电力内外线课题六-配电线路设备

模块三配电线路设备课题一配电变压器课题一配电变压器在电力系统中变压器是一个十分重要的设备，对电能的传输起着重要的作用。一方面，需要它将发电机发出的较低电压等级升高到一定电压等级后，才能输送到电力网中进行远距离传送；另一方面，当电能输送到受电区（用户）时，又需要它将输电线上的高压降到配电网的电压，再经过一系列的配电变电站将电压降至用户可以使用的电压等级。因此在整个输送过程中不仅要有升压和降压变压器的配合，而且还要求性能好、运行安全可靠。所以变压器对电能的经济传输、灵活应用和安全使用都具有重要意义。电力变压器——用途配电变压器升压变压器降压变压器干式变压器油浸式变压器电力变压器类别-冷却方式强迫油循环电力变压器电力变压器类别-调压方式有载调压变压器无载调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。一、变压器的基本工作原理二、电力变压器的基本结构铁芯绕组油箱和冷却装置绝缘套管保护装置油浸式电力变压器（一）铁芯——变压器的磁路电力变压器的铁心是由0.35mm厚的冷轧硅钢片叠成。减少涡流损耗，提高导磁系数。铁心柱铁轭变压器的铁芯平面●铁芯结构——心式、壳式心式——结构简单工艺简单应用广泛壳式——结构复杂，用在小容量变压器和电炉变压器图3.1.4铁芯结构示意图(二)绕组——变压器的电路变压器绕组一般为绝缘扁铜线或绝缘圆铜线在绕线模上绕制而成。为便于制造、在电磁力作用下受力均匀以及机械性能良好，绕组线圈作成圈形。按照绕组在铁芯中的排列方法分类，变压器可分为铁芯式和铁壳式两类基本型式——根据高低压绕组在铁芯柱上排列方式不同可分为同芯式和交叠式※芯式变压器绕组和铁芯的装配示意图绕组同芯套装在变压器铁心柱上，低压绕组在内层，高压绕组套装在低压绕组外层，以便于绝缘。图3.1.9芯式变压器的铁芯和绕组的装配示意图●绕组的基本型式——同心式※同芯式——铁芯式变压器常用。高压绕组和低压绕组均做成圆筒形，然后同芯地套在铁芯柱上，为便于绝缘，通常低压绕组在里面，高压绕组在外面，中间加绝缘纸筒绝缘三相心式变压器外观示意图高压低压绕组的基本型式——交叠式※交叠式——铁壳式变压器常用。高压绕组和低压绕组各分为若干个线饼，沿着铁芯柱的高度交错地排列着图3.1.9交叠式绕组(三)油箱和冷却装置变压器油——冷却、绝缘①绝缘：绕组与绕组、绕组与铁心及油箱之间②散热：热量通过油箱壳散发，油箱有许多散热油管，以增大散热面积。采用内部油泵强迫油循环，外部用变压器风扇吹风或用自来水冲淋变压器油箱●油箱机械支撑、冷却散热变压器运行时产生热量，使变压器油膨胀，储油柜中变压器油上升，温度低时下降。储油柜使变压器油与空气接触面较少，减缓了变压器油的氧化过程及吸收空气中的水分的速度。——呼吸保护作用当变压器出现故障时，产生的热量使变压器油汽化，气体继电器动作，发出报警信号或切断电源。如果事故严重，变压器油大量汽化，油气冲破安全气道管口的密封玻璃，冲出变压器油箱，避免油箱爆裂。平板式——小容量排管式——较大容量散热气式——大容量强迫油循环——大容量气体继电器(四)绝缘套管绝缘套管由中心导电杆与瓷套组成。导电杆穿过变压器油箱、在油箱内的一端与线圈的端点联接，在外面的一端与外线路联接。低压引线一般用纯瓷套管，高压引线一般用充油或电容式套管套管外形常做成伞形，电压越高、级数愈多。图3.1.21绝缘套管(五)保护装置储油柜——储油柜使变压器油与空气接触面变小，减缓了变压器油的氧化和吸收空气水分的速度。从而减缓了油的变质。气体继电器——故障时,热量会使变压器油汽化，触动气体继电器发出报警信号或切断电源安全气道——（防爆筒）如果是严重事故，变压器油大量汽化，油气冲破安全气道管口的密封玻璃，冲出变压器油箱，避免油箱爆裂。吸湿器——（呼吸器）内装硅胶（活性氧休铝），用以吸收进入储油柜中空气的水分净油器——过滤油中杂质，改善变压器油的性能三、变压器的型号与额定值型号——可反映出变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容例一：SL7—500/10低损耗三相油浸自冷双绕组铝线，额定容量500KVA，高压侧额定电压10KV级电力变压器例二：SFPL——63000/110三相强迫油循环风冷双绕组铝线，额定容量63000KVA，高压侧额定电压110KV级电力变压器此外，铭牌上还会给出三相联结组以及相数m、阻抗电压Uk、型号、运行方式、冷却方式和重量等数据。(一)变压器型号额定电压（UN)——指变压器长期运行时所能承受的额定电压。单位为V或kV。U1N—是指规定加到一次侧的电压，U2N—变压器一次侧加额定电压，二次侧空载时的二次端电压。对三相变压器，铭牌上的额定电压指线电压额定电流(IN)——指变压器在额定容量下，允许长期通过的电流，三相变压器指的是线电流值。单位用A或kA。额定频率（HZ)—电力变压器的额定频率是50Hz效率、温升(二)变压器的额定值(二)变压器的额定值额定容量SN（KV-A)——铭牌规定的在额定条件下所能输出的视在功率，单位为VA或kVA。对三相变压器指三相的总容量。※由于效率高，原、副边的额定容量设计得相等，与体积、用铜量有关。变压器变压器铭牌复习小结1、变压器构成？2、变压器油的作用？3、变压器额定值？作业：P128一、1、2、3四．配电变压器容量的选择1．容量正确选择的意义配电变压器是电力系统中的最后一级变压器，在电力网中的用量非常大，其容量大概是电网中装机容量的4～7倍，其损耗占全网损耗的20％左右，这是非常巨大的数字，因此合理选择配电变压器的容量，使变压器处于经济运行状态，对节能降耗，提高经济效益意义重大。变压器选择考虑因素负荷状态、负荷性质、年损耗小时数、变压器价格、地区电价、负荷增长情况、变压器过载能力等。对用户来说，既希望变压器的容量不要选得过大，以免增加投资；又希望变压器的运行效率高，电能损耗小，以节约运行费用。在实际生产中，多数采用近似估算的方法选择变压器容量，通常选择计算负荷相对于变压器，负载率在60％左右，不易低于50％，也不易过高。这种做法对不同负荷适用性不强，造成损耗较大，不利于节能。2．配电变压器的经济运行（1）配电变压器的损耗。在不计无功功率损耗的情况下，配电变压器的损耗为：ΔP＝P0＋β2PK式中：P0为空载损耗；PK为负载损耗；β为负荷率。（2）配电变压器的损耗率：%100cos%20201PPSPPPPPeK（2）配电变压器的损耗率可以得到：当KPP0时，变压器损耗率最低，此时的β称为最佳负荷系数。例如：对S9－315变压器，P0＝0.67kW，PK＝3.65kW，不考虑无功损耗时，最佳负荷系数β为43％。3．按功率损耗最小确定配电变压器容量（1）设负荷S＝85kVA，则按最佳负载率Se=S/0.43=197.7kVA,取变压器Se=200kVA。S9-160配电变压器，P0＝0.40kW，PK＝2.20kW，不计无功损耗，则ΔP＝P0＋β2PK＝1.02kW；S9-200配电变压器，P0＝0.48kW，PK＝2.60kW，不计无功损耗，则ΔP＝P0＋β2PK＝0.95kW；S9-250配电变压器，P0＝0.56kW，PK＝3.05kW，不计无功损耗，则ΔP＝P0＋β2PK＝0.91kW；S9-315配电变压器，P0＝0.67kW，PK＝3.65kW，不计无功损耗，则ΔP＝P0＋β2PK＝1.02kW；3．按功率损耗最小确定配电变压器容量从计算数据可见，要保证ΔP最小，应选Se=250kVA变压器，其值比按损失率最小或效率最高的容量大一级。发生这种问题的原因如下：①变压器的效率随容量的增加而增加，一般来说，每上升一个容量级，其效率增加0.05％；②计算指出，当S＝85kVA时，选择容量Se=200kVA的变压器，其效率是最高的，因为此时的损失率最小；③选择Se=250kVA的变压器，效率虽不是最高，但由于容量增加，效率也增加了，这就使得250kVA的变压器的效率比=200kVA的还要高，致使=250kVA的功耗最小；④另外Se是离散值，按连续函数处理，其结果是近似的。4．按变压器的年有功电能损耗最小选择容量由以上可见，如果以功率损耗最小来选择变压器容量，容量过大，使用户初投资大量增加，且如果负荷在运行过程中时有变化，如果按功率损耗最小选择变压器容量则不可能使变压器运行在最高效率上，这样不仅不能节约电能且运行在低效率上，则消耗更多的电能。由于实际负荷运行中总在变化，无法精确得到变压器的计算负荷。然而对多数电力用户，它的最大负荷利用小时数、最大负荷损耗小时数可依据同类用户的统计来近似计算。4．按变压器的年有功电能损耗最小选择容量变压器的年有功电能损耗可按下式估算ΔW＝P0T＋β2PKて式中：T为变压器年投运行时间，通常取8760h；て为最大负荷小时数，可由最大负荷利用小时数Tm和功率因数cosφ在图上查得；Tm为最大负荷利用小时数。用户电力负荷消耗的年有功电能为：W＝βSecosφTm则变压器年有功电能消耗率4．按变压器的年有功电能损耗最小选择容量求最小值可得，变压器年有功电能损耗率最小时节能负荷率βj为：meKTSPTPcos%20βj＝TPTpK04．按变压器的年有功电能损耗最小选择容量显然Tて，所以βj＞βφ。如对一建筑负荷，T取7500h，而根据建筑的不同功能，て值在2300～4500范围内选取，对办公用楼，由于5天工作制，且晚上下班后的其余时间均处于轻载，て值取较小值；对宾馆及以商业为主的建筑，其相当于工业企业的两班制生产，て取较大的值。对S9－630变压器，P0＝120kw，PK=6.20kw；对办公楼，βj＝0.79；对宾馆及以商业为主的建筑，βj＝0.57.由此可见，按有功电能损耗最小选择变压器的容量，要小于按最佳负荷率所选择的变压器容量，这样年电能损耗小且一次性投资省。5．多台变压器运行选择多台变压器共同运行，主要考虑负荷大小、供电可靠性、电能质量，节能降耗等因素。对峰谷负荷差别较大，季节性负荷变化较大，有大量一、二级负荷，配电网增容改造，城市重要10/0.4kV配电站等情况，选择单台变压器无法保证经济运行或无法保证可靠性时，可考虑选择多台变压器。实际中多采用两台变压器运行。（1）两台不等容量变压器。选择两台不等容量变压器存在三种运行方式：负载轻时，小容量变压器运行；中等负载时，大容量变压器运行；大负载时，两台变压器分裂运行。例如：对农网排灌负荷，夏季时负荷很重，变压器容量需要按夏季选择，而夏季一过，负荷又很轻，此时，可选择两台不等容量变压器，在夏季以外由小容量变压器运行，可有效降低损耗。除此之外，在配电网改造时，或随负荷调整各配电站之间变压器时，或负荷无法平均分配时，也可考虑装配不等容量变压器。（2）两台相同容量变压器存在两种运行方式：轻载时单台运行；大负载时，两台运行。两台共同运行时，其中任何一台断电时，另一台应能满足全部一、二级负荷。（3）并联运行条件①额定电压相同，差别不超过0.5％；②接线组别相同；③短路电压相等，差别不超过10％；④容量不超过3：1。五．变压器安装和运行1．安装原则（1）小容量，多布点，短半径，尽量靠近负荷中心；（2）高低压进出线方便，避开易燃易爆、易被水冲刷的地带；（3）施工、运行和维护方便；（4）变压器高低压侧要装设熔断器或隔离开关，为变压器提供保护；（5）变压器外壳、避雷器、低压中性点接地端必须连在一起，通过接地引下线接地。2．安装方式（1）柱上安装。将变压器安装在线路电杆组成的台架上，可分为单杆变台和双杆变台。这种方式施工安装、运行维护简单，在配电网中最常见。变压器容量一般控制在400kVA以下。①30kVA及以下变压器易采用单杆式变台，变台离地高度2.5～3m、30kVA及以上变压器易采用双杆变台，变台离地高度②2.5～3m，两杆距离2～3m，组成H型变台。（2）落地安装。将