變壓器的結(jié)構(gòu)與技術(shù)參數(shù)知識點

1/13變壓器的結(jié)構(gòu)與技術(shù)參數(shù)知識點一、變壓器的結(jié)構(gòu)油浸電力變壓器的結(jié)構(gòu)如圖15-2所示。變壓器由器身、油箱、冷卻裝置、保護(hù)裝置和出線裝置組成。器身包括鐵心、繞組（線圈）、絕緣、引線和分接開關(guān);油箱包括油箱本體和油箱附件（放油閥、接地螺釘、小車、銘牌等）;冷卻裝置包括散熱器和冷卻器;保護(hù)裝置包括貯油柜、油標(biāo)、防爆管、吸濕器、測溫元件和氣體繼電器;出線裝置包括高、低壓套管。（1）鐵芯∶它是變壓器最基本的組成部分之一。鐵芯是導(dǎo)磁性能很好的磚鋼片疊合組成的閉合磁路。變壓器的一、二次繞組都繞在鐵芯上，是變壓器電磁感應(yīng)的磁通路。（2）繞組∶繞組也是變壓器的基本部件。變壓器有原邊繞組和副邊繞組，它們是用銅質(zhì)或鋁質(zhì)材料繞制而成圓筒形狀的多層線圈，繞在鐵芯上的導(dǎo)線外面，具有高強度絕緣作用。以構(gòu)成變壓器的電路。（3）油箱∶油箱是變壓器的外殼，內(nèi)裝鐵芯和線圈并充滿變壓器油，使鐵芯和線圈浸在油內(nèi)，變壓器油起著絕緣和散熱的作用。（4）油材∶油機安裝在油箱的頂端。油材與油箱之間有管子相通。當(dāng)變壓器油的體積隨油溫變化而膨脹或縮小時，油枕起著儲油和補油的作用，以保證油箱內(nèi)充滿油。油枕還能減少油和空氣的接觸面，防止油被過速氧化和受潮而劣化。油枕的側(cè)面還裝有油位計（油標(biāo)管），可以監(jiān)視油位變化。（5）呼吸器∶又稱吸濕器，是由一鐵管和玻璃容器組成，內(nèi)裝干燥劑（如硅膠）。當(dāng)油枕內(nèi)的空氣隨著變壓器油的體積膨脹或縮小時。排出或吸入的空氣經(jīng)過呼吸器內(nèi)干燥劑吸收空氣中的水分及雜質(zhì)，使油保持良好的電氣性能。（6）防爆管（又稱安全氣道）∶安裝在變壓器的頂蓋上，喇叭形的管子與油枕或大氣連通，管口用薄膜封住。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時，箱內(nèi)油的壓力驟增，可以沖破頂部的薄膜，使油和氣體向外噴出，可防止油箱破裂。（7）氣體繼電器∶裝在油箱或油枕的連管中間。當(dāng)變壓器油面降低或有氣體分解時，輕瓦斯保護(hù)動作，發(fā)出信號。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時，重瓦斯保護(hù)動作，接通斷路器的跳閘回路，切除電源。（8）絕緣套管;變壓器的各側(cè)線圈引出線必須采用絕緣套管，它起著固定引線和對地絕緣作用。（9）分接開關(guān)∶調(diào)整電壓比的裝置，分為有載和無載調(diào)壓兩類。（10）變壓器還有散熱器、溫度計、熱虹吸過濾器（凈油器）等部件。二、變壓器的銘牌和技術(shù)參數(shù)銘牌中標(biāo)有變壓器的型號、額定技術(shù)參數(shù)及其他提供給用戶的必備材料。變壓器的型號按以下方法標(biāo)識：相數(shù)代號S表示三相、D表示單相。結(jié)構(gòu)特征代號L表示鋁繞組、Z表示有載調(diào)壓、F表示風(fēng)冷、G表示線圈外絕緣介質(zhì)為空氣（干式）等。銅繞組、五載調(diào)壓、自然冷卻、油?式均無須表示結(jié)構(gòu)特征。變壓器的額定容量是變壓器在正常工作條件下能發(fā)揮出來的是大容量，指視在功率，用kVA表示。變壓器的額定電壓包括一次額定電壓和二次額定電壓，都是指的線電壓。由于允許高壓電源電壓在±5%的范圍內(nèi)浮動，一次額定電壓往往只表示電壓等級。二次額定電壓指控載電壓。上一銘牌中連接組別標(biāo)號Y.yn?表示高壓繞組星形接法，低壓繞組中性點直接接地并接出中性線的星形接法。相應(yīng)的舊標(biāo)示方法為Y/Y0—12.低壓側(cè)額定電壓0.4kv的配電變壓器大都采用這種連接組。冷卻方式ONAN表示油?自冷式變壓器。阻抗電壓用百分?jǐn)?shù)表示，是指做變壓器短路試驗時短路電壓所占額定電壓的百分?jǐn)?shù)。變壓器的額定電流指線電流。三相電力變壓器的額定電流按下式計算：式中I1和U1為一次邊的額定電壓和額定電流；I2和U2為二次邊的額定電壓和額定電流；S為額定容量。阻抗電壓是表示變壓器內(nèi)阻抗（漏阻抗）大小的參數(shù)。阻抗電壓由短路試驗求得。變壓器短路試驗在高壓邊進(jìn)行。變壓器短路試驗接線如圖15-3.圖中，V、A和W分別表示電壓表、電流表和功率表。逐漸升高試驗電壓至額定電流時讀取所施加的電壓。這個電壓稱作短路電壓，記作Uk。短路電壓與額定電流之比稱作變壓器的短路阻抗。短路電壓與額定電壓之比即變壓器的阻抗電壓。阻抗電壓用百分?jǐn)?shù)表示，即式中uk、Uk和Un分別表示阻抗電壓、短路電壓和額定電壓。10kv變壓器的阻抗電壓在4%-7.5%之間，35kv變壓器的阻抗電壓多在6.5%-7.5%之間。大容量變壓器的阻抗電壓偏大。除上述技術(shù)參數(shù)外，有的變壓器銘牌上還有空載電流、空載損耗、短路損耗、溫升等參數(shù)?？蛰d電流基本上是變壓器的勵磁電流。變壓器空載電流的大小決定于變壓器的電磁結(jié)構(gòu)。10-35kV變壓器的空載電流多在額定電流的2%-6%之間。變壓器越大，空載電流所占比例越小。例如，10kVSL7系列變壓器100kVA者空載電流為4.2%，500kVA者為3.2%，1000kVA者為2.5%，6300kVA者為2.0%等?？蛰d損耗是做變壓器空載試驗時測得的功率損耗。單相變壓器空載試驗接線見圖15-4.注意此圖與短路試驗的不同；短路試驗在高壓邊進(jìn)行，而空載試驗是在低壓邊進(jìn)行；短路試驗時電流表接在電壓側(cè)、電壓表接在負(fù)荷側(cè)，而空載試驗時電流表接在負(fù)荷側(cè)、電壓表接在電源側(cè)。空載損耗基本上是鐵芯中的功率損耗，簡稱鐵損，大致上與電壓的平方成正比。短路損耗是做變壓器短路試驗時測的功率損耗，基本行是繞阻中的功率損耗，簡稱銅損，大致上與電流的平方成正比。溫升是變壓器溫度與環(huán)境溫度之差。溫升值決定與絕緣材料的種類。三、電壓器的安裝和運行（一）變壓器的安裝安裝變壓器前，應(yīng)仔細(xì)閱讀產(chǎn)品說明書，掌握各安全注意事項：應(yīng)核對銘牌，檢查該變壓器與工程設(shè)計是否相符。對新購人或大修后的變壓器均應(yīng)嚴(yán)格驗收。安裝前應(yīng)檢查變壓器外觀有無缺陷；零、附件是否齊全、完好；各部密封是否完好，有無滲、漏油痕跡；油面是否在允許范圍之內(nèi)等。對于經(jīng)過運輸?shù)淖儔浩?，安裝前應(yīng)測量絕緣電阻。變壓器安裝位置的選擇應(yīng)考慮到運行、安裝和維修的方便。1.室內(nèi)變壓器安裝室內(nèi)變壓器的安裝應(yīng)注意以下問題：（1）油?電力變壓器的安裝應(yīng)略有傾斜。從沒有貯油柜的一邊向有貯油柜的一邊應(yīng)有1%-1.5%的上升坡度，以便油箱內(nèi)產(chǎn)生的氣體能比較順利地進(jìn)入氣體繼電器。（2）變壓器各部件及本體的固定必須牢固。（3）電氣連接必須良好；鋁導(dǎo)體與變壓器的連接應(yīng)采用銅鋁過渡接頭。（4）變壓器的接地一般是其低壓繞組中性點、外殼及其閥型避雷器三者共用的接地，并稱之為“三位一體”接地如圖15-5.變壓器的工作零線應(yīng)與接地線分開，工作零線不得埋入地下；接地必須良好；接地線上應(yīng)有可斷開的連接點。（5）變壓器防爆管噴口前方不得有可燃物體。（6）變壓器室須是耐火建筑。油?電力變壓器室的耐火等級應(yīng)為一級。變壓器室的門和通風(fēng)窗應(yīng)采用非燃材料或難燃材料制成（木質(zhì)門應(yīng)包鐵皮），并應(yīng)向外開啟。單臺變壓器油量超過600kg時，變壓器下方應(yīng)有油量100%的貯油坑，坑內(nèi)應(yīng)鋪以厚25cm以上的卵石層，地面應(yīng)向坑邊稍有傾斜。變壓器室位于高層主體建筑物內(nèi)，或變壓器室附近堆有易燃物品或通向汽車庫，或變壓器位于建筑物的二層或更高層，或變壓器位于地下室或下方有地下室時，變壓器室的門應(yīng)為防火門。變壓器室通向配電裝置室的門、變壓器室之間的門也應(yīng)為防火門。（7）居住建筑物內(nèi)安裝的油浸式變壓器，單臺容量不得超過400kV·A。（8）為了維護(hù)安全，安裝時應(yīng)考慮把油標(biāo)、溫度計、氣體繼電器、取油放樣油閥等放在最方便的地方，通常是在靠近門的一面，而且這一面應(yīng)留有稍大的間距。變壓器寬面推進(jìn)者低壓邊應(yīng)在外側(cè)，窄面推進(jìn)者貯油柜端應(yīng)在外側(cè)。10kV變壓器殼體距門不應(yīng)小于1m、距墻不應(yīng)小于0.8m（裝有操作開關(guān)時不應(yīng)小于1.2m）;35kV及以上的變壓器距門不應(yīng)小于2m、距墻不應(yīng)小于1.5m。（9）變壓器室宜采用自然通風(fēng)，夏季的排風(fēng)溫度不宜高于45℃，進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)的溫差不宜大于15℃。變壓器的下方應(yīng)設(shè)有通風(fēng)道，墻上方或屋頂應(yīng)有排氣孔。注意通風(fēng)孔和排氣孔都應(yīng)該裝設(shè)鐵絲網(wǎng)以防小動物鉆人引起事故。變壓器采用自然通風(fēng)時，變壓器室地面應(yīng)高出室外地面1.1m。（10）變壓器二次母線支架的高度不應(yīng)小于2.3m。高壓母線兩側(cè)應(yīng)加遮欄。母線的安裝應(yīng)考慮到可能的吊芯檢修。一次和二次引線均不得使絕緣套管受力。（11）變壓器室的門應(yīng)上鎖，并在外面懸掛"止步，高壓危險!"的警告牌。2.室外變壓器安裝室外變壓器的安裝有地上安裝、臺上安裝、柱上安裝3種安裝方式。變壓器容量不超過315kV·A者可柱上安裝，315kV·A以上者應(yīng)地上安裝或臺上安裝。就安全要求而言，室內(nèi)變壓器安裝的1～5項對于室外變壓器也是適用的。室外變壓器的安裝還應(yīng)注意以下問題∶（1）室外變壓器的一次引線和二次引線均應(yīng)采用絕緣導(dǎo)線。（2）柱上變壓器應(yīng)安裝平穩(wěn)、牢固;腰欄應(yīng)用直徑4mm的鍍（3）柱上變壓器底部距地面高度不應(yīng)小于2.5m、裸導(dǎo)體距地面高度不應(yīng)小于3.5m。（4）變壓器臺高度一般不應(yīng)低于0.5m、其圍欄高度不應(yīng)低于1.7m、變壓器殼體距圍欄不應(yīng)小于1m、變壓器操作面距圍欄不應(yīng)小于2m。（5）變壓器室圍欄上應(yīng)有"止步，高壓危險!"的明顯標(biāo)志。（二）變壓器運行1.變壓器巡視對運行中的變壓器應(yīng)巡視檢查負(fù)荷電流、運行電壓是否正常;溫度和溫升是否過高，冷卻裝置是否正常，散熱管溫度是否均勻，散熱管有無堵塞跡象;油溫、油色是否正常，有無滲油、漏油現(xiàn)象;接線端子連接是否牢固、接觸是否良好，有無過熱跡象;套管及整體是否清潔，套管有無裂紋、破損和放電痕跡;變壓器運行聲音是否正常;呼吸器內(nèi)吸潮劑的顏色是否加深、是否達(dá)到飽和狀態(tài);通向氣體繼電器的閥門和散熱器的閥門是否處于打開狀態(tài);防爆管的隔膜是否完整;變壓器外殼接地是否良好;變壓器室的門窗、通風(fēng)孔、百葉窗、防護(hù)網(wǎng)、照明燈等是否完好;室外變壓器基礎(chǔ)是否良好、有無下沉，電桿是否牢固、有無傾斜，木桿桿根是否腐朽。變電室有人值班者，每班巡視檢查一次;變電室無人值班者，每周巡視檢查一次;對于強迫油循環(huán)的變壓器，每小時巡視檢查一次;對于室外柱上變壓器，每月巡視檢查一次;在天氣惡劣，或變壓器負(fù)荷變化劇烈，或變壓器運行異常，或線路發(fā)生故障后，應(yīng)增加特殊巡視。2.變壓器運行參數(shù)新投入的變壓器帶負(fù)荷前應(yīng)空載運行24h。運行中變壓器的運行參量應(yīng)當(dāng)符合規(guī)定。例如，高壓側(cè)電壓偏差不得超過額定值的±5%、Y，ym。接法者低壓中性線最大電流不得超過額定電流的25%、溫度和溫升不得超過規(guī)定值;聲音不得太大或不均勻;套管應(yīng)保持清潔、外殼和低壓中性點接地應(yīng)保持完好、接線端子不應(yīng)過熱等。變壓器允許過負(fù)荷運行，但允許過載的時間必須與過載前上層油溫和過載量相適應(yīng)。油浸電力變壓器的允許過載時間可參考表15-2確定。油浸電力變壓器采用的絕緣紙、木材、棉紗是A級絕緣材料。由于A級絕緣材料的最高工作溫度為105℃，變壓器發(fā)熱元件溫度不得超過105℃。因此，繞組溫升不得超過65℃;鐵心表面溫升不得超過70℃;油箱上層油溫最高不得超過95℃，但為了減緩變壓器油變質(zhì)，上層油溫最高一般不應(yīng)超過85℃。如發(fā)現(xiàn)運行中變壓器的溫度過高，應(yīng)及時處理。如環(huán)境溫度未發(fā)生變化，負(fù)荷電流和電源電壓也沒有變化，運行中變壓器溫度過高的原因和處理方法如下;（1）變壓器繞組匝間短路或?qū)娱g短路使油溫上升導(dǎo)致變壓器溫度過高。①根據(jù)變壓器的聲音粗略判斷，有時發(fā)出"咕嚕咕嚕"聲。②取油樣化驗，檢查絕緣油是否變壞。③檢查氣體繼電器，輕氣體是否動作發(fā)出信號、重氣體是否動作造成掉閘。④停電后測量繞組直流電阻作進(jìn)一步判斷。如確定為變壓器繞組匝間短路或?qū)娱g短路，應(yīng)進(jìn)行大修。（2）變壓器分接開關(guān)接觸不良，接觸電阻過大而發(fā)熱或局部放電導(dǎo)致變壓器溫度過高。①觀察是否負(fù)荷越大時溫度升高越多。②檢查氣體繼電器，觀察輕氣體是否頻繁動作發(fā)出信號。③取油樣化驗，檢在絕緣油是否變壞、閃點是否下降。④停電后測量高壓繞組的直流電陽是否發(fā)生變化。如確定為變壓器分接開關(guān)接觸不良，應(yīng)吊芯修理分接開關(guān);如系分接開關(guān)未就位，應(yīng)將其就位。（3）變壓器鐵芯片間絕緣損壞或壓緊螺栓絕緣損壞，造成鐵芯短路，渦流損失增加使變壓器溫度過高。①檢查氣體繼電器，輕氣體是否頻繁動作發(fā)出信號、是否導(dǎo)致重氣體動作。②取油樣化驗，檢查絕緣油是否變壞、閃點是否下降。如確定為變壓器鐵芯短路，應(yīng)吊芯檢查并修理。如變壓器負(fù)荷電流過大且延續(xù)時間過長或三相負(fù)荷嚴(yán)重不平衡，或電流電壓偏高或電源缺相，也可能造成運行中變壓器溫度過高。應(yīng)根據(jù)變壓器的聲音和儀表指示進(jìn)行判斷，并記錄、報告上級和作相應(yīng)的處理。如環(huán)境溫度過高，通風(fēng)條件惡化或變壓器散熱故障。亦可導(dǎo)致變壓器溫度過高。應(yīng)根據(jù)情況減小負(fù)荷、改善通風(fēng)條件或修理變壓器。3.變壓器并聯(lián)運行為了提高運行的經(jīng)濟性和提高供電的可靠性，在很多情況下，需要用兩臺容量較小的變壓器并聯(lián)起來代替一臺容量較大的變壓器。兩臺變壓器并聯(lián)運行是兩臺變壓器一次側(cè)和二次側(cè)的同名端都連在一起的運行方式。單相變壓器的并聯(lián)運行接線如圖15-6所示。變壓器并聯(lián)運行的基本要求是并聯(lián)回路內(nèi)不產(chǎn)生有害的環(huán)流。而且負(fù)荷合理分配。為此，變壓器并聯(lián)運行應(yīng)當(dāng)滿足以下條件∶（1）并聯(lián)變壓器的額定變壓比應(yīng)當(dāng)相等，滿足U12=U22的條件。否則，二次并聯(lián)回路中產(chǎn)生差值電動勢，由于并聯(lián)回路內(nèi)的阻抗很小。該差值電動勢將在二次并聯(lián)回路中產(chǎn)生很大的環(huán)流;由于電磁感應(yīng)，一次回路中也將產(chǎn)生很大的環(huán)流。環(huán)流將增加變壓器的發(fā)熱、降低變壓器的出力，環(huán)流過大還可能燒毀變壓器。為此，并聯(lián)變壓器變壓比的偏差不得超過0.5%。（2）并聯(lián)變壓器的聯(lián)結(jié)組必須相同。否則，即使各變壓器二次電壓數(shù)值相等，即U12=U22,但由于二者的相位不同也會在二次并聯(lián)回路中存在差值電動勢，并產(chǎn)生危險的環(huán)流。（3）并聯(lián)變壓器的阻抗電壓最好相等;阻抗電壓相差不宜超過1