變壓器的原理和分類

1、變壓器的基本知識變壓器的基本知識設(shè)備動(dòng)力部設(shè)備動(dòng)力部 趙建華趙建華 2014 2014年年6 6月月1818日日 變壓器是一種根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的電器設(shè)備。變壓器是一種根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的電器設(shè)備。它廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)和電子線路中，在測量系統(tǒng)它廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)和電子線路中，在測量系統(tǒng)中也是一種不可缺少的電器設(shè)備。中也是一種不可缺少的電器設(shè)備。 變壓器是一種十分常見的電氣設(shè)備。按其用途變壓器是一種十分常見的電氣設(shè)備。按其用途的不同可分為電力變壓器和特殊變壓器兩大類。應(yīng)的不同可分為電力變壓器和特殊變壓器兩大類。應(yīng)用于電力系統(tǒng)變配電的變壓器稱為電力變壓器，常用于電力系統(tǒng)變配電的變壓器稱為電力變

2、壓器，常見的有升壓變壓器、降壓變壓器、配電變壓器和聯(lián)見的有升壓變壓器、降壓變壓器、配電變壓器和聯(lián)絡(luò)變壓器等。如果是針對某種特殊需要而制造的變絡(luò)變壓器等。如果是針對某種特殊需要而制造的變壓器，稱為特殊變壓器。例如，礦用防爆變壓器、壓器，稱為特殊變壓器。例如，礦用防爆變壓器、整流變壓器、高壓試驗(yàn)變壓器、儀用變壓器、自耦整流變壓器、高壓試驗(yàn)變壓器、儀用變壓器、自耦變壓器、電焊變壓器、音頻變壓器、高壓變壓器和變壓器、電焊變壓器、音頻變壓器、高壓變壓器和電爐變壓器等等。電爐變壓器等等。變壓器的分類與作用變壓器的分類與作用一般常用變壓器的分類可歸納如下：一般常用變壓器的分類可歸納如下：1 1、按相數(shù)分：、

3、按相數(shù)分：1）單相變壓器：用于單相負(fù)荷和三相變壓器組。2）三相變壓器：用于三相系統(tǒng)的升、降電壓。2 2、按冷卻方式分：、按冷卻方式分：1）干式變壓器：依靠空氣對流進(jìn)行自然冷卻或增加風(fēng)機(jī)冷卻，多用于高層建筑、高速收費(fèi)站點(diǎn)用電及局部照明、電子線路等小容量變壓器。主要分類主要分類 2）油浸式變壓器：依靠油作冷卻介質(zhì)、如油浸自冷、油浸風(fēng)冷、油浸水冷、強(qiáng)迫油循環(huán)等。3 3、按用途分：、按用途分：1）電力變壓器：用于輸配電系統(tǒng)的升、降電壓。2）儀用變壓器：如電壓互感器、電流互感器、用于測量儀表和繼電保護(hù)裝置。3）試驗(yàn)變壓器：能產(chǎn)生高壓，對電氣設(shè)備進(jìn)行高壓試驗(yàn)。4）特種變壓器：如電爐變壓器、整流變壓器、調(diào)整

4、變壓器、電容式變壓器、移相變壓器等。主要分類主要分類4 4、按繞組形式分：、按繞組形式分：1）雙繞組變壓器：用于連接電力系統(tǒng)中的兩個(gè)電壓等級。2）三繞組變壓器：一般用于電力系統(tǒng)區(qū)域變電站中，連接三個(gè)電壓等級。3）自耦變電器：用于連接不同電壓的電力系統(tǒng)。也可做為普通的升壓或降后變壓器用。主要分類主要分類5 5、按鐵芯形式分：、按鐵芯形式分：1）芯式變壓器：用于高壓的電力變壓器。2）非晶合金變壓器：非晶合金鐵芯變壓器是用新型導(dǎo)磁材料，空載電流下降約80%，是節(jié)能效果較理想的配電變壓器，特別適用于農(nóng)村電網(wǎng)和發(fā)展中地區(qū)等負(fù)載率較低地方。3）殼式變壓器：用于大電流的特殊變壓器，如電爐變壓器、電焊變壓器；

5、或用于電子儀器及電視、收音機(jī)等的電源變壓器。主要分類主要分類 要正確使用變壓器，必須首先搞清楚變壓器的有關(guān)技術(shù)指標(biāo)：型號由字母和數(shù)字組成，字母表示的意義為：表示三相，表示單相，表示防爆，表示風(fēng)冷等。例如，表示三相變壓器的系列，它是高效節(jié)能變壓器；表示容量，單位為千伏安。10表示電壓，單位為千伏。變壓器的技術(shù)指標(biāo)變壓器的技術(shù)指標(biāo)1）:S7-315/10變壓器即三相（S）銅芯10KV變壓器,容量315KVA,設(shè)計(jì)序號7為節(jié)能型.2）：scr9-500/10，s11-m-100/10S-三相 C-澆注成型（干式變壓器） r纏繞型 9（11）-設(shè)計(jì)序號 500（100）-容量（KVA） 10-額定電壓

6、（KV） m-密閉變壓器的技術(shù)指標(biāo)變壓器的技術(shù)指標(biāo)3）：SFPZ9-120000/110指的是三相（雙繞組變壓器省略繞組數(shù)，如果是三繞則前面還有個(gè)S）雙繞組強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷有載調(diào)壓，設(shè)計(jì)序號為9，容量為120000KVA，高壓側(cè)額定電壓為110KV的變壓器。變壓器的技術(shù)指標(biāo)變壓器的技術(shù)指標(biāo) 連接組別 表示三相變壓器的接法及高低壓繞組線電壓之間的相位關(guān)系。例如，12，表示高壓繞組呈星形聯(lián)結(jié)，表示低壓繞組呈星形聯(lián)結(jié)且有中線，12表示一次、二次繞組線電壓的相位相同，即同相。關(guān)于三相變壓器繞組的連接方法，以后再進(jìn)一步介紹。變壓器的技術(shù)指標(biāo)變壓器的技術(shù)指標(biāo) 阻抗電壓 變壓器的一個(gè)繞組短路，另一個(gè)繞組輸入電

7、壓使一次、二次繞組的電流分別達(dá)到額定值，則該輸入電壓為阻抗電壓，或稱為短路電壓。 額定電壓 變壓器銘牌上有兩個(gè)額定電壓，即一次側(cè)額定電壓和二次側(cè)額定電壓。一次側(cè)額定電壓是指一次側(cè)正常工作時(shí)的電壓，它是根據(jù)變壓器的絕緣程度和允許的發(fā)熱條熱條件決定的。變壓器的技術(shù)指標(biāo)變壓器的技術(shù)指標(biāo) 使用時(shí)，電源的電壓必須與一次側(cè)電壓相等，否則變壓器不能正常工作。 二次側(cè)額定電壓是指一次側(cè)加上額定電壓后二次側(cè)的空載電壓。 額定電流 額定電流是指根據(jù)變壓器允許的發(fā)熱條件而規(guī)定的電流值，使用時(shí)變壓器的電流不應(yīng)超過額定值。對于三相變壓器，額定電流是指線電流。變壓器的技術(shù)指標(biāo)變壓器的技術(shù)指標(biāo) 額定容量 以變壓器二次繞組的

8、額定視在功率表示，它反映變壓器正常工作運(yùn)行時(shí)可能傳輸?shù)淖畲箅姽β?。單位為或。忽略損耗，額定容量可表示如下：單相三相式中：、及、分別為一、二次側(cè)的額定線電壓、額定線電流。變壓器的技術(shù)指標(biāo)變壓器的技術(shù)指標(biāo) 額定容量 以變壓器二次繞組的額定視在功率表示，它反映變壓器正常工作運(yùn)行時(shí)可能傳輸?shù)淖畲箅姽β?。單位為或。忽略損耗，額定容量可表示如下：單相三相式中：、及、分別為一、二次側(cè)的額定線電壓、額定線電流。變壓器的技術(shù)指標(biāo)變壓器的技術(shù)指標(biāo) 1電源變壓器 在電子儀器中，一般都有電源變壓器，以便將電網(wǎng)交流電壓變成所需要的數(shù)值不同的電壓，經(jīng)過整流后再變成直流電壓，供給電子線路使用。電源變壓器的容量不大，一般為幾

9、十伏安。 結(jié)構(gòu)電源變壓器的鐵心是由硅鋼片疊壓而成。硅鋼片有熱軋和冷軋兩種。熱軋硅鋼片通常沖制成字形，繞組套在中間柱上，做成殼式，如圖1所示。冷特種變壓器及變壓器產(chǎn)品特種變壓器及變壓器產(chǎn)品軋硅鋼片的導(dǎo)磁性能有方向性，順著碾壓方向?qū)Т拍芰?qiáng)，所以先將其卷成環(huán)狀，然后切成兩半成形，將繞組分別套在兩邊，最后再將兩半鐵心合在一起，用抱箍包裝，如圖1所示。特種變壓器及變壓器產(chǎn)品特種變壓器及變壓器產(chǎn)品 圖圖1 1殼式電源殼式電源 圖圖1 1形電源形電源 這是一個(gè)三相電力變壓器的模型。從外觀看主要由變壓器的箱體、高壓絕緣套管、低壓絕緣套管、油枕、散熱管組成。電力變壓器的構(gòu)造電力變壓器的構(gòu)造移去變壓器箱體可看到

10、變壓器的鐵芯與繞組。在鐵芯上有A、B、C三相繞組，每相繞組又分為高壓繞組與低壓繞組。左邊是高壓繞組引出線，右邊是低壓繞組引出線。電力變壓器的構(gòu)造電力變壓器的構(gòu)造把鐵芯與繞組放入箱體，繞組引出線通過絕緣套管內(nèi)的導(dǎo)電桿連到箱體外，導(dǎo)電桿外面是瓷套管，通過它固定在箱體上，保證導(dǎo)電桿與箱體絕緣。為減小因灰塵與雨水引起的漏電，瓷套管外型為多級傘形。右邊是低壓絕緣套管，左邊是高壓絕緣套管，由于高壓端電壓很高，高壓絕緣套管比較長。電力變壓器的構(gòu)造電力變壓器的構(gòu)造電力變壓器的構(gòu)造電力變壓器的構(gòu)造電力變壓器的構(gòu)造電力變壓器的構(gòu)造 變壓器箱體（即油箱）里灌滿變壓器油，鐵芯與繞組浸在變壓器箱體（即油箱）里灌滿變壓器

11、油，鐵芯與繞組浸在油里。變壓器油比空氣絕緣強(qiáng)度大，可加強(qiáng)各繞組間、繞組與油里。變壓器油比空氣絕緣強(qiáng)度大，可加強(qiáng)各繞組間、繞組與鐵芯間的絕緣，同時(shí)流動(dòng)的變壓器油也幫助繞組與鐵芯散熱。鐵芯間的絕緣，同時(shí)流動(dòng)的變壓器油也幫助繞組與鐵芯散熱。在油箱上部有油枕，有油管與油箱連通，變壓器油一直灌到油在油箱上部有油枕，有油管與油箱連通，變壓器油一直灌到油枕內(nèi)，可充分保證油箱內(nèi)灌滿變壓器油，防止空氣中的潮氣侵枕內(nèi)，可充分保證油箱內(nèi)灌滿變壓器油，防止空氣中的潮氣侵入。入。電力變壓器的構(gòu)造電力變壓器的構(gòu)造 油箱外排列著許多散熱管，運(yùn)行中的鐵芯與繞組產(chǎn)生的熱油箱外排列著許多散熱管，運(yùn)行中的鐵芯與繞組產(chǎn)生的熱能使油溫

12、升高，溫度高的油密度較小上升進(jìn)入散熱管，油在散能使油溫升高，溫度高的油密度較小上升進(jìn)入散熱管，油在散熱管內(nèi)溫度降低密度增加，在管內(nèi)下降重新進(jìn)入油箱，鐵芯與熱管內(nèi)溫度降低密度增加，在管內(nèi)下降重新進(jìn)入油箱，鐵芯與繞組的熱量通過油的自然循環(huán)散發(fā)出去。繞組的熱量通過油的自然循環(huán)散發(fā)出去。1、干式電力變壓器可以避免由于運(yùn)行中發(fā)生故障而導(dǎo)致變壓器油發(fā)生火災(zāi)和爆炸的危險(xiǎn)。由于干式變壓器絕緣材料均為難燃材料，即使運(yùn)行中變壓器發(fā)生故障而引發(fā)火災(zāi)或有外來火源，也不會(huì)使火災(zāi)的災(zāi)情擴(kuò)大。2、干式電力變壓器不會(huì)像油浸式變壓器那樣存在滲漏油問題，更無變壓器油老化等問題，通常干式電力變壓器運(yùn)行維護(hù)和檢修工作量大為減少，甚至

13、可以免維修。3、干式電力變壓器一般為戶內(nèi)式裝置，對特殊要求的場所也可制成為戶外式，它可以和開關(guān)柜安裝于同一室內(nèi)，減少安裝面積。4、干式電力變壓器由于無油，故其所屬附件也少，無儲油柜、安全氣道和大量的閥門等部件，無密封等問題。干式變壓器及其優(yōu)點(diǎn)：1、浸漬空氣絕緣干式變壓器：目前使用很少。繞組導(dǎo)線絕緣、絕緣結(jié)構(gòu)材料根據(jù)需要選用不同耐熱等級的絕緣材料，制成B級、F級和H級絕緣干式變壓器。2、環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器：采用的絕緣材料有聚酯樹脂和環(huán)聚酯樹脂和環(huán)氧樹脂氧樹脂。目前澆注絕緣干式電力變壓器多采用環(huán)氧樹脂。3、繞包絕緣干式變壓器：繞包絕緣干式變壓器也是樹脂絕緣的一種，目前生產(chǎn)廠家較少。4、復(fù)合式絕

14、緣干式變壓器：（1）、高壓繞組采用澆注式，低壓繞組采用浸漬絕緣；（2）、高壓采用澆注式，低壓采用銅箔、鋁箔繞制的箔式繞組。干式電力變壓器的種類：干式電力變壓器的種類：干式電力變壓器的種類：干式電力變壓器的種類：1、防止變壓器過載運(yùn)行：如果長期過載運(yùn)行，會(huì)引起線圈發(fā)熱，使絕緣逐漸老化，匝間短路、相間短路或?qū)Φ囟搪芳坝偷姆纸猓?、防止變壓器鐵芯絕緣老化損壞：鐵芯絕緣老化或夾緊螺栓套管損壞，會(huì)使鐵芯產(chǎn)生很大的渦流，鐵芯長期發(fā)熱造成絕緣老化；3、防止檢修不慎破壞絕緣：變壓器檢修吊芯時(shí)，應(yīng)注意保護(hù)線圈或絕緣套管，如果發(fā)現(xiàn)有擦破損傷，及時(shí)處理。變壓器的養(yǎng)護(hù)變壓器的養(yǎng)護(hù) 變壓器鐵芯采用優(yōu)質(zhì)低損耗冷軋硅鋼片，

15、經(jīng)高速?zèng)_床沖剪，具有毛刺小、規(guī)則均勻、疊片整齊美觀，損耗小，線圈采用優(yōu)質(zhì)絕緣導(dǎo)線，經(jīng)專用機(jī)器繞制成圓形，矩形等形狀，具有繞制緊實(shí)，排列整齊，平整度好，外形美觀。五金夾件經(jīng)過防腐處理，變壓器整體經(jīng)預(yù)烘-真空浸漆-熱烘固化等流程，使變壓器線圈及鐵芯牢固成為一個(gè)整體，大大減小了運(yùn)行時(shí)的噪音，提高變壓器的絕緣性能。制造工藝制造工藝油浸式油浸式變壓器的滲漏是變壓器故障的常見問題，特別是一些運(yùn)行年限已久的變壓器更為普遍，輕者污染設(shè)備外表影響美觀，重者威脅設(shè)備安全運(yùn)行甚至人員生命，變壓器的滲漏包括進(jìn)出空氣(正常經(jīng)吸濕器進(jìn)入的空氣除外和滲漏油。常見故障常見故障1、日常巡視每天應(yīng)至少一次，夜間巡視每周應(yīng)至少一次

16、。2、下列情況應(yīng)增加巡視檢查次數(shù)：1）首次投運(yùn)或檢修、改造后投運(yùn)72h內(nèi)；2）氣象突變（如雷雨、大風(fēng)、大霧、大雪、冰雹、寒潮等）時(shí)；3）高溫季節(jié)、高峰負(fù)載期間；4）變壓器過載運(yùn)行時(shí)。檢查規(guī)定檢查規(guī)定3 3、變壓器日常巡視檢查應(yīng)包括以下內(nèi)容：、變壓器日常巡視檢查應(yīng)包括以下內(nèi)容：1）油溫應(yīng)正常，應(yīng)無滲油、漏油，儲油柜油位應(yīng)與溫度相對應(yīng)；2）套管油位應(yīng)正常，套管外部應(yīng)無破損裂紋、無嚴(yán)重油污、無放電痕跡及其它異?，F(xiàn)象；3）變壓器音響應(yīng)正常；4）散熱器各部位手感溫度應(yīng)相近，散熱附件工作應(yīng)正常；5）吸濕器應(yīng)完好，吸附劑應(yīng)干燥；檢查規(guī)定檢查規(guī)定6）引線接頭、電纜、母線應(yīng)無發(fā)熱跡象；7）壓力釋放器、安全氣道及

17、防爆膜應(yīng)完好無損；8）分接開關(guān)的分接位置及電源指示應(yīng)正常；9）氣體繼電器內(nèi)應(yīng)無氣體；10）各控制箱和二次端子箱應(yīng)關(guān)嚴(yán)，無受潮；11）干式變壓器的外表應(yīng)無積污；12）變壓器室不漏水，門、窗、照明應(yīng)完好，通風(fēng)良好，溫度正常；13）變壓器外殼及各部件應(yīng)保持清潔。檢查規(guī)定檢查規(guī)定變壓器的絕緣等級，并不是絕緣強(qiáng)度的概念，而是允許的溫升的標(biāo)準(zhǔn)，即絕緣等級是指其所用絕緣材料的耐熱等級，分A、E、B、F、H級。絕緣的溫度等級分為A級E級B級F級H級。各絕緣等級具體允許溫升標(biāo)準(zhǔn)如下：絕緣等級絕緣等級1、防止變壓器過載運(yùn)行：長期過載運(yùn)行，會(huì)引起線圈發(fā)熱，使絕緣逐漸老化，造成匝間短路、相間短路或?qū)Φ囟搪芳坝偷姆纸狻?/p>

18、2、保證絕緣油質(zhì)量：變壓器絕緣油在貯存、運(yùn)輸或運(yùn)行維護(hù)中，若油質(zhì)量差或雜質(zhì)、水分過多，會(huì)降低絕緣強(qiáng)度。當(dāng)絕緣強(qiáng)度降低到一定值時(shí)，變壓器就會(huì)短路而引起電火花、電弧或出現(xiàn)危險(xiǎn)溫度。因此，運(yùn)行中變壓器應(yīng)定期化驗(yàn)油質(zhì)，不合格的油應(yīng)及時(shí)更換。運(yùn)行維護(hù)運(yùn)行維護(hù)3、防止變壓器鐵芯絕緣老化損壞：鐵芯絕緣老化或夾緊螺栓套管損壞，使鐵芯產(chǎn)生很大的渦流，引起鐵芯長期發(fā)熱造成絕緣老化。4、防止檢修不慎破壞絕緣：變壓器檢修吊芯時(shí)，注意保護(hù)線圈或絕緣套管，如果發(fā)現(xiàn)有擦破損傷，應(yīng)及時(shí)處理。 5、保證導(dǎo)線接觸良好：線圈內(nèi)部接頭接觸不良，線圈之間的連接點(diǎn)、引至高、低壓側(cè)套管的接點(diǎn)、以及分接開關(guān)上各支點(diǎn)接觸不良，會(huì)產(chǎn)生局部過熱，破壞絕緣，發(fā)生短路或斷路。運(yùn)行維護(hù)運(yùn)行維護(hù)此時(shí)所產(chǎn)生的高溫電弧會(huì)使絕緣油分解，產(chǎn)生大量氣體，變壓器內(nèi)壓力加大。當(dāng)壓力超過瓦斯斷電器保護(hù)定值而不跳閘時(shí)，會(huì)發(fā)生爆炸。6、防止電擊：電力變壓器的電源一般通過架空線而來，而架空線很容易遭受雷擊，變壓器會(huì)因擊穿絕