五条变压器常识

励磁涌流的特性及其在保护中的应用：

1、包含有很大成分的非周期分量，波形偏向时间轴一侧。

为了躲开励磁涌流的影响，可将速饱和变流器接入差动回路，利用非周期分量使其铁芯饱和，从面削弱变流器对励磁涌流不平衡电流的传变，躲开励磁涌流的影响。

2、包含有大量的高次谐波，并以二次谐波为主，一般均占基波分量的40%以上。

利用二次谐波分量做制动量，就可以防止变压器空载合闸时保护误动，同时采用防止外部穿越性故障的比率制动回路，即可构成性能可靠、接线简单的变压器差动保护。

3、波形之间出现间断，在一个周期中间断角为α。

励磁涌流的波形有较大的间断角，而短路电流的波形是连续的。鉴别波形间断角原理的差动保护，正是利用这两种电流波形间的差别，来躲过励磁涌流对变压器差动保护的影响的。

二、几个基本定律

一、基尔霍夫定律：

1、基尔霍夫第一定律：也称结点电流定律，它表明电路中任一结点的电流的代数和为零。也就是说流入结点的电流之和等于流出结点的电流之和。基尔霍夫第一定律表明了电路中任一结点上的电荷都不能自生或消灭，流入的必等于流出的，这就是电流的连续性原理。

2、基尔霍夫第二定律：也称为回路电压定律。它表明电路的任一闭合回路，各电热的代数和等于各电压降的代数和。它表明，沿任一闭合回路绕行一周，其电位的升与降必然相等，电路中的任何一点只有一个电位值，这就是电位单值性原理。它是理解和建立电势平衡议程式的基础，也是理解变压器工作原理的基础。

二、全电流定律：是指在载流导体产生的磁场中，若任意闭合回线上微小线段处磁场强度与线段长度及磁场强度与线段正方向夹角的余弦三者的乘积的代数和，等于穿过该闭合回线的电流代数和。应用时，凡电流方向与回线绕行方向之间符合右手螺旋定则，载流导体的正方向为正，反之为负，它反映了电生磁的规律。

将全电流定律应用到闭合的多段磁路，可得磁路的基尔霍夫第二定律，磁路任意回路的磁势的代数和等于各段磁压降的代数和。使用时，线圈电流的方向和磁路绕行方向之间若符合右手螺旋定则，则这个线圈的磁势为正，反之为负。

全电流定律及基尔霍夫第二定律是建立变压器负载时磁势平衡方程式的基础。

三、电磁感应定律：当环链绕组的磁通有变化时，将产生感应电动势。其大小与绕组匝数、环链绕组的磁通变化率成正比。也就是说，变压器的原、副绕组每一匝中的感应电动势都相同，匝数不同，使变压器起到了变压作用和能量传递作用。

三、绕组的排列形式和绕制方法

绕组是变压器的电路部分，常用绝缘铜线或绝缘铝线绕制而成。按原、副绕组在铁心柱上的排列方式，绕组分为同心式和交叠式两种。同心式绕组排列方式是将原、副绕组同心地套在铁心柱上。为了便于处理绕组和铁心之间的绝缘以及便于引出高压绕组的分接头，一般都把低压绕组装在里面，而把高压绕组装在外面。交叠式绕组排列方式是将原、副绕组均分成若干线饼，沿铁心柱高度方向交替排列，自然也就无所谓排列的内外顺序了。电力变压器大多采用同心式的绕组结构。

同心式绕组按其绕制的方法不同，又分为圆筒式、连续式、螺旋式和纠结式等型式。

圆筒式是最简单的一种型式，以它作低压绕组时，因电流大，通常用单根或多根扁导线绕制成双层圆筒式；作高压绕组时，因电流较小，匝数较多，则用圆导线绕成多层圆筒式。散热效果不好。6——35kV变压器多采用圆筒式。连续式的特点是把绕组分成若干盘形线圈，沿铁心柱高度方向分布，盘形线圈之间没有焊接头，而是连续绕制。散热效果较好。35——110kV变压器多采用连续式。螺旋式绕组外形与连续式相似，每匝由多根扁导线并联，沿着径向排列，一匝接着一匝，形同螺旋。纠结式绕组的线匝不是依次排列，而是前后交叉纠结，目的是增加盘形线圈之间的等效电容，以改善冲击电压作用时绕组上的电压分布，防止绝缘击穿。这一点很重要，学到过电压技术还要学到。纠结式绕组散热效果好，多应用于110KV以上的变压器。

四、变压器的空载损耗

变压器空载时没有输出功率，从电源吸收的功率全部消耗于内部。故称为空载损耗。其中包括两部分：一部分是空载电流在原绕组电阻上造成的损耗，称为铜损。另一部分是交变磁化在铁心中引起的损耗，称为铁损。因为空载电流和原绕组的电阻都很小，所以铜损可以忽略，因此认为空载损耗近似等于铁损。

铁损包括磁滞损耗和涡流损耗。磁滞损耗是交变磁化过程中，磁畴之间不断相互磨擦而引起的损耗，它的大小与电源频率和铁心材料磁滞回线所包围的面积大小有关。涡流损耗是交变磁场在铁心中感生的涡流所引起的损耗，其大小与铁心磁密幅值以及频率的平方成正比。还与钢片厚度的平方成正比。磁滞损耗在电源频率为50HZ时，约占铁损的85%，对一台已经制成的变压器来说，铁损耗与外加电压的平方成正比，而与负载的大小无关，因此应当尽量避免变压器的过电压运行。

五、空载的运行情况分析

一、原边的电势平衡方程式的语言表述：

原边的外加电压等于原边绕组的反电动势与空载电流的漏阻抗压降之和。也等于空载电流在励磁阻抗和漏阻抗上的压降之和。

这是引出变压器等值电路的依据，是由基尔霍夫第二定律引出的。

二、副绕组的电势平衡方程式的语言表述：

空载时，变压器的副绕组没有电流，不引起电阻压降和漏阻抗压降。副绕组端电压就等于副绕组的感应电势。

三、变比：变比是指变压器原边电势与副边电势之比，等于原、副边绕组的匝数之比。近似地等于原、副边的电压之比（原因是忽略了空载电流在原边漏阻抗上的压降）。

习惯上，变压器的变比都取高压对低压的额定电压之比，三相变压器的变比是指原、副绕组线电压之比。

对于一台变压器，当频率不变时，主磁通的大小，取决于外施电压的大小，若外施电压不变，主磁通也基本不变。

四、空载时变压器等值电路的语言表述：

空载时的变压器，相当于两个电抗线圈的串联电路：一个是空心线圈，其阻抗由原绕组的电阻与漏电抗组成；一个是铁心线圈，其阻抗由铁损的等值电阻（即励磁电阻）与代表主磁通的等值电抗（即励磁电抗）组成。前者是常数，后者只有在外施电压在额定值左右变化不大时，才认为是常数。