变压器冷却方式

课题二变压器的结构与冷却方式复习提问：1.电机与变压器在电能利用中所起的作用2.变压器的分类讲授新课一、变压器的结构根据用途的不同，变压器的结构也有所不同，大功率变压器的结构比较复杂，而多数电力变压器是油浸式的。油浸式变压器由绕组和铁心组成器身，为了解决散热、绝缘、密封、安全等问题，还需要油箱、绝缘套管、储油柜、冷却装置、压力释放阀、安全气道、温度计和气体继电器等附件，其结构如图1-1所示。2、变压器铁心铁心是主磁通的通道，也是安放绕组的骨架。(1)铁心材料选用。铁心材料的质量，直接影响到变压的性能。高磁导率、低损耗和价格，是选择铁心材料的关键。为提高铁心导磁能力，增大变压器容量、减少体积、提高效率，铁心常用硅钢片叠装而成，而硅钢片可分热轧和冷轧，其性能和特点见表1-3。思考题：为什么变压器铁心常用硅钢片叠装而成？答：为了减少工作过程中交变磁场在铁心中产生的涡流及磁滞损耗，避免铁心过热。目前，有的变压器铁心采用非晶合金材料。非晶合金材料是20世纪70年代问世的一种新型合金材料、，该合金具有优异的导磁性、耐蚀性、耐磨性、高硬度、高强度等独特性能特点。利用非晶合金制作铁心而成的变压器，比利用硅钢片制作铁心变压器的空载损耗下降75%左右，空载电流下降约80%，现在越来越多用于安全和防火要求较高场合的大、中型变压器中。（但是价格较贵，脆性难加工，限制了它的推广）(2)铁心类型。变压器的铁心因绕组放置的位置不同，可分芯式和壳式，见表1-4。(3)铁心柱与铁扼的装配工艺。铁心由铁心柱与铁轭构成，铁心柱是铁心安装绕组的部分，铁扼是连接铁心柱形成闭合磁路的铁心部分，如图1-2所示。铁心柱与铁辄的装配工艺有对接式和叠接式两种，见表1-5。大、中型变压器中采用高导磁、低损耗的冷轧硅钢，冷轧硅钢片顺碾压方向导磁性好、损耗小，所以冷轧硅钢片叠装时要求硅钢片在对接处按45。角剪裁，以保证磁力线与碾压方向一致。现在铁心加工工艺一般不打穿心孔，改用新的夹紧工艺，可以提高铁心装配质量，减少铁耗。二、变压器冷却方式变压器绕组和铁心在运行中，虽然效率可高达99%，但还是有部分损耗的电能转化成热能，使变压器的钱心和绕组的温度升高。温度越高，绝缘老化越快。当绝缘老化到一定程度时，在运行振动和电动力作用下，绝缘容易破裂，易发生电气击穿而造成故障。运行温度直接影响到变压器的输出容量、安全和使用寿命。因此，必须有效地对运行中的变压器铁心和绕组进行冷却。我国生产的电力变压器多数采用油浸式冷却，根据容量不同，可分为下列4种。1三相油浸自冷式(ONAN)主要有SJ系列和SJL系列(铝线)。冷却方式为:当变压器运行、油温上升时，根据热油上升、冷油下降原理形成自然对流，流动的油将热量传给油箱体和外侧的散热器，然后依靠空气的对流传导将热量向周围散发，从而达到冷却效果。起冷却作用的散热器可分为管式、扁管式、片式和波纹油箱，其结构如图1-3所示。为了防止因油温变化和空气进入了由箱使油质变差等，三相油浸式变压器还在油箱顶上设计了一只储油柜(见图1-1)。2、三相油浸风冷式(ONAF)主要有SP系列，其结构如图1-4所示。冷却方式:是在油浸自冷式的基础上，在油箱壁或散热管上加装风扇，利用吹风机帮助冷却。而且风力可调，以适用于短期过载。加装风冷后可使变压器的容量增加30%~35%。多应用于容量在10000kV·A及以上的变压器。3、三相强迫油循环风冷式(OFA)主要有SFP系列。冷却方式:在油浸自冷式的基础上.利用油泵强迫油循环，并且在散热器外加风扇风冷，以提高散热效果。4、三相强迫油循环水冷式(OFWF〉主要有SSP系列。冷却原理:在油浸自冷式的基础上.;用循环水作冷却介质，以提高散热效果。变压器冷却方式随容量增大而有所不同。变压器容量越大，变压器冷却方式要求越高。三、变压器的主要附件1气体继电器(瓦斯继电器)气体继电器装在油箱与储油柜之间的管道中，当变压器发生故障时，器身就会过热使油分解产生气体。气体进入继电器内，使其中一个水银开关接通（上浮筒动作)，发出报警信号。此时应立即将继电器中气体放出检查，若系无色、不可燃的气体，变压器可继续运行；若系有色、有焦昧、可燃气体，则应立即停电检查。当事故严重时，变压器油膨胀，冲击继电器内的挡板，使另一个水银开关接通跳闸回路(即下浮筒动作)，切断电源，避免故障扩大。为了提高继电器的可靠性，现在多采用挡板式气体继电器，当继电器中气体达到一定容积后，开口杯下沉，上磁铁使上干簧闭合，接通信号;当油流冲击挡板后，接通信号；当油流冲击挡板后，下磁铁使下干簧闭合，接通跳闸回路(通常630kV·A以上变压器采用)。气体继电器外形如图1-5a所示。2、分接开关变压器的输出电压可能因负载和一次侧电压的变化而变化，想要控制输出电压在允许范围内变动，可通过分接开关。分接开关一般装在一次侧（高压边），通过改变一次侧线圈匝数来调节输出电压，如图1-6a所示。分接开关又分元励磁调压和有载调压两种，元励磁调压是去一次侧脱离电源后调压，常用的元励磁调压分接开关调节范围为额定输出电压的+-5%，如图1-5b所示。有载调压是指变压器二次侧接着负载时调压，有载调压的分接开关因为要切换电流，所以较复杂，如图1-5c所示。它有复合式和组合式两类，组合调节范围可达+-15%。有载调压开关的动触头由主触头和辅助触头组成。3、绝缘套管绝缘套管穿过油箱盖，将油箱中变压器绕组的输入、输出线从箱内引到箱外与电网相接。绝缘套管由外部的瓷套和中间的导电杆组成，对它的要求主要是绝缘性能和密封性能要好，如图1-7所示。根据运行电压的不同，将其分为充气式和充油式两种，后者为高电压用(60kV用充油式)。当用于更高电压时(110kV以上)还在充油式绝缘套管中包有多层绝缘层和铝箔层，使电场均匀分布，增强绝缘性能。根据运行环境的不同，又可将其分为户内式和户外式。4、安全气道和压力释放阀安全气道又称防爆管，装在油箱顶盖上，它是一个长钢筒，出口处有一块厚度约2mm的密封玻璃板(防爆膜)，玻璃上划有几道缝。当变压器内部发生严重故障而产生大量气体，内部压力超过50kPa时，油和气体会冲破防爆玻璃喷出，从而避免了油箱爆炸引起的更大危害。现在这种防爆管已被淘汰了，改用压力释放阀，尤其在全密封变压器中，都广泛采用压力释放阀做保护，它的动作压力为53.9kPa士4.9kPa，关闭压力为29.4kPa，动作时间不大于2ms，其结构如图1-8所示。动作时膜盘被顶开释放压力，平时膜盘靠弹簧拉力紧贴阀座(密封圈)，起密封作用。5、测温装置测温装置就是热保护装置。变压器的寿命取决于变压器的运行温度，因此油温和绕组的温度监测是很重要的。通常用三种温度计监测，箱盖上设置酒精温度计，其特点是计量精确但观察不便；变压器上装有信号温度计，便于观察；箱盖上装有电阻式温度计，其特点是为了远距离监测。小结：变压器的结构与冷却方式作业：第12页1，2，3题