變壓器的基礎(chǔ)知識(shí)

1、變壓器的基礎(chǔ)知識(shí)第1頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二變壓器(Transformer)為什么要使用變壓器，變壓器是用在哪里的？為什么電網(wǎng)分為很多電壓等級(jí)？為什么使用交流電才能變壓？為什么要變壓？怎么變？變壓的原理為何？主要用到的定律是什么？變壓器的構(gòu)造是什么？ 。第2頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二目錄變壓器的原理變壓器檢修的基本知識(shí)主要內(nèi)容變壓器的分類變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的歷史第3頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二變壓器的歷史1831年，法拉第感應(yīng)定律 磁通量變化感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)法拉第 Faraday(17911867)第4頁(yè)

2、，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二史上最早的變壓器法拉第環(huán)(第一個(gè)變壓器)1831年8月29日，法拉第利用一個(gè)直徑6寸的鐵環(huán)，外面繞著二個(gè)銅線圈，其中一個(gè)線圈的一端接到伏特電池，另一個(gè)線圈則接到電流計(jì)。當(dāng)電池一通電流，電流計(jì)上也馬上出現(xiàn)短暫反方向的電流。這個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)就是史上第一個(gè)變壓器。第5頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二試驗(yàn)現(xiàn)象解釋一二次繞組匝數(shù)不相等時(shí)，起到了改變電壓的作用，這就是變壓器交流電源一次繞組電感生磁二次繞組磁感生電電能第6頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二照明燈電壓-220伏機(jī)床上照明燈-36伏半導(dǎo)體收音

3、機(jī)電源電壓不超過(guò)10伏大型發(fā)電機(jī)交流電壓-幾萬(wàn)伏遠(yuǎn)距離輸電-幾十萬(wàn)至100萬(wàn)伏變壓器可以改變交流電壓變壓器的作用第7頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二變壓器的作用 發(fā)電廠發(fā)出的電能往往需經(jīng)遠(yuǎn)距離傳輸才能到達(dá)用電地區(qū)，為了降低線路損耗，需用變壓器將發(fā)電機(jī)端的電壓升高以后再輸送出去，在受電端又必須經(jīng)變壓器將高電壓降低到配電系統(tǒng)適用的電壓。變壓器在電力系統(tǒng)中的作用：第8頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二幾種常見的變壓器第9頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二第10頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二變壓器的構(gòu)

4、造 U1U2 n1n2原線圈副線圈鐵芯（1）閉合鐵芯 （絕緣硅鋼片疊合而成）（2）原線圈（初級(jí)線圈）：其匝數(shù)用n1表示（3）副線圈（次級(jí)線圈）：其匝數(shù)用n2表示（4）輸入電壓：U1; 輸出電壓：U2.第11頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二變壓器的工作原理互感現(xiàn)象 變壓器通過(guò)閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)了電能（U1、I1）到磁場(chǎng)能（變化的磁場(chǎng)）再到電能（ U2、I2）轉(zhuǎn)化。 U1U2n1n2原線圈副線圈鐵芯閉合鐵芯實(shí)現(xiàn)了電能-磁場(chǎng)能-電能的轉(zhuǎn)換，由于原副線圈中的電流共同產(chǎn)生的磁通量絕大部分通過(guò)鐵芯，使能量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中損失很小，為了便于研究，物理學(xué)中引入了一種理想化模型-理

5、想變壓器。即略去原、副線圈中的電阻和各種電磁能損失的變壓器。下面我們定量分析理想變壓器的變壓規(guī)律。第12頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二U1U2=n1n2理想變壓器原副線圈的端電壓之比等于這兩個(gè)線圈的匝數(shù)之比I1I2n1n2U1U2升壓變壓器：n2 n1 U2U1降壓變壓器：n2 n1 U2 U1理想變壓器的變壓規(guī)律第13頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二理想變壓器的變流規(guī)律1.理想變壓器輸出功率應(yīng)等于輸入功率即: I1U1=I2U22.理想變壓器原副線圈的電流跟它們的匝數(shù)成反比變壓器工作時(shí)，高壓線圈匝數(shù)多而通過(guò)的電流小，可用較細(xì)的導(dǎo)線繞制；低

6、壓線圈匝數(shù)少而通過(guò)的電流大，應(yīng)當(dāng)用較粗的導(dǎo)線繞制。 這也是判定高壓線圈和低壓線圈的一種方法。I1I2=n2n1第14頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二變壓器的類型試驗(yàn)變壓器電力變壓器1.按用途分：第15頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二變壓器的類型單相變壓器三相變壓器2.按相數(shù)分：第16頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二變壓器的類型干式變壓器油浸式變壓器3.按冷卻方式分：充氣式變壓器第17頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二變壓器的類型4.按調(diào)壓方式分：有載調(diào)壓變壓器無(wú)載調(diào)壓變壓器5.按繞組結(jié)構(gòu)分：雙

7、繞組變壓器三繞組變壓器自耦變壓器第18頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二變壓器的主要技術(shù)參數(shù)1.相數(shù)和額定頻率：電力變壓器一般做成三相的，小型變壓器有制成單相的，特大型變壓器做成單相后組成三相變壓器。我國(guó)電力變壓器的額定頻率為50HZ。2.額定容量：變壓器在廠家銘牌規(guī)定的額定電壓、額定電流時(shí)連續(xù)運(yùn)行所能輸送的容量。3.額定電壓：變壓器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行所能承受的工作電壓。4.額定電流：變壓器在額定容量下，允許長(zhǎng)期通過(guò)的工作電流。5.空載損耗：變壓器在二次開路、一次側(cè)施加額定電壓時(shí)，變壓器鐵芯所產(chǎn)生的有功損耗。6.負(fù)載損耗：將變壓器的二次繞組短路，流經(jīng)一次繞組的電流為額定電流時(shí)，

8、變壓器繞組所消耗的有功功率。7.阻抗電壓：將變壓器二次繞組短路，使一次繞組電壓慢慢加大，黨二次繞組的短路電流達(dá)到額定電流時(shí)，一次繞組所施加的電壓與額定電壓的比值百分?jǐn)?shù)，就是阻抗電壓。第19頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二變壓器的基本結(jié)構(gòu)第20頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二變壓器的基本結(jié)構(gòu)（外部）第21頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二變壓器的基本結(jié)構(gòu)（內(nèi)部）第22頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二變壓器的基本結(jié)構(gòu)1.鐵芯：電力變壓器的鐵芯結(jié)構(gòu)普遍采用芯式鐵芯。2.繞組：芯式變壓器的繞組采用同心

9、繞組。3.絕緣:變壓器的絕緣分為內(nèi)絕緣（是油箱內(nèi)各部分的絕緣，包括絕緣油以及浸在油里的絕緣紙）和外絕緣（是變壓器油箱外套管部對(duì)地和彼此之間的絕緣）。4.分接開關(guān)：是用來(lái)改變線圈匝數(shù)以調(diào)整電壓的裝置。5.出線裝置：為將變壓器的繞組引出線從箱體中引到油箱外，必須采用絕緣套管將帶電的引線與接地的油箱隔離，包括高低壓套管。6.其他設(shè)備：包括油箱、油枕、吸濕器、保護(hù)裝置等。第23頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二外部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 油浸式配變 干式變壓器 二者對(duì)比分析體積小，占地少，運(yùn)行安全可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單；干式變壓器避免了由于運(yùn)行中發(fā)生故障導(dǎo)致的變壓器油發(fā)生火災(zāi)和爆炸的危險(xiǎn)；多用于

10、防火、防爆要求高的場(chǎng)所，如商業(yè)中心。-干式變壓器的特點(diǎn)第24頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二引線形式多采用瓷套管；絕緣介質(zhì)是變壓器油；相同容量時(shí)油變體積大；引線形式多采用硅橡膠管；絕緣介質(zhì)是空氣、環(huán)氧樹脂相同容量較油變體積小；相同容量時(shí)，油浸式配變價(jià)格低，經(jīng)濟(jì)性高相同容量時(shí)，干式變壓器價(jià)格高結(jié)構(gòu)特點(diǎn)經(jīng)濟(jì)性油浸式配變干式變壓器適用場(chǎng)所可應(yīng)用于室外、也可用于室內(nèi)，例如，居民小區(qū)用于室內(nèi)，例如居民小區(qū)、商業(yè)中心等場(chǎng)所，特別是在防火、防爆要求高的場(chǎng)所第25頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二疑惑通過(guò)觀察變壓器的結(jié)構(gòu)，我們往往會(huì)有很多疑問(wèn)，例如：1）我們發(fā)

11、現(xiàn)變壓器的線圈外側(cè)是高壓線圈，內(nèi)側(cè)是低壓線圈，為什么不能反過(guò)來(lái)呢？2）我們觀察到鐵芯會(huì)用接地片接地，并且只有一點(diǎn)接地，為什么呢？第26頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二疑惑3）觀察變壓器銘牌，變壓器型號(hào)的含義是什么？例如圖片中的型號(hào)：S11-400/10表示什么意思？第27頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二為什么電力變壓器的高壓繞組都在低壓繞組的外面？高壓繞組布置在低壓繞組外面，主要是從絕緣方面考慮的，低壓繞組靠近鐵芯，這樣對(duì)變壓器的低壓繞組與鐵芯之間的絕緣，從絕緣角度容易做到，結(jié)果使得變壓器體積小，不但節(jié)省了絕緣材料，而且造價(jià)較低。另外變壓器調(diào)

12、節(jié)是靠改變高壓繞組的匝數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，分接頭放在高壓側(cè)，因高壓側(cè)額定電流小，分解開關(guān)的體積及接觸器的引線和接頭容易解決。因此，基于以上兩點(diǎn)，電力變壓器的高壓繞組都布置在低壓繞組的外面。答疑解惑第28頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二為什么變壓器的鐵芯要接地，且只能一點(diǎn)接地？ 因?yàn)檫\(yùn)行中變壓器的鐵芯和其他附件都處于繞組周圍很強(qiáng)的電磁場(chǎng)內(nèi)，如果不接地，必然由于電磁場(chǎng)的作用使鐵芯和其他附件產(chǎn)生一定的懸浮電位，由于變壓器鐵芯和其它金屬附件各自所處的位置不同，因而電位也不同，在外加電壓的作用下，當(dāng)兩點(diǎn)間或某點(diǎn)對(duì)地電位差大于兩者間的絕緣耐壓強(qiáng)度，即超過(guò)放電電壓時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)火花放電，使絕緣

13、油分解或固體絕緣損壞，發(fā)生事故。因此為了避免變壓器的放電，變壓器鐵芯一定要接地。如變壓器鐵芯多點(diǎn)接地，則會(huì)通過(guò)接地點(diǎn)形成渦流通路，造成鐵芯局部發(fā)熱，這是不允許的，因此變壓器鐵芯只允許一點(diǎn)接地。事實(shí)上，硅鋼片之間雖然涂有絕緣漆，但其絕緣電阻較小，只能隔斷渦流而不能阻止高壓感應(yīng)電流，因而只要將一片硅鋼片接地，就相當(dāng)于整個(gè)鐵芯都接地了。答疑解惑第29頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二變壓器型號(hào)的含義答疑解惑特殊使用環(huán)境代號(hào)（一般不標(biāo)；TH-濕熱；TA-干熱）額定容量（kVA）設(shè)計(jì)序號(hào)調(diào)壓方式（無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓不標(biāo)；Z-有載調(diào)壓）導(dǎo)線材質(zhì)（銅線不標(biāo)；L-鋁線）繞組數(shù)（雙繞組不標(biāo)；S-

14、三繞組；F-雙分裂繞組）循環(huán)方式（自然循環(huán)不標(biāo)；P-強(qiáng)迫循環(huán)）冷卻方式（J-油浸自冷，亦可不標(biāo)；G-干式空氣自冷；G-干式澆注絕緣；F-油浸風(fēng)冷；S-油浸水冷）相數(shù)（D-單相；S-三相）繞組耦合方式（一般不標(biāo)；O-自耦）高壓繞組的額定電壓等級(jí)（kV）第30頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二答疑解惑 S - 三“ 相 F - 風(fēng)“ 冷 S - 三“ 線圈 Z - 有 載“ 調(diào)壓 7 - 7型 （變壓器性能水平代號(hào)） 40000 - 變壓器額定容量40000千伏安（KVA） 110 - 變壓器高壓側(cè)額定電壓110千伏（KV） 例：SFSZ7-40000/110的含義如下第3

15、1頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二變壓器的常見故障變壓器的常見故障可分為 了解變壓器的常見故障有哪些內(nèi)部故障外部故障第32頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二變壓器的常見故障內(nèi)部故障是指變壓器油箱里面發(fā)生的故障，大致可分為以下兩類：1）在變壓器各繞組上發(fā)生的相間短路、單相接地短路、匝間短路等電氣故障，這類故障對(duì)變壓器及電網(wǎng)可能造成較大的損傷和影響，可通過(guò)檢測(cè)不平衡電壓和電流來(lái)分析。2）由于導(dǎo)體之間電氣連接接觸不良或鐵芯故障，在變壓器油中可能產(chǎn)生間歇性電??；以及冷卻媒介不足使變壓器油溫升高，分接開關(guān)故障、并聯(lián)運(yùn)行變壓器之間產(chǎn)生環(huán)流和負(fù)荷分配不合理，造成變壓器的繞組過(guò)熱等的初始故障，并擴(kuò)大事故的范圍，因此，應(yīng)盡快消除。第33頁(yè)，共38頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期二變壓器的常見故障外部故障是變壓器最常見的故障，是油箱外部絕緣套管及引出線上的相間短路和單相接地短路故障。第3