變壓器知識講座

1、電電 力力 變變 壓壓 器器課件講座課件講座第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)一、變壓器的工作原理一、變壓器的工作原理 變壓器是一種靜止電氣設(shè)備,它利用電磁感應(yīng)原理將一種電壓等級的交流電能轉(zhuǎn)換為另一種電壓等級的交流電能. 變壓器用途：電力變壓器 儀用互感器 變壓器分類：按冷卻介質(zhì)分為油浸式和干 式兩種。電壓互感器電流互感器第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu) 變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的。 右圖是單相變壓器的原理圖。圖中在閉合的鐵芯上，繞有兩個(gè)互 相絕緣的繞組，其中，接入電源的一側(cè)叫一次繞組，輸出電能的一側(cè)為二次繞組。 另外，兩繞組之間只有磁的耦

2、合而沒有電的聯(lián)系。第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)根據(jù)電磁感應(yīng)定律可以導(dǎo)出：根據(jù)電磁感應(yīng)定律可以導(dǎo)出： 一次側(cè)繞組感應(yīng)電動(dòng)勢為：一次側(cè)繞組感應(yīng)電動(dòng)勢為：nE1=4.44 f N1m 二次側(cè)繞組感應(yīng)電動(dòng)勢為：二次側(cè)繞組感應(yīng)電動(dòng)勢為：nE2=4.44 f N2m 式中：式中： f - 電源頻率 N1 - 一次側(cè)繞組匝數(shù) N2 - 二次側(cè)繞組匝數(shù) m - 鐵芯中主磁通幅值第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)由以上兩式得出：由以上兩式得出： 結(jié)論結(jié)論1：變壓器一、二次側(cè)感應(yīng)電勢之比等于一、二次側(cè)繞組匝數(shù)之比。 如果忽略變壓器的內(nèi)損耗，可認(rèn)為變壓器二次輸出

3、功率等于變壓器一次輸入功率，即：第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)U1I1 = U2I2 結(jié)論結(jié)論2：變壓器一、二次側(cè)電流之比與一、二次側(cè)繞組匝數(shù)之比成反比。式中：式中：I1、I2為變壓器一次、二次電流的有效值。由此可以得出：第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)二、變壓器的結(jié)構(gòu)二、變壓器的結(jié)構(gòu) 1.鐵芯鐵芯 （1）鐵芯結(jié)構(gòu)。變壓器的鐵芯是磁路部分。由鐵芯柱和鐵軛兩部分組成。繞組套裝在鐵芯柱上，而鐵軛則用來使整個(gè)磁路閉合。第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu) （2）鐵芯材料。由于鐵芯為變壓器的磁路，所以其材料要求導(dǎo)磁性能好，導(dǎo)磁

4、性能好，才能使鐵損小。 2.繞組繞組 繞組是變壓器的電路部分，一般用絕緣紙包的鋁線或銅線繞制而成。 3.分接開關(guān)分接開關(guān) 為了提供穩(wěn)定的電壓、控制電力潮流或調(diào)節(jié)負(fù)載電流，均需對變壓器進(jìn)行電壓調(diào)整。第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu) 目前，變壓器調(diào)整電壓的方法是在其某一側(cè)繞組上設(shè)置分接，以切除或增加一部分繞組的線匝，以改變繞組的匝數(shù)，從而達(dá)到改變電壓比的有級調(diào)整電壓的方法。 無載調(diào)壓：無載調(diào)壓：變壓器二次不帶負(fù)載，一次也與電網(wǎng)斷開（無電源勵(lì)磁）的調(diào)壓。 有載調(diào)壓：有載調(diào)壓：帶負(fù)載進(jìn)行變換繞組分接的調(diào)壓。第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu) 4.冷卻裝

5、置冷卻裝置 變壓器運(yùn)行時(shí)，由繞組和鐵芯中產(chǎn)生的損耗轉(zhuǎn)化為熱量，必須及時(shí)散熱，以免變壓器過熱造成事故。 根據(jù)變壓器容量的大小，選擇不同的冷卻裝置。當(dāng)變壓器容量在50000kVA及以上時(shí)，則采用強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻器或強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻器。與前者的區(qū)別在于循環(huán)油路中增設(shè)一臺油泵，對油加壓以增加冷卻效果。第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu) 5.儲油柜（油枕）儲油柜（油枕） 變儲油柜位于變壓器油箱上方，通過氣體繼電器與油箱相通，如圖。 當(dāng)變壓器的油溫變化時(shí)，其體積會膨脹或收縮。1-油箱；油箱；2-儲油柜；儲油柜；3-氣體繼電器；氣體繼電器；4-安全氣道安全氣道 第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的

6、工作原理與結(jié)構(gòu)變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu) 儲油柜的作用：儲油柜的作用：就是保證油箱內(nèi)總是充滿油，并減少油面與空氣的接觸面，從而減緩油的老化。 6.氣體繼電器氣體繼電器 位于儲油柜與箱蓋的聯(lián)管之間。在變壓器內(nèi)部發(fā)生故障（如絕緣擊穿、匝間短路等）產(chǎn)生氣體或郵箱漏油等使油面降低時(shí)，接通信號或跳閘回路，保護(hù)變壓器。第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu) 7.高、低壓絕緣套管高、低壓絕緣套管 變壓器內(nèi)部的高、低壓引線是經(jīng)絕緣套管引到郵箱外部的，它起著固定引線和對地絕緣的作用。 套管由帶電部分和絕緣部分組成。帶電部分包括導(dǎo)電桿、導(dǎo)電管、電纜或銅排。絕緣部分分為外絕緣和內(nèi)絕緣。外絕緣為瓷管，

7、內(nèi)絕緣為變壓器油、附加絕緣和電容性絕緣。第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)三、電力變壓器的型號及技術(shù)參數(shù)三、電力變壓器的型號及技術(shù)參數(shù) 1.型號型號 變壓器的技術(shù)參數(shù)一般都標(biāo)在銘牌上。按照國家的標(biāo)準(zhǔn)，銘牌上除標(biāo)出變壓器名稱、型號、產(chǎn)品代號、標(biāo)準(zhǔn)代號、制造廠名、出廠序號、制造年月以外，還需標(biāo)注變壓器的技術(shù)參數(shù)數(shù)據(jù)。第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)特殊使用環(huán)境代號額定電壓額定容量特殊用途和特殊結(jié)構(gòu)代號設(shè)計(jì)序號調(diào)壓方式導(dǎo)線材料繞組數(shù)油循環(huán)方式冷卻方式相數(shù)產(chǎn)品類別第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu) 例如：例如：SFZ-10000

8、/110表示三相自然循環(huán)風(fēng)冷有載調(diào)壓，額定容量為10000kVA，高壓繞組額定電壓110kV電力變壓器。 S9-160/10表示三相油浸自冷式，雙繞組無勵(lì)磁調(diào)壓，額定容量為160kVA，高壓繞組額定電壓10kV電力變壓器。 2.相數(shù)相數(shù) 變壓器分為單相和三相兩種。一般均制成三相以直接滿足輸配電的要求。小型變壓器有第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu) 制成單相的，特大型變壓器制成單相后，組成三相變壓器組，以滿足運(yùn)輸?shù)囊蟆?3.額定電壓額定電壓 額定電壓是指變壓器線電壓（有效值），它應(yīng)與所連接的輸變電線路電壓相符合。 4.額定容量額定容量 在變壓器名牌所規(guī)定的額定狀態(tài)下，變

9、壓器二次側(cè)的輸出能力（kVA）。對于三相變壓器，額定容量為三相容量之和。第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu) 5.額定電流額定電流 變壓器的額定電流為通過繞組線端的電流（有效值）。 單相變壓器額定電流為：單相變壓器額定電流為：IN=SN/UN 式中：IN-分別為一、二次額定電流 SN-變壓器的額定容量 UN-分別為一、二次額定電壓 三相變壓器額定電流為：三相變壓器額定電流為：IN=SN/ UN3第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu) 6.繞組聯(lián)接組標(biāo)號繞組聯(lián)接組標(biāo)號 變壓器同側(cè)繞組是按一定形式聯(lián)接的，可以接成星形、三角形等。其中，星形聯(lián)接是各項(xiàng)線圈的一

10、端接成一個(gè)公共點(diǎn)（中性點(diǎn)），其接端子接到相應(yīng)的線端上；三角形聯(lián)接是三個(gè)相線圈互相串聯(lián)形成閉合回路，由串聯(lián)處接至相應(yīng)的線端。 變壓器按高壓、中壓和低壓繞組聯(lián)接的順序組合起來就是繞組的聯(lián)接組。第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu) 7.阻抗電壓和短路損耗阻抗電壓和短路損耗 當(dāng)變壓器二次側(cè)短路，一次側(cè)施加電壓使其電流達(dá)到額定值，此時(shí)所施加的電壓稱為阻抗電壓UZ，變壓器從電源吸取的功率即為短路損耗。以阻抗電壓與額定電壓UN之比的百分?jǐn)?shù)表示。即：100%ZzNUuU第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu) 8.溫升和冷卻方式溫升和冷卻方式 （1）溫升。變壓器的溫升，

11、對于空氣冷卻變壓器是指測量部位的溫度與冷卻空氣溫度之差；對于水冷變壓器是指測量部位溫度與冷卻器入口處水溫之差。 油浸式變壓器繞組和頂層油溫升限值：因?yàn)锳級絕緣在98攝氏度時(shí)產(chǎn)生的絕緣損壞為正常損壞，而保證變壓器正常壽命的年平均氣溫是20攝氏度，繞組最熱點(diǎn)與其平均溫度之差為13攝氏度，所以繞組溫升限值為98-20-13=65K。第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu) 油正常運(yùn)行的最高溫度為95攝氏度，最高氣溫為40攝氏度，所以頂層油溫升限值為95-40=55K。 （2）冷卻方式。變壓器的冷卻方式有多種，如干式自冷、油浸風(fēng)冷等，各種方式適用于不同種類的變壓器。第二節(jié)第二節(jié) 變壓

12、器運(yùn)行變壓器運(yùn)行一、變壓器允許運(yùn)行方式一、變壓器允許運(yùn)行方式 1.允許的溫度與溫升 變壓器的允許溫度主要決定于繞組的絕緣材料。對于A級絕緣材料，允許最高溫度為105度，由于繞組的平均溫度一般比油溫高10度，同時(shí)為了防止油質(zhì)劣化，所以規(guī)定變壓器上層油溫最高不超過95度。而在正常狀態(tài)下，為了使變壓器不至過速氧化，上層油溫一般不應(yīng)超過85度，對于強(qiáng)迫油循環(huán)的水冷或風(fēng)冷變壓器，其上層油溫一般不宜經(jīng)常超過75度。（科普：絕緣等級是指其所用絕緣材料的耐熱等級，分為：A/E/B/F/H級。各絕緣等級具體允許溫升標(biāo)準(zhǔn)如下：最高允許溫度A:105 E:120 B:130 F:155 H:180 ;繞組溫升限值A(chǔ)

13、:60 E:75 B:80 F:100 H:125 。）第二節(jié)第二節(jié) 變壓器運(yùn)行變壓器運(yùn)行 變壓器的溫度與周圍環(huán)境溫度的差稱為溫升。我國規(guī)定周圍環(huán)境最高溫度為40攝氏度。 對于A級絕緣的變壓器，在周圍環(huán)境最高溫度為40攝氏度時(shí)，其繞組的允許溫升為65攝氏度，而上層油溫則為55攝氏度。 2.變壓器的過負(fù)載能力變壓器的過負(fù)載能力 變壓器的過負(fù)載能力可分為正常情況下的過負(fù)載能力和事故情況下的過負(fù)載能力。第二節(jié)第二節(jié) 變壓器運(yùn)行變壓器運(yùn)行 2.變壓器的過負(fù)載能力變壓器的過負(fù)載能力正常情況下的過負(fù)載能力事故情況下的過負(fù)載能力30%（自然油循環(huán)）20%（強(qiáng)迫油循環(huán)）第二節(jié)第二節(jié) 變壓器運(yùn)行變壓器運(yùn)行 變壓

14、器允許短路：變壓器允許短路：當(dāng)變壓器突然短路時(shí)，其短路電流幅值一般為額定電流的2530倍。 一般認(rèn)為，對繞組為銅線的變壓器溫度達(dá)到250攝氏度時(shí)允許的，對繞組為鋁線的變壓器則為200度，而達(dá)到上述溫度所需時(shí)間大約為5s左右。此時(shí)繼電保護(hù)早已動(dòng)作，因此，設(shè)計(jì)允許的短路電流為額定電流的25倍。第二節(jié)第二節(jié) 變壓器運(yùn)行變壓器運(yùn)行 3.允許電壓波動(dòng)范圍允許電壓波動(dòng)范圍 變壓器的電源電壓一般不得超過額定值的5%二、變壓器并聯(lián)運(yùn)行二、變壓器并聯(lián)運(yùn)行 并聯(lián)運(yùn)行是指將幾臺變壓器的一、二次繞組分別接在一、二次側(cè)的公共母線上，共同向負(fù)載供電的運(yùn)行方式。第二節(jié)第二節(jié) 變壓器運(yùn)行變壓器運(yùn)行5%并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)：并聯(lián)運(yùn)行

15、的優(yōu)點(diǎn)：1）提高供電的可靠性；2）提高供電的經(jīng)濟(jì)性；3）可以減少總備用容量。理想并聯(lián)運(yùn)行的條件：理想并聯(lián)運(yùn)行的條件：1）變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號相同；2）變壓器的電壓比相等（允許 的差值）；3）變壓器的阻抗電壓相等（允許 的差值）。10%第二節(jié)第二節(jié) 變壓器運(yùn)行變壓器運(yùn)行三、變壓器油及運(yùn)行三、變壓器油及運(yùn)行 1.變壓器油的作用 1）提高變壓器絕緣強(qiáng)度； 2）使木質(zhì)及紙絕緣保持原有的物理和化學(xué)性能； 3）使金屬得到防腐； 4）還可以吸收繞組和鐵芯產(chǎn)生的熱量，起到散熱和冷卻的作用。第二節(jié)第二節(jié) 變壓器運(yùn)行變壓器運(yùn)行 2.變壓器油運(yùn)行 （1）取油樣注意事項(xiàng)： 1）應(yīng)在天氣干燥時(shí)進(jìn)行； 2）從變壓器底部閥門

16、處放油取樣。 （2）補(bǔ)油注意事項(xiàng)： 1）10kV及以下變壓器可補(bǔ)入不同牌號的油，但應(yīng)作混油的耐壓試驗(yàn)； 第二節(jié)第二節(jié) 變壓器運(yùn)行變壓器運(yùn)行 2）35kV及以上變壓器應(yīng)補(bǔ)入相同牌號的油，也應(yīng)作耐壓試驗(yàn)； 3）補(bǔ)油后要檢查氣體繼電器，及時(shí)放出氣體。若在24h后無問題，可重新將氣體保護(hù)接入跳閘回路。第二節(jié)第二節(jié) 變壓器運(yùn)行變壓器運(yùn)行四、變壓器巡視檢查四、變壓器巡視檢查 1.變壓器巡視檢查 1）檢查儲油柜和充油絕緣套管內(nèi)油面的高度和封閉處有無滲漏油現(xiàn)象，以及油標(biāo)管內(nèi)的油色。 2）檢查變壓器上層油溫。正常時(shí)一般應(yīng)在85度以下，對強(qiáng)油循環(huán)水冷卻的變壓器為75度； 3）檢查變壓器的響聲。正常時(shí)為均勻的嗡嗡聲；第二節(jié)第二節(jié) 變壓器運(yùn)行變壓器運(yùn)行 4）檢查絕緣套管是否清潔，有無破損裂紋和放電燒傷痕跡； 5）清掃絕緣套管及附屬設(shè)備； 6）檢查母線及接線端子等連接點(diǎn)的接觸是否良好； 7）容量在630kVA以下的變壓器，可適當(dāng)延長巡視周期，但變壓器在每次合閘前及拉閘后應(yīng)檢查一次； 第二節(jié)第二節(jié) 變壓器運(yùn)行變壓器運(yùn)行 8）有人值班的變配電所，每班都應(yīng)檢查變壓器的運(yùn)行狀態(tài)； 9）對于強(qiáng)油循環(huán)水冷或風(fēng)冷變壓器，不論有無人員值班，都應(yīng)每小時(shí)巡視一次； 10）負(fù)載急劇變化或變壓器發(fā)生短路故障后，都應(yīng)增加特殊巡視。 2.變壓器異常運(yùn)行和常見故障分析變壓器異常運(yùn)行和