电压时，根据它来确定在标准的规定条件下不超过温升限值的额定电流。14、什么是变压器的额定电流(A)？答：变压器的额定电流是指由变压器的额定容量和额定电压推导出的流经绕组线路端子的电流。15、什么是变压器的空载电流（%）？答：当变压器在额定电压下二次侧空载时,一次绕组中通过的电流.一般以额定电流的百分数表示。16、什么是变压器的负载损耗（KW）？答：把变压器的二次绕组短路,在一次绕组额定分接位置上通入额定电流,此时变压器所消耗的功率。17、什么是阻抗电压（%）？答：把变压器的二次绕组短路,在一次绕组慢慢升高电压,当二次绕组的短路电流等于额定值时,此时一次侧所施加的电压.一般以额定电压的百分数表示。18、什么是温升与冷却？答：变压器绕组或上层油温与变压器周围环境的温度之差,称为绕组或上层油面的温升.油浸式变压器绕组温升限值为65K、油面温升为55K。冷却方式也有多种：油浸自冷、强迫风冷，水冷，管式、片式等。19、变压器并联运行的目的是什么？答：（1）增加容量；（2）提高变压器运行的经济性；（3）提高供电可靠性。20、变压器并联运行满足的条件：答：（1）变比相等：变压器变比不等时，两台变压器构成的回路由于相同相间产生的相位差而产生环流，环流的大小决定于两台变压器变比的差异的大小。根据磁势平衡的关系，虽然两台变压器一次绕组接同一电源，但由于二次绕组产生的均压电流，两台变压器一次也将同时产生环流。所有并列运行的变压器的额定一次电压和二次电压必须相等,不得超过±5%。（2）、联结组别必须相同：联接组别必须相同，这是因为接线组别不同时，变压器的副边电压相位就不同，至少差30°，这个电压将出现很大的环流，甚至将变压器烧毁。（3）短路电压或短路阻抗的标么值相等：短路电压如不同，各变压器中虽然没有循环电流，但会使两台变压器的负载分配不均匀。阻抗电压相差过大,可能导致阻抗电压较小的变压器发生过负荷现象,所以并列运行的变压器阻抗电压必须相等,允许差值不得超过±10%。除上述三条之外，还应注意下面三个条件：（1）一、二、次电压等级对应相等；（2）并列运行时相序对应；（3）容量差不宜超过3:1，容量相差过大的后果是负荷分配难于达到理想要求。21、变压器并联运行的优点：答：（1）能提高供电的可靠性；（2）提高系统的运行效率；（3）减少初投资。22、三相变压器的联结组别是由副边线电动势与原边线电动势的相位差来决定。23、变压器出现假油位，可能是哪些原因引起的？答：（1）油标管堵塞；（2）呼吸器堵塞；（3）安全气道通气孔堵塞；（4）油枕在加油时未将空气排尽。24、什么是局部放电？答：局部放电是指引起导体之间的绝缘只发生局部桥接的一种放电，即在电场作用下，绝缘系统中有部分区域发生放电，而没有贯穿施加电压的导体之间，即尚未击穿，这种现象称之为局部放电。25、局部放电产生的原因是什么？答：绝缘体各部位承受的电场是不均匀的，而且电介质也是不均匀的。另外在制造或使用过程中会残留一些气泡或其它杂质等，于是在绝缘体内部或表面就会出现某些区域的电场强度高于平均电场强度，某些区域的电场强度低于平均电场强度。因此，某些区域就会首先发生放电，而其它区域仍保持绝缘的特性，这就形成了局部放电。26、什么是绕组的联结组组别？答：根据变压器一、二次绕组的相位关系,把变压器绕组连接成各种不同的组合,称为绕组的联结组别。为了区别不同的联结组别,常采用时钟表示法,即把高压侧线电压的相量作为时钟的长针,固定在12上,低压侧线电压的相量作为时钟的短针,看短针指在哪一个数字上,就作为该联结组的标号.如Dyn11表示一次绕组是（三角形）联结，二次绕组是带有中心点的（星形）联结，组号为(11)点。27、绕组在变压器中起什么作用？答：变压器绕组构成设备的内部电路、它与外界的电网直接相连，是变压器中最重要的部件，常把绕组比做变压器的“心脏”。绕组匝数的改变可以改变电压，当绕组与铁心套装在一起时，既绕组成变压器本身，又构成电磁感应系统，可得到所需的电压和电流。28、线圈的分接头有什么作用？答：变压器调整电压的方法是在其某一侧线圈上设置分接，以切除或增加一部分线匝，改变匝数，从而达到改变电压比的有级调整电压的方法。在分接抽头中，主分接的工作能力就是额定电压、额定电流和额定容量，其它分接的工作能力就是其它分接的绕组分接电压、电流和容量。29、为什么在高压绕组上抽分接头？答：因为高压绕组通常套在最外面，引出分接头比较方便，还有高压侧电流小，引出的分接引线和分接开关的载流部分截面小，开关接触部分比较容易解决。30、线圈为什么常常采用多根导线并绕？答：导线内通过电流后，除了电阻损耗外，还有涡流损耗。对于电阻损耗，线圈用单根或多根导线绕制，只要截面积相同都是一样的，而涡流损耗与导线厚度有关，厚度增加一倍，涡流损耗增加四倍，如果过于宽则横向漏磁场引起的涡流损耗也猛增。所以电流大时，采用多根并绕，涡流损耗大为降低，所以得采用多根导线并绕。另外导线太厚时绕制也困难，也需要采用多根导线并绕。31、什么是绝缘材料的热击穿？影响热击穿的因素有哪些？答：由于绝缘材料温度的增加，介质损耗不断增大，产生了材料的漏泄电流，使材料的温度更为增高。当绝缘材料增加的热量大于散发的热量时，则使材料老化，从而造成了材料炭化，这种现象便叫绝缘材料的热击穿。影响热击穿的因素有：材料周围的温度过高，散热条件不好，绝缘体过厚，材料导热性能不好，作用的电压频率过高。32、绝缘老化产生的过程及原因？答：绝缘老化主要原因是由损耗而产生的热，发展过程为氧化，热分解导致机械强度降低，吸取性增强等。原因：（1）电老化：电老化可分为局部放电老化，产生原因为气隙、龟裂、剥离、气泡等，发展过程为氧化、穿孔导线，绝缘厚度减少，绝缘击穿；电老化另一原因是树脂放电，因为带电体凸起及绝缘中混有异物；（2）应力老化：主要原因是热应力，热周围作用，振动应力，发展过程为龟裂、剥离等产生气隙，发展成电老化；（3）环境老化：主要原因是运行现场潮气、尘埃以及有害气体等，发展过程为污损，吸潮产生爬电，降低绝缘水平。33、在变压器中，主绝缘、纵绝缘各指哪些？答：绕组对其本身以外的其他部分的绝缘是主绝缘，包括对油箱的绝缘，对铁心的夹件和压板的绝缘，对同一相的其他绕组的绝缘，以及对不同相绕组的绝缘，端绝缘也属于主绝缘的范畴。绕组本身的绝缘是纵绝缘，包括匝间绝缘、层间绝缘、段间绝缘以及线段与电板之间的绝缘。34、变压器无载分接开关：无载分接开关又称无励磁分接开关，一般设有3到5个分接位置。操作部分装于变压器顶部，经操作杆与分接开关转轴连接。切换分接开关注意事项：1.切换前应将变压器停电，做好安全措施；2.三相必须同时切换，且处于同一档位置；3.切换时应来回多切换几次，最后切到所需档位，防止由于氧化膜影响接触效果；4.切换后须测量三相直流电阻。35、有载调压有什么特点？答：变压器调压方式通常是分为无载调压和有载调压。当二次不带负载，一次与电网断开时的调压是无载调压，有载调压变压器配装有载分解接开关，在变压器带负载的情况下，通过操作机构可变换分接开关的分接位置，在配装电压器控制器后还可以实现自动调压，使变压器的输出电压稳定在一个范围内。36、油浸