变压器

变压器的工作原理、结构、运行维护知识培训目录第一节变压器的基本工作原理第二节变压器的分类及结构第三节变压器运行方式第四节变压器的运行监视及巡视检查第五节变压器的操作第六节变压器的保护第七节变压器的维护第八节变压器的常见故障及事故处理第一节变压器的基本工作原理1、概念：变压器是一种静止电器,它通过线圈间的电磁感应,将一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能的电器.一、变压器基本工作原理1u1e2u1i2iΦ1U2U1u2uLZ此图为单相变压器原理图e2变压器的发展史1831年8月29日，法拉第进行磁生电的实验，法拉第通过这个实验发现了电磁感应现象顺理成章地成为变压器的发明人。1868年，英国物理学家格罗夫发明世界上第一只交流变压器。1884年9月16日，岗茨工厂制成的第一台变压器它是一台单相壳式、闭路铁心(铁丝)变压器。1889年，美国科学家高兰特发明世界上第一台三相变压器中国是世界上电力变压器的生产大国，也是应用电力变压器的大国。国内有500kV级生产能力的厂家7家，其中能批量生产的有5家，年生产能力已超过3000万kVA，最近两年大约每年生产2000万kVA容量，占总产量的11%左右;能生产220kV级的厂家有25家左右，最近两年大约每年生产3000万kVA，占总容量的近18%;能生产110kV级的厂家有100家左右，最近两年每年大约生产1000台，3000万kVA容量，亦占总容量的近18%，其中年产100台以上的厂家有新疆特变电工、衡变、沈变、保变、华鹏等5家;生产干式配电变压器的厂家约有100家，生产能力在100kVA以上的厂家有顺德、金乡、许继、华鹏等4家。如何实现变压的目的：只要(1)磁通有变化量;(2）一、二次绕组的匝数不同1212dΦe=-NdtdΦe=-Ndt一、变压器基本工作原理基本工作原理：在一次侧两端接入一个正弦交流电u1,导线中就有交变电流i1通过，并产生交变磁通ф1，它沿着铁芯穿过一次侧和二次线圈形成闭合回路，该交变磁通交链二次线圈，根据电磁感应原理，在二次侧将感应出互感电势u2。同时在一次侧线圈上自感出电势e1，e1和u1的方向相反幅值接近，从而限制i1的增大。如果二次侧接上负载，二次侧线圈就产生电流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。2、基本工作原理一、变压器基本工作原理楞次定律=4.44fnф=4.44fnф右手螺旋定则（也称通电螺线管中的安培定则：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。右手定则是来判断导体在磁场中运动所产生感生电流的方向右手螺旋定则也叫安培定则2安培定则1：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向；一、变压器基本工作原理一、变压器基本工作原理右手定则：右手平展，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中，若磁力线垂直进入手心（当磁感线为直线时，相当于手心面向N极），大拇指指向导线运动方向，则四指所指方向为导线中感应电流（感生电动势）的方向。电磁感应原理：电磁感应闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生感应电流，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。①产生感应电流的必要条件是：a、电路要闭合；b、闭合电路中一部分导体做切割磁感线运动，缺一不可；若是闭合电路的一部分导体，但不做切割磁感线运动则无感应电流，若导体做切割磁感线运动但电路不闭合，导体上仍无感应电流则导体两端有感应电压。②感应电流的方向跟磁场方向和导体切割磁感线运动方向有关三者互相垂直，改变磁场方向或改变导体切割磁感线方向都会改变感应电流的方向。③在电磁感应现象中机械能转化为电能。一、变压器基本工作原理一、变压器基本工作原理电磁感应的应用：发电机：磁场的大小及方向不变，而线圈与磁场间有相对运动，使线圈中的磁链发生变化.变压器：线圈与磁场相对静止，但是穿过线圈的磁通本身大小或方向发生变化电磁炉、漏电断路器自感：当导体中的电流发生变化时，它周围的磁场就随着变化，并由此产生磁通量的变化，因而在导体中就产生感应电动势，这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化，此电动势即自感电动势。这种现象就叫做自感现象。应用：日光灯互感：当一线圈中的电流发生变化时，再临近的另一线圈中产生感应电动势，叫做互感现象。它的基本原理就是磁的耦合。应用：变压器一、变压器基本工作原理左手定则：左手平展，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把左手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，四指指向电流方向（既正电荷运动的方向）则大拇指的方向就是导体受力方向。左手定则是来判断通电导体在磁场中的运动应用：电动机上图已是实际尺寸图片描述：左手定则的图片左手定则,安培力磁感应强度虚线为磁力线的方向、红色代表电流方向、黑色代表导体的运行方向。一、变压器基本工作原理一、变压器基本工作原理3、变压器的一、二次绕组：与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次绕组与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次绕组4、变压器的铭牌参数：铭牌参数的含义：（1）额定电压：U1n/U2n单位为V或者kV。U1N为正常运行时一次侧应加的电压。U2N为一次侧加额定电压、二次侧处于空载状态时的电压。也是指变压器厂时间运行时，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）。（2）额定容量SN单位为VA/kVA/MVASN为变压器的视在功率。是指变压器在厂家铭牌规定的条件下，在额定电压、额定电流连续运行时所输送的容量。（3）额定电流I1N/I2N单位为A/kA。是变压器正常运行时所能承担的电流，在三相变压器中均代表线电流。对单相：I1N=SN/U1NI2N=SN/U2N（4）匝数：N是变压器线圈缠绕的圈数。一、变压器基本工作原理对三相：I1N=SN/[sqrt(3)U1N]I2N=SN/[sqrt(3)U2N]（4）额定频率fN单位为Hz,fN=50Hz（5）变压器的效率（η）：在额定功率时，变压器的输出功率和输入功率的比值，叫做变压器的效率，即η=(P2÷P1)x100%一、变压器基本工作原理一、变压器基本工作原理P1为输入功率，P2为输出功率变压器的损耗：铜损和铁损铜损是指变压器线圈电阻所引起的损耗.铁损由两部分组成：一是磁滞损耗，当交流电通过变压器时，通过变压器硅钢片的磁力线其方向和大小随之变化，使得硅钢片内部分子相互摩擦，放出热能，从而损耗了一部分电能，这便是磁滞损耗.另一是涡流损耗，当变压器工作时.铁芯中有磁力线穿过，在与磁力线垂直的平面上就会产生感应电流，由于此电流自成闭合回路形成环流，且成旋涡状，故称为涡流.涡流的存在使铁芯发热，消耗能量。变压器的电压比：就是一次侧电压与二次侧电压之比。即：n=U1N/U2N=N1/N2当N2N1时，其感应电动势要比初级所加的电压还要高，这种变压器称为升压变压器当N2N1时，其感应电动势低于初级电压，这种变压器称为降变压器.（6）、百分阻抗（短路电压）：指变压器二次短路，一次施加电压并慢慢使电压加大，当二次产生的短路电流等于额定电流时，一次施加的电压。UK==短路电压/额定电压×100％三绕组变压器的百分阻抗有；高中压、高低压、中低压绕组间三个百分阻抗。测量高中压绕组间的百分阻抗时，低压绕组须开路；其它的依此类推。一、变压器基本工作原理型号各字母的含义：S—在第一位代表三相，在第三、第四位则代表三绕组。F—代表油浸风冷。Z—代表有载调压。J—代表油浸自冷。L—代表铝绕组或防雷。P—代表强油循环风冷。D—代表单相，在末位表示移动式。O—代表自耦，在第一位代表降压，在末位表示升压。X—代表消弧线圈。SC-三相环氧树脂浇注SG-三相干式自冷YD-试验用单相变压器如一台变压器型号为：SFZ10-12500/110额定电压额定容量设计序号有载调压三相风冷变压器S9-125/10SG9-200/105、变压器的联接组别在三相变压器中，绕组的连接主要采用星形和三角形和自耦型（曲折形）的连接方法。将三相绕组的末端连在一起，而由三个首端引出，为星形连接，用字母Y或y表示，如果有中线引出则用YN或yn表示；将三相绕组首末相连而成闭合回路，再由三个首端引出，则为三角形连接。用D或d表示。星形接线的电路电流电压的关系：线电压=√3相电压，相电流=线电流三角开接线的电路电流和电压的关系：线电压=相电压，线电流=√3相电流例如：高压为Y，低压为yn连接，那么绕组连接组别为Yyn。加上时钟法表示高低压侧相量关系就是连接组别。如YND11变压器连接组的时钟表示法各种连接组的一次侧电压与二次侧电压间，有的相角差为0°，有的相角差为30°的倍数。时钟表面上，每两相邻数字间有30°的角差，因而各种连接组标号中，采用时钟表示法最为相宜。变压器一次侧的线电压矢量AB作为时钟的长针，它固定的指向时钟数字12上，二次侧线电压矢量ab作为时钟的短针。如果短针也指向12，则表示矢量AB与ab同相，按钟表读数为12点钟，这种连接便记为12。第二节变压器的分类及结构（一）变压器的分类(1)按相数分：单相变压器：用于单相负荷和三相变压器组。三相变压器：用于三相系统的升、降电压。(2)按冷却方式分：干式变压器：依靠空气对流进行冷却，一般用于局部照明、电子线路等小容量变压器。油浸式变压器：依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。二、变压器的分类及结构二、变压器的分类及结构(3)按用途分：电力变压器：用于输配电系统的升、降电压。仪用变压器：如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。试验变压器：能产生高压，对电气设备进行高压试验。特种变压器：如电炉变压器、整流变压器、调整变压器等。(4)按绕组形式分：双绕组变压器：用于连接电力系统中的两个电压等级。三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。自耦变电器：用于连接不同电压的电力系统。也可做为普通的升压或降后变压器用。二、变压器的分类及结构5)按铁芯形式分：芯式变压器：用于高压的电力变压器。非晶合金变压器：非晶合金铁芯变压器是用新型导磁材料，空载电流下降约80%，是目前节能效果较理想的配电变压器，特别适用于农村电网和发展中地区等负载率较低的地方。壳式变压器：用于大电流的特殊变压器，如电炉变压器、电焊变压器；或用于电子仪器及电视、收音机等的电源变压器。二、变压器结构及各部作用（二）变压器的结构及各部作用压器散热片变压器主要有：铁芯、绕组、油箱、附件等组成。1、铁芯：是变压器的磁路部分，由铁芯柱（柱上套装绕组）、铁轭（连接铁芯以形成闭合磁路）组成，为了减小涡流和磁滞损耗，提高磁路的导磁性，铁芯采用0.35mm~0.5mm厚的硅钢片涂绝缘漆后交错叠成。2、绕组：是变压器的电路部分，采用铜线或铝线绕制而成，原、副绕组同心套在铁芯柱上。绕组的作用是电流的载体，产生磁通和感应电动势。为便于绝缘，一般低压绕组在里，高压绕组在外，但大容量的低压大电流变压器，考虑到引出线工艺困难，往往把低压绕组套在高压绕组的外面。二、变压器的分类及结构器身：是指铁芯和绕组装在一起的整体。3、油箱：是装器身和变压器油的，为了便于散热，有的箱壁上焊有散热管。变压器油的作用是绝缘和冷却。4、变压器的附件：电力变压器的附件作用是保证变压器的安全和可靠运行变压器的附件包含：储油柜（油枕）、分接开关、高低压套管、安全气道（防爆管）、呼吸器（吸湿器）、气体继电器、散热片、测温装置、净油器（油再生器）、油位计、放油阀、油样阀、接地装置等。二、变压器的分类及结构（1）储油柜（油枕）：装在油箱上，一是起着储油和补油的作用、二是使油箱内部与外界隔绝，减少变压器油与空气的接触面，减少油的劣化速度。（2）分接头开关：为了使变压器的输出电压控制在允许变化的范围内，变压器的原边绕组匝数要求在