电力变压器理论.docx

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1、电力变压器根底知识变压器是一种静止的电气设备，它利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能转变成另一种电压等级的交流电能.变压器用途一般分为电力变压器和特种变压器及仪用互感器电压互感器和电流互感器.电力变压器按冷却介质可分为油浸式和干式两种.在电力系统中，电力变压器以下简称变压器是一个重要的设备.发电厂的发电机输出电压由于受发电机绝缘水平限制,通常为63kVIO5kV,最高不超过2OkVo在远距离输送电能时,须将发电机的输出电压通过升压变压器将电压升高到几万伏或几十万伏,以降低输电线电流,从而减少输电线路上的能量损耗.输电线路将几万伏或几十万伏的高压电能输送到负荷区后,须经降压变压器将高电压降低

2、，以适合于用电设备的使用.故在供电系统中需要大的降压变压器,将输电线路输送的高压变换成不同等级的电压，以满足各类负荷的需要.由多个电站联合组成电力系统时,要依靠变压器将不同电压等级的线路连接起来.所以,变压器是电力系统中不可缺少的重要设备.第一节变压器的工作原理与结构一、变压器的工作原理变压器是根据电磁感应原理工作的.图2r是单相变压器的原理中在闭合的铁芯上,绕有两个互相绝缘的绕组,其中，接入电源的一侧叫一次根虺尧组,输出电能的一侧为二次侧绕组.当交流电源电压Ul加到一次侧绕组后，就有交流电流h通过该绕组,在铁芯中产生交变磁通.，这个交变磁通不仅穿过一次侧绕组,同过绕绕产电时也期玄2-1单相变

3、压器原理二次侧组，两个组分别生感应势Ei和E2,这时,如果二次侧绕组与外电路的负荷接通,便有电流L,流入负荷,即二次侧绕组有电能输出.根据电磁感应定律可以导出：一次侧绕组感应电势为:Ei=4.44fNim二次侧绕组感应电势为:E2=4.44fN2m式中:f电源频率；Ni次侧绕组匝数；二次侧绕组匝数；Om铁芯中主磁通幅值.V=N/由Q1)、(2-2)式得出：/石2一/N?由此可见,变压器一二次侧感应电势之比等于一、二次侧绕组匝数之比.由于变压器一、二次侧的漏电抗和电阻都比拟小，可以忽略不计,因此可近似地认为:一次电压有效值:二次电压有效值U2QE2于是式中:K一变压器的变比.变压器一二次侧绕组因

4、匝数不同将导致一二次侧绕组的电压上下不等,匝数多的一边电压高，匝数少的一边电压低,这就是变压器能够改变电压的道理.如果忽略变压器的内损耗,可认为变压器二次输出功率等于变压器一次输入功率,即：U1I1=U2I2(2-5)式中h、12分别为变压器一次二次电流的有效值.由此可得出：4=1(2-6)/.N.Kt由此可见,变压器一、二次电流之比与一二次绕组的匝数比成反比.即变压器匝数多的一侧电流小，匝数少的一侧电流大,也就是电压高的一侧电流小，电压低的一侧电流大.二、变压器的结构中小型油浸电力变压器典型结构如图2 2所示.图2-2变压霜结构不意9IO7、接地1、高压套管2、分接开关3、低压套管4、4体继

5、电器5、平安气道放爆管6、油枕储油柜油表8、呼吸器吸湿器9、散热器10、铭牌11螺栓12、油样活门13v放油阀门14、活门15、绕组线圈16.信号温度计17、铁芯18、净油器19、油箱20、变压器油1afc-H-1%诙心(1)铁芯结构变压器的铁芯是磁路局部.由铁芯柱和铁扼两局部组成.绕组套装在铁芯柱上,而铁扼那么用来使整个磁路闭合.铁芯的结构一般分为心式和壳式两类.心式铁芯的特点是铁扼靠着绕组的顶面和底面,但不包围绕组的侧面.壳式铁芯的特点是铁扼不仅包围绕组的顶面和底面,而且还包围绕组的侧面.由于心式铁芯结构比拟简单,绕组的布置和绝缘也比拟容易，因此我国电力变压器主要采用心式铁芯,只在一些特种

6、变压器如电炉变压器中才采用壳式铁芯.常用的心式铁芯如图近年来,大量涌现的节能性配电变压器均采用卷铁芯结构.GO三相三柱式被面图(b)单相卷铁芯截面图图23常用的心式铁芯(2)铁芯材料由于铁芯为变压器的磁路,所以其材料要求导磁性能好,导磁性能好,才能使铁损小.故变压器的铁芯采用硅钢片叠制而成.硅钢片有热轧和冷轧两种.由于冷轧硅钢片在沿着辗轧的方向磁化时有较高的导磁系数和较小的单位损耗,其性能优于热轧的，国产变压器均采用冷轧硅钢片.国产冷轧硅钢片的厚度为035mm、0,3Omm%0.27mm等几种.片厚那么涡流损耗大.片薄那么叠片系数小，由于硅钢片的外表必须涂覆一层绝缘漆以使片与片之间绝缘.2、绕

7、组绕组是变压器的电路局部,一般用绝缘纸包的铝线或铜线烧制而成.根据高、低压绕组排列方式的不同，绕组分为同心式和交叠式两种.对于同心式绕组,为了便于绕组和铁芯绝缘,通常将低压绕组靠近铁芯柱.对于交叠式绕组.为了减小绝缘距离,通常将低压绕组靠近铁扼.3、绝缘变压器内部主要绝缘材料有变压器油、绝缘纸板、电缆纸皱纹纸等.4、分接开关为了供应稳定的电压限制电力潮流或调节负载电流,均需对变压器进行电压调整.目前,变压器调整电压的方法是在其某一侧绕组上设置分接,以切除或增加一局部绕组的线匝，以改变绕组的匝数，从而到达改变电压比的有级调整电压的方法.这种绕组抽出分接以供调压的电路,称为调压电路;变换分接以进行

8、调压所采用的开关,称为分接开关.一般情况下是在高压绕组上抽出适当的分接.这是由于高压绕组一那么常套在外面.引出分接方便;二那么高压侧电流小,分接引线和分接开关的载流局部截面小,开关接触触头也较容易制造.变压器二次不带负载,一次也与电网断开无电源励磁的调压,称为无励磁调压,带负载进行变换绕组分接的调压,称为有载调压.5、油箱油箱是油浸式变压器的外壳,变压器的器身置于油箱内,箱内灌满变压器油.油箱结构,根据变压器的大小分别吊器身式油箱和吊箱壳式油箱两种.Q)吊器身式油箱多用于6300kVA及以下的变压器,其箱沿设在顶部,箱盖是平的，由于变压器容量小，所以重置轻,检修时易将器身吊起.(2)吊箱壳式油

9、箱多用于800OkVA及以上的变压器,其箱沿设在下部,上节箱身做成钟罩形,故又称钟罩式油箱.检修时无需吊器身,只将上节箱身吊起即可.6、冷却装置变压器运行时，由绕组和铁芯中产生的损耗转化为热量,必须及时散热，以免变压器过热造成事故.变压器的冷却装置是起散热的作用的.根据变压器容量大小不同，采用不同的冷却装置.对于小容量的变压器,绕组和铁芯所产生的热量经过变压器油与油箱内壁的接触，以及油箱外壁与外界冷空气的接触而自然地散热冷却，无须任何附加的冷却装置.假设变压器容量稍大些,可以在油箱外壁上焊接散热管，以增大散热面积.对于容量更大的变压器,那么应安装冷却风扇，以增强冷却效果.当变压器容量在5000

10、0kVA及以上时,刚采用强迫油循环水冷却器或强迫油循环风冷却器.与前者的区别在于循环油路中增设一台潜油泵,对油加压以增加冷却效果.这两种强迫循环冷却器的主要差异为冷却介质不同,前者为水,后者为风.7、储油柜又称油枕储油柜位于变压器油箱上方,通过气体继电器与油箱相通,如图24.图2-4防爆管与变压器油枕间的连通1.油枕2.防爆管3.油机与平安气道的连通管4.吸湿器5.防爆膜6,气体继电器7.媒形阀8.箱盖当变压器的油温变化时,其体积会膨胀或收缩.储油柜的作用就是保证油箱内总是充满油,并减小油面与空气的接触面，从而减缓油的老化.8、平安气道又称防爆管位于变压器的顶盖上,其出口用玻璃防爆膜封住.当变

11、压器内部发生严重故障,而气体继电器失灵时,油箱内部的气体便冲破防爆膜从平安气道喷出，保护变压器不受严重损害.9、吸湿器为了使储油柜内上部的空气保持枯燥,预防工业粉尘的污染,储油柜通过吸湿器与大气相通.吸湿器内装有用氯化钙或氯化钻浸渍过的硅胶，它能吸收空气中的水分.当它受潮到一定程度时,其颜色由蓝色变为粉红色.10、气体继电器位于储油柜与箱盖的联管之间.在变压器内部发生故障如绝缘击穿、匝间短路、铁芯事故等产生气体或油箱漏油等使油面降低时,接通信号或跳闸回路,保护变压器.11高低压绝缘套管变压器内部的高、低压引线是经绝缘套管引到油箱外部的，它起着固定引线和对地绝缘的作用.套管由带电局部和绝缘局部组

12、成.带电局部包括导电杆、导电管、电缆或铜排.绝缘局部分外绝缘和内绝缘.外绝缘为瓷管，内绝缘为变压器油、附加绝缘和电容性绝缘.三、电力变压器的型号及技术参数变压器的技术参数一般都标在铭牌上.根据国家标准,铭牌上除标出变压器名称型号产品代号、标准代号制造厂名出厂序号制造年月以外,还需标出变压器的技术参数数据.需要标出的技术数据见表21变压器除装设标有以上工程的主铭牌外,还应装设标有关于附件性能的铭牌,需分别按所用附件套管、分接开关、电流互感器、冷却装置的相应标准列出.变压器的型号表示方法如2-5o-dj口一防护代号（一般不标,TH湿热,TA干热）I高庠绕组额定电压等级（kv）额定容髭（kVA）-设

13、计序号（1、2、3,半铜半铝加b）调压方式（无励磁调压不标,Z有我调压）I导线材质（铜线不标,L一铝线）绕组数（双绕组不标,S三绕组,F双分裂绕组）循环方式（自然循环不标,P强迫循环）冷却方式（J油浸自冷、亦可不标干式空气白冷.C干式浇注绝缘,F油浸风冷.S油浸自冷）-一相数（D单相,S三相）绕组耦合方式（一般不标,。一自耦）图2-5电力变压器型号表示方法标注工程附加说明所有梢况下相数单相、三相）额定容量（kVA或MVA）多绕组变压器应给出个绕组的颤定容段额定频率（HZ）存绕组额定电压（V或kV）各绕组额定电流（八）三绕组自牺变压器应注出公共线圈中长期允许电流联结组标号,绕组联结示意图6300

14、kVA以下的变压器可不画联结示意图额定电流下的阻抗电压实测值,如果需要应给出参考容量,多绕组变压器应表示出相当于100%额定容量时的阻抗电压冷却方式有几种冷却方式时,还应以额定容量百分数表示出相应的冷却容量；强近油循环变压器还应注出满载下停油泵和风扇电动机的允许工作时限使用条件户内，户外使用，超过或低于100Om海拔等总重量（坨或1）绝缘油重量（kg或1）某些情况下绝缘的温度等级油浸式变压器A级绝缘可不注出温开当温升不是标准规定值时联结图当联结组标号不能说明内部连接的全部悟况时绝缘水平额定电压在3kV及以上的绕组和分级绝缭绕组的中性端运输重（3成t）8000kVA及以上的变压器器身吊重、上节油箱重（kg或器身吊重在变压器总重超过5t时标注,上节油箱重在仲罩式油箱时标出绝缘液体名称在非矿物油时有关分接的详细说明800MVA及以上的变压器标出带有分接绕组的示意图,每一绕组的分接电乐、分接电流和分接容极限分接和主分接的短路阻抗值，以及超过分接电压105%时的运行水平等空载电流实测值；800OkVA或63kV级及以上的变压器空载损耗和负载损耗（W或kW）实测值；800OkVA或63kV级及以上的变压器；多绕组变压器的负载损耗应表示各对绕组工作状态的损耗值例如:SFZrOOOO/no表示三相自然循环风冷有载调压,额定容量为100o