变压器工作原理范文

变压器工作原理篇1

关键词：电脱盐；变压器；小电流选线装置

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.02.003

0 引 言

原油中含有大量氯化钙、氯化镁等含盐成分，会在后续工序中，造成管道和设备的腐蚀，同时也会造成催化剂“中毒”反应，所以炼油第一道工序就是电脱盐。主要包括电脱盐变压器、控制电路、电脱盐罐和安装在电脱盐罐中的高电压极板。其关键电气设备为电脱盐变压器。它的任务是在电脱盐罐内极板间建立起一个强电场，不论电源处于正半周还是负半周，均在二层水平极板之间形成垂直强电场，在垂直极板之间形成倍压强电场，同时极板与水层之间形成交流垂直弱电场。当注入水和破乳剂后的原油从极板间通过时，加速油水分离，使小水滴聚合成大水滴沉降到罐底。油在上层，水在下层，把下层的水排掉，盐分就随之脱掉。

1 常见的几种脱盐脱水方法

原油脱盐脱水过程中，高压电场脱盐起主要作用，但整个过程要经过重力沉降、加热沉降、化学破乳、电脱盐等几种方法的共同作用。重力沉降是利用了水比油重的原理将部分油水分离，加热沉降主要是降低原油的粘度，便于脱水脱盐，其中还加入了破乳剂等化学试剂进行化学破乳，但在其中起最重要的作用就是利用高压电场进行电脱盐，这里重点要介绍电脱盐的原理.

2 电脱盐变压器的工作原理

1000万吨/常减压有2个脱盐罐，6台电脱盐变压器。为二级脱盐，东面V-101A为一级脱盐罐，西面V-101B为二级脱盐罐。每个脱盐罐有3台电脱盐变压器，由配电室1个盘柜控制，现场只有1个操作柱，一副起停按钮。

其中每个电脱盐脱水罐分3隔，每隔罐内有4层极板。最上层为接地极，下3层为交流高压极。结构如图1所示：

根据电场力公式，电场强度越高，对水滴间的聚积力越大，但电场强度过高，会发生电分散现象，将水滴分散为更小的微小水滴，不利于水滴的聚结，同时电场强度过高，电耗也随之增加。

为了达到设备的高效运行且降低能耗，宜采用不同梯度的电场强度，利用弱电场脱除大量的大水滴，用强电场脱除细小水滴，工业应用实践证明，采用不同梯度电场强度进行脱盐脱水时，能得较好的脱盐效果。因此三台变压器被设计四层电场结构，形成弱电场、强电场和高强电场三种不同电场强度的梯度电场。

电脱盐变压器为一升压变压器，主体为充油型结构，没有储油柜，但是油面以上到箱盖应油足够空间，以保证在允许最高油温时油不致溢出。绕组，电抗器、高压极均浸在绝缘油中。正常时低压侧油位计指示器应该看到绿色浮标，高压极油位指示器内的油位应该在1/2～2/3为宜。

接线端子与外部导线的连接，均在接线盒内进行。高压接线盒为充油型，低压接线盒为增安型。二次接地点设在一次侧接线盒内。电脱盐变压器允许在短路状态下长期连续运行。

变压器的动作电流按照极板间短路电流的80%（263A）整定，时间继电器整定值为5S。低液位开关装于罐上，运行时出现低液位时分断主接触器。电极组装后，应做短路试验以观察电流、电压值，运行中发现短路可报警。

3 盐变压器的缺陷及维护心得

该电脱盐变压器一次电缆直接进入变压器接线盒内，与瓷瓶上接线柱连接。根据多年对电脱盐变压器的维护经验，由于冬夏或者日常气温变化会造成电缆与瓷瓶上接线柱连接受力，导致瓷瓶底部渗油。如果渗油严重的话必须停运，对生产带来不利影响。老厂电脱盐故障处理90%以上都是因为这个原因造成的。我们在接线盒内固定一接线端子排，将一次电缆接在该端子排上，然后再引到瓷瓶上接线柱连接将能消除这个缺陷。另外高压极密封垫为石棉垫子，不耐油，建议更换塑料绝缘垫。

当发生过流和低液位的时候都会报警，但是在配电室不能区分。建议利用KT延时闭合常开接点与一个黄色灯来显示过流故障，利用KA常开接点与一个白灯来显示低液位故障。

电脱盐变压器主体为充油型结构，没有储油柜，但是油面以上到箱盖应油足够空间，以保证在允许最高油温时油不致溢出。绕组，电抗器、高压极均浸在绝缘油中。正常时低压侧油位计指示器应该看到绿色浮标，高压极油位指示器内的油位应该在1/2～2/3为宜。除按照普通降压变压器的维护巡检项目巡检外，还应加强维护力度才能保障其平稳运行。

4 结论

经过对我厂电脱盐变压器多年的维护经验，对其维护要点和故障多发点已经有比较丰富的经验，对其运行特点有较好的掌握，如何使其能够长周期的运行已也是我们需要深入探讨和研究的问题。

参考文献：

变压器工作原理篇2

关键词：　高中物理; 变压器; 教学;

引言:

变压器属于教学中的重点内容,也是考试命题中的热点,通过对变压器变压原理、变压比、变流比等方面进行分析,在减轻学生学习压力的基础上理解重点知识。因此教师需要及时与其他教师进行互动,学习其他教师的成功经验,确保变压器教学的顺利开展。

一、高中物理教学开展变压器教学的意义

变压器属于日常生活中比较常见的器件,而相关的知识点也是高中物理教学中学生必须要掌握的内容之一。所以在教育中教师需要针对教材进行全面分析,掌握学生具体学习情况,找准教育重点与要点,在做好全面解析与分析的基础上设计出适合的教育流程。教师通过运用多媒体技术为学生提供日常生活中常见的变压器,在坚持循序渐进原则的基础上让学生感受到变压器模型的形成过程,在参与教具自制的基础上在产生学习兴趣,逐渐形成认知冲突,从而加深对变压器的理解与认识。开展物理实验的目的就是要激发学生学习兴趣,让学生在掌握知识点的基础上来理解物理知识。因此教师需要结合教材内容,找出与生活之间的结合点,实现理论与实践知识的融合,在启发学生思维的同时理解变压器内容。由于教学对象是高中阶段的学生,所以教师可以借助实验的方式帮助学生理解变压器的原理知识、副线圈电压、匝数之间的关系,在观察变压器的基础上明确其作用。利用这一教学活动,能够帮助学生认识到电磁感应现象在日常生活中的运用情况,同时也可以认识到变压器本身属于交流电路中比较常见的设备,同时也是完成远距离输送交变电流中的装置之一。对于高中阶段的学生来讲,在学习变压器知识以前已经掌握了电流磁效应、电磁感应定律、自感现象等知识,也对交变电流特点形成了初步的认识。所以在开展变压器教学时,应当针对知识点进行全面分析,帮助学生巩固已经学习过的知识点,将相关知识点串联在一起,从而实现培养学生逻辑性学习思维的目标。从心理学上来讲,高中阶段的学生有着较强的求知欲,对于日常生活紧密联系的内容有着浓厚的兴趣,而变压器又是日常生活中比较常见的器件,所以教师需要从激发学生学习兴趣入手,转变传统教育模式中的不足,培养学生的思维发散能力。所以教师需要做好演示实验研究工作,利用生活中的变压器来吸引学生。教师只有发挥出自身的指导作用,才能激发学生学习主动性,让学生对变压器知识产生出浓厚的兴趣。但是从另一层面来讲,高中阶段的学生在知识基础、心理特点等方面还存在着一定的不足,所以教师应当主动观察学生,掌握学生的认知情况,在做好教育设计与分析的基础上提升教学质量,以此来实现教育目标。当学生的科学思维能力存在不足时,很容易在学习中出现难以理解等问题,所以教师需要做好知识点讲解工作,在做好讲懂、讲透的基础上来帮助学生理解知识,掌握共识推导方法[1]。

二、高中物理中变压器教学措施

(一)做好教学设计

首先,针对教材内容进行分析,找准教育重点,保证教学编排的合理性。通过对课程标准进行分析,在掌握实际情况的基础上从改变交流电压入手,顺势引入改变交变电压设备变压器,从而将学生带入到学习活动中。在实验中可以与学生一起利用可拆变压器,掌握变压器组成,帮助学生理解变压器符号、工作原理,探索出变压器电压与匝数之间的关系,理解理想变压器、升压变压器、降压变压器。只有讲述变压器在工作中所发生的能量损耗与理想变压器中电流、匝数之间的关系,才能让学生更好的理解这一知识。其次,做好教学内容处理。在课堂教学中教师需要从补充、完善等方面入手,做好教育内容补充工作。但是在研究中发现,由于教材中并未明确指出互感现象概念知识,使得学生很容易出现理解问题。因此为了帮助学生加深对互感现象的理解,就可以将多媒体技术引入到课堂教学中,在结合动画的基础上帮助学生理解互感现象。在课堂中教师还要运用法拉第电磁感应定律推导理想变压器的基本规律,由于教材中并未过多提及这一内容,而这一知识又是考试中比较重要的知识点,所以教师就可以与学生一起进行知识推导,帮助学生掌握远距离输电的问题[2]。最后,突出教学重点与难点。在变压器教学中应当引导学生从理论角度推导出变压器原、副线圈两端电压与匝数之间的关系,所以教师就可以引导学生针对这一部分进行探究,帮助学生解决难点与重点。在教育改革背景下,就要从培养学生核心素养入手,在整合教育目标的基础上更新教育观念,加深对变压器构造、工作原理、互感现象等之间的关系。在培养学生科学思维时,可以利用可拆变压器构造进行分析,在理解变压器结构模型的基础上来加深对知识的认识,逐渐推导其中的关系。在科学探究中则需要针对变压器的利弊进行分析,明确变压器在日常生活中的运用情况,让学生感受到物理知识与生活之间的联系,从而逐渐提升学生的物理学习意识与能力。

(二)掌握变压器原理

对于变压器来讲,其原、副线圈有着共同的铁芯,而这也就造成了穿过的磁通量、以及其变化时刻也是完全一致的,加之变压器原、副线圈中存在着交变电流出现互感现象,所以也就造成了电能可以借助磁场从原线圈转移到副线圈中。由于原线圈、副线圈中电流所产生的磁通量是一样的,所以线圈的每匝产生的感应电动势也是相等的。因此在教学中就可以组织学生针对变压器工作原理进行分析,并引导学生针对公式进行推导得出:E1=n1,E2=n2从而得出=通过这一过程,能够培养学生的自感现象,掌握原线圈中感应电动势E1阻碍电流变化的作用,与加载原线圈两端中的电压U1的作用是相反的,且在电阻方面也是相对较小的,所以也就出现了E1=U1并得到在这一教育模式下,能够让学生参与到公式推导中去,同时也可以让学生从能量的层面来理解变压器知识,认识到变压器并不能够产生出电能,而是在交变磁场中完成电能传输的[3]。

(三)加深对变压器的理解

首先,变压器能够完成交流电工作,且对于一般的直流电来讲也可以进行工作。在高中物理变压器教学时,应当让学生认识到变压器并不单纯是开展交流电工作的,对于一般直流电也能够开展相应的工作。所以在变压器原线圈中连接交流电时,铁芯很容易产生出变化磁场,而对于副线圈来讲,则可以产生出感生电动势,达到对外供电要求。因此教师需要着重向学生展示这一内容,让学生认识到在变压器原线圈中引入一般直流电以后,虽然脉动直流电方向上并未发生相应的变化,但是从大小上来讲却会发生相应的变化,造成副线圈可以产生感生电动势,达到对外进行供电的目标,且对于这一电流来讲属于交流电。当出现特殊直流电时,因电流大小、方向等是固定不变的,且磁场也是比较稳定的,所以副线圈中的磁通量并未发生相应的变化,从而也就没有感生电动势的出现,难以实现对外供电要求,且变压器也不会进行工作。

其次,变压器并不能够对交流电中的表征量进行改变。对于变压器来讲,利用转变交流电的最大值等,能够提升其运用效果。但是也应当要明确的是,由于原线圈、副线圈中所存在的电流是相同的,所以副线圈中所发生的感应电动势所产生的变化也是一样的,从而也就那奴役转变交流电周期、频率等方面。如当周期为正弦交流电,且为0.02秒且频率为50赫兹时,受到变压器变压的影响,所输出的波形依然为正弦波,同时也是交流电周期,在频率上与输出前一致[4]。

最后,明确变压器在工作状态是原线圈并不是短路。当变压器处于正常工作状态时,原线圈直接连接交流电源两侧,虽然在直流电阻上相对较小,但是在接入到交流电以后,很容易产生出感抗,从而对交流电产生了阻碍,而这也就等同于在原线圈中增加了负载。对于感抗来讲,其实就是原线圈接入到变化的交流电时,受到其自感作用的影响,会产生出自感电动势,而这也势必会对电路中的电流变化产生出直接的影响,造成电路中难以出现过高电流,避免了短路的出现。

(四)完善教学过程

在开展变压器教学时,应当做好各个环节划分工作,确保时间上的合理性,同时在各个环节中应当加强教师与学生之间的互动,利用问题来吸引学生,启发学生的物理思维,让学生在参与推导的基础上动手实践,掌握知识点。第一、做好引入工作。在课堂教学中教师需要组织学生针对电器的额定电压进行分析,并针对电气额定电压、家庭电路电压之间的区别进行分析,在提出问题的基础上顺势引入变压器知识。设计这一部分的目的就是要让学生在动手操作中认识到生活中的电气额定电压并不都是220V以此来让学生认识到变压器对生活的影响与意义,从而产生出疑问;第二、观察结果主动思考,通过展示相关的图片与道具,让学生在观察变压器结构的基础上形成初步认识。在这一环节中学生能够在已有知识的基础上进行深入思考,为后偶徐的认知冲突提供支持;第三、进行对比实验,做好观察与分析。通过组织学生进行变压器仪器自制,在验证猜想的基础上启发学生的思维,让学生找出灯泡发亮的方法,探讨在开关闭合的瞬间灯泡出现闪亮的原因。在这一环节中由于教学直观性较强,能够帮助学生曝保持注意力的高度集中,同时也可以结合已经掌握的知识点,针对交变电流特点进行分析,找出灯泡常亮的方法,培养学生的科学思维能力;第四、进行实验探究,做好归纳与总结。在这一环节中教师需要让学生认识到变压器其实就是转变交变电压的设备,从而理解变压器原线圈、副线圈电压比的影响因素。通过分析误差原因,在保持学生注意力集中的基础上引入理想变压器;第四、得出最终结论。借助法拉第电磁感应定律能够帮助学生进一步理解理想变压器中电压与匝数之间存在的关系,从而也就可以得出最终的结果,在实验与探究中掌握变压器知识[5]。

结束语

综上所述,在高中物理教学中开展变压器教学就需要从具体情况出发,做好教学设计与研究工作,在帮助学生掌握物理基础知识的同时掌握变压器电压关系,同时也可以理顺电磁感应原理知识,明确电流关系等。教师也要给学生提供继续探索机会,鼓励学生之间进行互动,在参与实验的同时理解变压器知识点。

参考文献

[1]许耀平、宋白珂.高中物理教学中有关变压器的讨论[J].中学教学参考,2017,(06):49-50.

[2]魏致远.对“变压器”教学的思考[J].中学物理教学参考,2003,(05):14-15.

[3]李卫志.关于“变压器”难点教学的反思[J].物理教师:高中版,2005,(09):67-67.

[4]劳贤修.高中物理中变压器教学探究[J].广西教育B(中教版),2018,(06):107-107.

变压器工作原理篇3

【关键词】变压器；差动保护；故障；措施

前言

随着电力事业的发展，超高压输电线路在我国的建设越来越普遍，大容量超高压的大型电力变压器的应用也随之扩大，这就要求变压器保护不仅可靠，而且要快速。但是变压器保护的发展远远落后于系统发展的速度，据统计目前变压器保护动作正确率普遍不高，有时候会出现一些原因不明的误动，传统的保护原理、保护方法面临严峻的挑战。因此研究出可靠的判据，防止变压器保护误动，具有较大的理论和工程应用价值。因此，本文重点分析变压器差动保护的基本原理、差动保护误动作的原因以及防范措施。

一、差动保护的基本原理

变压器的主保护一般选用电流纵差动保护，其不但能够正确区分区内外故障，而且不需要与其他元件的保护配合，可以无延时的切除保护区内各种故障，具有很多优良特点。图1所示为双绕组单相变压器纵差动保护的原理接线图，i1、i2分别为变压器一次侧和二次侧的一次电流，参考方向为母线指向变压器；、为相应的电流互感器二次电流。

根据上式，正常运行和变压器外部故障时，差动电流为零，保护不会动作；如果变压器内部任何一点故障时，包括电流互感器与变压器之间的引线，只要故障电流大于差动保护继电器的动作电流时，差动保护就可以迅速动作。

当变压器电流互感器饱和、变压器变比调整等时，差动保护会产生不平衡电流。针对不同状况引起的不同的不平衡电流，需要引入制动电流，使差动保护不误动作。根据制动电流与差动电流比值大小来判断保护是否动作，这种判据方法称为比率差动。差动保护要根据变压器变比及各侧电流互感器变比将各侧二次电流进行折算，使差动电流能真实反映实际一次差动电流。

二、差动保护误动的原因

变压器差动保护装置的准确动作依赖于保护正确的整定值与正确的接线。由于变压器各侧的绕组接线方式、电压等级、电流互感器的型号、比率都不同，而且主变压器的短路电流、励磁涌流、铁芯饱和等诸多因素的影响，使变压器差动保护取样的不平衡电流值可达到一个较大的数量级数值，尤其是在整定值不匹配或者保护接线不正确的情况下，产生的不平衡电流将大于保护的整定值，此时就会造成误动，就会对电网运行带来严重的危害。

变压器差动保护误动的原因很多，下面给出一些常见的误动作原因：

（1）常见原因是变压器分接头调整问题，一般变压器高压绕组有调压分接头，有的还要求变压器能够有载调压，此时会导致不平衡电流增大，当大于保护的整定值时就会造成保护误动；

（2）由变压器涌流引起的差动保护误动事故也较常见，一般情况下变压器铁芯没有饱和，其工作在线性区域，此时励磁电流较小，差动保护一般不会误动，但在一些过渡过程中或变压器带有冲击负荷时，变压器的铁芯就会出现饱和现象，产生几倍甚至十几倍额定电流的励磁涌流，容易引起变压器差动保护误动；

（3）变压器如果在保护区外发生故障时，变压器一次侧电流的非周期分量较大，如变压器各侧的电流互感器饱和特性不一样，易引起某一侧的电流互感器饱和，产生暂态不平衡电流，可能会引起差动保护误动。在外部故障切除过程中，由于电流互感器的局部暂态饱和也可能会引起差动保护的误动；

（4）在稳态过励磁情况下，变压器也会有励磁电流剧增的状况出现，就会引起差动保护非选择性的误动；

（5）如果变压器内部匝间轻微有故障时，虽然流过短路环的电流很大，但流入差动回路的电流可能很小，可能小于保护的整定值，此时就会影响到差动保护的灵敏动作。

在一般变电站中，差动保护是主变压器的主保护，其安全可靠性对变压器保护影响最为关键。变压器的差动保护在变压器正常运行和区外故障时，理想状况下流入差动继电器的电流为零，保护装置不动作。但是在工程中变压器在正常运行或区外故障时都有可能产生较大的不平衡电流，不平衡电流有可能大于差动保护的整定动作值，就可能引起变压器差动保护的误动作。

三、差动保护误动作防预措施

变压器差动保护误动作会给电网安全稳定运行造成很大威胁，同时也会造成巨大的经济损失，所以必须对变压器差动保护采取防预措施。

（1）变压器差动保护的电流互感器应选用D级电流互感器。如果工程运行中的差动保护已选用了其他型号的电流互感器，为了消除不平衡电流，变压器两侧的电流互感器应按10%误差曲线选择，而且在整定变压器差动继电器的动作电流时要引入同型号系数Ktx，修正型号异同的影响，以防止继电器误动；

（2）电力系统中运行的变压器差动保护装置通常采用DCD-2型差动继电器DCD-2型差动继电器是由DC-11/0.2型电流继电器和带短路线圈的速饱和变流器组成的，变压器励磁涌流带来的不平衡电流影响能够被其短路线圈可靠地消除；

（3）在变压器正常运行和保护区外故障时，尽量减少差动电压，减少稳态时的不平衡电流，防止继电器误动；

（4）改进差动继电器，比如更换容量较大的继电器接点、增长继电器接点距离等，可以有效解决继电器合闸时的击穿问题，防止继电器误动；

（5）在变压器运行过程中，要定期检查差动继电器的工作状况是否正常。运行维护人员要定期检查变压器差动保护的工作状况，及时发现潜在问题，做好预防措施。

正确应用变压器的纵联差动保护是电力系统安全生产的重要保障之一，运行中对差动保护要求有很高的可靠性。变压器的结构复杂，特点独特，因此必须严格按规程要求认真分析变压器运行的各个细节，全面了解变压器纵联差动保护的原理与特点，采取相应措施，合理选择变压器电流互感器，提高和增强继电保护运行人员的技术水平和责任心，杜绝事故发生，确保差动保护可靠动作，从而保证变压器可靠运行。

四、结束语

本文总结了变压器差动保护误动作的几种典型原因，并介绍了差动保护误动作的防治措施。大量研究表明：差动保护原理应用于变压器不够完善，因为变压器不同于输电线路，不适用基尔霍夫电流定律，因为变压器不是纯电路设备，它是由磁路联系的若干独立电路组成的。因此在工程中要积极研究更为完善的变压器微机保护，严格根据有关规程和导则判断变器的故障性质，以采取合理的措施进行处理，避免事故的发生，以保证变压器的安全、可靠、经济运行。

参考文献：

[1]王维俭.电气主设备继电保护原理与应用[M].北京：中国电力出版社，2002.

[2]周云波，曹良.一起主变压器差动保护误动事故及防止对策[J].电网技术，2001，25（12）：71-74.

变压器工作原理篇4

【关键词】TY-220型推土机；一挡作业无力；诊断；变速箱；离合器

1.引言

目前，在国内的土方工程施工建设中，由液力操纵的推土机TY-220型和TY-320型得到广泛的使用，尤其是TY-220型推土机更加普及，该类型的机械，以操纵轻便简单，工作效率高，适应性能广，而得到施工行业的青睐。为了更好地发挥TY-220推土机的工作效率，掌握该机型液压系统的工作原理就尤为重要。本文就对TY-220型推土机的变速液压回路系统故障的诊断与排除进行探讨，这些方法将对推土机的正确使用及维修起到一定的指导作用。

案例：一台TY220推土机使用半年后，出现前进一挡作业无力，变矩、变速噪声大，油温升高，油液呈乳色状。怠速运转时，故障现象稍有好转；当其高速带负荷运转，故障又重新出现的案例。

2.“前进一挡作业无力”故障分析图

在排除故障前一定要认真做好拆检前的询问、调查及外观检查等预备工作：要按照“先简后繁、先外后内”的顺序做一故障分析图如图1所示；然后再对机器进行拆检维修，同时应根据故障现象从结构原理上系统地分析故障原因并彻底排除。

3.TY-220型推土机的变速液压回路系统原理图

如图2所示可以认识变速回路的基本原理。变速泵（2）是齿轮泵，与分动箱连接，它从后桥箱吸人油液并经过粗滤器（1）过滤后产生压力油。压力油经粗滤器（3）过滤而进人调压阀（4）。调压后的油液进入液力变矩器（11），进入液力变矩器的油液由液力变矩器溢流阀（10）控制，此阀的调定压力为0.87MPa，被溢流的油液流回后桥箱。液力变矩器背压阀（13）用来保持变矩器中的油液具有足够的工作压力。通过背压阀的油液经由冷却器（14）冷却后到阀（15），由于阀的背压作用得以分动箱，后油液流到变矩器壳体内。经阀溢出的油再去变速箱，后油液流至后桥箱内。回油泵（19）保证使变矩器壳体内的油液不断地回到后桥箱中。

然后再对各个部分分别进行分析判断。

组合阀分上下两部分，用螺栓紧固安装在变速箱上，上部分（4）、（5）、（6）共一个阀体。下部分（7）、（8）、（9）共一个阀体。

阀（4）为调压阀，调整压力2.5MPa，保证除一挡外的各排挡离合器的接合，达到此压力后，调压阀开启向变矩器供油。

阀（5）为快回阀，该阀与调压阀（4）联合作用可使变速箱各挡离合器动作时接合平稳，分离彻底。

阀（6）是减压阀，是专门为一挡离合器（也称第五离合器）设置的，其出口压力是1.25MPa。此压力为一挡离合器的结合压力。

阀（7）是速度阀，是一个四位九通阀。操纵该阀可控制变速箱各个离合器的动作，从而获得不同的前进或倒退各个不同的速度。

阀（9）是起动安全阀，是为避免当变速手柄放在挡位上时（一、二、三挡）起动发动机而推土机突然行走出现意外事故而设置的。该阀的作用是：只有将变速手柄先放在空挡，然后再依次挂各挡时，推土机才会顺利地起步作业。

阀（8）是方向阀。用以操纵变速箱第一离合器和第二离合器的动作，使推土机前进或倒退行走。

根据以上的原理，结合机械的实际工况，可以对推土机的行走故障进行分析如下。

4.故障的排除

（1）油质问题

油温高，传动油变稀，造成系统中阀组件磨损，或各挡离合器片及密封件损坏而内漏，使系统压力降低，1挡作业无力。为此，需清洗油滤清器，并更换传动油。其结果是故障未能消除。清洗中发现，磁性粗滤芯上粘有很多金属粉末和黑色杂渣物。

（2）阀组调压压力问题

随动阀调整压力2.5MPa，保证除1挡外的各离合器结合，随动阀开启向变矩器供油。为1挡离合器设置的减压阀出口压力为1.25MPa，这也是该离合器的结合压力。

对系统各测点的油压进行测试，其结果为：变矩器进口溢流阀压力小于0.5MPa （标准值为0.87MPa），变速箱减压阀出口压力0.8MPa（调定值为1.25MPa），而且在发动机提速时压力脉冲摆动。为此，对变矩器溢流阀、变速箱减压阀进行了检查、清洗，更换了弹簧，并更换了变速泵，但试运转1h后，故障依然存在。

（3）检查系统管路

检查系统管路是否有漏油、阻塞、进气现象。检查中发现，磁滤器与变速泵间的胶管在中、高速时容易被吸扁，管内壁胶皮剥落，供油受阻。将该胶管更换，并在管内壁加装弹簧，保证供油畅通。而后试车，压力达到设定值，机器运转正常。但几天后，故障再次出现。

（4）变速箱出故障

再次检查减压阀出口压力，仅有0.6～ 0.7MPa，且不稳定。由磁性粗滤芯上残留的金属粉末和黑色杂渣物，判断其来源于变速箱。

5.故障原因的分析

对变速箱进行解体检查发现，第五离合器主、从片严重磨损、烧伤、变形和粘合，而推土机作业时常用前进1挡，第五离合器长期处于大扭矩工作状态，加之供油不足，系统压力低，离合器处于半结合状态，造成离合器片温升高，烧伤、磨损、变形、粘合而失效，工作乏力。更换5号离合器即旋转离合器后，故障排除，一挡作业正常。

前进1速时，5号离合器是旋转式离合器如图3所示，不同于1号，2号，3号，4号离合器。在这种型式里，5号离合器（16）的齿轮装在输出轴上，5号离合器活塞（26）则把片（5）和板（4）压到4号离合器的行星架。摩擦力把动力从4号离合器的行星架传送到5号离合器（16）的齿轮。这种旋转式离合器通常用于传递大扭矩第一速。

由于摩擦片（5）与钢片（4）发生打滑摩擦，当变薄时，离合器就需要更多的液压油使摩擦片与钢片充分结合，此时就必须进一步使发动机加速。当发动机加速到很高的空转速度时，摩擦片在钢片上的打滑时间也随之延长，由此而产生的摩擦热量会更大，当液压油变热时间和温度的增长足以改变变速箱中的密封特征时，变速箱就会产生内泄露，由于漏油会减少系统中油液的流量，为了充分结合离合器，液压泵就要输送更多的油液来产生结合离合器所必需的油压，也即需要发动机再行加速，使液压泵输出更大的流量，如此恶性循环，最终导致离合器过热或烧损，直至离合器打滑或失效，“一挡作业无力”的现象发生。

6.结语

本文通过TY220推土机出现前进一挡作业无力的故障，根据故障现象制定做一分析图。由于其变速液压回路系统较为复杂，液压元件较多，在了解其原理图后，经过基本检查、阀组检查（变矩器、液压油路的分析检查）、变速箱的检查。在确定变速箱离合器有问题时，一定要慎重，因为拆装变速箱的工作量是较大的，运用了压力测试法去排查故障所在部位，即第五离合器故障。最后分析了该离合器的结构及其故障产生的原因。本故障的诊断与分析为故障的排除起到了事半功倍的效果。

参考文献

[1]杨国平.现代工程机械故障诊断与排除大全[M].机械工业出版社，2007：35-38.

[2]徐刚，倪令华.推土机行走驱动力不足的原因分析[J].筑路机械与施工机械化.

[3]朱则刚，陆刚.工程机械车辆的使用与维修[M].中国电力出版社，2007.

作者简介：

刘猛洪（1976—），男，山东济宁人，硕士，讲师，现供职于济宁职业技术学院汽车工程系，研究方向：动力工程，汽车电子控制技术，工程机械维修。

变压器工作原理篇5

【关键词】压力容器；失效形式；安全运行

1、压力容器安全运行及影响因素

由于压力容器工作条件的特殊性，如高温、高压、介质具有强腐蚀性、毒性及易燃、易爆性等，必然增大事故的发生概率，且事故一旦发生，就具有很强的破坏性。因此压力容器从设计、制造、安装、运行、检验、修理和改造，直至报废，在压力容器整个生命周期中，运用系统工程的观点，进行严格的监察和管理，对压力容器在运行过程中的危险因素进行分析，以指导压力容器的设计、制造、运行管理，确保压力容器的安全可靠，防止事故的发生。

1.1压力容器事故原因分析

运用安全学原理的相关理论，我们知道压力容器发生事故的直接原因一般有两种：即容器本身的不安全性因素和操作人员的不安全行为以及管理上的失误。容器本身的不安全因素主要来源于设计和制造过程的缺陷；人的不安全行为则体现在压力容器的运行过程中人的主观操作；管理缺陷则表现为压力容器的安全技术管理、安全运行管理、压力容器定期检验和安全等级评定等。综合分析，压力容器发生事故的主要原因包括：设计错误，容器结构不合理，选材不当，强度不足，制造缺陷，安装不符合技术要求，安全附件规格不符，以及运行中的超压、超温、超负荷和操作不当，没有执行在用压力容器定期检验和安全等级评定，导致压力容器失效，从而引发事故。压力容器的操作条件的频繁波动，对容器的抗疲劳破坏性能不利，过高的加载速度会降低材料的断裂韧性，即使容器存在微小缺陷，也可能在压力的快速冲击而发生脆性断裂。压力容器运行过程中如果发生误操作、过量冲载且安全保护装置失效，都会导致压力容器的压力升高，以至于超载，进而可能引发爆炸事故。

1.2压力容器失效形式分析

压力容器失效是指压力容器在规定的使用环境和寿命期限内，因结构尺寸、形状和材料性能发生变化，完全失去原设计功能或未能达到原设计要求，而不能正常使用的现象。常见的压力容器失效形式大致可以分为强度失效、刚度失效、失稳失效和泄漏失效四大类。

①压力容器强度失效：压力容器在压力等荷载的作用下，因材料屈服或断裂而引起的失效形式，称为强度失效。通常包括：

a、韧性断裂：在压力等荷载作用下，产生的应力值达到或接近器壁材料的强度极限而发生的断裂。通常压力容器的韧性断裂的主要原因是壁厚过薄（设计壁厚不足和厚度因腐蚀而变薄）、内压过高或选材不当、安装不符合安全要求。

b、脆性断裂：容器没有明显的塑性变形，且器壁中的应力值远远小于材料的强度极限甚至低于材料的屈服极限而发生的断裂。脆性断裂的主要原因在于材料的脆化（材料选择不当、材料加工工艺不当、应变时效、运行环境恶劣）和材料本身的缺陷。

c、疲劳断裂：压力容器受到交变荷载的长期作用，材料本身含有裂纹或经一定循环次数后产生裂纹，裂纹扩展使容器没有经过明显的塑性变形而突然发生的断裂。疲劳断裂过程可分为裂纹萌生、扩展和断裂三个阶段。

d、蠕变断裂：压力容器在高温下长期受载，随着时间增加材料发生缓慢的塑性变形，塑性变形经长期积累而造成厚度明显减薄或鼓胀变形，最终导致容器断裂。压力容器发生蠕变时，一般壁温达到或超过其材料熔化温度的25%～35%。蠕变断裂的变形量取决于材料的韧性，断裂时的应力值低于材料使用温度下的强度极限。

e、腐蚀断裂：压力容器材料在腐蚀介质作用下，因均匀腐蚀导致壁厚减薄及材料组织结构改变或局部腐蚀造成的凹坑，使材料力学性能降低，容器承载能力不足而发生的断裂。压力容器腐蚀机理有化学腐蚀和电化学腐蚀。腐蚀形态有均匀腐蚀、孔蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、缝隙腐蚀、氢腐蚀、双金属腐蚀等。

②压力容器刚度失效：由于压力容器过渡的弹性变形而引起的失效。

③在压力作用下容器突然失去其原有的规则几何形状而引起的失效。压力容器失稳失效的重要特征是弹性挠度和荷载不成比例，且临界压力与材料的强度无关，主要取决于容器的尺寸和材料弹性性质。

④压力容器泄漏失效：容器的各种接口密封面失效或器壁出现穿透性裂纹发生泄漏而引起的失效.泄漏介质可能引起燃烧，爆炸和中毒事故，并造成严重的环境污染。压力容器泄漏的原因是多方面的，受压部件受到频繁的振动而产生裂纹，胀接管口松动，器壁局部腐蚀变薄穿孔，局部鼓包变形及密封面失效等，都会造成压力容器因泄漏而失效。

1.3压力容器的安全运行

压力容器的安全运行管理的目的是为了达到正常，满负荷开车，生产合格产品，是压力容器的工艺参数、生产负荷、操作周期、检修、安全等方面具有良好的技术性能，促使压力容器处于最佳工作状态。压力容器的运行首先要求其安全可靠，合理使用和严格管理是提高压力容器的安全可靠性，保证其安全运行的重要条件。

压力容器的安全使用包括正确的操作，维护保养和定期检修等方面。在具体的操作过程中，应做到以下几点：

①平稳操作：在操作过程中尽量保持压力容器的操作条件（如工作压力和工作温度）相对稳定。

②防止过载：防止压力容器过载主要是防止超压。

③发现故障，立即停车：压力容器在运行过程中如果发生故障，严重威胁设备及人身安全时，操作人员应该马上采取紧急措施，停止容器运行，并报告上级主管部门。

④制定合理的安全操作规程：为保证压力容器的安全运行，切实避免盲目或误操作引起事故，容器使用单位应根据生产工艺需求和容器的技术性能制定各种容器的安全操作规程，并对操作人员进行教育培训。压力容器的安全操作规程至少应包括：

a、容器的正确操作方法。

b、容器的操作工艺指标及最高工作压力、最高或最低工作温度。

c、容器开车、停车的操作程序和注意事项。

d、容器运行中应重点检查的项目和部位，以及运行中可能出现的异常现象和防止措施。

e、容器停止运行时的维护和保养。

f、异常状态下的紧急措施及事故应急处理。

⑤严格实行岗位责任制。

2.结语

变压器工作原理篇6

【关键词】空气开关；变压器；短路；保护

空气开关作为低压配电网络、电力拖动和电气控制系统中重要器件，一经问世，就由于它不仅具有控制功能，更兼根据不同型号，集短路保护、过电流保护、分励控制、欠压保护优于一体，其卓越的优越性，得到广大用户的认可，广泛受到青睐，在很多场合都得到了应用。空气开关作为一种电气元件，也并不是十全十美的，并不是在所有情况下都能够及时的发挥作用，通过多年的实践工作，发现当使用空气开关作为电路保护器件，而变压器输出端短路时，空气开关并不能起到应有的保护作用。

为了弄清这个问题，就必须从空气开关的工作原理和变压器的结构和相关工作参数特点入手，从上分析空气开关不脱扣的原因。

一、空气开关的组成结构

如图是空气开关的基本原理图，在图中“1”为空气开关的主触点，当电路正常工作时，主触点承载负载上的电流；“2”是自动脱口机构；“3”是过电流脱扣器；“4”分励脱扣器；“5”是加热电阻丝；“6”是欠电压脱扣器；“7”是脱扣按钮；“8”是跳钩；“9”是热脱扣器。脱扣器是用来接收操作命令或电路非正常情况的信号，以机械动作或触发电路的方法使脱扣机构动作。

二、空气开关的基本工作原理

常规空气开关主要是用来作为电气线路的短路保护和过载保护的，这里主要介绍一下电路短路和过载时空气开关的脱扣原理。

1.电磁脱扣

在电气设备正常工作，线路中通过的电流正常时，空气开关中电磁铁产生的电磁力大小反作用在衔铁上的弹簧拉力，电磁铁不能被吸动，空气开关保持正常运行状态。当设备或供电系统中出现短路性故障时，线路中的电流瞬间超过正常工作电流的若干倍，此时，在电磁铁上产生较强的电磁力，超过弹簧对衔铁的反作用力，衔铁被电磁铁吸动，自由脱扣机构通过机械传动机构推动，释放主触头上的跳钩。主触头在分闸弹簧拉力的作用下切断电路，从而对电路起到短路保护的作用。

2.热脱扣

线路中通过正常电流时，发热元件发热使双金属片弯曲至一定程度（刚好接传动机构电磁线圈衔铁主触头触到传动机构）并达到动态平衡状态，双金属片不再继续弯曲。若出现过载现象时，线路中电流增大，双金属片将继续弯曲，通过传动机构推动自由脱扣机构释放主触头，主触头在分闸弹簧的作用下分开，切断电路起到过载保护的作用。

通过对空气开关脱扣原理的了解，知道空气开关无论是电磁脱扣还是热脱扣，达到对电路起保护的作用，都受电流的影响很大，只有流过空开中的电流超过一定的限度。当空开中的电流瞬间变大时，电磁脱扣机构才会动作，此时热脱扣器并起不到作用；而电流只是偏大，还没有大的达到使电磁脱扣装置动作程度，在较长时间的作用下，热脱扣器发生动作。

三、变压器的基本组成

变压器最基本的组成有两个部分，一是铁心，二是绕组。在这里，主要考虑的是绕组，绕组通常用绝缘的铜线或铝线绕制，其中与电源相连的绕组称为原绕组或初级绕组；与负载相连的绕组称为副绕组或次级绕组。变压器在实际使用中分为升压变压器和低压变压器，在低压侧绕组匝数少，导线比较细；在高压侧绕组匝数多，导线比较粗。

四、变压器输入与输出参数关系

在变压器理想状态时，变压器的参数关系：

空载运行时是指变压器一次绕组接电源、二次绕组开路的状态。变压器在外加电压U1的作用下，一次绕组N1中通过的电流I0称为空载电流。I0产生工作磁通，又称励磁电流。在其作用下，二次绕组N2两端将感应出电动势。变压器的电压变换关系为：

上式说明变压器一次、二次绕组电压的有效值与一次、二次绕组的匝数成正比，比值K称为变压比，作为降压变压器时，K的值大于1。

当二次绕组接入负载ZL时，称为变压器的有载运行。一次绕组中电流有效值为I1，二次绕组中电流的有效值为I2，此时有：

上式表明，变压器一次、二次绕组电流的有效值与一次、二次绕组匝数成反比。

变压器除了有变压和变流的作用以外，还有变换阻抗的作用。在不考虑变压器的漏磁、发热等损耗时，可以认为变压器的输入功率与输出功率是相等的。在变压器的一次侧接电源电压为U1，二次测接负载阻抗ZL，在一次侧的等效阻抗为ZL'，则有：

上式说明，变压器的变压比为K时，在二次测接阻抗为ZL的负载，相当于在电源上直接接入一个阻抗为K2ZL的负载。当二次测负载阻抗为ZL=0零时，由上面的阻抗转换关系，则ZL'=0，此时的不仅是变压器的输出端处于短路状态，同时，电源也处于短路状态，电源上的电流应该会在瞬间增大。在电路中接有空气开关时，在空气开关中的电流脱扣器中会有很大的电流，进而产生较强的磁力，电磁铁吸动衔铁，使电磁脱扣机构动作而脱扣，使主触点断开，起到保护作用。但事实并非如此，空气开关并不会脱扣起保护。

空气开关不能起保护是什么原因导致的呢？其原因是空气开关中的电流并没有达到起保护作用的程度。进一步来说，又是为什么已经短路了，而电流却还没有达到使空气开关脱扣的程度呢？究其原因，变压器输出端的短路只能是一种电源的“间接短路”，它是一种在理想状态下，完全不考虑变压器线圈本身的阻抗而等效出来的短路。在实际上，变压器的线圈在接入交流电时，存在一定的阻抗，即ZL0≠0，那么在变压器负载阻抗虽然为0，二次侧的电流为：

该电流比较大，完全超过变压器正常工作时的电流，工作时间稍长，就会使变压器变热，直至变压器烧坏。而在变压器的一次侧电流为I1，根据变压器的参数转换关系：

当变压器作为降压变压器使用时，K的值大于1，当变压比K大到一定程度时，I1的值就会相应的较低，此时电流I1的值比电流I2的值要小很多，以致达不到使空气开关脱扣的电流。为了避免变压器输出端短路而空气开关不起作用，就要在电路设计和元件选取时充分考虑变压器的短路阻抗值。另外，要分清楚短路的类型，分清“直接短路”与等效出来的“间接短路”的不同。

参考文献

[1]徐立娟.电力电子技术[M].人民邮电出版社，2012.

[2]赵景波.电工基础[M].人民邮电出版社，2012.

[3]张明军.电力系统继电保护[M].人民邮电出版社，2012.

变压器工作原理篇7

关键词：电力变压器；短路能力；措施

Abstract: power transformer circuit traffic hub. It 's normal power play to decide the whole line safety is it right?. With the development of power system capacity increase constantly, the power supply enterprise to constantly improve the reliability of power system, transformer anti-short circuit ability to become a prominent problem. This article through the analysis on the short-circuit withstand ability of transformer requirements and measures were discussed.

Key words: power transformer; short-circuit capacity; measures

1 电力变压器概述

变压器是电力系统的重要设备，因此它稳定可靠运行将对电力系统的安全将发挥非常重要的作用。但是，由于设计和制造技术不完善的限制，不时有发生各类变压器故障跳闸，近年来，短路故障更是层出不穷，严重影响了电力系统的正常运行。电力变压器主要是采用电力电子技术实现的，其基本原理为在原方将工频信号通过电力电子电路转化为高频信号，即升频，然后通过中间高频隔离变压器耦合到副方，再还原成工频信号，即降频。通过采用适当的控制方案来控制电力电子装置的工作，从而将一种频率、电压、波形的电能变换为另一种频率、电压、波形的电能。由于中间隔离变压器的体积取决于铁芯材质的饱和磁通密度以及铁芯和绕组的最大允许温升，而饱和磁通密度与工作频率成反比，这样提高其工作频率就可提高铁芯的利用率，从而减小变压器的体积并提高其整体效率。

2对变压器抗短路能力的要求

运行着的变压器当其出口近区短路故障时,对变压器有着极大的破坏性。随着电力系统供电负荷的不断增长,单台变压器容量相应增大,供电范围趋向密集,近区短路故障的发生几率增大,近年来省内一些变压器故障几乎均由变压器 出口近区短路造成损坏。提高 110kV级及以上电力变压器的抗突发短路能力已是变压器制造和运行急需解决的重要课题。

2.1对新安装的变压器设备要求

2.1.1选型的产品必须符合有关标准和规定(包括进口设备)且是经过鉴定的产品(包括合资企业设备)。产品的技术条件和主要结构图纸应进行确认,110kV及 以上电压等级的产品应审查短路计算报告,特别是内绕组,要有足够的安全裕度。

2.1.2220kV及以上 电压等级变压器必须要认真做好赴厂监造和验收工作。

2.1.3基建工程中凡进行重大缺陷处理应及时向生产部门通报备案,工程结束后应在规定期内向生产部门移交有关技术资料和备件。

2.1.4 认真执行现行的交接试验规程。110kV 及以上电压等级变压器必须做低电压单相短路阻抗测试或用频谱法测度以积累判断线圈变形的原始参数(包括恢复性大修后的变压器)。

2.2对提高变压器耐受短路冲击能力方面要求

2.2.1新、扩(改)建工程中要优先选用经短路试验验证过的产品(其中110kV 及以下产品必须进行)。从1998年下半年起,对未做过短路试验的110kV 及以下电压等级产品将不予选用。

2.2.2发电厂新、扩(改)建工程中的高压厂变、启备变原则上均不再选用分裂式绕组结构,宜采用双绕组结构。

2.2.3加强运行安全,应尽可能减少 出口 和近区短路故障出现次数。

2.2.4变压器大修中要注意检查绕组、引线是否变形,绝缘件有无松动、位移等现

2.3对发生短路故障后变压器检查要求

2.3.1变压器承受出口或近区短路故障后应进行检查,除常规的色谱测量、直流电阻、绝缘试验外,还应采用低电压单相短路阻抗测 试和频谱法相结合的方法,同时根据故障电流值与变压器的承受 能力进行 比较,井根据上述试验结果决定是否对变压器作进一步的检查。

2.3.2 为积累数据,要求从1997 年 起 对110k V 及以 上电压待级变压器结合预防性试验测 出低 电压单相短路阻抗和频谱波形的基准数据,以便供发生故障后作 比较分析。变压器标准规定:变压 器在运行条件下,任一分接位置应能承受由于线端短路而产生的 电动力而无损伤。

3 提高电力变压器抗短路能力的措施

变压器的安全、 经济、 可靠运行与出力，取决于本身的制造质量和运行环境以及检修质量。本章试图回答在变压器运行维护过程中，有效预防变压器突发性故障的措施。 电网经常由于雷击、 继电保护误动或拒动等造成短路，短路电流的强大冲击 可能使变压器受损，所以应从各方面努力提高变压器的耐受短路能力。变压器短路冲击事故的统计结果表明，制造原因引起的占 80%左右，而运行、维护原因引起的仅占 10%左右。有关设计、 制造方面的措施在第二章已有论述，本章着重就 运行维护过程中应采取的措施加以说明。运行维护过程中，一方面应尽量减少短路故障，从而减少变压器所受冲击的次数；另一方面应及时测试变压器绕组的形变，防患于未然。

3.1 规范设计，重视线圈制造的轴向压紧工艺制造厂家在设计时，除要考虑变压器降低损耗，提高绝缘水平外，还要考虑到提高变压器的机械强度和抗短路故障能力。在制造工艺方面，由于很多变压器都采用了绝缘压板，且高低压线圈共用一个压板，这种结构要求要有很高的制造工艺水平，应对垫块进行密化处理，在线圈加工好后还要对单个线圈进行恒压干燥,并测量出线圈压缩后的高度; 同一压板的各个线圈经过上述工艺处理后，再调整到同一高度，并在总装时用油压装置对线圈施加规定的压力，最终达到设计和工艺要求的高度。 在总装配中，除了要注意高压线圈的压紧情况外，还要特别注意低压线圈压紧情况的控制。由于径向力的作用，往往使内线圈向铁心方向挤压，故应加强内线圈与铁心柱间的支撑，可通过增加撑条数目并采取厚一些的纸筒作线圈骨架等措施来提高线圈的径向动稳定性能。

3.2 对变压器进行短路试验，以防患于未然

变压器大型设备的质量保证要依靠它的科学合理的材料和水平生产，之后是依赖检查环节，各种情况各种环境都应该进行试验。了解其优势和劣势所在，能够全面掌握它的性能。对短路问题进行检查，对于缺点缺陷及时修整，保证对设计制造原理的把握和成品性能熟知于心，对其未来状况进行预测。

3.3 使用可靠的继电保护与自动重合闸系统短路是一项经常性的问题，虽然出现的频率较高，范围较广，但至今还没有特别有效的措施能够完全避免或解决。 这当中问题最为突出的是 10KV，短路的原因有人为运行失误，老鼠等误入，天气性破坏，使用者过错如家电使用不当，这些是通常出现最多的原因。 主要应对方式是直流电源的必要装配，操作时注意顺序。更要注意修理方式要有一定的依据，不可随意乱动，否则不但无法完成修理，反而适得其反，还很可能造成变压器整个报废掉，连再次修理的机会都没有。由于短路问题很可能会自行消解，一些单位会考虑这种自行消解发生的可能性大小来决定是不是一定要选择在电缆上用重合间，并可以通过加长两次合间中间的停顿来避免相同的伤害不断发生，损害变压器，与短路事件相关联的变压器，要做好检查记录，预防与保护结合。

结语

变压器工作原理篇8

关键词：不完全谐振；应用分析；问题

中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：

在火电厂所使用的中压电气设备主要涉及到的是6kV等级的电流互感器、电压互感器、绝缘子、油浸式变压器、交流感应电动机、真空断路器、干式变压器和封闭母线等。这些设备不但电压等级不一，容量也各不相同。根据电气装置安装工程电气设备交接试验标准，这些中压设备都应进行工频交流耐压试验。如果只用试验变压器，需要多台且很大的容量才能满足要求。为减少试验设备，提高工作效率，提出了工频不完全谐振的试验方法，即利用并联谐振和串联谐振的原理，提高试验电压，减少试验电流。

1几种工频不完全谐振

1.1工频并联补偿

工频并联补偿是在试验变压器的额定电压能满足试验电压的要求，但电流达不到被试品所需试验电流的情况下，采用并联谐振对电流加以补偿，解决容量不足的问题，原理接线如图1所示。

图1工频并联补偿原理图

由于现场设备试验电压各不相同，如果用这种方法进行现场试验，需要配置5~6台不同容量和不同电压等级的变压器，以满足现场的要求，并且每台变压器基本只能对一类或两类现场设备进行交流耐压试验。

1.2工频串联补偿

串联补偿主要用于试验变压器的额定电压不能满足所需试验电压，但电流容量能满足被试品试验电流的情况下，试验接线如图2所示。

图2工频串联补偿原理图

被试品CX上的电压取决于试验回路中电流的大小，其值可高于试验变压器输出电压许多倍。但试验电流受到试验变压器一次额定电流范围的限制，对于现场电容量很小或很大的设备，很难通过这种方法进行交流耐压试验。

1.3工频串并联补偿

串并联混合补偿是在试验变压器的额定电压和额定电流都不能满足试验要求时，同时运用串、并联谐振线路，通称串并联补偿法，其原理如图3所示。

图3串并联混合补偿原理图

使L2对CX欠补偿，即并联后仍呈容性负荷，再与L1形成串联谐振，这样能同时满足试验电压和电流的要求。对不同试验电压或者不同容量的被试品，常采用图3接线。虽然被试电气设备的电压和电容量各不相同，但只要合理配置电抗器和电容器以及试验变压器，采用这种试验方式就可以完成所有电气设备的交流耐压试验。

2实际应用和分析

2.1电气设备的试验参数

以100MW的火电机组为例，将中压电气备的试验参数列入表1。

表1 被试验中压电气设备试验参数

根据表1并结合以往的试验方法，通常需要配置5台不同类型的试验变压器和若干电抗器（6个左右），由于工频并联补偿时变压器利用效率较低，而工频串并联补偿灵活高效，所以提出用两台试验变压器加若干电抗器和一个电容器串并联混合补偿，完成全厂的工频交流耐压试验。对于表1中的低试验电压设备和小容量低试验电压设备，只需要进行简单的交流耐压试验。

2.2大容量低试验电压设备

大容量低试验电压设备主要是指6kV电力电缆和较长母线。以6kV电力电缆交流耐压试验作为实例结合工频串并联补偿法进行分析。

根据交联聚乙烯电缆每千米的电容量和发电厂实际电缆长度计算，电缆电容量一般在0.42μF以下，即一般电容电流小于2.0A。根据图3的串并联补偿原理图，并结合6kV电动机交流耐压试验和其他低压电气设备的交流耐压试验要求，选择1台10kV，600mA的变压器作为试验变压器。根据试验变压器容量并考虑余量，选择在试验电压为15kV时补偿0.5A左右的电抗器，经计算可以得出电抗器电感量大约为95H。由于一般设备电容电流小于2.0A，故需要3个95H电抗器用于并联补偿。为了方便电抗器的配备和通用性原则，提出再增加1~3个95H电抗器用于串联谐振。表2是部分电缆的计算和实际试验数据，其图3串并联混合补偿原理图。

表2 部分电力电缆交流耐压计算和实测参数

中电抗器3个（95H，27kV），变压器1台10kV，6kVA，基本完成了15kV的试验电压，电容电流在1.5A以下的电力电缆交流耐压试验工作。与并联补偿相比，增加了前期准备工作（对现场设备电容值的测量），提高了技术难度，但减少了1台试验变压器，提高了设备有效利用率和工作效率。

2.3小容量高试验电压设备

小容量高试验电压设备主要有高压开关、电流互感器、电压互感器、绝缘子、干式变压器等。由于这些设备基本无对地电容（或者很小），如果需要利用串联谐振，只要增加1个电容器就能满足需求。利用100kV试验电压，可以得出需要的电容器电容值大于18nF，而由于变压器最大电流为600mA，因此又要求电容器电容值要小于19nF。因此选取18nF，100kV的补偿电容器。

2.4大容量高试验电压设备

大容量高试验电压设备主要是高压厂用变压器和封闭母线。以某台100MW机组高压厂变为例：高压厂变高压侧电容值17.98nF，试验电压68kV，电容电流0.384A。如果利用串联谐振，只需6个95H的电抗器加上1台10kV、6kVA的试验变压器即可完成试验。

2.5试验中应注意的问题

工频不完全谐振（工频并联补偿、工频串联补偿、工频串并联补偿）在现场应用中，还应注意以下几点：

（1）试验电压必须直接在被试品两端测量。

（2）电抗器应满足电流和绝缘强度的要求

（3）并联补偿要求过流速断保护可靠动作。

（4）串并联补偿除了电流保护和电压保护外，还必须保持回路中并联补偿后的容性状态，以保证串联补偿的效果。

（5）本文中补偿用电抗器直流电阻为750Ω左右，而电感量为95H，在工频状态下阻抗远大于直流电阻，所以忽略不计，实际中如果参数有变化必须要重新考虑。

3结论

工频不完全谐振已普遍应用于电力设备交流耐压试验，但以往主要是用工频并联补偿，无法同时满足试验电流和电压的要求，需要多个试验变压器和电抗器组合，不仅浪费较大，而且设备利用和工作效率低下。如果能灵活运用工频不完全谐振，不但可以减少试验变压器数量，也可以利用其灵活性有效增加设备利用率，减少设备的现场搬运工作量，提高工作效率。

参考文献：

[1]GB50150-2006电气装置安装工程电气设备交接试验标准[S].北京：中国计划出版社，2006.