變壓器過(guò)勵磁

變壓器過(guò)勵磁是設計、制造與運行中常遇到的現象。

我們首先談一下變壓器過(guò)勵磁是怎樣產(chǎn)生的？ 以及它對變壓器有什么危害？

產(chǎn)生過(guò)勵磁的原因：

a. 鐵心結構上原因，目前都采用冷軋晶粒取向硅鋼片作為鐵心導磁材料，鐵心為全斜45接縫的疊片方式，接縫分兩處錯開(kāi)并有一搭接距離。在搭接處的截面雖增大了倍，但有效厚度卻少了，故接縫處實(shí)際截面還是小了，故在接縫處有過(guò)勵磁，磁通密度大了倍。因此目前在發(fā)展階梯式接縫，即接縫在六處錯開(kāi)，這樣，有效厚度可保持，實(shí)際面積是增加了=1.18。作為過(guò)渡措施，接縫在三處錯開(kāi)，這是因階梯式接縫需改變切線(xiàn)的軟件。

b.恒磁通調壓的變壓器帶有負載時(shí)，為保持不同負載下的輸出電壓為恒定值就必須補償阻抗壓降，必須能過(guò)分接位置的變換或增加外施電壓。當外施電壓大于分接電壓時(shí)或增加外施電壓時(shí)會(huì )產(chǎn)生過(guò)勵磁。

c.自耦變壓器采用中點(diǎn)調壓方式時(shí)，在鐵心中有過(guò)勵磁現象。自耦變壓器的電壓比越接近，過(guò)勵磁越嚴重。一般是電壓比大于等于2時(shí)的自耦變壓器才能采用中點(diǎn)調壓方式。

d.空載變壓器在合閘間的過(guò)渡過(guò)程有過(guò)勵磁。當鐵心中有剩磁通，且在外施電壓過(guò)零時(shí)的瞬間合閘，則過(guò)勵磁最大，是最不利的空載合閘狀態(tài)。這是變壓器固有特性所引起的瞬時(shí)過(guò)勵磁現象。當f=50Hz時(shí)，在0.01s內磁通達最大值。

現在發(fā)展電子型電壓達峰值時(shí)合閘的斷路器，以減少合閘瞬間過(guò)勵磁。

e.三相三柱式鐵心，Yyn0結法變壓器，由于負載不平衡會(huì )引起中點(diǎn)電壓浮動(dòng)，此時(shí)鐵心中也會(huì )過(guò)勵磁。

f.發(fā)電機甩負載時(shí)會(huì )在變壓器與發(fā)電機聯(lián)結端子上出現過(guò)電壓，并引起過(guò)勵磁。當f=50Hz時(shí)，磁通可在0.02s內達最大值。

g.在中點(diǎn)接地系統中，在單相接地故障的異常工況下，健全相的相電壓會(huì )增加，110kV及以上系統，此電壓會(huì )增加1.3倍。故障期間，鐵心會(huì )過(guò)勵磁。

h.當電網(wǎng)頻率低于額定頻率時(shí)，當感性電壓不變時(shí)，頻率的降低會(huì )引起鐵心中磁通的增加，會(huì )有過(guò)勵磁。

鐵心中產(chǎn)生過(guò)勵磁時(shí)會(huì )影響：

a.空載損耗會(huì )增加；

b.變壓器的噪聲水平將增加；

c.空載電流中高次諧波含量增加；

d.涌流會(huì )大于空載電流，引起較大的機械力；

e.達勵磁時(shí)雜散磁通會(huì )離開(kāi)主磁路引起結構件中附加損耗；

f.鐵心的溫升會(huì )增加；

g.過(guò)勵磁的同時(shí)還有過(guò)電壓，絕緣結構應能承受住這一過(guò)電壓。

因此，在IEC76-1標準上對過(guò)勵磁能力有一規定，在設計時(shí)要保證變壓器能具有一定的過(guò)勵磁能力。

在運行中，要保持一定的過(guò)勵磁水平。

如不具有過(guò)勵磁能力或承受較大過(guò)勵磁能力，會(huì )影響變壓器的安全運行。

在制造中常采用高頻機組作電源是為了鐵心中磁通密度為額定值，如感應試驗時(shí)一般要采用100Hz及以上頻率的電源。

為什么變壓器各部分需加各類(lèi)絕緣件？

生產(chǎn)中如何注意絕緣件的清潔并防止其它變形？

（1） 各部分絕緣的作用

a. 薄紙筒小油隙的作用。變壓器油有一特點(diǎn)：當油隙尺寸為3mm時(shí)，油隙絕緣強度為14kV/mm；為6mm時(shí)，則為101kV/mm。油隙尺寸越大，每毫米絕緣強度越低。因此，在一個(gè)油隙中加一張紙板就能提高油的絕緣強度，油隙分得越小，油絕緣強度越高。這就是用小油隙的理由。

在油與紙的絕緣結構中，δmm厚的紙板的絕緣強度只有相當于0.5δmm油隙的絕緣強度。也就是說(shuō)，在相同的距離下，紙板越厚，絕緣強度就越低。這就是用薄紙筒的理由。

但是，油隙的最小值應由散熱條件來(lái)確定，一般不小于7mm；而紙筒的厚度最小值應由機械強度來(lái)確定，一般最小為3mm，即1.5mm紙板圍兩層。應當注意，靠近內繞組的油隙應保持7～8mm，靠近外繞組的油隙應保持8～9mm。繞組間主絕緣之間油隙也可由瓦楞紙板形成。繞組匝絕緣越厚，該油隙絕緣強度越高；繞組油道大引起電場(chǎng)畸變，則絕緣強度低。采用薄紙筒小油隙結構時(shí)繞組間距離小了，但也降低了端部電場(chǎng)強度，應加角環(huán)或引伸紙筒，且在端部線(xiàn)段內外側墊紙條。

主絕緣采用薄紙筒小油隙的結構能使絕緣尺寸縮小，節約材料。在相間加隔板，繞組外加圍屏，套管外加電木筒也是這個(gè)原因，目的都是提高油的絕緣強度。

b. 角環(huán)的作用。角環(huán)也是油屏障的一種，起增加繞組端部到鐵軛和繞組端部間的爬電距離的作用。

c. 成型絕緣件的作用。成型絕緣件是用濕紙漿直接成型的，因此具有極高的電氣性能，可以做成和各種不同電力線(xiàn)相平行的形狀，形成極好的油屏障，減少垂直電場(chǎng)的作用。

可以根據需要做成產(chǎn)品要求的厚度，并能實(shí)現產(chǎn)品的特殊要還應，如實(shí)現機械支承和密封，還能實(shí)現薄紙筒小油隙的結構。

d. 酚醛膠紙筒（電木筒）的作用。油浸式變壓器采用酚醛紙筒作絕緣，主要是因為它有較高的機械強度，便于套裝。但是這種紙筒的耐壓值為：

厚度/mm 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0

耐壓值/kV 2.4 28 32 36 40

可見(jiàn)其電氣強度較差。這是因為紙筒層間的固化物樹(shù)脂與紙是不同的物質(zhì)，在交界面電場(chǎng)畸變，且有氣泡和雜質(zhì)存在。膠紙的底紙不易被油浸漬，紙纖維的空隙不易被油填滿(mǎn)，空氣和水分消除不易徹底，且容易吸潮。所以一般只在低電壓繞組內采用。

e. 壓釘絕緣的作用。鐵心柱上不能有短路匝，繞組中不能有短路匝，結構件上也不能形成短路匝。鋼壓板（壓環(huán)）上開(kāi)一缺口就是這個(gè)道理，絕緣壓板無(wú)缺口。

但是，正壓釘都擰在夾件上，反壓釘都擰在壓板上。如果正壓釘下面或反壓釘上面不放壓釘絕緣，很容易使鋼壓板短路，即在壓板斷口處，壓板通過(guò)正壓釘一夾件一正壓釘，或反壓板一夾件一反壓釘，使鋼壓板形成短路匝，如圖36-1所示。

（2） 絕緣件的清潔、變形和開(kāi)膠

變壓器器身進(jìn)行真空干燥前一定要灰塵吸掉。在絕緣件上不要用鉛筆寫(xiě)字，因為鉛筆芯一般是導體；也不要用粉筆作標記，因為粉筆是硫酸鈣，溶于油中易形成油垢；要用藍鉛筆做標記，因為它是非導體，不影響電氣強度。

絕緣件的清潔與否對電氣強度影響很大，若絕緣件上有粉塵，經(jīng)過(guò)油的沖洗就隨油游動(dòng)起來(lái)。因為粉塵中有許多金屬粒子，它在電場(chǎng)的作用下，排成串，形成帶電體之間的通路（搭橋），從而破壞了絕緣強度，造成放電。電壓越高，粉塵游離越嚴重。越容易放電。

層壓絕緣件開(kāi)膠的原因有：（a）涂膠量小或膠的濃度不夠，使樹(shù)脂沒(méi)有足夠的粘結力；（b）溫度低或時(shí)間短，樹(shù)脂不能徹底進(jìn)行固化反應；（c）壓力不足或在粘結過(guò)程中壓力減少，樹(shù)脂只是自身固化成膜，而使被粘合面間不能真正粘結；（d）爐內升溫太快，出爐的溫度高或冷卻太快，內部包含很大熱量，失掉壓力后和空氣急劇接觸形成內應力而把粘結層拉開(kāi)。

絕緣件變形的種類(lèi)有收縮變形和翹曲變形。變形的原因有：（a）材料本身含水量大；（b）含水量不均勻，或水分揮發(fā)速度不一，收縮快慢不等；（c）局部受熱或局部受潮；(d)存放的方式和地點(diǎn)不當，如應平放的而采用了立放。