電力變壓器介紹和類型

1、電力變壓器介紹和類型原 理變壓器: 是利用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行工作的，所以將它劃在電機(jī)的范疇內(nèi)。由于它沒有轉(zhuǎn)動部件，是靜止的，因而有人稱之為“靜止電機(jī)”。 電能機(jī)械能電能電動機(jī)變壓器電能變壓器是一種靜止的電器。它通過線圈間的電磁感應(yīng)作用，可以把一種電壓等級的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓等級的交流電能。一、變壓器的應(yīng)用在陸上： 變壓器廣泛應(yīng)用于電力傳輸、電氣控制、電氣檢測等方面。電力傳輸： 升、降壓。(原因:減小損耗)。電氣控制：提供合適的電源。電氣檢測：得到所需的信號。在船上： 主要有：照明變壓器和控制變壓器。要求安全、可靠。一、變壓器的應(yīng)用二、變壓器的種類分類的方法： 按用途、按相數(shù)、連接方

2、式、按結(jié)構(gòu)形式等分類。 此外，還可按冷卻方式進(jìn)行分類。按用途分： 電力（包括照明）、控制、升壓、聯(lián)絡(luò)、降壓、儀用、特殊、（電解、電焊等）。按相數(shù)分： 單相、三相。按連接方式分：/、/、/、/等。按結(jié)構(gòu)形式分：線圈：筒式、盤式， 鐵心：心式、殼式。按冷卻方式分：自冷、它冷，風(fēng)冷、油冷等。按繞組分：三繞組、雙繞組、多繞組各種不同的分類變壓器的外型和器身圖電力變壓器的類別用途分配電變壓器升壓變壓器降壓變壓器（一）電力變壓器試驗(yàn)、儀用等變壓器(二) 特種變壓器電力變壓器的類別用途分電爐、整流變壓器電力變壓器類別-線圈數(shù)目分雙繞組變壓器，在鐵芯中有兩個繞組，一個為初級繞組，一個為次級繞組 自耦變壓器，初

3、級、次級繞組合為一個 三繞組變壓器，三個繞組連接三種不同電壓的線路多繞組變壓器，如分裂變壓器電力變壓器類別-冷卻方式油浸式變壓器鐵芯和繞組都一起浸入灌滿了變壓器油的油箱中，可以加強(qiáng)絕緣和改善冷卻散熱條件（大容量）干式變壓器 能滿足特殊要求，如安全（小容量變壓器）充氣式變壓器絕緣性能優(yōu)于油浸式（大容量）SF6干式變壓器油浸式變壓器電力變壓器類別-冷卻方式強(qiáng)迫油循環(huán)電力變壓器電力變壓器類別-相數(shù)單相變壓器三相變壓器電力變壓器類別-調(diào)壓方式有載調(diào)壓變壓器無載調(diào)壓變壓器組成：變壓器由鐵心和繞組組成。鐵心：構(gòu)成磁路。繞組：構(gòu)成電路。位置：低壓在里、在邊。 繞組按一定規(guī)律連接的線圈。變壓器的結(jié)構(gòu)圖3.1.

4、2 油浸式電力變壓器一、鐵芯變壓器的磁路電力變壓器的鐵心是由厚的冷軋硅鋼片疊成。減少渦流損耗，提高導(dǎo)磁系數(shù)。鐵心柱鐵軛圖3.1.3 變壓器的鐵芯平面鐵芯結(jié)構(gòu)心式、殼式心式 結(jié)構(gòu)簡單工藝簡單應(yīng)用廣泛殼式 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用在小容量變壓器和電爐變壓器 圖 3.1.4 鐵芯結(jié)構(gòu)示意圖鐵芯的交疊裝配奇數(shù)層偶數(shù)層奇數(shù)層偶數(shù)層變壓器鐵心疊法，偶數(shù)層剛好壓著奇數(shù)層的接縫，從而減少了磁阻，使磁路便于流通 接逢處氣隙小可以避免渦流在鋼片之間流通圖 3.1.6 疊片式鐵世交錯的疊放方式變壓器鐵心柱橫截面 小型變壓器做成方形或者矩形 大型變壓器做成階梯形 ，容量大則級數(shù)多。疊片間留有間隙作為油道(縱向或橫向)。圖 3.1

5、.7 鐵芯柱截面二、繞組變壓器的電路變壓器繞組一般為絕緣扁銅線或絕緣圓銅線在繞線模上繞制而成。為便于制造、在電磁力作用下受力均勻以及機(jī)械性能良好，繞組線圈作成圈形。按照繞組在鐵芯中的排列方法分類，變壓器可分為鐵芯式和鐵殼式兩類 基本型式根據(jù)高低壓繞組在鐵芯柱上排列方式不同可分為同芯式和交疊式 變壓器的允許溫升油浸變壓器的繞組均用A級絕緣。根據(jù)我國的氣候情況，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以+40作為周圍環(huán)境空氣的最高溫度，并據(jù)此規(guī)定變壓器各部分的容許溫升 變壓器部分最高溫升()測量方法繞組65電阻法鐵芯表面70溫度計(jì)法油(頂層)55溫度計(jì)法表3-1 變壓器的允許溫升三、油箱和冷卻裝置變壓器油冷卻、絕緣 絕緣：繞

6、組與繞組、繞組與鐵心及油箱之間 散熱：熱量通過油箱殼散發(fā)，油箱有許多散熱油管，以增大散熱面積。采用內(nèi)部油泵強(qiáng)迫油循環(huán)，外部用變壓器風(fēng)扇吹風(fēng)或用自來水沖淋變壓器油箱油箱機(jī)械支撐、冷卻散熱、變壓器運(yùn)行時產(chǎn)生熱量，使變壓器油膨脹，儲油柜中變壓器油上升，溫度低時下降。儲油柜使變壓器油與空氣接觸面較少， 減緩了變壓器油的氧化過程及吸收空氣中的水分的速度。呼吸保護(hù)作用當(dāng)變壓器出現(xiàn)故障時，產(chǎn)生的熱量使變壓器油汽化，氣體繼電器動作，發(fā)出報(bào)警信號或切斷電源。如果事故嚴(yán)重，變壓器油大量汽化，油氣沖破安全氣道管口的密封玻璃，沖出變壓器油箱，避免油箱爆裂。平板式 小容量排管式 較大容量散熱氣式 大容量強(qiáng)迫油循環(huán)大容量

7、氣體繼電器 冷卻裝置 油泵為了加快散熱，有的大型變壓器采用內(nèi)部 油泵強(qiáng)迫油循環(huán) 風(fēng)扇外部用變壓器風(fēng)扇吹風(fēng) 自來水沖淋變壓器油箱。這些都是變壓器的冷卻裝置。 四、絕緣套管 絕緣套管由中心導(dǎo)電桿與瓷套組成。導(dǎo)電桿穿過變壓器油箱、在油箱內(nèi)的一端與線圈的端點(diǎn)聯(lián)接，在外面的一端與外線路聯(lián)接。低壓引線一般用純瓷套管，高壓引線一般用充油或電容式套管套管外形常做成傘形，電壓越高、級數(shù)愈多。圖絕緣套管五、保護(hù)裝置儲油柜儲油柜使變壓器油與空氣接觸面變小，減緩了變壓器油的氧化和吸收空氣水分的速度。從而減緩了油的變質(zhì)。氣體繼電器故障時,熱量會使變壓器油汽化，觸動氣體繼電器發(fā)出報(bào)警信號或切斷電源安全氣道（防爆筒）如果是

8、嚴(yán)重事故，變壓器油大量汽化，油氣沖破安全氣道管口的密封玻璃，沖出變壓器油箱，避免油箱爆裂。吸濕器 （呼吸器）內(nèi)裝硅膠（活性氧休鋁），用以吸收進(jìn)入儲油柜中空氣的水分凈油器過濾油中雜質(zhì)，改善變壓器油的性能6 變壓器的附屬設(shè)備（1）高壓跌落式開關(guān)工作原理 熔絲管裝在上下觸頭上，當(dāng)電流超過規(guī)定數(shù)值時（熔絲電流為高壓側(cè)額定電流的倍），熔絲熔斷，熔絲管由于本身的重力而自動跌落，線路即被切斷。 6 變壓器的附屬設(shè)備（2）高壓閥型避雷器工作原理 在正常情況下，火花間隙有足夠的絕緣強(qiáng)度，不會被正常運(yùn)行的工頻電壓所擊穿，當(dāng)有雷電過電壓發(fā)生時，火花間隙很快被擊穿，閥型電阻阻值迅速降低，立即把雷電電流導(dǎo)入大地。雷電過

9、后閥型電阻阻值升高，工頻使電路恢復(fù)正常運(yùn)行。 變壓器的型號與額定值型號可反映出變壓器的結(jié)構(gòu)、額定容量、電壓等級、冷卻方式等內(nèi)容例一：SL7500/10 低損耗三相油浸自冷雙繞組鋁線，額定容量500KVA，高壓側(cè)額定電壓10KV級電力變壓器例二：SFPL63000/110 三相強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷雙繞組鋁線，額定容量63000KVA，高壓側(cè)額定電壓110KV級電力變壓器此外，銘牌上還會給出三相聯(lián)結(jié)組以及相數(shù)m、阻抗電壓Uk、型號、運(yùn)行方式、冷卻方式和重量等數(shù)據(jù)。 一、變壓器型號二、額定值三者關(guān)系：此外，額定值還有額定頻率、效率、溫升等。指長期運(yùn)行時所能承受的工作電壓指銘牌規(guī)定的額定使用條件下所能輸出的

10、視在功率。指在額定容量下，允許長期通過的額定電流。在三相變壓器中指的是線電流維護(hù)管理：外部保持清潔和干燥，防止漏電；注意日常檢查：溫度、電流值、三相平衡情況；大修過后投入運(yùn)行前應(yīng)做檢查：絕緣、狀態(tài)是否良好（有無短路、斷路）。2.變壓器的維護(hù)管理1. 空載運(yùn)行 原邊接入電源，副邊開路。接上交流電源 原邊電流 i1等 于勵 磁電流 i10 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢二、變壓器的工作原理 i10 產(chǎn)生磁通（交變）（ 方向符合右手定則）變壓器帶負(fù)載后對原邊的影響 變壓器副邊接上負(fù)載后，副邊繞組有電流流過。負(fù)載電流是由穿過副邊繞組交變磁通感應(yīng)副邊電勢產(chǎn)生的，根據(jù)電磁感應(yīng)定律負(fù)載電流也會建立負(fù)載磁勢，具有去磁性質(zhì)（阻

11、礙穿過副邊繞組磁通變化）。 結(jié)論：雖然正方向已經(jīng)設(shè)定，但是負(fù)載磁勢與勵磁磁勢的實(shí)際方向相反。 負(fù)載磁勢具有去磁性質(zhì)，為了保證磁路中的磁通不變（才能平衡電源電壓），原繞組中將會增大電流（電流從I0變化到I1）。變壓器工作過程 原邊接u1后，原繞組有 i0流過，在鐵心中產(chǎn)生并與原、副繞組交鏈，副繞組將感應(yīng)e2，產(chǎn)生u2 。接上負(fù)載后，副邊繞組有i2 流過。i2 建立負(fù)載磁勢F2 ，對磁路中有去磁性質(zhì)。為了保證不變（才能平衡u1 ），原邊電流將增大（從i0變化到i1），i2 越大，i1增加越多。變壓器就是這樣通過磁路磁通將原邊的電能傳輸?shù)礁边叾ぷ鞯摹?因原邊繞組導(dǎo)線電阻很小，且漏感電勢e 1很?。?/p>

12、漏磁磁路磁阻大，1很小）， U1 E1 ， U20 = E2?？蛰d（或副邊開路）時有： U1 / U20 E1 / E2 = N1 / N2 = k 在U1相同時，選擇不同的k，就可得到不同的U20 。 k 稱為變壓器的變壓比。簡稱變比。變壓原理變流原理當(dāng)?20，則原、副繞組產(chǎn)生磁勢的矢量和為勵磁磁勢，共同在磁路中產(chǎn)生磁通。 ?0N1= ?1N1+ ?2N2 矢量和?0很小 (占?1的百分之幾)，?1N1 - ?2N2 ，也就是： ?1 - ?2N2 / N1 = - ?2k I，其中，k I = N2 / N1 ，稱為變壓器的變流比。阻抗變換原理 變壓器帶負(fù)載后，設(shè)負(fù)載阻抗為Z。這個負(fù)載是從

13、變壓器的副邊看的實(shí)際值，但是對于原邊變壓器的電源，它的阻抗相當(dāng)于Z。其關(guān)系為： 變壓器具有阻抗變換作用，常用在電子線路中進(jìn)行阻抗匹配。 通常可令：kZ=k2 ， kZ稱為變壓器阻抗變比。變壓器的功能 變壓器功能有四個，書上只講三個： . 電壓變換的功能； . 電流變換的功能； . 阻抗變換的功能；此外（雙繞組變壓器）還有： . 電氣隔離的功能。電氣隔離功能，可保證必要的安全。變壓器的連接組別 星星接法：如下圖所示,一次繞組接成星形，二次繞組接成星形。星星接法共得六個偶數(shù)連接組別。 變壓器的連接組別 星角接法：如下圖所示，一次繞組接成星形，二次繞組接成順序角形。星角接法共得六個奇數(shù)連接組別。 課

14、件 EXE變壓器的調(diào)壓 為了保證供電質(zhì)量及電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，須根據(jù)系統(tǒng)電壓的波動情況進(jìn)行調(diào)壓。調(diào)壓通常的方法是改變變壓器繞組的匝數(shù)來改變電壓比，達(dá)到改變電壓的目的。改變變壓器繞組的匝數(shù)即在變壓器繞組上設(shè)置計(jì)算好的分接頭，通過改變分接頭來改變線圈的匝數(shù)，連接和切換分頭的機(jī)構(gòu)就稱為分接開關(guān)。 變壓器調(diào)壓的方式有兩種，既有載調(diào)壓和無載調(diào)壓。所以分接開關(guān)也就分為有載分接開關(guān)和無載分接開關(guān)。無載調(diào)壓方式又叫無激磁調(diào)壓或無勵磁調(diào)壓，要求變壓器必須停止運(yùn)行，在不帶電情況下變換繞組分接頭這種分接開關(guān)叫做無載分接開關(guān)。有載調(diào)壓方式是變壓器運(yùn)行中，在帶有負(fù)荷的情況下允許改變繞組分接頭，因此這種分接開關(guān)稱為有載分

15、接開關(guān)。變壓器的冷卻方式 油浸式變壓器的冷卻方式可分為：油浸自冷式、油浸風(fēng)冷式、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷式等幾種。1.油浸自冷式：冷卻系統(tǒng)沒有特殊的冷卻設(shè)備，油在變壓器內(nèi)自然循環(huán)，鐵芯和繞組所發(fā)出的熱量依靠油的對流作用傳至油箱壁或散熱器。2.油浸風(fēng)冷式：是在變壓器油箱的各個散熱器旁安裝風(fēng)扇，把空氣的對流作用改為強(qiáng)制對流，以增強(qiáng)散熱器的散熱能力。3.強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷式：用于大容量變壓器，這種冷卻系統(tǒng)是在油浸風(fēng)冷的基礎(chǔ)上，在油箱主殼體與帶風(fēng)扇的散熱器（也稱冷卻器）的連接管上裝有潛油泵。油泵運(yùn)轉(zhuǎn)時，強(qiáng)制油箱體內(nèi)的油從上部吸入散熱器，再從變壓器的下部進(jìn)入油箱體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫油循環(huán)。干式變壓器采用空氣自冷（AN）和強(qiáng)

16、迫風(fēng)汽（A F）兩種冷卻方式 互感器互感器種類與用途： 用途：用來測量交流電壓和電流。將高電壓或大電流變換成低電壓或小電流。 種類：電壓互感器和電流互感器兩種。原理：電壓互感器：相當(dāng)于工作在空載狀態(tài)的降壓變壓器。電流互感器：相當(dāng)于工作在短路狀態(tài)的升壓變壓器（電流由被測電路決定）。使用注意： 電壓互感器：使用時不能短路，所帶負(fù)載阻抗不能太小。 電流互感器：使用時絕對不能開路，以 防產(chǎn)生高電壓；所帶負(fù)載阻抗不能太大。 此外：電壓、電流互感器的鐵心和副繞組的一端都應(yīng)可靠接地。以防在絕緣損壞時，在副 邊出現(xiàn)過壓。 注意：電壓互感器副邊標(biāo)準(zhǔn)額定電壓為100V，電流互感器副邊標(biāo)準(zhǔn)額定電流為5A。VR N1（匝數(shù)多）保