高鐵變電所變壓器的運行與故障處理-變壓器的工作原理及結構部件組成

高鐵變電所運行與維護（一次系統(tǒng)）項目二、高鐵變電所變壓器的運行與故障處理任務1、變壓器的工作原理及結構部件組成2目錄一認識牽引供電系統(tǒng)的變壓器二變壓器的原理三電力變壓器的按冷卻方式分類油浸電力變壓器的結構及作用四四3

一、認識牽引供電系統(tǒng)的變壓器

1.牽引變壓器：

牽引變壓器將電力系統(tǒng)送過來的110KV（220KV)高壓電變換為適合電力機車（動車組)運行27.5KV單相工頻高壓電，簡單地說，就是降壓分相，是電氣化鐵路心臟中的核心設備一、認識高鐵供電系統(tǒng)的變壓器4

2.所用變壓器：又稱自用電變壓器，是給變電所的二次設備、檢修設備以及日常生活、照明負荷供電的設備，電壓一般為27.5/0.4KV（0.23KV）或10/0.23KV，容量從幾十至幾百KVA不等。一、認識牽引供電系統(tǒng)的變壓器4

3.自耦變壓器(AT)：

是AT供電的專用變壓器，自身阻抗很小，一般沿牽引網每10～20km設一臺，將牽引變壓器饋出的55KV電壓變換成接觸網對地的27.5KV電壓。二、變壓器的原理5

當一次側繞組上加上電壓ú1時,流過電流í1,在鐵芯中就產生交變磁通?,使這兩個線圈發(fā)生電磁聯(lián)系。根據(jù)電磁感應原理，交變磁通穿過這兩個線圈，就會感應出電勢，其大小與磁通所交鏈的線圈匝數(shù)以及主磁通的最大值成正比，即E=4.44fN?m

式中:E--感應電勢(V)

f--頻率(Hz)

N—線圈匝數(shù)

?m--主磁通最大值(Wb)二、變壓器的原理5由于一二次線圈由同一磁通?交鏈，所以E1=4.44fN1?mE2=4.44fN2?m因U1≈E1U2≈E2所以

式中:E--感應電勢(V)

f--頻率(Hz)

N—線圈匝數(shù)

?m--主磁通最大值(Wb)二、變壓器的原理5當變壓器的二次側接上負荷以后，將有二次電流流過，該電流產生的磁勢也將作用在同一鐵芯上，起反向去磁作用，如果忽略鐵心中的損耗，根據(jù)能量守恒定律和磁勢平衡原理，有：

式中:E--感應電勢(V)

f--頻率(Hz)

N—線圈匝數(shù)

?m--主磁通最大值(Wb)變壓器一二次側電流的關系所以I1∕

I2=1∕k二、變壓器的原理5

交變電流在變壓器中會產生感應磁場，而且該磁場是交變的。這樣就會在變壓器的次級線圈上感應出同樣是交變的電壓。直流電流雖然也會感應出磁場，但該磁場是恒定磁場，不能在變壓器的次邊感應出直流電壓。變壓器接在直流電源上就如同將電源短路一樣

式中:E--感應電勢(V)

f--頻率(Hz)

N—線圈匝數(shù)

?m--主磁通最大值(Wb)變壓器一二次側電流的關系6三、電力變壓器的按冷卻方式分類變壓器按冷卻方式不同分為油浸式變壓器和干式變壓器，牽引變壓器、自偶變壓器因為容量比較大，故采用油浸式。所用變壓器兩種形式都有。6四、油浸電力變壓器的結構及作用油浸電力變壓器結構比干式的復雜，故以油浸電力變?yōu)槔龑W習變壓器的結構及作用，主要包括以下部分：器身：鐵心、線圈、絕緣結構、引線、分接開關等油箱：箱蓋、箱壁、箱底、放油閥門、接地螺栓、銘牌等冷卻裝置：散熱器或冷卻器保護裝置：儲油柜、油表、安全氣道、吸濕器、測溫元件、凈油器等出線裝置：高壓套管、低壓套管等6四、油浸電力變壓器的結構及作用1.鐵芯作用：是變壓器的主磁路為了減小渦流和磁滯損耗，提高磁路的導磁性，鐵芯采用0.35mm~0.5mm厚的硅鋼片涂絕緣漆后交錯疊成。與油箱相連要求單點有效接地。6三、油浸電力變壓器的結構及作用2.繞組（線圈）作用：變壓器的電路材料：主要采用機械強度較高的絕緣鋁線或銅線。銅或鋁導線包繞絕緣紙以后繞制而成；為便于絕緣，一般低壓繞組在里，高壓繞組在外，但大容量的低壓大電流變壓器，考慮到引出線工藝困難，往往把低壓繞組套在高壓繞組的外。6四、油浸電力變壓器的結構及作用3.調壓裝置（分接開關)為了保證電壓波動在一定范圍之內，常用調壓方式有兩種，即有載調壓和無載調壓。有載調壓分接開關由于帶負荷進行切換，易于實現(xiàn)自動調壓，所以對其要求較高，其結構也較為復雜。如圖是有載調壓開關與操作機構箱6四、油浸電力變壓器的結構及作用3.調壓裝置（分接開關)

不管采用的有載調壓或無載調壓方式，其所采用的原理是一樣的，即通過分接開關的切換來改變高壓側繞組的匝數(shù)，以實現(xiàn)調壓的目的。

原理如圖所示。6四、油浸電力變壓器的結構及作用4.油箱與變壓器油

油箱作為變壓器的外殼和盛裝絕緣油的容器，同時又是中小型變壓器運行時的散熱冷卻裝置。油箱通常用鋼板焊成。變壓器油的作用是絕緣和冷卻。6四、油浸電力變壓器的結構及作用4.油箱與變壓器油

6四、油浸電力變壓器的結構及作用5.引出線裝置變壓器引出線裝置主要是絕緣套管。絕緣套管的作用主要是把變壓器繞組引線引出油箱外，便于與線路進行連接，同時保證相間的絕緣和相對地的絕緣6四、油浸電力變壓器的結構及作用5.引出線裝置1-罩 2-圓螺母3-接線頭4、13-襯墊5-瓷蓋6-封環(huán)7-放氣塞8、12-密封墊圈9-瓷套10-壓釘11-電纜 14-墊圈15-螺母16導電桿或電纜接頭6四、油浸電力變壓器的結構及作用6.冷卻裝置變壓器運行時產生大量的熱量，對于小容量（20kVA以下）變壓器，平頂油箱散熱面已足夠。對于容量稍大的變壓器，需在油箱上裝設圓管形或扁形散熱器。較大容量的變壓器，則裝設有專門的冷卻裝置，如采用風冷或水冷,采用內部油泵強迫油循環(huán)。6四、油浸電力變壓器的結構及作用7.儲油柜和油位計油枕（儲油柜）的作用:當變壓器運行時，接納因受熱膨脹的油箱中的油；變壓器停止運行或溫度降低油冷縮時，使油回流到油箱中，始終保證油箱里的油是充滿的；防止變壓器油與空氣接觸，減輕變壓器油受氧化和潮濕的影響6四、油浸電力變壓器的結構及作用7.儲油柜和油位計油標（油位計）的作用:指示油面的高度，便于運行人員了解油面的高度6四、油浸電力變壓器的結構及作用7.儲油柜和油位計隔膜密封式油枕1-吸濕器2-呼吸器3-注油孔4-油枕5-隔膜袋 6-安裝孔7-油位計 8-壓油袋9-油箱聯(lián)管10-沉積器（集污盒）11-護架12-變壓器油6三、油浸電力變壓器的結構及作用8.吸濕器吸濕器（呼吸器）的作用:吸收進入油枕內的空氣的水分。吸濕器中裝有干燥劑（變色硅膠），在干燥狀態(tài)下呈現(xiàn)藍色，吸濕受潮后逐漸變?yōu)榉奂t色。6四、油浸電力變壓器的結構及作用8.吸濕器1-連接管 2-螺釘

3-法蘭盤4-玻璃5-硅膠6-螺桿7-底座8-底罩9-變壓器油6四、油浸電力變壓器的結構及作用9.測溫裝置測溫裝置監(jiān)視變壓器油箱內的上層油溫。6四、油浸電力變壓器的結構及作用10.瓦斯繼電器氣體繼電器（瓦斯繼電器）是油浸式變壓器內部故障的主要保護裝置，裝在油箱與油枕的連接管上。6四、油浸電力變壓器的結構及作用11.防爆管1-防爆膜 2-油枕 3-油枕與安全氣道的連通管4-防爆管5-箱蓋 6-瓦斯繼電器 7-蝶形閥8-吸濕器防爆管（安全氣道）的作用：當油箱內壓力過高時，沿氣道導向使變壓器油氣噴出到指定范圍，并釋放壓力。12.壓力釋放閥如果變壓器箱體內發(fā)生嚴重事故，變壓器油大量汽化，