電力變壓器基礎(chǔ)知識課件

電力變壓器基礎(chǔ)知識2008年9月一、前言變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備，屬于一種旋轉(zhuǎn)速度為零的電機。電力變壓器在系統(tǒng)中工作時，可將電能由它的一次側(cè)經(jīng)電磁能量的轉(zhuǎn)換傳輸?shù)蕉蝹?cè)，同時根據(jù)輸配電的需要將電壓升高或降低。故它在電能的生產(chǎn)輸送和分配使用的全過程中，作用十分重要。整個電力系統(tǒng)中，變壓器的容量通常約為發(fā)電機容量的3倍以上。二、電力變壓器分類及工作原理

（一）電力變壓器的分類根據(jù)電力變壓器的用途和結(jié)構(gòu)等特點可分如下幾類：（1）按用途分有：升壓變壓器（使電力從低壓升為高壓，然后經(jīng)輸電線路向遠方輸送）；降壓變壓器（使電力從高壓降為低壓，再由配電線路對近處或較近處負荷供電）。（2）按相數(shù)分有：單相變壓器；三相變壓器。

（3）按繞組分有：單繞組變壓器（為兩級電壓的自耦變壓器）；雙繞組變壓器；三繞組變壓器。（二）變壓器的工作原理變壓器是基于電磁感應原理而工作的。變壓器本體主要由繞組和鐵心組成。工作時，繞組是“電”的通路，而鐵心則是“磁”的通路，且起繞組骨架的作用。一次側(cè)輸入電能后，因其交變故在鐵心內(nèi)產(chǎn)生了交變的磁場（即由電能變成磁場）；由于匝鏈（穿透），二次繞組的磁力線在不斷地交替變化，所以感應出二次電動勢，當外電路溝通時，則產(chǎn)生了感生電流，向外輸出電能（即由磁場能又轉(zhuǎn)變成電能）。這種“電—磁—電”的轉(zhuǎn)換過程是建立在電磁感應原理基礎(chǔ)上而實現(xiàn)的，這種能量轉(zhuǎn)換過程也就是變壓器的工作過程。

三、變壓器結(jié)構(gòu)與器身構(gòu)造

變壓器器身鐵心繞組引線（包括調(diào)壓裝置、引線夾件等）絕緣附件（包括油枕、油門閘閥等）油箱本體油箱冷卻裝置（包括散熱器、風扇、油泵等）保護裝置（包括防爆閥、氣體繼電器、測溫元件、呼吸器等）出線裝置（包括套管等）（一）主變的主要組成部分及其作用1、鐵芯：變壓器的磁路部分。鐵芯是用導磁性能很好的硅鋼片疊放組成的閉合磁路，變壓器的原線圈和副線圈都繞在鐵芯上。2、繞組：變壓器的電路部分。變壓器有原線圈和副線圈，它們是用銅線或鋁線繞成圓筒形的多層線圈，繞在鐵芯柱上，導線外邊采用紙絕緣或紗包絕緣等。3、套管：支持引出線之間及與變壓器箱體絕緣。110kV及以上套管采用全密封油浸紙絕緣電容式套管，套管自身密封不與變壓器本體相同，并充有變壓器油，下部裝設(shè)CT以供測量和保護用。8、凈油器：改善運行中絕緣油特性，防止絕緣油繼續(xù)老化（多應用于有載調(diào)壓油箱）。凈油器內(nèi)裝吸附硅膠，吸收油中的水份及氧化物，使油保持潔凈，延長油的使用年限，改善油的電氣化學性能。9、冷卻器：當變壓器上層油溫與下部油溫產(chǎn)生溫差時，通過散熱器形成油的對流，經(jīng)散熱器冷卻后流回油箱，起到降低變壓器溫度的作用。10、呼吸器：當油枕內(nèi)的空氣隨變壓器油的體積膨脹或縮少時，排出或吸入的空氣都經(jīng)呼吸器，呼吸器內(nèi)的干燥劑吸收空氣中的水份，對空氣起過濾作用，從而保證油的清潔。呼吸器內(nèi)的硅膠變色過程：藍色→淡紫色→淡粉紅（≥2/3時需更換）。11、瓦斯繼電器：變壓器的保護裝置，裝在變壓器油箱至油枕的連接管上。a、輕瓦斯：通過檢測瓦斯繼電器中積聚氣體達到一定量時動作。b、重瓦斯：通過檢測油流速度達到一定值時動作。12、防爆閥：當變壓器發(fā)生內(nèi)部故障時，溫度升高，油劇烈分解產(chǎn)生大量氣體，使油箱內(nèi)壓力劇增，當壓力達到防爆閥動作值時，防爆閥打開，油及氣體油閥門噴出，防止變壓器的油箱爆炸或變形。（二）絕緣

1、絕緣等級：絕緣材料按其耐熱程度可分為7個等級，它們的最高允許溫度也各不相同。各級絕緣材料通常有：Y級絕緣材料：棉紗、天然絲、再生纖維素為基礎(chǔ)的紗織品，纖維素的紙、紙板、木質(zhì)板等。A級絕緣材料：經(jīng)耐溫達的液體絕緣材料浸漬過的棉紗、天然絲、再生纖維素等制成的紡織品、浸漬過的紙、紙板、木質(zhì)板等。E級絕緣材料：聚脂薄膜及其纖維等。B級絕緣材料：以云母片和粉云母紙為基礎(chǔ)的材料。F級絕緣材料：玻璃絲和石棉及以其為基礎(chǔ)的層壓制品。H級絕緣材料：玻璃絲布和玻璃漆管浸以耐熱的有機硅漆。C級絕緣材料：玻璃、電瓷、石英等。1、高壓繞組間絕緣、繞組對地（鐵心、油箱）絕緣；2、各相間的絕緣；3、引出線對地和其它繞組的絕緣；4、分接開關(guān)對地和其它繞組的絕緣。1、同一繞組中的不同點，如線餅間、層間、線匝間的絕緣；2、同一繞組的各引出線間的絕緣；3、分接開關(guān)各部分的絕緣。主絕緣縱絕緣繞組絕緣引線和分接開關(guān)的絕緣套管內(nèi)部的絕緣套管內(nèi)部閃絡(luò)和泄漏距離空氣氣隙內(nèi)絕緣外絕緣變壓器絕緣三、變壓器銘牌及技術(shù)參數(shù)（一）變壓器的型號變壓器的型號分兩部分，前部分由漢語拼音字母組成，代表變壓器的類別、結(jié)構(gòu)特征和用途，后一部分由數(shù)字組成，表示產(chǎn)品的容量（KVA）和高壓繞組電壓（KV）等級。漢語拼音字母含義如下：第1部分表示相數(shù)。D—單相（或強迫導向）；S—三相第2部分表示冷卻方式。J—油浸自冷；F—油浸風冷；FP—強迫油循環(huán)風冷；SP—強迫油循環(huán)水冷。第3部分表示電壓級數(shù)。S—三級電壓；無S表示兩級電壓其他：O—全絕緣；L—鋁線圈或防雷；O—自耦（在首位時表示降壓自耦，在末位時表示升壓自耦）；Z—有載調(diào)壓；TH—濕熱帶（防護類型代號）；TA—干熱帶（防護類型代號）（二）額定容量（SN）

額定容量是制造廠所規(guī)定的在額定工作狀態(tài)（即在額定電壓、額定頻率、額定使用條件下的工作狀態(tài)）下變壓器輸出的視在功率的保證值，以SN表示。額定容量通常是指高壓繞組的容量；當變壓器容量因冷卻方式而變更時，則額定容量是指它的最大容量。（三）額定電流（I1、I2）變壓器一、二次額定電流是指在額定電壓和額定環(huán)境溫度下使變壓器各部分不超溫的一、二次繞組長期允許通過的線電流，單位以A表示。（五）阻抗電壓（短路阻抗）阻抗電壓也稱短路電壓（Uz%），它表示變壓器通過額定電流時在變壓器自身阻抗上所產(chǎn)生的電壓損耗（百分值）。用試驗求取的方法為：將變壓器二次側(cè)短路，在一次側(cè)逐漸施加電壓，當二次繞阻通過額定電流時，一次繞阻施加的電壓Uz與額定電壓Un之比的百分數(shù),即：Uz%=Uz/Un×100%。正常運行時，阻抗電壓少一些較好，因為阻抗電壓過大時，會產(chǎn)生過大的電壓降，而在變壓器發(fā)生短路時，阻抗電壓大一些較好，因可以限制短路電流，否則變壓器經(jīng)受不住短路電流沖擊。（六）空載電流（I0）變壓器一次側(cè)施加（額定頻率的）額定電壓，二次側(cè)斷開運行時稱為空載運行，這時一次繞組中通過的電流稱空載電流，它主要僅用于產(chǎn)生磁通，以形成平衡外施電壓的反電動勢，因此空載電流可看成也就是勵磁電流。變壓器容量大小、磁路結(jié)構(gòu)和硅鋼片的質(zhì)量好壞，是決定空載電流的主要因素。（七）空載損耗（P0）空載電流的有功分量I0a為損耗電流，由電源所汲取的有功功率稱空載損耗P0?？蛰d損耗主要決定于鐵心材質(zhì)的單位損耗。（八）短路損耗（Pf）

短路損耗變壓器二次側(cè)短接、一次繞組通過額定電流時變壓器由電源所汲取的（亦即消耗的）功率（單位為W或KW）。（九）連接組別表示變壓器各相繞組的連接方