第十章电力变压器

第十章电力变压器第一节变压器工作原理运行原理简单地说，变压器的的基本原理是：电磁感应原理，即“电生磁，磁生电”。第二节变压器分类及技术指标变压器的分类变压器有不同的使用条件、安装环境，有不同的电压等级和容量级别，有不同的结构形式和冷却方式，所以应按不同原则进行分类。分类方式名称备注按容量中小型变压器35KV及以下，容量630~6300KVA大型变压器110KV及以下，容量8000~63000KVA特大型变压器220KV及以上，容量3150及以上按用途电力变压器升压、降压、配电、联络、专用变压器仪用变压器电压、电流互感器电炉变压器试验变压器整流变压器调压变压器矿用变压器其他变压器按相数分为三相单相按铁心结构心式变压器壳式变压器按调压方式无载调压有载调压按铁心型式叠片式卷铁心按冷却方式油浸自冷油浸风冷油浸水冷干式空气自冷干式空气风冷干式浇注绝缘按绕组数量双绕组三绕组按绕组耦合方式普通变自耦变主要技术参数变压器在规定的使用环境和运行条件下，主要技术数据一般都都标注在变压器的铭牌上。主要包括：额定容量、额定电压及其分接、额定频率、绕组联结组以及额定性能数据（阻抗电压、空载电流、空载损耗和负载损耗）和总重。A、额定容量（kVA）：额定电压.额定电流下连续运行时,能输送的容量。B、额定电压（kV）：变压器长时间运行时所能承受的工作电压.为适应电网电压变化的需要,变压器高压侧都有分接抽头,通过调整高压绕组匝数来调节低压侧输出电压.C、额定电流(A):变压器在额定容量下,允许长期通过的电流.D、空载损耗（kW）:当以额定频率的额定电压施加在一个绕组的端子上，其余绕组开路时所吸取的有功功率。与铁心硅钢片性能及制造工艺、和施加的电压有关.E、空载电流（%）:当变压器在额定电压下二次侧空载时,一次绕组中通过的电流.一般以额定电流的百分数表示.F、负载损耗（kW）:把变压器的二次绕组短路,在一次绕组额定分接位置上通入额定电流,此时变压器所消耗的功率.G、阻抗电压（%）：把变压器的二次绕组短路,在一次绕组慢慢升高电压,当二次绕组的短路电流等于额定值时,此时一次侧所施加的电压.一般以额定电压的百分数表示.H、相数和频率：三相开头以S表示，单相开头以D表示。中国国家标准频率f为50Hz。国外有60Hz的国家（如美国）。I、温升与冷却：变压器绕组或上层油温与变压器周围环境的温度之差,称为绕组或上层油面的温升.油浸式变压器绕组温升限值为65K、油面温升为55K。冷却方式也有多种：油浸自冷、强迫风冷，水冷，管式、片式等。J、绝缘水平：有绝缘等级标准。绝缘水平的表示方法举例如下：高压额定电压为35kV级，低压额定电压为10kV级的变压器绝缘水平表示为LI200AC85/LI75AC35，其中LI200表示该变压器高压雷电冲击耐受电压为200kV，工频耐受电压为85kV，低压雷电冲击耐受电压为75kV，工频耐受电压为35kV.奥克斯高科技有限公司目前的油浸变压器产品的绝缘水平为LI75AC35，表示变压器高压雷电冲击耐受电压为75kV，工频耐受电压为35kV，因为低压是400V，可以不考虑。K、联结组标号：根据变压器一.二次绕组的相位关系,把变压器绕组连接成各种不同的组合,称为绕组的联结组。为了区别不同的联结组,常采用时钟表示法,即把高压侧线电压的相量作为时钟的长针,固定在12上,低压侧线电压的相量作为时钟的短针,看短针指在哪一个数字上,就作为该联结组的标号.如Dyn11表示一次绕组是（三角形）联结，二次绕组是带有中心点的（星形）联结，组号为(11)点。1.星形联结（Y-联结）：三相变压器每个相绕组的一端或组成三相组的单相变压器的三个具有相同额定电压绕组的一端连接到一个公共点（中性点），而另一端连接到相应的线路端子。2.三角形联结（D-联结）：三相变压器的三个相绕组或组成三相组的单相变压器的三个具有相同额定电压绕组相互串联连接成一个闭合回路。一、变压器的基本原理当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时，导线中就有交变电流I1并产生交变磁通ф1，它沿着铁心穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中感应出互感电势U2，同时ф1也会在初级线圈上感应出一个自感电势E1，E1的方向与所加电压U1方向相反而幅度相近，从而限制了I1的大小。为了保持磁通ф1的存在就需要有一定的电能消耗，并且变压器本身也有一定的损耗，尽管此时次级没接负载，初级线圈中仍有一定的电流，这个电流我们称为“空载电流”。如果次级接上负载，次级线圈就产生电流I2，并因此而产生磁通ф2，ф2的方向与ф1相反，起了互相抵消的作用，使铁心中总的磁通量有所减少，从而使初级自感电压E1减少，其结果使I1增大，可见初级电流与次级负载有密切关系。当次级负载电流加大时I1增加，ф1也增加，并且ф1增加部分正好补充了被ф2所抵消的那部分磁通，以保持铁心里总磁通量不变。如果不考虑变压器的损耗，可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的功率也就是初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈数而改变次级电压，但是不能改变允许负载消耗的功率。二、变压器的损耗当变压器的初级绕组通电后，线圈所产生的磁通在铁心流动，因为铁心本身也是导体，在垂直于磁力线的平面上就会感应电势，这个电势在铁心的断面上形成闭合回路并产生电流，好象一个旋涡所以称为“涡流”。这个“涡流”使变压器的损耗增加，并且使变压器的铁心发热变压器的温升增加。由“涡流”所产生的损耗我们称为“铁损”。另外要绕制变压器需要用大量的铜线，这些铜导线存在着电阻，电流流过时这电阻会消耗一定的功率，这部分损耗往往变成热量而消耗，我们称这种损耗为“铜损”。所以变压器的温升主要由铁损和铜损产生的。由于变压器存在着铁损与铜损，所以它的输出功率永远小于输入功率，为此我们引入了一个效率的参数来对此进行描述，η=输出功率/输入功率。一、分类按冷却方式分类：干式（自冷）变压器、油浸（自冷）变压器、氟化物（蒸发冷却）变压器。按防潮方式分类：开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。按铁芯或线圈结构分类：芯式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、壳式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、环型变压器、金属箔变压器。按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。按用途分类：电源变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器。电力变压器的运行维护、巡视及异常情况处理梅涟常州供电局武南变1、变压器的维护、巡视(1)变压器的声音检查正常运行时，变压器应发出均匀的嗡嗡声，如发现声音变大，且伴有噪音，可能内部有故障，如铁磁共振或系统单相接地短路引起的过电流穿越主变。(2)油温线温检查变压器的正常油温应在75℃以下，加油温不断升高，而负荷冷却装置均正常，则应考虑是由于绕组内部层间或匝间短路引起的。(3)导线、连接线的检查变压器的导线、连接线等主要检查有无松动情况，接头处应接触良好，晚间熄灯巡视无发热情况。(4)绝缘瓷质部分检查绝缘瓷质有套管瓷质，中性点接地部分瓷质等，检查时应无放电痕迹，无污物，特别应注意无破损裂纹，尤其在雷雨过后，因为如果绝缘套管有积垢或大的裂纹和碎片，容易引起套管闪络和爆炸。(5)油位油色检查主变油位包括油枪油位，套管油位及有载调压装置的油枕油位。油枕油位对比温度曲线应在正常范围内，如油位不正常或偏低，应考虑是否有渗漏油问题，武南站内曾发现500kV变压器A相有载调压装置油位持续缓慢下降，后停电加油后消除缺陷。油色检查时，油色不应有明显变化，正常—般为浅黄色或黄色，若颜色迅速变暗，说明油质变坏，油的绝缘强度6)油再生装置、呼吸器检查呼吸器中的蓝色硅胶吸收水份后变红，应检查其变色程度不超过2／3，油杯中油量适中，矽胶更换时宜停用瓦斯保护，防止误动。(7)冷却装置检查冷却装置如风扇、潜油泵是否按要求运行，其运行声音是否正常，风向和油的流向是否正确，这都是必要的检查项目。(8)压力释放阀的检查压力释放阀是本体的重要保护，巡视中应注意其良好性。(9)接地装置检查接地点如本体外壳接地，中性点接地，铁芯接地等其接地扁铁应完整，可靠。(10)瓦斯继电器检查正常时瓦斯继电器应充满油，未动作。