变压器过励磁

变压器过励磁

变压器过励磁是设计、制造与运行中常遇到的现象。

我们首先谈一下变压器过励磁是怎样产生的？  以及它对变压器有什么危害？

产生过励磁的原因：

    a. 铁心结构上原因，目前都采用冷轧晶粒取向硅钢片作为铁心导磁材料，铁心为全斜45接缝的叠片方式，接缝分两处错开并有一搭接距离。在搭接处的截面虽增大了倍，但有效厚度却少了，故接缝处实际截面还是小了，故在接缝处有过励磁，磁通密度大了倍。因此目前在发展阶梯式接缝，即接缝在六处错开，这样，有效厚度可保持，实际面积是增加了=1.18。作为过渡措施，接缝在三处错开，这是因阶梯式接缝需改变切线的软件。

    b.恒磁通调压的变压器带有负载时，为保持不同负载下的输出电压为恒定值就必须补偿阻抗压降，必须能过分接位置的变换或增加外施电压。当外施电压大于分接电压时或增加外施电压时会产生过励磁。

    c.自耦变压器采用中点调压方式时，在铁心中有过励磁现象。自耦变压器的电压比越接近，过励磁越严重。一般是电压比大于等于2时的自耦变压器才能采用中点调压方式。

    d.空载变压器在合闸间的过渡过程有过励磁。当铁心中有剩磁通，且在外施电压过零时的瞬间合闸，则过励磁最大，是最不利的空载合闸状态。这是变压器固有特性所引起的瞬时过励磁现象。当f=50Hz时，在0.01s内磁通达最大值。

    现在发展电子型电压达峰值时合闸的断路器，以减少合闸瞬间过励磁。

    e.三相三柱式铁心，Yyn0结法变压器，由于负载不平衡会引起中点电压浮动，此时铁心中也会过励磁。

    f.发电机甩负载时会在变压器与发电机联结端子上出现过电压，并引起过励磁。当f=50Hz时，磁通可在0.02s内达最大值。

    g.在中点接地系统中，在单相接地故障的异常工况下，健全相的相电压会增加，110kV及以上系统，此电压会增加1.3倍。故障期间，铁心会过励磁。

    h.当电网频率低于额定频率时，当感性电压不变时，频率的降低会引起铁心中磁通的增加，会有过励磁。

铁心中产生过励磁时会影响：

a.空载损耗会增加；

b.变压器的噪声水平将增加；

     c.空载电流中高次谐波含量增加；

     d.涌流会大于空载电流，引起较大的机械力；

     e.达励磁时杂散磁通会离开主磁路引起结构件中附加损耗；

f.铁心的温升会增加；

g.过励磁的同时还有过电压，绝缘结构应能承受住这一过电压。

    因此，在IEC76-1标准上对过励磁能力有一规定，在设计时要保证变压器能具有一定的过励磁能力。

    在运行中，要保持一定的过励磁水平。

    如不具有过励磁能力或承受较大过励磁能力，会影响变压器的安全运行。

    在制造中常采用高频机组作电源是为了铁心中磁通密度为额定值，如感应试验时一般要采用100Hz及以上频率的电源。     

         为什么变压器各部分需加各类绝缘件？

      生产中如何注意绝缘件的清洁并防止其它变形？

（1） 各部分绝缘的作用

      a.  薄纸筒小油隙的作用。变压器油有一特点：当油隙尺寸为3mm时，油隙绝缘强度为14kV/mm；为6mm时，则为101kV/mm。油隙尺寸越大，每毫米绝缘强度越低。因此，在一个油隙中加一张纸板就能提高油的绝缘强度，油隙分得越小，油绝缘强度越高。这就是用小油隙的理由。

在油与纸的绝缘结构中，δmm厚的纸板的绝缘强度只有相当于0.5δmm油隙的绝缘强度。也就是说，在相同的距离下，纸板越厚，绝缘强度就越低。这就是用薄纸筒的理由。

但是，油隙的最小值应由散热条件来确定，一般不小于7mm；而纸筒的厚度最小值应由机械强度来确定，一般最小为3mm，即1.5mm纸板围两层。应当注意，靠近内绕组的油隙应保持7～8mm，靠近外绕组的油隙应保持8～9mm。绕组间主绝缘之间油隙也可由瓦楞纸板形成。绕组匝绝缘越厚，该油隙绝缘强度越高；绕组油道大引起电场畸变，则绝缘强度低。采用薄纸筒小油隙结构时绕组间距离小了，但也降低了端部电场强度，应加角环或引伸纸筒，且在端部线段内外侧垫纸条。

主绝缘采用薄纸筒小油隙的结构能使绝缘尺寸缩小，节约材料。在相间加隔板，绕组外加围屏，套管外加电木筒也是这个原因，目的都是提高油的绝缘强度。

b. 角环的作用。角环也是油屏障的一种，起增加绕组端部到铁轭和绕组端部间的爬电距离的作用。

c. 成型绝缘件的作用。成型绝缘件是用湿纸浆直接成型的，因此具有极高的电气性能，可以做成和各种不同电力线相平行的形状，形成极好的油屏障，减少垂直电场的作用。

可以根据需要做成产品要求的厚度，并能实现产品的特殊要还应，如实现机械支承和密封，还能实现薄纸筒小油隙的结构。

d. 酚醛胶纸筒（电木筒）的作用。油浸式变压器采用酚醛纸筒作绝缘，主要是因为它有较高的机械强度，便于套装。但是这种纸筒的耐压值为：

   厚度/mm     3.0    4.0    5.0    6.0    7.0

耐压值/kV     2.4    28    32     36     40

    可见其电气强度较差。这是因为纸筒层间的固化物树脂与纸是不同的物质，在交界面电场畸变，且有气泡和杂质存在。胶纸的底纸不易被油浸渍，纸纤维的空隙不易被油填满，空气和水分消除不易彻底，且容易吸潮。所以一般只在低电压绕组内采用。

e. 压钉绝缘的作用。铁心柱上不能有短路匝，绕组中不能有短路匝，结构件上也不能形成短路匝。钢压板（压环）上开一缺口就是这个道理，绝缘压板无缺口。

但是，正压钉都拧在夹件上，反压钉都拧在压板上。如果正压钉下面或反压钉上面不放压钉绝缘，很容易使钢压板短路，即在压板断口处，压板通过正压钉一夹件一正压钉，或反压板一夹件一反压钉，使钢压板形成短路匝，如图36-1所示。

（2） 绝缘件的清洁、变形和开胶

变压器器身进行真空干燥前一定要灰尘吸掉。在绝缘件上不要用铅笔写字，因为铅笔芯一般是导体；也不要用粉笔作标记，因为粉笔是硫酸钙，溶于油中易形成油垢；要用蓝铅笔做标记，因为它是非导体，不影响电气强度。

绝缘件的清洁与否对电气强度影响很大，若绝缘件上有粉尘，经过油的冲洗就随油游动起来。因为粉尘中有许多金属粒子，它在电场的作用下，排成串，形成带电体之间的通路（搭桥），从而破坏了绝缘强度，造成放电。电压越高，粉尘游离越严重。越容易放电。

层压绝缘件开胶的原因有：（a）涂胶量小或胶的浓度不够，使树脂没有足够的粘结力；（b）温度低或时间短，树脂不能彻底进行固化反应；（c）压力不足或在粘结过程中压力减少，树脂只是自身固化成膜，而使被粘合面间不能真正粘结；（d）炉内升温太快，出炉的温度高或冷却太快，内部包含很大热量，失掉压力后和空气急剧接触形成内应力而把粘结层拉开。

绝缘件变形的种类有收缩变形和翘曲变形。变形的原因有：（a）材料本身含水量大；（b）含水量不均匀，或水分挥发速度不一，收缩快慢不等；（c）局部受热或局部受潮；(d)存放的方式和地点不当，如应平放的而采用了立放。