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1、电力变压器电力变压器变压器是一种静止的电气设备。 变压器利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电变换 成同频率的另一种电压等级的交流电。能变换电压、电流、阻抗、隔离电路,不变频率。 变压器按用途分 电力变压器油浸式、干式、 特种变压器自耦式、电焊机、 仪用互感器电压互感器、电流互感器 变压器按冷却介质分油浸式和干式变压器二种 发电机受绝缘水平的限止,通常发电20KV以下 经升压到输电线路,以减少传输中电能损耗。按相数: 单相、三相 按结构(绕组): 双绕组变压器、三绕组变压器、 多绕组变压器、自耦变压器等 按铁心结构分:心式变压器和壳式变压器。 按调压方式分:无励磁调压变压器和有载调压变压器。
2、按容量分:小型、中型、大型和特大型变压器。结构电力变压器的结构(一)铁芯 1.铁芯结构 是变压器的主磁路,又作为绕组的支撑骨架。铁心由铁 心柱和铁轭两部分组成,铁心柱上装有绕组,铁轭是连 接两个 铁芯是变压器的磁路部分,由铁芯柱和铁轭组成 铁芯结构分心式和壳式两种,其作用是使磁路闭合(一)铁芯芯式的特点是铁轭靠着绕组的顶面和底面,但不包围绕 组的侧面;结构简单,绕组布置和绝缘容易,广泛使用 壳式的特点是铁轭包围顶面和底面,还包围绕组的侧面 ;在电炉变压器中使用 卷铁芯在节能型变压器中使用 2.铁芯材料 铁芯材料要求导磁性能好,铁损小,常采用硅钢片叠压 而成,加工分冷轧和热轧两种,国产变压器均采
3、用冷轧 铁芯厚度为0.35、0.30、0.27mm 铁芯损耗分涡流损耗和磁滞损耗。涡流损耗与电流的平 方成正比。磁滞损耗与电压成正比。(二)绕组 绕组是变压器的电路部分,起变换电压和传递电能作用。一般用 绝缘纸包的铜线绕制而成。 绕组根据工作磁场分布分同心式和交叠式大电流变压器采用交叠式,减少绝缘距离低压绕组靠近铁轭。( 绕组做成饼状交错叠放上下靠铁轭处为低压绕组) 便于绕组与铁芯间的绝缘,常将低压绕组靠近芯柱(同心式内外 放置,低压在内,中间留缝隙散热和绝缘) 高压绕组匝数多,导线细;低压绕组匝数少,导线粗低压绕组高压绕组(三)绝缘变压器内部主要绝缘材料有变压器油、绝缘纸板、电缆纸、皱纹 纸
4、等 (四)分接开关 因为电源电压的波动,变压器均需进行电压调整 一般在高压绕组中引出分接头,设置分接开关进行一部分绕组的切 换以改变匝数比进行电压调节 理由:高压绕组电流小;常套在外面施工方便 调压时一次侧与电网断开、二次与负载断开称为无励磁调压。一 般用于配电变压器,其调压范围为5或22.5 调压时一次侧与电网断开,二次侧带负载称为有载调压(五)油箱 油箱是油浸式变压器的外壳,变压器的器身即绕 组和铁芯置于变压器油中。所以变压器内总是充 满油 油的作用为冷却和绝缘 在检修时对小变压器(小于6300KVA)采用吊器 身修理法,相应油箱称为吊器身式油箱对于大变压器(大于8000KVA)采用吊器箱
5、检修 ,相应的变压器称为吊箱壳式油箱(六)冷却装置 变压器工作时绕组的温度最高,通过铁芯传递过 油经外壳散热片向外界散热 小容量变压器,绕组产生热量少,无须增加附加 散热装置,一般采用管状散热装置 稍大容量变压器,可在外壳加焊散热管,扩大散 热面积。 更大容量变压器,应安装冷却风扇,以增加冷却 效果。 在50000KVA及以上变压器,采用强迫油循环水 冷却或强迫油循环风冷却器,两种冷却方法除冷 却介质不同外,同样在循环油路增设一台潜油泵(七)储油柜(油枕) 储油柜位于油箱上方,通过气体继电器(瓦斯继电器) 与油箱连通。气体继电器的箭头安装时要指向油枕,不 可反装 油枕的作用:保证油 箱内总是充
6、满油 储油柜内油量应在油位 计的1/43/4之间 油枕减小了油面与 空气的接触面,减缓油老化 对全封闭变压器,则不需 油箱,只装箱盖一油位管(八)安全气道(防爆管) 安全气道装在箱盖上,其出口用玻璃防爆膜或防 爆阀(压力释放阀)封住 当内部气压过大,气体继电器失灵时动作 (九)吸湿器 变压器内外联接口。作用保证与空气相通但要过 滤空气中的尘埃和水份。 内装变色硅胶(氯化钙或氯化钴浸渍)变色 为篮变白或透明变乳白色气体继电器(十)气体继电器 位于油枕与油箱连接管之间。在内部发生绝缘击穿、相 间短路、匝间短路、铁芯事故时会产生气体,当压强增大 使继电器接通信号或跳闸回路 (十一)高、低压绝缘套管
7、变压器内高、低压绕组引线 经绝缘套管引到外部 绝缘套管由带电部位和绝缘 部分组成 带电部分由导电杆、导电管、 电缆或铜排组成 绝缘部分分内绝缘和外绝缘 外绝缘为瓷套管、内绝缘为变压器油电力变压器的联接组在三相变压器中,一次绕组的始端为、, 末端为、;二次绕组的始端为、,末端 为、。所谓变压器的联接组别,是指变压器一、二次绕组 因采用不同联接方式而形成变压器一、二次侧对应的线电 压之间的不同相位关系这里只介绍几种常用的联接组别。变压器,联接组 图所示为变压器,联接组。其一次线电 压与对应的二次线电压之间的相位关系,和在零点( 点)时时钟上的分针与时针的相互关系一样,图中的“” 表示“同名端”。
8、图 变压器,联接组 ()一、二次绕组接线; ()一、二次电压相量; ()时钟表示变压器,联接组 图所示为变压器,联接组。其一次线电 压与对应的二次线电压之间的相位关系,在点时时钟 上的分针与时针的相互关系一样。 采用,和,联接组的优、缺点比较 采用,联接组的变压器,其次(为正 整数)谐波励磁电流在其三角形接线中的一次绕组内形成 环流的原因,因此比采用,联接组的变压器有利 于抑制高次谐波电流 由于采用,联接组的变压器的零序阻抗比采 用,联接组的变压器的小得多,导致二次侧单相 接地短路电流相比较大得多,因此采用,联接 组的变压器更有利于低压侧单相接地保护动作。图 变压器,联接组 ()一、二次绕组接
9、线;()一、 二次电压相量;()时钟表示 由于采用 压器的中性线允许电流大得多。因此采用, 联接组的变压器承受单相不平衡负荷的能力比 采用,联接组的变压器大得多。 由于采用,联接组的变压器一次绕组的 绝缘强度要求比采用,联接组的变压器 低,因此制造成本也低于采用,联接组 的变压器。但在、系统中,当中性线电流 不超过绕组额定电流的时,可选用采用, 联接组的变压器。变压器,联接组图所示为变压器,联接组。由图可知, ,联接组两侧线电压相位差。三个绕组 接成三角形时,要特别注意绕组极性问题。如果有一个绕 组的极性标错或接错,那么,在闭合三角形回路中,三相 总电动势不为零,而是两倍的相电动势,必将在绕组
10、内产 生很大电流,造成严重事故,甚至烧毁变压器,这一点必 须引起注意。图 变压器,联接组 ()一、二次绕组接线;()一、二次电压相量; ()时钟表示S11型节能型变压器(卷铁芯)S9型能耗型变压器S11卷铁芯立式变压器在国家节能减排政策的推动下,节能型变压器应用越来越广泛,正 以燎原之势得到推广。变压器全年运行的能耗大小与变压器的铁心 和绕组的结构形式及工艺技术密切相关。人们从没停止过对节能变 压器的研发,从S7到S9、S11,到目前S13和SH15非晶合金变压 器,性能不断提升。由于传统变压器的铁心采用平面结构及叠片工 艺,存在着三相磁回路不平衡,局部磁通方向和硅钢片导磁方向不一 致以及多处
11、空气接缝等缺陷,制约了变压器能效水平的提升,在节 能技术提升方面难以突破。 。目前,国内外大多数变压器生产厂家 是通过选购优质的晶粒取向冷轧硅钢片,增加铁心叠片厚度、增加 铜线用量或使用高价进口材料等方式来达到降低变压器损耗。但资 源紧缺是世界性的问题,原材料涨价是电力设备行业近几年面临的 难题之一,增加材料等于增加一次能源消耗,这种靠多消耗材料或 进口高价材料来达到降低变压器损耗的做法是不可取的。因此,要 降低变压器的损耗应从结构创新和工艺改良来获得。为了降低变压器运行自身的损耗和噪声,做到产 品运行节能、制造过程节省材料、技术性价比最优 ,以满足经济迅速发展对变压器提出的节能、环 保、低噪
12、声等方面的更高要求。20世纪90年代,在 我国部分厂家已在研发生产立体结构的变压器。卷 铁心变压器的发展方向,经历了从单相、三相平面 到三相立体的发展过程,是一个技术不断创新的历 程。目前:立体卷铁心产品得益于本身的鲜明技术 特点:采用传统硅钢材料生产,由三个铁心单框组 成一个立体等边三角形结构,三个磁路长度一致, 且都最短;三相平衡,空载损耗低,噪音低;同等 条件下制造过程中节省硅钢20%左右,节省铜3%左 右;是制造和运行双节能型高可靠性变压器。S13型 立体卷铁心变压器就是这样一种产品。S13型节能型变压器 S13型立体卷铁心变压器与各类型号变压器性 能对比: 1)与S7同容量变压器相比
13、,空载损耗下降55 以上,负载损耗下降33,空载电流下降 85以上,噪声下降813dB(A)。 2)与S9 同容量变压器相比,空载损耗下降 50以上,空载电流下降80以上,噪声下 降811dB(A)。 3)与S11 同容量变压器相比,空载损耗下降 25以上,空载电流下降70以上,噪声下 降710dB(A)。 4)与S13叠片结构同容量变压器相比,节省 硅钢片用量20%以上、铜用量23%,空载 电流下降50以上,噪声下降46dB(A)。 同时,空载电流小,一可以降低网络损耗; 二提高网络功率因数;三提高供电网设备的 有效利用率;四减少无功补偿设备的投入, 可大大节省设备投资和运行费用。 现在,举
14、例说明一下S13型立体卷铁心变压器的 节能效果。以一台500kVA容量的变压器为例, S13型立体卷铁心变压器年运行成本为16388元 ,S7型变压器年运行成本为25453元。S13与 S7相比,每年可以节约成本9065元。S13型立 体卷铁心变压器性价比很高,对于需要更换变 压器的用户来说是一个很好的选择。对于新增 容的用户,S13型立体卷铁心变压器也是一个不 错的选择。S11型变压器年运行成本为18260元 ,比S13高出1872元。SH15非晶合金变压器虽 然损耗比S13低,但由于价格较S13贵很多,性 价比不高。因此,S13型立体卷铁心变压器是目 前用户的最佳选择。 S13具有空载损耗
15、低,空载电流低,噪声低的性能,节电 效果显著。提高了电压质量和供电的可靠性,是有利于环 保的绿色节能设备,为城乡电网技术改造工程中推广使用 的最新产品。 S13-M.RL、S11-M.RL系列全密封立体三相卷铁心变压器 不同于传统的平面叠片式铁心变压器。其铁心是由单框片 立体三角形布置的三相柱轭组成。每个柱体由优质冷轧硅 钢薄带连续卷制,带宽经数控开料机作直线或曲线剪切。 带料在铁心卷绕机上卷绕组成近圆形或折边圆弧框片后经 真空充氮退火处理以消除加工应力,晶格重新取向、提高 导磁率,改善电磁性能;高低压线圈使用专用绕线机,直 接在铁心柱纸筒上绕制,整体结构坚实紧凑,器身采用上 下铁轭绝缘和层压木,四周拉螺杆拉紧线圈,使之稳固牢 靠,能承受突发短路时的冲击力。2、型号含义R表示卷铁心,L表示立体结构 分类 立体卷铁心配电变压器也可以分为两类: 1、干式立体卷铁心变压器,包括: 非包封式(纸绝缘)干式变压器,例:SGB11-RL-1000/10 包封式(树脂绝缘)干式变压器,例:SCB11-RL-1000/10 2、油浸式立体卷铁心变压器,例:S13-M.RL-100/10 此外,部分厂