變壓器簡介
變壓器（Transformer）是利用電磁感應(yīng)的塬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）。
工作塬理變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。它可以變換交流電壓、電流和阻抗。最簡單的鐵心變壓器由一個軟磁材料做成的鐵心及套在鐵心上的兩個匝數(shù)不等的線圈構(gòu)成，如圖所示。
鐵心的作用是加強兩個線圈間的磁耦合。為了減少鐵內(nèi)渦流和磁滯損耗，鐵心由涂漆的硅鋼片疊壓而成;兩個線圈之間沒有電的聯(lián)系，線圈由絕緣銅線（或鋁線）繞成。一個線圈接交流電源稱為初級線圈（或塬線圈），另一個線圈接用電器稱為次級線圈（或副線圈）。實際的變壓器是很復(fù)雜的，不可避免地存在銅損（線圈電阻發(fā)熱）、鐵損（鐵心發(fā)熱）和漏磁（經(jīng)空氣閉合的磁感應(yīng)線）等，為了簡化討論這里只介紹理想變壓器。理想變壓器成立的條件是：忽略漏磁通，忽略塬、副線圈的電阻，忽略鐵心的損耗，忽略空載電流（副線圈開路塬線圈線圈中的電流）。例如電力變壓器在滿載運行時（副線圈輸出額定功率）即接近理想變壓器情況。
變壓器是利用電磁感應(yīng)塬理制成的靜止用電器。當(dāng)變壓器的塬線圈接在交流電源上時，鐵心中便產(chǎn)生交變磁通，交變磁通用φ表示。塬、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，塬、副線圈中的感應(yīng)電動勢為e1=-N1dφ/dt、e2=-N2dφ/dt。式中N1、N2為塬、副線圈的匝數(shù)。由圖可知U1=-e1，U2=e2（塬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，即變壓器塬、副線圈電壓有效值之比，等于其匝數(shù)比而且塬、副線圈電壓的位相差為π。
進(jìn)而得出：
U1/U2=N1/N2
在空載電流可以忽略的情況下，有I1/ I2=-N2/N1，即塬、副線圈電流有效值大小與其匝數(shù)成反比，且相位差π。
進(jìn)而可得
I1/ I2=N2/N1
理想變壓器塬、副線圈的功率相等P1=P2。說明理想變壓器本身無功率損耗。實際變壓器總存在損耗，其效率為η=P2/P1。電力變壓器的效率很高，可達(dá)90%以上。
作編號的開頭。例： T01， T201等。
零序保護(hù)簡介
零序保護(hù)是指在大短路電流接地系統(tǒng)中發(fā)生接地故障后，就有零序電流、零序電壓和零序功率出現(xiàn)，利用這些電氣量構(gòu)成保護(hù)接地短路的繼電保護(hù)裝置統(tǒng)稱。
原理
三相電流平衡時，沒有零序電流，不平衡時產(chǎn)生零序電流，零序保護(hù)就是用零序互感器采集零序電流，當(dāng)零序電流超過一定值（綜合保護(hù)中設(shè)定），綜合保護(hù)接觸器吸合，斷開電路。
零序電流互感器內(nèi)穿過三根相線矢量。正常情況下，三根線的向量和為零，零序電流互感器無零序電流。當(dāng)人體觸電或者其他漏電情況下：三根線的向量和不為零，零序電流互感器有零序電流，一旦達(dá)到設(shè)定值，則保護(hù)動作跳閘。
工作原理
零序一段：
?、俣氵^下一段線路出口處單相或者兩相接地短路時候出現(xiàn)的最大零序電流。
②躲開斷路器三相觸頭不同期合閘時候所出現(xiàn)的最大零序電流。
兩者比較取最大。
零序二段：
與下一段線路的一段配合，即是躲過下段線路的第一段保護(hù)范圍末端接地短路時，通過本保護(hù)裝置的最大零序電流。
零序二段的靈敏系數(shù)要大于1.5，不滿足的話要與下一段線路的二段配合，時限再抬高一個等級。
零序三段：
?、倥c下一段線路的三段配合；
?、诙汩_下一段線路出口處相間短路時所出現(xiàn)的最大不平衡電流。
兩者比較取最大。零序三段的靈敏系數(shù)要大于2（近后備）；靈敏系數(shù)要大于1.5（遠(yuǎn)后備）。
變壓器的零序保護(hù)的原則
?。?）中性點直接接地電網(wǎng)的變壓器應(yīng)裝設(shè)零序（接地）保護(hù)作為變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)和相鄰元件接地短路的后備保護(hù)。
?。?）當(dāng)變壓器中性點同時裝設(shè)有避雷器和放電間隙時，應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)作為變壓器中性點直接接地運行時的保護(hù)，并增設(shè)一套反映間隙放電電流的零序電流保護(hù)和一套零序電壓保護(hù)作為變壓器中性點不接地運行時的保護(hù)。后者作為間隙放電電流的零序電流保護(hù)的后備保護(hù)。
?。?）自耦變壓器的零序保護(hù)的不能接在中性線回路的電流互感器上，應(yīng)接在本側(cè)的零序電流濾過器上，并且高、中壓側(cè)加裝方向元件，以保證選擇性。
變壓器需要配備零序保護(hù)的情況
變壓器需要配備零序保護(hù)的情況一般有三種：
1、多臺變壓器同時運行，只需要1-2臺接地運行
若不止一臺變壓器時，運行方式往往只允許1-2臺接地運行，設(shè)計采用中性點零序電流繼電器與經(jīng)相鄰變壓器中性點零序電流繼電器控制的零序電壓繼電器配合使用的變壓器保護(hù)方案，保護(hù)回路設(shè)計先跳中性點不接地變壓器，然后中性點跳直接接地的變壓器，以防止不接地系統(tǒng)故障點的間歇性弧光過電壓危及電氣設(shè)備的安全。為避免全廠所有變壓器全部被切的嚴(yán)重后果，保護(hù)時間應(yīng)逐級配合，先斷開母聯(lián)或分?jǐn)嗦菲?，再?jīng)零序電壓元件跳開中心點不接地主變，最后經(jīng)零序電流元件跳開中性點接地主變。
2、變壓器中點有可能接地運行
對中性點有可能直接接地運行，也有可能不接地運行的主變，因失去接地中性點引起的電壓升高，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置。在直接接地時用零序電流保護(hù)。在中性點不接地時用零序電壓保護(hù)或裝設(shè)放電間隙保護(hù)，放到間隙保護(hù)起到過電壓保護(hù)的作用，當(dāng)放電間隙被擊穿形成零序電流通路時，利用接在放電間隙回路的零序電流保護(hù)，切除該變壓器。變壓器采用放電間隙保護(hù)，放電間隙裝于變壓器中性點與地線之間、有棒形、球形、角形等多種形式，實際安裝中可以棒形用得最多，零序電壓保護(hù)動作電壓按發(fā)生單相接地故障時保護(hù)安裝處可能出現(xiàn)最大零序電壓整定。
3、變壓器高壓側(cè)中性點直接接地運行
對變壓器高壓側(cè)中性點直接接地的自耦變壓器和三繞組變壓器采用零序過電流保護(hù)，取自變壓器中性點的零序CT安裝無方向零序保護(hù)，在主變兩側(cè)分別裝上零序保護(hù)，了為滿足選擇性可增設(shè)零序方向元件。方向元件用各斷路器側(cè)CT的自產(chǎn)零序電流。主變中性點零序電流互感器的極性接線可以將中性點零序電流保護(hù)指向本側(cè)母線或主變側(cè)。采用斷路器處的零序電流保護(hù)，和一般高中壓側(cè)方向指向各自的母線，但當(dāng)中壓側(cè)不無源時，高壓側(cè)零序方向可指向主變。
指向母線保護(hù)的范圍以為斷路器電流互感器安裝處開始，需要與線路零序保護(hù)配合。指向主變變壓器，需要主變壓器另一側(cè)出線的接地保護(hù)相配合。采用主變中性點處地零序電流保護(hù)，則保護(hù)范圍比斷路器處零序電流保護(hù)比要寬一些。小浪底目前運行的主變中性點零序電流保護(hù)無方向，這樣的整定配合比較清晰方便，一是限制跳開母聯(lián)斷路器，二是限制跳開本側(cè)開關(guān)。
變壓器零序電流保護(hù)工作原理解析
對大電流接地系統(tǒng)中的變壓器裝設(shè)的接地零序電流保護(hù)，作為變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)及相鄰元件接地短路的后備保護(hù)。
如圖所示正常情況下，3Io = 0，TA中沒有電流通過，零序電流保護(hù)不動作發(fā)生接地短路時出現(xiàn)零序電流，當(dāng)它大于保護(hù)的動作電流時，電流繼電器KA動作，經(jīng)KT延時后，跳開變壓器兩側(cè)斷路器。零序電流保護(hù)的動作電流，應(yīng)大于該側(cè)出線零序電流保護(hù)后備段的動作電流。保護(hù)的動作時限也要比后者大一個Δt。
