电力变压器介绍

电力变压器简介2020年3月27日第1页/共51页2020年3月27日21变压器的工作原理和结构目录2变压器的故障、不正确工作状态及其保护第一章、变压器工作原理及结构2020年3月27日32020年3月27日4电动机变压器问题：为什么将变压器的原边接到交流电源上，灯泡就会发光呢？2020年3月27日5变压器的工作原理和结构ζ：变压器概述1定义变压器是利用电磁感应原理将某一电压的交流电变成频率相同的另一电压的能量变换装置。2用途将发电厂的低电压升为高电压，便于传输。将高电压降为合适的工作电压。起隔离作用，提高电路的抗干扰性能。.问题：远距离输电为什么必须采用高压输电？2020年3月27日6（中间一般要经过4～5次，甚至是8～9次变压器的升降压）电能输电用户升压降压、分配2020年3月27日73分类⑴按用途分：①电力变压器——在电力系统中使用的用于升高电压或降低电压的变压器。配电变压器升压变压器降压变压器2020年3月27日8②特种变压器——根据冶金、矿山、化工、交通等部门的具体要求而设计制造的专用变压器。如：整流变压器脉冲变压器电炉变压器矿用变压器船用变压器电焊变压器控制变压器仪用变压器仪用变压器：用在测量设备中2020年3月27日9电炉变压器专用，给电炉供电）整流变压器（专用，给直流电力机车供电）电子变压器：用在电子线路中2020年3月27日10⑵按相数分：①单相变压器②三相变压器单相变压器三相变压器2020年3月27日11⑶按线圈分：①双线圈变压器②三线圈变压器③多线圈变压器⑷按铁芯结构分：①心式变压器②壳式变压器芯式变压器Coretypetransformer(心式变压器)Shelltypetransformer(壳式变压器)2020年3月27日12⑸按冷却条件分：油浸式变压器强迫油循环电力变压器①油浸式变压器——铁芯和绕组都一起浸入灌满了变压器油的油箱中，可以加强绝缘和改善冷却散热条件（大容量）②干式变压器——能满足特殊要求，如安全（小容量变压器）③充气式变压器——绝缘性能优于油浸式（大容量）SF6干式变压器2020年3月27日13大型油浸电力变压器2020年3月27日14有载调压变压器无载调压变压器(6)按调压方式分：2020年3月27日15ζ：变压器惯例原则1）在同一条支路内，电压与电流的正方向一致。2）磁通量正方向与电流正方向之间符合右手螺旋关系。3）由交变磁通量产生的感应电动势正方向与该磁通量符合右手螺旋关系，并有的关系。dtdΦNei2u1i1e1交变磁通φN1N2负载电源铁心e2u22020年3月27日161、变压器的工作原理1）一次和二次绕组完全耦合，即链过一二次绕组的为同一磁通；——无漏磁2）铁心损耗等于零；——无铁损3）一次和二次绕组的电阻都等于零，铁心磁路的磁阻为零。——无阻,无铜损理想变压器假设：～N1N21u2u2i1i2e1eLZax..AX..交变磁通φ2020年3月27日17一次和二次电压的关系：～N1N21u2u2i1i2e1eLZax..AX..交变磁通φk两个电势之比:kdtdNdtdN2121ee21NNk:变压器的变比。瞬时表达式1111()ddueNNdtdt222dueNdt相位关系：U1与U2相位相反。12uu21ee2020年3月27日18一次和二次电流的关系：1k两个电流之比:21NN12ii11220mFeNiNiR由于，则0mFeR～N1N21u2u2i1i2e1eLZax..AX..交变磁通φ2020年3月27日19功率关系和阻抗关系：阻抗关系：从一次侧看进去的电抗ZL’为由电压和电流关系得功率关系：1211222221()()=NNuiuiuiNN22122122LLUkUUZ'kkZII/kI|ZL|N1N2I1+U1－I2＋U2－变压器的阻抗变换I1k2|ZL|+U1－等效2020年3月27日20问题：变压器能否对直流电进行变压？不会。当铁心线圈中通入恒定直流电时，将产生恒定磁场，不会在线圈中感应电势，因此二次侧不会产生感应电势，也不会有电流。2020年3月27日212、变压器的基本结构1.铁心由硅钢片叠成或非晶合金制成。12341432奇数层偶数层2.绕组用绝缘圆导线或扁导线绕成。3.其他外壳、油箱、油、油枕、绝缘套管等。2020年3月27日22材料：铁心一般由0.35~0.5mm厚的彼此绝缘的硅钢片叠装而成。组成铁心柱作用是套装绕组铁轭作用是连接铁心柱，使磁路闭和。铁心的分类心式结构壳式结构铁心2020年3月27日23绕组材料在绝缘筒上用绝缘铜线或铝线绕成装配方式同心式交叠式绕组铁心柱铁心柱铁轭铁轭11112222低压绕组高压绕组交叠式绕组同心式2020年3月27日24三相油浸式电力变压器2020年3月27日25雷电危害的防护一般采用避雷针、避雷器、避雷网、避雷线等装置将雷电直接导入大地。避雷针主要用来保护露天变配电设备、建筑物和构筑物；避雷线主要用来保护电力线路；避雷网和避雷带主要用来保护建筑物；避雷器主要用来保护电力设备。ζ：避雷器2020年3月27日262020年3月27日27ζ：避雷网和避雷带鸟巢钢结构为避雷网楼顶安装避雷带2020年3月27日28ζ：避雷线2020年3月27日29跌落式熔断器（俗语称为鸭嘴型），无限流作用，过电压较低，开断电流时会排出大量气体，响声很大，用于户外。工作原理：熔丝管两端的动触头依靠熔丝(熔体)系紧，将上动触头推入鸭嘴凸出部分后，磷铜片等制成的上静触头顶着上动触头，故而熔丝管牢固地卡在鸭嘴里。当短路电流通过熔丝熔断时，产生电弧，熔丝管内衬的钢纸管在电弧作用下产生大量的气体因熔丝管上端被封死，气体向下端喷出，吹灭电弧。由于熔丝熔断，熔丝管的上下动触头失去熔丝的系紧力，在熔丝管自身重力和上、下静触头弹簧片的作用下，熔丝管迅速跌落，使电路断开，切除故障段线路或者故障设备。ζ：跌落式保险2020年3月27日30ABC三相电力变压器型号SFPSZ-63000/110额定容量63000kVA额定电压110±5×2.5％/10.5kV额定电流330/3637A接线方式YN,y0短路电压14.8％制造厂沈阳变压器厂油浸式电力变压器基本结构储油柜气体继电器散热器吸湿器温度计净油器分接开关净油池铭牌高压套管低压套管变色硅胶压力释放器变压器结构图2020年3月27日31引出线装置高压套管低压套管2020年3月27日32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，电压等级越高、级数愈多。2020年3月27日33大容量变压器冷却装置大容量变压器多采用强迫油循环风冷式更大容量的还可采用水冷式2020年3月27日34白色指针——实际油温红色指针——设定油温变压器油温度计2020年3月27日35储油柜（油枕）2020年3月27日36分接开关装置分接开关装置分接抽头2020年3月27日37吸湿器（呼吸器）吸湿器内干燥硅胶有白色和蓝色二种，吸入水分后逐渐变为粉红色。在变压器运行中，绝缘油的温度变化时，油枕要发生吸气和排气作用，空气就是通过吸湿器而进出油枕的。吸湿器下端的空气进口处设有油封装置。在容器内部装满硅胶或氯化钙等吸潮剂，用以除去吸入空气中的尘埃和水分，所以吸湿器又叫做空气滤过器。通常把吸湿器安装离地面1.5-2m的高度，以便于检查和维护。2020年3月27日38气体继电器工作原理2020年3月27日39气体继电器工作原理2020年3月27日40轻瓦斯信号跳闸开关重瓦斯信号接储油柜变压器油放气孔空气接油箱开口杯、干簧弹簧挡板、弹簧、干簧触点当变压器内部故障轻微时，排出的气体缓慢地上升而进入继电器,使油面下降,开口杯产生的支点为轴逆时针方向转动，使干簧触点接通,发出信号。当变压器内部故障严重时，产生强烈的气体,使变压器内部压力突增，产生很大的油流向油枕方向冲击，因油流冲击档板，档板克服弹簧的阻力，带动磁铁向干簧触点方向移动，使干簧触点接通，作用于跳闸。3、变压器的铭牌数据•每台变压器都有一铭牌，上面标注着型号、额定值及其它数据，便于用户了解变压器的运行性能。电力变压器产品型号SL7－315/10产品编号额定容量315kV·A使用条件户外式额定电压10000/400V冷却条件ONAN额定电流18.2/454.7A短路电压4%额定频率50Hz器身吊重765kg相数三相油重380kg联接组别Yyn0总重1525kg制造厂生产日期图电力变压器铭牌示意图2020年3月27日41变压器的型号设计序号高压边额定电压（KV）额定容量（KVA）铝线三相SL7—315／10我国生产的各种变压器系列产品有：SL7、S9、S11、SC11等。其中SC11型为环氧树脂浇注干式变压器。2020年3月27日422020年3月27日43第二章、变压器的故障、不正常工作状态及其保护方式2020年3月27日441、变压器故障1.1油箱内部故障•各相绕组之间的相间短路•单相绕组的匝间短路1.2油箱外部故障•引出线的相间短路•绝缘套管闪络或破坏、引出线通过外壳发生的单项接地短路2020年3月27日452、变压器的不正常工作状态•大容量变压器的过励磁故障•外部相间短路引起的过电流•负荷超过额定容量引起的过负荷•漏油等原因引起的油面降低•外部接地短路引起的过电流和中性点过电压•绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地或经小电阻接地侧的接地短路；•绕组的匝间短路2020年3月27日46对于变压器本身和各侧引线、套管的故障，为了限制故障扩大，通常采用电流速断、差动及重瓦斯保护，快速将变压器的电源切断。对于与变压器连接的母线或接于此母线的引出线路故障，而其相应保护不能切除故障时，应通过较短时限的过电流保护，将与故障有连系的变压器的断路器断开，以停止故障电流流过变压器。过负荷引起的过电流，一般是短时的(如电动机自起动、电气火车和起重机引起的过负荷冲击等)，对于较长时间的过负荷(如断开并联运行的变压器)，运行人员有充足的时间处理(可切除不重要的用户或过负荷的变压器)，因此不必装设断开变压器的保护，而仅装设过负荷信号，提请运行人员采取相应措施即可。2020年3月27日473.1主保护•重瓦斯保护。防御变压器油箱内部各种短路故障•纵差动保护或电流速断保护。防御变压器绕组、套管及引出线上的故障上述保护动作后，均应跳开变压器各侧的断路器3、变压器应装设的保护2020年3月27日48•过电流保护•低电压起动的过电流保护（变压器内部故障时，其主保护拒动；保护装置二次回路故障引起保护误动作）3.2外部相间短路的后备保护•复合电压起动的过电流保护（其功能是解决系统在最大或最小运行方式下线路终端两相短路（负序闭锁）或三相短路（低电压闭锁）时，故障电流达不到速断整定值，过流延时时间又太长的矛盾引入复合电压回路，来降低过流的动作值。）注：（低电压起动的过电流保护与复合电压起动的过电流保护区别：复合电压起动的过电流保护主要对不对称短路引起的过电压有较好的灵敏度）•阻抗保护2020年3月27日49•变压器中性点直接接地运行零序电流保护•自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器零序电流方向保护3.3外部接地短路的后备保护•中性点不接地的变压器零序过电压保护•中性点经放电间隙接地的变压器间隙电流保护和零序点电压保护2020年3月27日503.4其他保护•过负荷保护•过励磁保护3.5变压器的其他非电量保护轻瓦斯保护、油温高保护、冷却器故障、压力释放保护等2020年3月27日51谢谢