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1、电力变压器,2011年08月,目录,变压器的作用 变压器的基本原理 变压器分类及技术参数 变压器的结构 变压器的安装、运行及检修 回顾,电压经升压变压器升压后，可以减少线路损耗，增大传输功率，提高输电的经济性，达到远距离大功率送电的目的； 电力变压器是静止的电气设备，起升高或降低电压的作用，工业企业的变压器都是起降低电压作用的。通常是把610kV的高压降低为0.4kV的低压电，共给电气设备使用。这种变压器称作配电变压器。 电力变压器的电磁部分由铁芯和线圈组成。 变压器是利用电磁感应原理，即所谓的电生磁、磁生电，进行电压变换的。,变压器的作用,变压器的基本结构是：两个(或两个以上的)互相绝缘的绕
2、组套在一个共同的铁心上，它们之间有磁的耦合，一般没有电的直接联系。如下图所示：,变压器的基本原理,单相变压器的工作原理：变压器根据电磁感应原理工作。铁芯是变压器磁的通路，绕组是变压器电的通路。变压器与电源相接的一侧叫一次侧，变压器与负载相接的一侧叫二次侧。 K：变压器的变比； U1、U2：一、二次绕组端电压有效值； N1、N2：一、二次绕组匝数； E1、E2：一、二次绕组的感应电动势； I1、I2：一、二次绕组电流； 变压器二次侧开路时，U1/U2=E1/E2=N1/N2=K,变压器二次侧接负载时，U1/U2=I2/I1=N1/N2=K 结论1：绕组匝数多的一侧电压高，匝数少的一侧电压低。 结
3、论2：变压器空载时，一、二次侧的端电压与一、二次绕组匝数成正比。 结论3：忽略损耗时变压器一、二次绕组功率基本不变，一、二次电流的大小取决于负载的大小。 结论4：变压器一、二次电流与电压成反比。 结论5：变压器起到变换电压和传诵功率的作用。,三相变压器的工作原理：原理与单相变压器的相同。 单相变压器公式中的电压、电流相当于三相变压器的中的相电压、相电流。 名牌上的额定电压和额定电流是线电压、线电流。 额定容量是三相的总容量，即：S=3UI= UI（U、I指相电压、相电流）,变压器的额定技术数据： 额定容量SN：变压器名牌标定的额定电压、额定电流下连续运行时能输送的容量。三相变压器的额定容量是指
4、三相的总容量（视在功率）。以kVA为单位。 单相变压器：SN=UNIN 三相变压器：SN= UNIN 额定电压UN：变压器长时间运行所能承受的工作电压，以kV为单位。三相变压器的额定电压指线电压，以有效值表示。,额定电流IN：变压器在额定容量下允许运行的所通过的工作电流，以A为单位。三相变压器的额定电流指线电流，以有效值表示。 额定频率fN ：国家规定为50Hz。 空载电流I0：变压器一次侧加额定电压，二次侧空载运行时一次通过的电流。一般以额定电流的百分数表示。 空载损耗：变压器一次侧加额定电压，二次侧空载运行时铁芯所产生的有功损耗，即铁耗，基本上时个恒定值，与负载电流大小和性质无关，单位为k
5、W。,短路损耗：变压器进行短路试验时，把变压器二次绕组短路，在一次侧通入额定电流时的有功损耗，即铜耗。它与负载系数的平方成正比，因此与负载的大小和性质有关。单位为kW。 阻抗电压UK：将变压器二次绕组短路，缓慢升高一次侧电压，当一次侧通过额定电流时所施加的电压，也称为短路电压。它用额定电压的百分数来表示。 接线组别：变压器的接法有星形（Y）、三角形（）。YN星形接法有中性点引出。,1）接线组别：变压器高、低绕组间的电压相位关系即是变压器的接线组别。用时钟法表示。 2）同名端：变压器的一、二次绕组绕在同一铁芯上，当主磁通交变时，在两个绕组中的感应电动势之间就会有相对极性关系，当一次绕组的某一端的
6、瞬时值电位为正位时，在二次绕组必定有一个电位为正的对应端，这两个对应端称为同极性端，也称同名端。用符号“.”或“*”表示。,常用的接线组别： 单相变压器一般只有I/I，12和I/I，6两种接线组别。对三相变压器，常用有3种接法：星形接法、三角形接法、曲折接法。 接线组别：Y，yn0；YN,d11；Y,d11。 Y，yn0：高压绕组是Y形；低压绕组是yn0即Y形接法，中性点接地，并有中性点引出。 YN，d11：高压绕组是Y形，中性点接地；低压绕组是d11即三角形接法，相位差330，即11300。如：太华变的主变接线组别为YN，yn0，d11，,表示高压绕组是Y形，中性点接地，中压侧是Y形接法，中
7、性点接地，并有中性点引出。低压侧是三角形接法相位差330 。 Y，d11：高压绕组是Y形；低压绕组是d11即三角形接法，相位差330 。 变压器一、二次电动势之比等于一、二次绕组匝数之比，但变压器绕组有内阻抗，变压器一次电压U1略大于e1，而二次电压U2略小于e2，但内阻抗压降通常较小，如忽略内阻抗压降，则有忽略漏磁等因素，即变压器本身损耗忽略不计时，U2I2=U1I1或I1/I2=U2/U1，由此可以得到 I1/I2=N2/N1。,变压器分类及技术参数,一、变压器的分类 变压器按用途一般分为电力变压器和特殊变压器二大类。 电力变压器指的是电力系统一次回路中供输、配、供电用的变压器；特殊变压器
8、是特殊电源、控制系统、电信装置中用的用途特殊、性能特殊、结构特殊的变压器。 1.电力变压器分类 （1）按作用分类：升压变压器、降压变压器、配电变压器、联络变压器等。,（2）按结构分类：双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器等。 （3）按相数分类：单相变压器，三相变压器。 （4）按冷却方式分类：油浸自冷变压器，干式空气自冷变压器、干式浇铸绝缘变压器、油浸风冷变压器、油浸水冷变压器、强迫油循环风冷变压器、强迫油循环水冷变压器等。 （5）按绕组使用材料分类：铜线变压器、铝线变压器。 （6）按调压方式分类：无载调压变压器，有载调压变压器。,2.特殊用途变压器分类 按用途分类主要有整流变压
9、器、电炉变压器、电焊变压器、矿用变压器、般用变压器、中频变压器、试验变压器、调压变压器等。,变压器的分类:,二、变压器型号及参数 变压器的型号及主要参数一般均标示于变压器铭牌上。下面是几张实拍的变压器铭牌。,铭牌一,铭牌二,铭牌三,铭牌四,变压器铭牌五,三、变压器型号 按照国家规定，从1965年10月1日起，变压器一律实行汉语拼音字母的新型号。国产变压器一般遵循此规定，少部分进口变压器未按此规定。 S在第一位代表三相，在第三、四位则代表三绕组； F代表油浸风冷； Z代表有载调压； J代表油浸自冷； L代表铝绕组(或防雷)； P代表强迫油循环； D代表单相，在末位表示移动式；,O代表自耦，在第一
10、位代表降压，在末位表示升压； X代表消弧线圈。 例如一台变压器的型号为：SFPSL1-50000/110 S三相； F油浸风冷； P一强油循环风冷； S三绕组； Ll铝线绕组第一次改型产品； 50000额定容量为50000kVA； 110高压侧为110kV电压等级。,四、变压器的参数 (1)额定容量SN (2)额定电压U1N、U2N (3)额定电流I1N、I2N 对于单相变压器：I1N=SN/U1N；I2N=SN/U2N。 对于三相变压器： ； 。 (4) 额定频率f (5) 电力变压器容量比 (6) 电压比 (7) 短路阻抗(短路电压),(8) 负载损耗 (9) 空载电流 (10) 空载损耗
11、 (11) 其它，接线组别、冷却方式、各分接电压等。,变压器的主要结构：分为主体和主要附件。 主体包括：铁心、绕组、绝缘装配件、分接开关、引线、外壳。 其中铁心、绕组、绝缘装配件、分接开关组合起来通常称为器身。 主要附件包括：高、低压套管、储油柜、冷却装置、保护测量装置。,变压器的结构,1、油浸式变压器结构 下图为油浸式变压器结构图：,正面,背面,上面,2、干式变压器结构,3、10kV油浸式变压器结构,外壳,铁心绕组,4、110kV及以上变压器结构,铁芯：是变压器磁的通路，同时支持和固定绕组。由冷扎硅钢片叠放组成。变压器的一、二次绕组都绕在铁芯上。一般铁芯要一点接地，只要将其中一片硅钢片接地即
12、可。,变压器的铁芯,绕组：是变压器电的通路。由铜线绕成，它们绕在铁芯上，导线外用纸绝缘或沙包绝缘。,变压器的绕组,散热器：当变压器的上层油温与下层油温有温差时，油经散热器冷却后流会油箱，使变压器温度降低。 以下为变压器各种形式的散热器：,变压器的散热器,变压器的各辅件,防爆管：当变压器内部有故障时，温度升高，油剧烈分解，生产大量气体，使油箱内的压力剧增，防爆管玻璃或酚醛纸板压破，油和气体从管口喷出，防止变压器油箱爆炸或变形。压力释放器原理同样，只是压力释放器在油箱内压力释放后会自动关闭。 以下为变压器防爆管外观图：,分接开关：是用于改变变压器一次绕组抽头，借以改变变压比，调整二次电压的专用开关
13、。 分接开关分为：有载调压和无载调压。 a、有载调压分接开关：可在带负荷的情况下切换分接头。 b、无载调压分接开关：必须在停电的情况下切换分接头。,变压器无励磁分接开关,变压器有载分接开关,变压器有载分接开关操作机构,绝缘套管：绕组引出线查过套管引到油箱外，以便连接外电路。 下图为变压器瓷套管外观图：,油枕：当变压器油的体积因热胀冷缩时，起储油和补油作用，保证油箱充满油。同时减少变压器油与空气的接触面，降低油的劣化速度。油枕侧面的油位计，可以监视油位的变化。 变压器的安全部件储油柜(油枕) 储油柜容积为油箱容积的1/10。作用：调节油量，保证变压器油箱内经常充满油；减小油和空气的接触面，防止油
14、受潮或氧化速度过快。,变压器的储油柜,外部结构示意图:,胶囊式: 隔膜式：,金属波纹式,内部结构示意图:,胶囊式: 隔膜式：,金属波纹式 a、内油式,b、外油式,变压器的冷却装置,油温计,油位计,油流继电器,变压器保护测量装置,压力释放阀,释放压力阀,压力继电器,变压器的气体继电器(瓦斯继电器),安装位置：在油箱与油枕之间的连接管道中 。 作用：当变压器内部发生故障时给出信号或切断电源。 当变压器内部出现匝间短路，绝缘损坏，接触不良，铁芯多点接地等故障时，都将产生大量的热能，使油分解出可燃性气体，向储油柜方向流动。当流速超过气体继电器的整定值时，气体继电器的档板受到冲击，使继电器跳闸，从而避免
15、事故扩大，这种情况通常称之为重瓦斯保护动作。当气体沿油面上升，聚集在气体继电器内超过30ml时，也可使气体继电器的信号接点接通，发出警报，发生轻瓦斯保护。 单台容量400kV.A以上的变压器一般要求安装气体继电器。,动作原因分析(辅助设备异常)： 呼吸系统不畅通。变压器的呼吸系统包括气囊呼吸器，防暴简呼吸器(有的变压器两者合一)等，呼吸系统不畅或堵塞往往会造成轻、重瓦斯保护动作，并大多伴有喷油或跑油现象。 冷却系统漏气。当冷却系统密封不严进入了空气或新投入运行的变压器未经真空脱气时，都会引起气体继电器的动作。 冷却器入口阀门关闭。冷却器入口阀门关闭造成堵塞，相当于潜油泵向变压器注入空气，造成气
16、体继电器频繁动作。 散热器上部进油阀门关闭。散热器上部进入油阀门关闭，也会引起气体继电器的频繁动作。 潜油泵缺陷对油中气体产生很大影响，其因为是潜油泵本身烧损，使油热分解，产生大量可燃性气体。,动作原因分析： 变压器进气。运行经验表明，轻瓦斯保护动作绝大多数是由于变压器进入空气所致。造成进气的原因很多，主要有：密封垫老化和破损，法兰结合面变形，油循环系统进气，潜油泵滤网堵塞，焊接处砂眼进气等。 变压器内出现负压区。变压器在运行中有的部位的阀门可能被误关闭。油枕下部与油箱连通管上的蝶阀或气体继电器与油枕连通管之间的蝶阀被误关闭。 也可能是安装时，油枕上盖关得很紧而吸湿器下端的密封胶圈又未取下等。由于上述原因，当气温下降时，变压器主体内油的体积缩小，而缺油又不能及时补充过来，致使油箱顶部或气体继电器内出现负压区，有时在气体继电器中还会形成油气上、下浮动。油中逸出的气体向负压区流动最终导致气体继电器动作。,动作原因分析： 油枕
