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變壓器(Transformer)是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級線圈、次級線圈和鐵芯(磁芯)。主要功能有：電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩(wěn)壓(磁飽和變壓器)等。按用途可以分為：電力變壓器和特殊變壓器(電爐變、整流變、工頻試驗變壓器、調(diào)壓器、礦用變、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、沖擊變壓器、儀用變壓器、電子變壓器、電抗器、互感器等)。電路符號常用T當作編號的開頭.例: T01, T201等。
變壓器變壓原理首先由法拉第發(fā)現(xiàn)，但是直到十九世紀80年代才開始實際應用。在發(fā)電場應該輸出直流電和交流電的競爭中，交流電能夠使用變壓器是其優(yōu)勢之一。變壓器可以將電能轉(zhuǎn)換成高電壓低電流形式，然后再轉(zhuǎn)換回去，因此大大減小了電能在輸送過程中的損失，使得電能的經(jīng)濟輸送距離達到更遠。如此一來，發(fā)電廠就可以建在遠離用電的地方。世界大多數(shù)電力經(jīng)過一系列的變壓最終才到達用戶那里的。
大型變壓器一般采用的方式為以下幾種：
一、瓦斯保護：保護變壓器的內(nèi)部短路和油面降低的故障。
二、差動保護、電流速斷保護：保護變壓器繞組或引出線各相的相間短路、大接地電流系統(tǒng)的接地短路以及繞組匝間短路。
三、過電流保護：保護外部相間短路，并作為瓦斯保護和差動保護(或電流速斷保護)的后備保護。
四、零序電流保護：保護大接地電流系統(tǒng)的外部單相接地短路。
五、過負荷保護：保護對稱過負荷，僅作用于信號。
六、過勵磁保護：保護變壓器的過勵磁不超過允許的限度。
變壓器一般采用的保護方式變壓器的不正常工作狀態(tài)主要有過負荷、外部短路引起的過電流、外部接地短路引起的中性點過電壓、油箱漏油引起的油面降低或冷卻系統(tǒng)故障引起的溫度升高等。 此外，大容量變壓器，由于其額定工作磁通密度較高，工作磁密與電壓頻率比成正比例，在過電壓或低頻率下運行時，可能引起變壓器的過勵磁故障等。
大型變壓器一般采用以下幾種保護方式：
1、瓦斯保護：保護變壓器內(nèi)部短路和油面降低的故障。
2、差動保護、電流速斷保護：保護變壓器繞組或引出線各相的相間短路、大接地電流系統(tǒng)的接地短路以及繞組匝間短路。
3、過電流保護：保護外部相間短路，并作為瓦斯保護和差動保護(或電流速斷保護)的后備保護。
4、零序電流保護：保護大接地電流系統(tǒng)的外部單相接地短路。
5、過負荷保護：保護對稱過負荷，僅作用于信號。
6、過勵磁保護：保護變壓器的過勵磁不超過允許的限度。
變壓器瓦斯保護反應變壓器油箱內(nèi)部各種故障和油面降低。0.8MVA及以上油浸式變壓器和0.4MVA及以上車間內(nèi)油浸式變壓器，均應裝設瓦斯 保護。當油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，應瞬時動作于信號;當產(chǎn)生大量瓦斯時，應動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。帶負荷調(diào)壓的油浸式變壓器的調(diào)壓裝 置，亦應裝設瓦斯保護。
變壓器一般采用的保護方式二：縱聯(lián)差動保護或電流速斷保護
反應變壓器引出線、套管及內(nèi)部短路故障的縱聯(lián)差動保護或電流速斷保護。保護瞬時動作于斷開變壓器的各側(cè)斷路器。
1. 對 6.3MVA以下廠用變壓器和并列運行的變壓器，以及10MVA以下廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，當后備保護時間大于0.5s時，應裝設電流速斷保護。
2. 對6.3MVA及以上廠用工作變壓器和并列運行的變壓器，10MVA及以上廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，以及2MVA及以上用電流速斷保護靈敏性不符合要求的變壓器，應裝設縱聯(lián)差動保護。
3. 對高壓側(cè)電壓為330kV及以上變壓器，可裝設雙重縱聯(lián)差動保護。
4. 對于發(fā)電機變壓器組，當發(fā)電機與變壓器之間有斷路器時，發(fā)電機裝設單獨的縱聯(lián)差動保護。當發(fā)電機與變壓器之間沒有斷路器時，100MVA及以下發(fā)電機與變 壓器組共用縱聯(lián)差動保護;100MVA以上發(fā)電機。除發(fā)電機變壓器共用縱聯(lián)差動保護外，發(fā)電機還應單獨裝設縱聯(lián)差動保護。對200~300MVA的發(fā)電機 變壓器組亦可在變壓器上增設單獨的縱聯(lián)差動保護，即采用雙重快速保護。
反應變壓器外部相間短路并作瓦斯保護和縱聯(lián)差動保護(或電流速斷保護)后備的過電流保護、低電壓起動的過電流保護、復合電壓起動的過電流保護、負序電流保護和阻抗保護，保護動作后應帶時限動作于跳閘。
1、過電流保護宜用于降壓變壓器。
2、復合電壓起動的過電流保護，宜用于升壓變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器和過電流保護不滿足靈敏性要求的降壓變壓器。
3、負序電流和單相式低電壓起動過電流保護，可用于63MVA及以上升壓變壓器。
4、當采用上述2、3的保護不能滿足靈敏性和選擇性要求時，可采用阻抗保護。
變壓器常用保護方式四：零序電流保護
反應大接地電流系統(tǒng)中變壓器外部接地短路的零序電流保護。110kV及以上大接地電流系統(tǒng)中，如果變壓器中性點可能接地運行，對于兩側(cè)或三側(cè)電源的升壓變壓器或降壓變壓器應裝設零序電流保護，作變壓器主保護的后備保護，并作為相鄰元件的后備保護。
什么是零序電流保護
利用接地時產(chǎn)生的零序電流使保護動作的裝置，叫零序電流保護。在電纜線路上都采用專門的零序電流互感器來實現(xiàn)接地保護。將零序電流互感器套地三芯電纜上，電流繼電器接在互感器的二次線圈上，在正常運行或無接地故障時，由于電纜三相電流的向量之和等于零，零序互感器二次線圈的電流也為零(只有很小 的不平衡電流)，故電流繼電器不動作。當發(fā)生接地故障時，零序互感器二次線圈將出現(xiàn)較大的電流，使電流繼電器動作，以便發(fā)出信號或切除故障。
變壓器常用保護方式五：過負荷保護。
反應變壓器對稱過負荷的過負荷保護。
對于400kVA及以上的變壓器，當臺數(shù)并列運行或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時，應根據(jù)可能過負荷的情況裝設過負荷保護。對自耦變壓器和多繞組變壓器，保護裝置應能反應公共繞組及各側(cè)過負荷的情況。變壓器的過負荷電流，在大多數(shù)情況下，都是三相對稱的，故過負荷保護只要接入一相電流，電 流繼電器來實現(xiàn)，并進過一定的延時作用于信號。選擇保護安裝在哪一側(cè)時，要考慮它能夠反映變壓器所有各側(cè)線圈過負荷情況。在無經(jīng)常值班人員的變電所，必要時過負荷保護可動作于跳閘或斷開部分負荷。
變壓器保護方式六：過勵磁保護
反應變壓器過勵磁的過勵磁保護。
目前的大型變壓器設計中，為了節(jié)省材料，降低造價，減少運輸重量，鐵心的額定工作磁通密度都設計得較高，約在1.7~1.8 T，接近飽和磁密(1.9~2 T)，因此在過電壓情況下，很容易產(chǎn)生過勵磁。另因磁化曲線比較“硬”，在過勵磁時，由于鐵心飽和，勵磁阻抗下降，勵磁電流增加的很快，當工作磁密達到正常磁密的1.3~1.4倍時，勵磁電流可達到額定電流水平。其次由于勵磁電流是非正弦波，含有許多高次諧波分量，而鐵心和其他金屬構(gòu)件的渦流損耗與頻率的平方成正比，可引起鐵心、金屬構(gòu)件、絕緣材料的嚴重過熱，若過勵磁倍數(shù)較高，持續(xù)時間過長，可能使變壓器損壞。因此，高壓側(cè)為500kV的變壓器宜裝設過勵磁保護。
裝設變壓器過勵磁保護的目的是為了檢測變壓器的過勵磁情況，及時發(fā)出信號或動作于跳閘，使變壓器的過勵磁不超過允許的限度，防止變壓器因過勵磁而損壞。
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