供配電技術(shù) 課件 2.6電力變壓器1

工廠供配電技術(shù)01課程簡介1課程內(nèi)容電力變壓器02變壓器

變壓器屬于靜止的電氣設(shè)備，它利用電磁感應(yīng)原理把一種交流電壓轉(zhuǎn)換成相同頻率的另一種交流電壓。

在電力系統(tǒng)中，變壓器占有極其重要的地位，無論在發(fā)電廠還是在變、配電所，都可以看到各種形式和不同容量的變壓器03變壓器

目前，我國交流輸電的骨干網(wǎng)架為500kV電壓等級，還要在500kV電網(wǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展1000千伏特高壓輸電。這樣高的電壓，無論從發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行方面或是從制造成本方面考慮，都不允許由發(fā)電機(jī)直接生產(chǎn)，必須升壓變壓器將電壓升高才能遠(yuǎn)距離輸送。04電力變壓器的分類部分電壓互感器產(chǎn)品外形變壓器的文字符號為T（也有用TM），圖形符號為

，供配電工程中使用的電力變壓器一般為三相電力變壓器。

1.分類

(1)按功能分

1)升壓變壓器:為防止低壓傳輸大電流的損耗,將發(fā)電站發(fā)出的電升高電壓以傳輸?shù)淖儔浩鳌?/p>

2)降壓變壓器:將傳輸?shù)接脩舻母邏弘娔芙档较鄳?yīng)電壓，供使用的變壓器。通常將降到二次側(cè)電壓為0.4／0.23kV，即市電網(wǎng)電壓的變壓器稱為終端變壓器。

3)隔離變壓器:僅通過彼此的電磁耦合傳輸能量，將一次側(cè)與二次側(cè)電氣隔離的變壓器。

05高壓成套配電裝置（高壓開關(guān)柜）隔離變壓器隔離變壓器一般(但并非全部)是指1:1的變壓器。由于次級不和大地相連。次級任一根線與大地之間沒有電位差，使用安全。常用作維修電源。

06電力變壓器的分類(2)按容量系列分

1)R8容量系列:容量等級按

倍數(shù)遞增。我國老變壓器容量等級用此系列，現(xiàn)已淘汰。

2)R10容量系列:容量等級按

倍數(shù)遞增。我國新的變壓器容量等級用此系列，這也是IEC推薦的變壓器容量系列。此容量系列的容量為：100、125、160、200、315、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000、2500…(KV.A)。

07電力變壓器的分類(3)按相數(shù)分

1)單相變壓器:除個(gè)別用于照明及小負(fù)荷供電外，很少用。

2)三相變壓器:廣泛采用。

(4)按電壓調(diào)節(jié)方式分

1)有載調(diào)壓變壓器:裝有電動(dòng)帶載調(diào)壓器，可不斷負(fù)載調(diào)壓的變壓器。適用于負(fù)荷變動(dòng)大，對電壓質(zhì)量要求高的場合，價(jià)貴。

2)無載調(diào)壓變壓器:切斷負(fù)載后，以改變其一次側(cè)分接頭的方式空載調(diào)整二次側(cè)輸出電壓的變壓器。

(5)按繞組絕緣和冷卻方式分

1)油浸式變壓器:又分自冷、風(fēng)冷、水冷和強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻等式，工廠變電所大多用油浸自冷式。

2)干式變壓器:民用和公共建筑，尤其在高層建筑多用。

3)充SF6式變壓器:價(jià)格昂貴，僅適于安全防火要求高的場所。08電力變壓器的分類(6)按繞組導(dǎo)體材料分

有銅繞組變壓器和鋁繞組變壓器兩類。工廠變電所過去常采用鋁繞組變壓器，而現(xiàn)在公共與民用建筑變電所中，銅繞組變壓器已得到廣泛的應(yīng)用。

(7)按結(jié)構(gòu)分

有油浸式（如S9）、油浸全密閉式（如S9-M）、干式(如SG)、卷繞鐵心式(如S11-R)、封閉式(如S11-M-R卷繞鐵芯封閉式)、耐高溫浸液式(如SRN-M)等。

(8)根據(jù)節(jié)能要求分為節(jié)約能源，原普通變壓器現(xiàn)已全被節(jié)能低損耗型變壓器替代。

(9)按電壓等級分根據(jù)一次側(cè)變換為二次側(cè)的電壓，分成若干等級。09變壓器分類按相數(shù)來分，變壓器可分有：單相變壓器三相變壓器按冷卻性質(zhì)來分，變壓器可分有：干式變壓器水冷式變壓器油浸式變壓器10電力變壓器全型號形式11手車式（或移開式）高壓開關(guān)柜12電力變壓器全型號形式13電力變壓器全型號形式14電力變壓器全型號形式15變壓器分類按繞組數(shù)目變壓器還可分為雙繞組和三繞組變壓器。鐵芯繞組儲(chǔ)油柜油箱高壓絕緣套管低壓絕緣套管分接開關(guān)氣體繼電器除此之外，還有安全氣道、溫度計(jì)、吊裝環(huán)和入孔支架等。電力變壓器的結(jié)構(gòu)組成16油浸式三相電力變壓器1—信號溫度計(jì)；2—銘牌；3—吸濕器； 4—油枕；5—油標(biāo)； 6—安全氣道；7—?dú)怏w繼電器；8—高壓套管；9—低壓套管10—分接開關(guān)；11—油箱； 12—鐵心；13—繞組； 14—放油閥；15—小車； 16—接地端子17三相油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)(1)油箱。油箱由箱體、箱蓋、散熱裝置、放油閥組成，其主要作用是把變壓器連成一個(gè)整體及進(jìn)行散熱。內(nèi)部是繞組、鐵心和變壓器油。變壓器油既有循環(huán)冷卻和散熱作用，又有絕緣作用。繞組與箱體（箱壁、箱底）有一定的距離，通過油箱內(nèi)的油絕緣。油箱一般采用散熱管油箱。散熱管的管內(nèi)兩端與箱體內(nèi)相通，油受熱后，經(jīng)散熱管上端口流入管體，冷卻后經(jīng)下端口又流回箱內(nèi)，形成循環(huán)。用于1600kVA及以下的變壓器。還有帶有散熱器的油箱，用于2000kVA以上的變壓器。(2)鐵心和繞組。變壓器是用導(dǎo)磁性能很好的硅鋼片疊壓組成的閉合磁路，變壓器的一次繞組和二次繞組是銅或鋁線繞成圓筒形的多層線圈，放在鐵心柱上，導(dǎo)體外面采用絕緣處理。18三相油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)(3)油枕。當(dāng)變壓器油的體積隨著油的溫度膨脹或縮小時(shí)，油枕起著儲(chǔ)油及補(bǔ)油的作用，從而保證油箱內(nèi)充滿油。同時(shí)由于裝了油枕，使變壓器縮小了與空氣的接觸面，減小了油的劣化速度。油枕的側(cè)面還裝有一個(gè)油位計(jì)（油標(biāo)管），從油位計(jì)中可以監(jiān)視油位的變化。(4)吸濕器。由一根鐵管和玻璃容器組成，內(nèi)裝干燥劑（如硅膠）。當(dāng)油枕內(nèi)的空氣隨變壓器油的體積膨脹或縮小時(shí)，排出或吸入的空氣都經(jīng)過吸濕器，吸濕器內(nèi)的干燥劑吸收空氣中的水分，對空氣起過濾作用，從而保持油的清潔。(5)高低壓套管。套管為瓷質(zhì)絕緣管，內(nèi)有導(dǎo)體，用于變壓器一、二次繞組接入和引出端的固定和絕緣。19電力變壓器的結(jié)構(gòu)組成

(1)基本結(jié)構(gòu)1)鐵心:其材質(zhì)及構(gòu)架方式直接關(guān)系變壓器整體節(jié)能指標(biāo)；現(xiàn)正從插接式向卷繞式發(fā)展。2)一次繞組：又稱為原邊，其額定電壓取決于變壓器用于升、降的源電壓。3）二次繞組：又稱為副邊，額定電壓取決于升降后的使用電壓。按二次繞組又分為：①雙繞組：一個(gè)二次繞組，普遍使用。如圖4-1a；②三繞組：二個(gè)二次繞組，分不同電壓，供需使用二種不同電壓的特殊場合，如圖4-1b所示。圖4-1雙繞組及三繞組變壓器圖形符號電力變壓器的用途20

電力系統(tǒng)中，電力變壓器的應(yīng)用十分廣泛，電力變壓器對電能的經(jīng)濟(jì)傳輸，合理分配和安全使用都具有十分重要的意義。

首先，由于發(fā)電機(jī)出口電壓一般都不太高，因此無法將電能輸送到遠(yuǎn)處。利用變壓器變換電壓的作用，將發(fā)電機(jī)出口電壓升高，就可達(dá)到向遠(yuǎn)距離輸送電能的目的。

其次，高壓危險(xiǎn)！因此用戶不能直接使用傳輸?shù)母邏弘姟１仨毨秒娏ψ儔浩鲗⒏邏鹤儞Q為低壓配電值，滿足各類用戶對不同電壓的需求。110kV大型油浸式電力變壓器2122110kV大型三相油浸式電力變壓器23人民電器scb10-200kva10kv干式變壓器(全銅)24環(huán)氧澆注干變；型號：SC(B)10-30~2500/1025西電西變研發(fā)的國內(nèi)首臺(tái)容量最大的三相一體500kV/1210MVA變壓器成功投運(yùn)26s11-125kva10kv/400三相油浸式電力節(jié)能變壓器27大型油浸式電力變壓器箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)284.5kVA單相變壓器29電源隔離變壓器30變壓器的連接組別標(biāo)號1.電力變壓器的極性

1與2兩端子通過電流時(shí)產(chǎn)生的磁場方向相同，因此稱為同名端。

顯然，電流同時(shí)由同名端流入（或流出）時(shí)，它們產(chǎn)生的磁場相互增強(qiáng)；

如果兩線圈電流由異名端同時(shí)流入（或流出）時(shí)，它們產(chǎn)生的磁場相互削弱。i1φ11φ12i2φ22φ2111ˊ22ˊ

同名端的繞向一致。繞向改變，極性就改變。如果并聯(lián)運(yùn)行的變壓器極性一旦接反，會(huì)出現(xiàn)很大的短路電流而把變壓器燒壞。

31變壓器的連接組別2.變壓器繞組的連接方式

電力變壓器的每一個(gè)電壓側(cè)都有三個(gè)繞組，高壓側(cè)繞組用U-X、V-Y、W-Z作線端標(biāo)志，其中短橫杠前面為繞組的首端標(biāo)號，橫杠后面為繞組的尾端標(biāo)號。

低壓側(cè)繞組用u-x、v-y、w-z作線端標(biāo)志，若為三繞組變壓器，則中壓側(cè)繞組用Um-Xm、Vm-Ym、Wm-Zm作線端標(biāo)志。UVWXYZ繞組為三角形連接32變壓器的連接組別標(biāo)號

三相變壓器的連接組別不僅與繞組的繞向和首末端標(biāo)志有關(guān)，而且還與三相繞組的連接方式有關(guān)。

我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定只生產(chǎn)下列5種標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組別的電力變壓器，即Y，d11；Y，yn0；YN，d11；YN，y0；Y，y0。其中前3種最為常用，其主要用途為：

①Y，d11（Y0/Δ-11）：這種連接組別通常用于低壓側(cè)電壓高于400V，高壓側(cè)電壓為35kV及以下的輸配電系統(tǒng)中。

33變壓器的連接組別標(biāo)號

②Y，yn0（Y/y0-12）：

這種連接組別一般用在低壓側(cè)電壓為400/230V的配電變壓器中，供電給動(dòng)力和照明混合負(fù)載。三相動(dòng)力負(fù)載用400V線電壓，單相照明負(fù)載用230V相電壓。yn表示星形連接的中心點(diǎn)引至變壓器箱殼的外面再與“地”相接。

34變壓器的連接組別標(biāo)號③YN，d11（Y0/d-11）

這種連接組別常用在高壓側(cè)需要中心點(diǎn)接地的輸電系統(tǒng)中，例如110kV及220kV等超高壓系統(tǒng)中。此外也可以用在低壓側(cè)電壓高于400V、高壓側(cè)電壓為35kV及以下的輸配電系統(tǒng)中。35變壓器的連接組別

一、二次繞組采取不同的聯(lián)結(jié)方式，形成變壓器一、二次側(cè)對應(yīng)線電壓間的相位關(guān)系的不同。供配電工程中常采用的終端變壓器10(6)/0.23-0.4kV的聯(lián)結(jié)組有兩種常用組別：①Yyn0聯(lián)結(jié)：如圖2-２所示，其y型接法的一次線電壓與對應(yīng)的y型接法的二次線電壓之間的相位關(guān)系，同時(shí)鐘在零點(diǎn)（即１２點(diǎn)）時(shí)分針與時(shí)針的相互關(guān)系，故后綴末為“０”或“12”。②Ｄyn11聯(lián)結(jié)：如圖2-３所示，其△接法的一次線電壓與對應(yīng)Ｙ接法的二次線電壓之間的相位關(guān)系，同時(shí)鐘在11點(diǎn)時(shí)分針與時(shí)針的相互關(guān)系，故后綴末為11．·36變壓器Yyn0聯(lián)結(jié)組點(diǎn)

37變壓器Dyn11連接組別38變壓器臺(tái)數(shù)的選擇

在選擇電力變壓器時(shí)，應(yīng)首選低損耗節(jié)能型變壓器，如：

對于安裝在室內(nèi)的電力變壓器，通常選擇干式變壓器S9系列電力變壓器S10系列電力變壓器39

如果變壓器安裝在多塵或有腐蝕性氣體嚴(yán)重影響的場所，一般需選擇密閉型變壓器或防腐型變壓器：其臺(tái)數(shù)的選擇應(yīng)考慮下列原則：（1）滿足用電負(fù)荷對可靠性的要求。在有一、二級負(fù)荷的變電所中，宜選擇兩臺(tái)主變壓器，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上比較合理時(shí)，主變壓器也可選擇多于兩臺(tái)。三級負(fù)荷一般選擇一臺(tái)主變壓器，如果負(fù)荷較大時(shí)，也可選擇兩臺(tái)主變壓器。

40其臺(tái)數(shù)的選擇應(yīng)考慮下列原則：（2）負(fù)荷變化較大時(shí)，宜采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，可考慮采用兩臺(tái)主變壓器。（3）降壓變電所與系統(tǒng)相連的主變壓器選擇原則一般不超過兩臺(tái)。（4）在選擇變電所主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)，還應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有擴(kuò)建增容的余地。2.變壓器容量的確定（1）單臺(tái)變壓器的確定工廠車間變電所中，單臺(tái)變壓器容量不宜超過1000kVA，對裝設(shè)在二層樓以上的干式變壓器，其容量不宜大于630kVA。即：41變壓器容量的確定①當(dāng)任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足總計(jì)算負(fù)荷的60%～70%的要求，即SN≥（0.6～0.7）Se②任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)能滿足全部一、二級負(fù)荷總?cè)萘康男枨?，即SN≥SⅠe+SⅡe（2）兩臺(tái)主變壓器的確定裝有兩臺(tái)主變壓器時(shí)，每臺(tái)主變壓器的額定容量SN應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：

42電力變壓器的過負(fù)荷

變壓器為滿足某種運(yùn)行需要而在某些時(shí)間內(nèi)允許超過其額定容量運(yùn)行的能力稱為過負(fù)荷能力。變壓器的過負(fù)荷通?？煞譃檎＿^負(fù)荷和事故過負(fù)荷兩種。

（1）變壓器的正常過負(fù)荷能力

電力變壓器運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷是經(jīng)常變化的，日常負(fù)荷曲線的峰谷差可能很大。根據(jù)等值老化原則，電力變壓器可以在一小段時(shí)間內(nèi)允許超過額定負(fù)荷運(yùn)行。變壓器的正常過負(fù)荷能力，是以不犧牲變壓器正常壽命為原則來制定的，同時(shí)還規(guī)定過負(fù)荷期間負(fù)荷和各部分溫度不得超過規(guī)定的最高限值。我國的限值為：繞組最熱點(diǎn)溫度不得超過140℃；自然油循環(huán)變壓器負(fù)荷不得超過額定負(fù)荷的1.3倍，強(qiáng)迫油循環(huán)變壓器負(fù)荷不得超過額定負(fù)荷的1.2倍。

43電力變壓器的過負(fù)荷（2）變壓器的事故過負(fù)荷事故過負(fù)荷又稱為短時(shí)急救過負(fù)荷。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí)，保證不間斷供電是首要任務(wù)，加速變壓器絕緣老化是次要的。所以，事故過負(fù)荷和正常過負(fù)