變壓器(Transformer)是利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置,主要構(gòu)件是初級線圈、次級線圈和鐵芯(磁芯)。主要功能有:電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩(wěn)壓(磁飽和變壓器)等。按用途可以分為:電力變壓器和特殊變壓器(電爐變、整流變、工頻試驗(yàn)變壓器、調(diào)壓器、礦用變、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、沖擊變壓器、儀用變壓器、電子變壓器、電抗器、互感器等)。電路符號常用T當(dāng)作編號的開頭.例: T01, T201等。
法拉第在1831年8月29日發(fā)明了一個(gè)“電感環(huán)”,稱為“法拉第感應(yīng)線圈”,實(shí)際上是世界上只變壓器雛形。但法拉第只是用它來示范電磁感應(yīng)原理,并沒有考慮過它可以有實(shí)際的用途。
變壓器是利用電磁感應(yīng)原理制成的靜止用電器。當(dāng)變壓器的原線圈接在交流電源上時(shí),鐵心中便產(chǎn)生交變磁通,交變磁通用φ表示。原、副線圈中的φ是相同的,φ也是簡諧函數(shù),表為φ=φmsinωt。由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,原、副線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢為e1=-N1dφ/dt、e2=-N2dφ/dt。式中N1、N2為原、副線圈的匝數(shù)。由圖可知U1=-e1,U2=e2(原線圈物理量用下角標(biāo)1表示,副線圈物理量用下角標(biāo)2表示),其復(fù)有效值為U1=-E1=jN1ωΦ、U2=E2=-jN2ωΦ,令k=N1/N2,稱變壓器的變比。由上式可得U1/ U2=-N1/N2=-k,即變壓器原、副線圈電壓有效值之比,等于其匝數(shù)比而且原、副線圈電壓的位相差為π。
電力二次設(shè)備構(gòu)成的是一個(gè)系統(tǒng),不僅僅是裝置本身,如交流、直流、控制回路等,由于部分回路還沒有監(jiān)測手段,對設(shè)備狀態(tài)無法進(jìn)行實(shí)時(shí)的技術(shù)分析判斷。因此,就電氣二次設(shè)備的應(yīng)用現(xiàn)狀而言嚴(yán)格意義上講大多數(shù)保護(hù)并不具備狀態(tài)檢修的條件
電力系統(tǒng)中電力設(shè)備大多采用的計(jì)劃檢修體制存在著嚴(yán)重缺陷,如臨時(shí)性維修頻繁、維修不足或維修過剩、盲目維修等,這使世界各國每年在設(shè)備維修方面耗資巨大。怎樣合理安排電力設(shè)備的檢修,節(jié)省檢修費(fèi)用、降低檢修成本,同時(shí)保證系統(tǒng)有較高的可靠性,對系統(tǒng)運(yùn)行人員來說是一個(gè)重要課題。隨著傳感技術(shù)、微電子、計(jì)算機(jī)軟硬件和數(shù)字信號處理技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、模糊集理論等綜合智能系統(tǒng)在狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷中應(yīng)用,使基于設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和先進(jìn)診斷技術(shù)的狀態(tài)檢修研究得到發(fā)展,成為電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。
國家電網(wǎng)公司明確提出,要從2010年起開始推廣實(shí)施設(shè)備狀態(tài)檢修,提升設(shè)備智能化水平,推廣應(yīng)用智能設(shè)備和技術(shù),實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)在線預(yù)警和設(shè)備智能化監(jiān)控。
以變電站一次設(shè)備主要在線監(jiān)測系統(tǒng)為例,就有:電容性設(shè)備的電容量、介損在線監(jiān)測;金屬氧化物避雷器的全電流、阻性電流在線監(jiān)測;變壓器本體絕緣油色譜在線監(jiān)測、光纖測溫在線監(jiān)測、本體超高頻局放在線監(jiān)測、套管局放、介損在線監(jiān)測、有載開關(guān)動(dòng)態(tài)特性在線監(jiān)測;GIS超高頻局放在線監(jiān)測、微水在線監(jiān)測;開關(guān)機(jī)械特性監(jiān)測及開關(guān)柜光纖溫度在線監(jiān)測、SF6氣體密度在線監(jiān)測等。
在線監(jiān)測產(chǎn)品的市場主要集中在智能電網(wǎng)的變電環(huán)節(jié)。國家電網(wǎng)公司在智能電網(wǎng)規(guī)劃報(bào)告中也已將變電站狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)作為智能變電站的重要內(nèi)容。智能變電站通過狀態(tài)監(jiān)測單元實(shí)現(xiàn)變壓器油色譜、組合電器局部放電、避雷器全電流等主要設(shè)備、重要參數(shù)的在線監(jiān)測,為電網(wǎng)設(shè)備管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。實(shí)時(shí)狀態(tài)信息通過專家系統(tǒng)分析處理后可做出初步?jīng)Q策,實(shí)現(xiàn)站內(nèi)智能設(shè)備自診斷功能。