空氣開(kāi)關(guān)對(duì)變壓器短路保護(hù)失效分析范文

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摘要:變壓器上的空氣開(kāi)關(guān)是電力拖動(dòng)、電氣控制系統(tǒng)、低壓配電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的較為重要的電氣元件，它具有多種保護(hù)與控制性功能，對(duì)保護(hù)變壓器的輸出功能具有重要的意義。基于此點(diǎn)，本文根據(jù)變壓器的參數(shù)與工作特點(diǎn)及相互之間的關(guān)系，首先闡述了變壓器的組成，其次探討了空氣開(kāi)關(guān)的基本工作原理，最后分析了變壓器的輸出和輸入之間的參數(shù)關(guān)系，總結(jié)了在使用變壓器的過(guò)程中當(dāng)空氣開(kāi)關(guān)作為保護(hù)系統(tǒng)時(shí)，探討變壓器在輸出短路的過(guò)程中空氣開(kāi)關(guān)不能起到保護(hù)作用的因素，以期使空氣開(kāi)關(guān)能夠保護(hù)變壓器的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞:空氣開(kāi)關(guān);變壓器輸出;短路保護(hù)作用

空氣開(kāi)關(guān)屬于一種電器元件，其存在優(yōu)勢(shì)的同時(shí)也存在著一定的缺點(diǎn)，也并不是在任何條件下都能將其自身的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)。筆者在多年的實(shí)踐工作中發(fā)現(xiàn)使用空氣開(kāi)關(guān)保護(hù)變壓器時(shí)，如果變壓器的輸出端出現(xiàn)短路的現(xiàn)象，空氣開(kāi)關(guān)將不能起到保護(hù)的作用。因此為了能夠?qū)⒋祟悊?wèn)題解決，應(yīng)從空氣開(kāi)關(guān)的自身工作原理與變壓器的工作參數(shù)和結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，分析其不能對(duì)變壓器起到保護(hù)作用的因素。［1］

1變壓器的組成

變壓器是由兩個(gè)主要部分組成，第一是繞組，第二是鐵心。這兩個(gè)組成部分主要關(guān)注的是繞組，在一般情況下，繞組都是運(yùn)用絕緣的鋁線或銅線所制成的。與電源相連接的繞組，將其稱為初級(jí)繞組或原繞組。將與負(fù)載相相連接的繞組稱之為次級(jí)繞組或者是副繞組。在使用變壓器的過(guò)程中可將其分成低壓變壓器器和升壓變壓器，如果低壓側(cè)繞組匝數(shù)較少，會(huì)使得導(dǎo)線較細(xì)。如果高壓側(cè)繞組匝的數(shù)量增多，會(huì)促使導(dǎo)線變粗。［2］

2空氣開(kāi)關(guān)的工作原理

一般來(lái)說(shuō)空氣開(kāi)關(guān)都是用于對(duì)電氣線路的過(guò)載和短路的保護(hù)，以下主要解釋了空氣開(kāi)關(guān)的過(guò)載和短路的脫扣原理。

2．1電磁的脫扣原理

在電力設(shè)備正常運(yùn)行工作的過(guò)程中，線路內(nèi)所通過(guò)的電流是正常大小，在空氣開(kāi)關(guān)內(nèi)部的電磁鐵產(chǎn)生的電磁力反作用于銜鐵上面的彈簧，使電磁鐵不容易被吸動(dòng)，促使空氣開(kāi)關(guān)能夠保持在正常的運(yùn)行狀態(tài)下運(yùn)行。當(dāng)供電系統(tǒng)中的設(shè)備出現(xiàn)短路的故障時(shí)，在線路內(nèi)的電流很容易超過(guò)正常電流瞬間增大，造成電磁鐵的上面瞬間產(chǎn)生巨大的電磁力，超出彈簧對(duì)銜鐵自身的反作用力，使得銜鐵被電磁吸動(dòng)。此時(shí)，自由脫扣機(jī)構(gòu)會(huì)通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)被推動(dòng)，將主觸頭上的跳鉤釋放出去，主觸頭受到分閘彈簧的拉力作用斷開(kāi)連接將短路切斷。這樣空氣開(kāi)關(guān)會(huì)對(duì)電流的短路現(xiàn)象起到保護(hù)的作用。［3］

2．2熱脫扣現(xiàn)象

在線路中的電流正常運(yùn)行時(shí)，其中的發(fā)熱元件在發(fā)熱的過(guò)程中會(huì)促使雙金屬片出現(xiàn)彎曲的現(xiàn)象。在彎曲到一定程度下，能夠達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡的效果，此時(shí)雙金屬片不能再繼續(xù)彎曲。如果產(chǎn)生了過(guò)載的現(xiàn)象，并且線路內(nèi)的電流出現(xiàn)增大的現(xiàn)象時(shí)，雙金屬片會(huì)出現(xiàn)超過(guò)動(dòng)態(tài)平衡繼續(xù)彎曲的現(xiàn)象，達(dá)到一定程度時(shí)可通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)自由脫扣機(jī)構(gòu)將主觸頭釋放。在一般情況下主觸頭能夠在分閘彈簧的作用下分開(kāi)，將短路切斷，進(jìn)而能夠起到保護(hù)電路的作用。實(shí)際上通過(guò)對(duì)空氣開(kāi)關(guān)的脫扣原理進(jìn)行詳細(xì)的了解，就能發(fā)現(xiàn)空氣開(kāi)關(guān)不管是熱脫扣還是電磁脫扣都能對(duì)電路起到一定的保護(hù)作用，而且他們都會(huì)受到電流的影響，只有在空氣開(kāi)關(guān)的電流超過(guò)了一定的大小后，并且電流瞬間出現(xiàn)變大的現(xiàn)象，電磁脫落扣才能工作，而這時(shí)熱脫扣器實(shí)際上不能起到保護(hù)的作用。如果電流僅是偏大，沒(méi)有達(dá)到能使電磁脫落裝置出現(xiàn)動(dòng)作的程度，此時(shí)在長(zhǎng)期大電流的作用下，熱脫扣器將會(huì)出現(xiàn)動(dòng)作，起到保護(hù)作用。

3變壓器的輸出和輸入之間參數(shù)關(guān)系

當(dāng)變壓器處于理想的狀態(tài)下，會(huì)得出變壓器的參數(shù)的關(guān)系為:當(dāng)空間參數(shù)處于運(yùn)行的狀態(tài)時(shí)候，將其劃定為一次繞組的接電源和二次繞組的開(kāi)路的狀態(tài)。此外變壓器在受到電壓的UI作用下在一次繞組的N1內(nèi)所通過(guò)的電流I0將其稱之為空載電流。此外I0能夠產(chǎn)生磁通，可將其稱之為勵(lì)磁電流。在它的作用下，其中的二次繞組N2的兩端會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)的實(shí)例，可將變壓器的變換關(guān)系式為:u1u2=N1N2=K此公式說(shuō)明了變壓器的一次繞組、二次繞組電壓有效值與一次繞組的匝數(shù)形成正比。可將比例K稱之為變壓比。將其作為降壓變壓器時(shí)，其中K的數(shù)值會(huì)大于1。綜上所述，空氣開(kāi)關(guān)不能起到保護(hù)作用的原因一方面是由于空氣開(kāi)關(guān)中的電流值沒(méi)有達(dá)到保護(hù)要求的臨界值。另一方面，出現(xiàn)短路時(shí)空氣開(kāi)關(guān)沒(méi)有對(duì)變壓器起到保護(hù)作用時(shí)，分析其原因。在變壓器的輸出處的短路僅能使一種電源系統(tǒng)的間接性的短路，它屬于處在一種較為理想的狀態(tài)。可不用考慮變壓器的線圈受到阻抗而出現(xiàn)的短路現(xiàn)象。在一般情況下當(dāng)變壓器的線圈接入電流時(shí)，會(huì)具有一定的組抗性，將此劃定為Zlo≠0．得出變壓負(fù)載的阻抗性雖然是0，可得出二次側(cè)電流為l2=U2zlo。

4總結(jié)

空氣開(kāi)關(guān)是電氣控制、電力拖動(dòng)、配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)當(dāng)中的重要器件，具有較強(qiáng)的控制功能，能夠兼顧到不同型號(hào)的設(shè)備。它具有集保護(hù)電流短路、分離控制、保護(hù)欠壓為一體的優(yōu)勢(shì)，并且該控制系統(tǒng)具有一定的優(yōu)越性，當(dāng)前已經(jīng)廣泛使用在各種電力系統(tǒng)當(dāng)中。

參考文獻(xiàn):

［1］王玉喜，李樂(lè)萍，王付奎，等．變壓器后備保護(hù)拒動(dòng)原因分析與改進(jìn)措施［J］．中國(guó)科技縱橫，2016(11)．

［2］任憑，隋淞印，飛景明，等．大功率平面變壓器溫度場(chǎng)模擬及熱失效分析［J］．電子工藝技術(shù)，2017，38(5):284-288．

［3］趙玉林，牛澤晗，李海鳳，等．具有保護(hù)功能的配電變壓器無(wú)觸點(diǎn)有載自動(dòng)調(diào)壓分接開(kāi)關(guān)［J］．電力自動(dòng)化設(shè)備，2016，36(9):169-175．

作者:薛峰 單位:蘭州寰球工程有限公司