《变压器与电动机》变压器的结构（三）（举一反三考点练）- 讲义

举一反三考点练 《变压器与电动机》变压器的结构（三）-讲义 1.掌握变压器的基本结构。 2.了解变压器的工作原理。 知识点一 变压器附件——气体继电器与吸湿器 一、气体继电器： 1.定义与作用：气体继电器是变压器的主要保护装置，用于监测变压器内部故障并触发保护动作。 2.安装位置：安装在变压器油箱与储油柜之间的连接管上，实时监测油流和气体变化，如图1所示。 图1 储油柜、安全气道及气体继电器 3.结构组成（如图2所示）： （1）浮筒组件：带有水银开关，用于检测油面变化。 （2）挡板组件：连接另一组水银开关，用于检测油流冲击。 图2 气体继电器的外形和结构 4.工作原理： （1）轻微故障（报警）： 变压器内部轻微故障产生气体，聚集在继电器上部，导致油面下降。 浮筒随油面下沉，接通水银开关，发出报警信号。 （2）严重故障（跳闸）： 严重故障时，油流剧烈涌动冲破挡板。 挡板偏转带动机构，接通另一水银开关，同时发出信号并触发跳闸，使变压器与电网断开。 二、吸湿器（呼吸器）： 1.定义与作用：吸湿器又称呼吸器，用于吸收空气中的水分，保持变压器储油柜内空气干燥，防止水分污染变压器油。 2.安装位置：通常安装在储油柜与大气连通的路径上。 3.结构与材料 ： （1）内部填料：氯化钛浸渍的硅胶（吸湿剂）。 （2）硅胶特性： 干燥状态：蓝色（吸湿能力强）。 吸湿饱和：红色（需更换或再生）。 4.工作原理： （1）空气交换过程： 变压器温度变化时，储油柜油面升降，带动内部空气通过吸湿器与大气连通。 空气中的水分被硅胶吸收，确保进入储油柜的空气干燥。 （2）硅胶再生：应急时，将红色饱和硅胶烘烤（去除水分），恢复蓝色后可重复使用。 气体继电器主要用于监测变压器的哪种变化来实现保护功能（ ） A. 电压变化 B. 电流变化 C. 油流和气体变化 D. 温度变化 【答案】C 【解析】气体继电器安装在变压器油箱与储油柜之间的连接管上，其主要作用是实时监测油流和气体变化，从而在变压器内部出现故障时触发保护动作。选项 A 电压变化和 B 电流变化并非气体继电器的监测对象，D 温度变化虽然是变压器运行中的重要参数，但并非气体继电器直接监测的内容。 1.气体继电器的主要作用是（ ） A. 监测变压器电压 B. 监测变压器电流 C. 监测变压器内部故障并触发保护动作 D. 调节变压器油的温度 【答案】C 【解析】气体继电器是变压器的主要保护装置，用于监测变压器内部故障并触发保护动作。 2.气体继电器中用于检测油面变化的组件是（ ） A. 浮筒组件 B. 挡板组件 C. 水银开关组件 D. 连接管组件 【答案】A 【解析】气体继电器的结构组成中，浮筒组件带有水银开关，专门用于检测油面变化，挡板组件则用于检测油流冲击。 3.当变压器内部发生严重故障时，气体继电器会（ ） A. 仅发出报警信号 B. 发出信号并触发跳闸 C. 无任何动作 D. 调节变压器的运行参数 【答案】B 【解析】严重故障时油流剧烈涌动冲破挡板，挡板偏转带动机构接通另一水银开关，同时发出信号并触发跳闸，使变压器与电网断开。 1.吸湿器的安装位置是（ ） A. 变压器油箱内部 B. 变压器储油柜与大气连通的路径上 C. 变压器的输出端 D. 变压器的输入端 【答案】B 【解析】吸湿器通常安装在储油柜与大气连通的路径上，这样才能在空气交换过程中吸收空气中的水分，保持储油柜内空气干燥。 2.吸湿器中硅胶的作用是（ ） A. 吸收变压器油中的杂质 B. 增加变压器油的流动性 C. 吸收空气中的水分 D. 提高变压器的绝缘性能 【答案】C 【解析】吸湿器的定义与作用就是吸收空气中的水分，保持储油柜内空气干燥，防止水分污染变压器油，硅胶作为吸湿剂，其主要功能就是吸收空气中的水分。 3.当吸湿器中的硅胶变为红色时，说明（ ） A. 硅胶吸湿能力强 B. 硅胶出现故障 C. 硅胶可以继续使用 D. 硅胶吸湿饱和，需要更换或再生 【答案】D 【解析】硅胶的特性是干燥状态为蓝色（吸湿能力强），吸湿饱和后变为红色，此时需要更换或再生。 · 气体继电器：是变压器主要保护装置，装于油箱与储油柜连接管. · 气体继电器通过浮筒和挡板组件，依油面下降或油流冲击，实现轻微故障报警、严重故障跳闸。 · 吸湿器：又称呼吸器，装于储油柜与大气连通路径. · 吸湿器内有氯化钛浸渍硅胶，吸收空气中水分，硅胶干燥蓝、饱和红，可烘烤再生。 知识点二 变压器附件——调压分接开关 一、基本原理： 1.电压变动原因： 变压器输出电压受以下因素影响而波动； （1）输入电压高低； （2）负载电流大小及性质（感性、容性等）。 2.分接头设置依据（如图3所示）： （1）高压绕组优势：高压绕组通常位于低、中压绕组外侧，便于引出分接头，且引线截面积小、电流小，操作方便。 （2）调压逻辑：通过改变高压绕组（一次绕组）的匝数，调整变压器变比（k = N1/N2），从而控制输出电压。 3.调节范围：常见调节范围为额定输出电压的±5%，部分场景可达±7.5%。 图3 绕组的分接开关 二、分类及特点： 1.有载调压分接开关： （1）操作条件：可在 不停电、带负载 状态下调节； （2）核心功能：实时动态调压，适应负载变化频繁的场景； （3）结构与复杂度：结构复杂（需灭弧装置，避免切换时电弧损坏）； （4）应用场景：电网枢纽变压器、配电变压器（需频繁调压）； （5）操作便利性：自动 / 手动调节，实时响应。 2.无励磁调压分接开： （1）操作条件：需 断开一次、二次电源，在断电后调节； （2）核心功能：静态调压，用于固定电压调整（如检修时）； （3）结构简单，无需灭弧系统； （4）应用场景：中小型变压器、不频繁调压场景（如季节性电压调整）； （5）操作便利性：需人工断电操作，流程繁琐。 三、核心作用： 1.电压稳定：将输出电压控制在电力系统允许的波动范围内（如国标规定配电电压偏差≤±7%）。 2.系统适配：适应输入电压波动或负载变化，确保下游设备安全运行。 四、关键差异对比： 1.是否带电操作： （1）有载调压：支持“带负载切换”，依赖快速触头和灭弧技术（如电阻/电抗过渡电路）。 （2）无励磁调压：必须“断电操作”，安全性高但灵活性低。 2.调节频率： （1）有载调压：适用于电压波动频繁场景（如工业负荷变化大的电网）。 （2）无励磁调压：适用于电压长期偏移，需定期调整的场景（如更换分接头后长期稳定运行）。 有载调压分接开关在切换分接头时，必须采用哪种技术来避免电弧损坏（ ） A. 快速触头与灭弧装置 B. 真空隔离技术 C. 电阻 / 电抗过渡电路 D. 以上均正确 【答案】D 【解析】有载调压分接开关在带负载切换时，需通过快速触头实现瞬间动作，并依赖灭弧装置（如电阻 / 电抗过渡电路）限制环流和电弧。部分新型开关采用真空开关隔绝电弧与变压器油接触。 1.变压器输出电压波动的主要原因不包括（ ） A. 输入电压变化 B. 负载电流大小 C. 绕组材质差异 D. 负载性质（感性 / 容性） 【答案】C 【解析】电压波动由输入电压、负载电流及性质决定，与绕组材质无关。 2.分接头设置在高压绕组的主要原因是（ ） A. 电流小，引线截面积小 B. 绝缘性能更好 C. 便于引出和操作 D. 以上均正确 【答案】D 【解析】高压绕组位于外侧，电流小，绝缘要求高，操作更便利。 3.无励磁调压分接开关的操作条件是（ ） A. 带负载切换 B. 断电后调节 C. 仅允许手动操作 D. 需灭弧装置 【答案】B 【解析】无励磁开关必须断开电源后操作，无需灭弧系统。 1.有载调压分接开关的灭弧装置不包括（ ） A. 电阻过渡电路 B. 电抗过渡电路 C. 真空开关 D. 熔断器 【答案】D 【解析】熔断器用于短路保护，非灭弧装置。 2.有载调压分接开关的核心部件是（ ） A. 切换开关 B. 分接选择器 C. 过渡电阻 D. 以上均正确 【答案】D 【解析】切换开关负责灭弧，分接选择器选择分接头，过渡电阻限制环流。 3.分接开关的调压逻辑是通过改变以下哪项实现的（ ） A. 低压绕组匝数 B. 高压绕组匝数 C. 铁芯截面积 D. 铁芯材质 【答案】B 【解析】通过改变高压绕组匝数调整变比（k=N1/N2），从而控制输出电压。 · 通过改变高压绕组匝数调整变比，常见调节范围 ±5%~±7.5%。 · 有载调压：带电操作，结构复杂（含灭弧装置），适用于频繁调压场景。 · 无励磁调压：断电操作，结构简单，适用于静态电压调整。 · 核心作用：稳定输出电压（偏差≤±7%），适配电网波动或负载变化。 知识点三 变压器附件——绝缘套管与测温装置 一、绝缘套管： 1.组成与作用： （1）组成：由外部的瓷套和内部的导电杆构成。 （2）作用：使变压器高、低压绕组的引出线与变压器箱体之间保持绝缘，确保电流安全引出。 2.结构分类（按电压等级）： （1）实心瓷套管（）：结构简单，直接采用实心陶瓷材料实现绝缘。 （2）充气式/充油式套管（10~35）：内部充入绝缘气体或绝缘油，增强绝缘性能，适应较高电压需求。 （3）电容式套管（）：通过在套管内设置电容均压结构，均匀电场分布，满足高压下的绝缘要求。 3.外形设计： 伞形结构：套管表面设计为多级伞裙（如图4所示），通过增加表面放电距离，提升抗污闪和防潮能力，确保在潮湿或污秽环境中可靠绝缘。 图4 绝缘套管 二、测温装置： 1.功能与分类： （1）功能：监视变压器运行时的油面温度，保障设备安全。 （2）分类： 小型油浸式变压器：采用水银温度计，直接测量油温，结构简单。 较大型变压器：采用压力式温度计（如图5所示），具备信号触发和自动控制功能。 2.压力式温度计结构： （1）测温管：固定在油箱顶盖上的开口套筒内，套筒内注满变压器油；管内充有易挥发液体（如氯化甲烷、乙醚），对温度敏感。 （2）金属软管：连接测温管与表头，传递温度变化引起的压力信号。 （3）表头：本质为压力表，安装在油箱壁上，包含： 指针（黑针）：随压力变化偏转，指示实时温度。 最高温度指针（黄针、红针）：可手动调节，设定温度阈值。 接点：2对接点与指针轴联动，温度达到阈值时接点闭合，触发信号或自动装置。 3.压力式温度计工作原理： （1）当变压器油温升高，测温管内液体蒸发，压力增大，通过金属软管传递至表头，驱动黑针偏转。 （2）预设黄针、红针的温度阈值，当黑针与黄针/红针接触时，接点闭合，接通电路，实现温度报警或启动冷却系统（如风扇、油泵）。 4.安装与特性： （1）测温管通过套筒与油箱紧密连接，确保油温传导准确；金属软管柔性连接，便于表头安装在易观察位置。 （2）相比水银温度计，压力式温度计可远程指示温度并联动控制，适用于大型变压器的自动化监控。 图5 压力式温度表 下列哪种绝缘套管通过设置电容均压结构来均匀电场分布，以满足高压绝缘要求（ ） A. 实心瓷套管 B. 充气式套管 C. 充油式套管 D. 电容式套管 【答案】D 【解析】电容式套管的核心特点是内部设置电容均压结构，通过电容分压原理均匀电场分布，适用于高压场景。实心瓷套管（A）结构简单，直接依赖陶瓷材料绝缘，适用于低压；充气式（B）和充油式（C）套管通过填充绝缘介质增强绝缘性能，适用于 10~35kV 电压等级，均未涉及电容均压结构。 1.绝缘套管的主要作用是（ ） A. 固定绕组引出线 B. 实现绕组与箱体绝缘并安全引出电流 C. 增强变压器机械强度 D. 散热 【答案】B 【解析】绝缘套管的核心功能是使高、低压绕组引出线与箱体绝缘，确保电流安全引出，而非机械固定、增强强度或散热。 2.下列属于高压绝缘套管的是（ ） A. 实心瓷套管 B. 充气式套管 C. 电容式套管 D. 充油式套管 【答案】C 【解析】电容式套管通过电容均压结构适应高压场景，充气 / 充油式适用于 10~35kV（中压），实心瓷套管为低压。 3.压力式温度计的测温管内注有（ ） A. 水银 B. 变压器油和易挥发液体 C. 绝缘气体 D. 水 【答案】B 【解析】测温管内注满变压器油，同时充有易挥发液体（如氯化甲烷、乙醚），用于感应温度变化产生压力。 1.伞形结构对绝缘套管的主要作用是（ ） A. 增加美观度 B. 增强抗污闪和防潮能力 C. 减轻重量 D. 降低成本 【答案】B 【解析】伞裙设计通过增加表面放电距离，提升抗污闪和防潮能力，直接服务于绝缘性能。 2.小型油浸式变压器常用的测温装置是 ( ) A. 压力式温度计 B. 电子温度计 C. 水银温度计 D. 红外测温仪 【答案】C 【解析】小型变压器因规模小，采用结构简单的水银温度计直接测量油温，大型变压器才用压力式温度计。 3.压力式温度计的接点作用是（ ） A. 固定指针 B. 传递压力信号 C. 温度达到阈值时闭合触发信号 D. 显示最高温度 【答案】C 【解析】接点与指针轴联动，当黑针（实时温度）接触黄 / 红针（阈值）时闭合，接通电路实现报警或控制。 · 绝缘套管：由瓷套和导电杆组成，按电压等级分为实心瓷（低压）、充气 / 充油（10~35kV）、电容式（高压），伞形结构提升抗污闪能力。 · 小型变压器用水银温度计，大型用压力式温度计，后者含测温管、金属软管和表头，可远程监控与联动控制。 · 测温管内易挥发液体随油温变化蒸发，通过压力传导驱动表头指针，接点闭合实现报警或启动冷却系统。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$