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二〇一五年九月电工培训电力变压器讲义1.概述2.变压器的工作原理与结构3.变压器型号、参数含义4.变压器的运行及点检5.其他变压器变压器概述变压器的基本概念、作用利用电磁感应原理,将一种电压等级的交流电能转化成另一种或几种电压等级的交流电能。变压器就是实现电能在不同等级之间进行转换。分类按用途:电力变压器、特种变压器、仪用互感器(电流互感器、电压互感器)按冷却介质:油侵式、干式•电力系统中为什么需要变压器?a、发电机的输出电压有限;(最高不超过20kV)b、远距离输电需提高电压等级减少线路损耗;(损耗与电流关系)c、输入用电设备的电压等级需与用电设备相匹配;d、电网中存在不同电压,需变压器将不通电压等级线路连接起来。综上所述:变压器是电力系统中不可缺少的重要设备。第一节变压器的工作原理和结构•一、变压器的分类•按作用分,有升压变压器、降压变压器、配电变压器、联络变压器•按结构分,有双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器•按相数分,单相变压器、三相变压器•按冷却方式分,油浸自冷变压器、干式空气自冷、干式绝缘浇筑、油浸风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷•按绕组材质分,有铜线变压器、铝线变压器•按调压方式分,无载调压变压器、有载调压变压器变压器是利用电磁感应作用将一种电压、电流的电能转换成同频率的另一种电压、电流的电能。(也称为一种静止的电机)原理如(图一)所示:一个铁芯:提供磁通的闭合路径,两个绕组:1次侧绕组(原边)N1,2次侧绕组(副边)N2。•图一、变压器原理图•E:感应电势•N:匝数•Φ:磁通•一次线圈•二次线圈第一节变压器的工作原理和结构•二、变压器的原理•上式表明,变压器一、二次绕组的电压比就等于一、二次绕组的匝数比,电流与匝数成反比。即电压高的一侧电流小,电压低的一侧电流大。因此,要使一、二次绕组有不同的电压,只要使一、二次绕组有不同的匝数即可。例如一次绕组的匝数N1为二次绕组匝数N2的一倍(k=2),便是2∶1的降压变压器;反之,则是1∶2的升压变压器。变压器就是按照“动电生磁,动磁生电”的电磁感应原理制成的。这就是变压器的变压原理。•上式中K——变压器的电压比(亦称匝数比)。kNNEEIIUU21211221•可写为:•一次、二次电压电流关系第一节变压器的工作原理和结构•一、变压器的原理•变压器的特点:•1、变压器不能改变直流电压•2、变压器不能改变交流电的周期和频率•3、输出电压由输入电压决定•输入功率由输出功率决定•输入电流由输出电流决定•原、副线圈产生感•应电动势•原线圈•接交流电•在铁芯中•产生变化•的磁通量•副线圈中产生电流•在铁芯中•产生变化•的磁通量•原线圈•产生电流抵消变化的磁通量•互感现象是变压器工作的基础第一节变压器的工作原理和结构•一、变压器的原理第一节变压器的工作原理和结构•三、变压器的结构第一节变压器的工作原理和结构变压器•器身•油箱•出线装置(包括套管等)•铁芯•绕组•绝缘•引线(包括调压装置、引线夹件等)•油箱本体•附件(包括油枕、油门闸阀等)•冷却装置(包括散热器、风扇、油泵等)•保护装置(包括防爆阀、气体继电器、测温元件、呼吸器等)•三、变压器的结构第一节变压器的工作原理和结构•三、变压器的结构第一节变压器的工作原理和结构•三、变压器的结构•油枕•瓦斯•温度表•铭牌•散热片•高压瓷瓶•压力释放阀散热器散热风机高压套管绕组温度表呼吸器上层油温表绕组温度表呼吸器油位温度曲线表箱体油位计上层油温表油枕第一节变压器的工作原理和结构•三、变压器的结构第一节变压器的工作原理和结构•三、变压器的结构第一节变压器的工作原理和结构•三、变压器的结构分接开关冷却风机变压器各部件的作用第一节变压器的工作原理和结构•三、变压器的结构1、铁芯铁芯构成变压器的主磁路。由于铁芯中的磁通是交变的,因此会产生磁滞损耗和涡流损耗,统称为铁损。为降低变压器铁损,铁芯采用导磁率高且表面绝缘的硅钢片叠成。第一节变压器的工作原理和结构•三、变压器的结构•绕组构成变压器的电路。绕组置于铁芯柱之外,当铁芯柱内的磁通交变时变产生感应电动势。绕组使用具有高强度绝缘物的铜线或铝线绕城。•为便于绝缘,通常低压绕组靠近铁芯,高压绕组套在低压绕组外面。•油浸式电力变压器2、绕组第一节变压器的工作原理和结构•三、变压器的结构3、绝缘•主要绝缘材料:变压器油绝缘和散热、绝缘纸板、电缆纸、皱纹纸等。•4、调压装置•作用:调节电压,供给稳定的电压、控制电力潮流或调节负载电流。•调压方法:通过分接头开关实现的。调压方式又分无载调压和有载调压两种。•无载调压:一、二次绕组全部脱离电源,改变分接头进行调压。•有载调压:利用有载分接开关,在保证不切断电源的情况下,变换高压侧分接头来改变绕组匝数进行调压。•有载调压分接开关全部安装在变压器的高压侧。第一节变压器的工作原理和结构•三、变压器的结构5、油箱油箱是油浸式变压器的外壳,变压器的器身置于油箱内,箱内灌满变压器油。6、冷却装置油浸式电力变压器的冷却方式,按其容量大小可分为油浸自冷、油浸风冷及强迫油循环(风冷或水冷)三类。7、油枕储油柜位于变压器油箱上方,通过气体继电器(瓦斯继电器)与油箱相通。容积为总油量的10%左右。第一节变压器的工作原理和结构•三、变压器的结构8、吸湿器作用:是大气与油枕联通,并排除进入油枕的空气中的水分和杂质。呼吸器内盛有能吸收潮气的物质(通常为硅胶),硅胶干燥状况下呈蓝色,吸收潮气后渐渐变为淡红色。当硅胶变色超过2/3时,硅胶需要烘干或更换。第一节变压器的工作原理和结构•三、变压器的结构9、安全通道(防爆管)位于变压器的顶盖上,其出口用玻璃防爆膜封住。当变压器内部发生严重故障,而气体继电器失灵时,油箱内部的气体便冲破防爆膜从安全气道喷出,保护变压器不受严重损害。第一节变压器的工作原理和结构•三、变压器的结构10、气体继电器(瓦斯继电器)位于储油柜与箱盖的联管之间。在变压器内部发生故障(如绝缘击穿、匝间短路、铁芯事故等)产生气体或油箱漏油等使油面降低时,接通信号或跳闸回路,保护变压器。轻瓦斯动作于信号,重瓦斯动作于跳闸。11、高低压绝缘套管变压器内部的高、低压引线是经绝缘套管引到油箱外部的,它起着固定引线和对地绝缘的作用。套管由带电部分和绝缘部分组成。第一节变压器的工作原理和结构•三、变压器的结构12、压力释放阀YSF4II型系列压力释放阀使用于液体或气体绝缘的变压器、互感器等电气产品,当电气设备内部发生故障时,阀将开启释放油箱内的压力,避免油箱变形与爆炸。13、油位计YZF系列油位计用于全密封大、中型变压器的储油柜上。当储油柜内的油位的变化,使得油位计连杆上的浮球上下摆动,带动油位计的转动,通过励磁耦合器及指针轴的转动,将储油柜的油位在表盘上通过指针显示出来。油位计内装有超限油位报警机构,可实现远距离油位检测。第一节变压器的工作原理和结构•二、变压器的结构14、温度计绕组温度计是一种适用热模拟测量技术测量电力变压器绕组最热点温度的专用监测(控制)仪表.所谓热模拟测量技术是在易测量的变压器顶层油温TO基础上,再施加一个变压器负荷电流变化的附加温升△T,由此二者之和T=TO+△T即可模拟变压器最热点温度.第一节变压器的工作原理和结构•二、变压器的结构1、型号第二节变压器铭牌及技术参数•一、变压器的型号表示方法第二节变压器铭牌及技术参数•一、变压器的型号表示方法第二节变压器铭牌及技术参数•一、变压器的型号表示方法1、相数:单相和三相2、额定频率:50Hz3、额定电压UN:指变压器长时间运行时,所能承受的工作电压(铭牌上的UN为变压器分接开关中间分接头的额定电压值)。是变压器线电压(有效值)。4、额定容量SN:额定状态下连续运行时二次侧输出视在功率的保证值,单位用kV.A表示。5、额定电流IN:变压器在额定容量下允许长期通过的工作电流,对于三相变压器额定电流指的是线电流(有效值),用A或kA表示。三相:SN=√3*UN*IN单相SN=UN*INSN:变压器容量UN:额定电压IN:额定电流第二节变压器铭牌及技术参数•一、变压器的参数含义6、绕组联接组标号:指一、二次绕组因采取不同的连接方式而形成变压器一、二次侧对应线电压之间的不同相位关系。一般的高压变压器基本都是Yn,Y,d11接线。7、变比:指变压器各侧额定电压之比。调压范围:变压器高低压绕组的匝数比变化时,一次、二次之间电压变比的变化区间。8、空载电流:当变压器二次绕组开路,一次绕组施加额定频率的额定电压时,一次绕组中所流过的电流称空载电流I0。一般约为2%-10%额定电流。9、阻抗电压UK%和短路损耗:当变压器二次侧短路,一次侧施加电压使其电流达到额定值,此时所施加的电压称为阻抗电压UZ,变压器从电源吸取的功率即为短路损耗。以阻抗电压UK与额定电压UN之比的百分数表示。UK%=短路电压/额定电压×100%。第二节变压器铭牌及技术参数•一、变压器的参数含义10、铜损(短路损失):指变压器一、二次电流流过一、二次绕组,在绕组电阻上所消耗的能量之和。大小随负载电流的变化而变化,称为可变损耗。铁损:指变压器在额定电压下(二次开路)铁芯中消耗的功率,包括磁滞损耗和涡流损耗;其大小与变压器的铁芯硅钢片的性能和制造工艺有关,而与负载电流的大小无关,故称为不变损耗。11、效率η:变压器的效率为输出的有功功率与输入的有功功率之比的百分数。当变压器的铜损等于铁损时,变压器处于最经济运行状态,一般为变压器带其额定容量的50%~70%时。第二节变压器铭牌及技术参数•一、变压器的参数含义1、允许温度与升温变压器运行时各部件的温度是不同的,绕组温度最高,铁芯次之,变压器油的温度最低。为了便于监视运行中变压器各部件的温度,规定以上层油温为允许温度。我国电力变压器大部分采用A级绝缘,绕组极限工作温度为105℃,绕组的平均温度比油温高出10℃,所以规定变压器上层油温不得超过95℃。为了防止变压器老化过速,上层油温不宜超过85℃。绕组允许温升限值为65K(环境温度40℃)变压器上层油温升限值为55K第三节变压器运行及点检•一、变压器的运行2、变压器过载能力允许电压波动范围:士5%事故过负荷倍数1.21.51.752.02.43.0过负荷允许的持续时间(分)12030157.53.51.5第三节变压器运行及点检•一、变压器的运行第三节变压器运行及点检•二、变压器的运行第三节变压器运行及点检1、目的1)提高供电可靠性2)提高变压器运行经济性3)减少总备用容量,并可随着用电量的增加分批增加新的变压器。2、并列运行条件1)变压器的联结组标号相同。2)变压器的电压比相等(允许有士0.5%的差值)。3)变压器的阻抗电压UK%相等(允许有士10%的差值)。此外,两台并列运行的变压器容量比不能超过3:1。•二、变压器的并列运行1.储油柜和充油套管的油位、油色是否正常,器身及套管有无渗、漏油现象。2.变压器上层油温是否正常,可根据当时的负荷情况、环境温度以及冷却装置投入的情况等与以往的数据进行比较。例如上层油温过高,可能是冷却装置运行不正常,也可能是变压器内部有故障。3.变压器音响是否正常,可利用探声器来检查。变压器在正常运行时,内部发出均匀的“嗡嗡”声。如有噼啪的放电声,则内部有接触不良或绕组绝缘间有击穿现象。如声响不均匀,应检查系统有无异常、负荷是否有突然增大;铁芯的穿心螺杆或螺母松动,也会引起强烈不均匀噪声;当短网发生铁磁谐振时,会发出粗细不均匀的噪声。4.瓷套管应清洁、无破损、无裂纹和打火放电现象。一、一般巡视点检内容第三节变压器运行及点检5.冷却器运行情况⑴.油浸风冷式变压器,在上层油温达55℃及以上时应启用风扇,风扇的运转应正常。⑵.强油风冷式变压器。6.引线不应过松过紧,接头接触良好,不发热。用70℃的示温蜡片贴于接头接触处,应无熔化现象;或者用快速红外线测温仪测试,接头接触处温度不应超过70℃.电缆接头及电缆无过热。一、一般巡视点检内容第三节变压器运行及点检7.吸湿器油封应正常;呼吸应畅通;硅胶潮解变色部分,不应超过
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