《電力變壓器》課件

電力變壓器電力變壓器是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備,它用于改變交流電壓和電流的大小。它在發(fā)電廠、變電站和用戶端扮演著重要角色,確保電力系統(tǒng)高效、安全地運(yùn)行。電力變壓器的定義電力變壓器的概念電力變壓器是一種靜止式電力設(shè)備,用于改變交流電壓和電流的大小,從而滿足電力系統(tǒng)的不同需求。它由原、副繞組和鐵芯組成,工作時不消耗實(shí)際功率。電力變壓器的作用電力變壓器能有效地將電壓從一個等級轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€等級,從而實(shí)現(xiàn)電力的高壓輸送和低壓配電,確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定高效運(yùn)行。電力變壓器的組成鐵芯變壓器的鐵芯由高磁導(dǎo)率的優(yōu)質(zhì)電工鋼片疊成,用于磁通的形成和導(dǎo)引。鐵芯的形狀和尺寸決定了變壓器的容量和參數(shù)。繞組變壓器的繞組由細(xì)導(dǎo)線制成,分為初級繞組和二次繞組。繞組的參數(shù)決定了輸入電壓和輸出電壓之間的轉(zhuǎn)換比。油箱油浸式變壓器的油箱用于裝載變壓器油,起絕緣和冷卻的作用。油箱內(nèi)部還設(shè)有膨脹罐和呼吸器等配件。電力變壓器的工作原理1電磁感應(yīng)變壓器通過電磁感應(yīng)原理將電能從一個電路傳輸?shù)搅硪粋€電路。2變壓器鐵芯由軟磁性材料制成的鐵芯,可以帶動磁場產(chǎn)生電流。3繞組初級繞組和次級繞組的匝數(shù)比決定著變壓器的變壓比。變壓器利用電磁感應(yīng)的原理工作,通過初級繞組引起變壓器鐵芯中的磁場變化,從而在次級繞組中感應(yīng)出電壓。變壓器的變壓比由初級繞組和次級繞組匝數(shù)之比決定,可以實(shí)現(xiàn)電壓的升壓和降壓。電力變壓器的主要功能電壓轉(zhuǎn)換電力變壓器能夠?qū)㈦妷簭母邏恨D(zhuǎn)換為低壓,或從低壓轉(zhuǎn)換為高壓,以滿足不同用電設(shè)備的需求。電流調(diào)節(jié)電力變壓器可以調(diào)節(jié)電流大小,以適應(yīng)不同負(fù)載的需求,提高電力系統(tǒng)的供電效率。電氣隔離電力變壓器能夠?qū)崿F(xiàn)輸入輸出電路的電氣隔離,確保用電設(shè)備的安全運(yùn)行。能量傳輸電力變壓器可以將一個電路中的電能傳輸?shù)搅硪粋€電路中,實(shí)現(xiàn)電能的高效輸送。電力變壓器的種類干式變壓器不含油浸的變壓器,外殼為金屬或者絕緣材料,適用于干燥環(huán)境和室內(nèi)場所。油浸式變壓器內(nèi)部裝有用于絕緣和冷卻的變壓器油,廣泛應(yīng)用于戶外和大功率場合。冷卻方式根據(jù)冷卻方式可分為自冷式、強(qiáng)制油循環(huán)冷卻和強(qiáng)制油水冷卻等。三相變壓器能同時處理三相交流電,結(jié)構(gòu)復(fù)雜但效率高,廣泛應(yīng)用于發(fā)電站和電網(wǎng)。干式變壓器干式變壓器是一種不使用油作為絕緣和冷卻介質(zhì)的變壓器。它采用固體絕緣材料如樹脂、環(huán)氧樹脂等作為絕緣介質(zhì),具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、體積小、安全性高等優(yōu)點(diǎn)。干式變壓器廣泛應(yīng)用于工廠、樓宇等場合,特別適合于需要防火、防爆的場所。油浸式變壓器油浸式變壓器是一種廣泛應(yīng)用的電力變壓器類型。它采用絕緣油作為絕緣和冷卻介質(zhì),能夠有效傳遞熱量,提高變壓器的散熱性能。油浸式變壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單,制造工藝成熟,應(yīng)用廣泛,是電力系統(tǒng)中常見的一種重要設(shè)備。冷卻方式1自冷式變壓器利用變壓器外殼與周圍空氣的自然對流實(shí)現(xiàn)冷卻,無需額外機(jī)械設(shè)備。適用于一般應(yīng)用場景。2強(qiáng)制油循環(huán)冷卻變壓器通過泵將變壓器油循環(huán)強(qiáng)制冷卻,能夠有效提高散熱能力。適用于大容量變壓器。3強(qiáng)制油水冷卻變壓器在強(qiáng)制油循環(huán)的基礎(chǔ)上,增加水冷卻器進(jìn)一步提高散熱效果。適用于超大容量變壓器。自冷式變壓器自然散熱自冷式變壓器利用自然環(huán)境空氣進(jìn)行冷卻,無需外部供電或水系統(tǒng)輔助。便于安裝和維護(hù)。溫度監(jiān)控通過監(jiān)測變壓器油箱溫度等關(guān)鍵參數(shù),可以及時發(fā)現(xiàn)異常情況并采取必要的保護(hù)措施。適用場合自冷式變壓器適用于負(fù)載較輕、環(huán)境條件較好的場合,如城市配電站和工廠配電。強(qiáng)制油循環(huán)冷卻變壓器1強(qiáng)制油循環(huán)這種變壓器采用強(qiáng)制油循環(huán)冷卻方式,利用泵將變壓器內(nèi)部的絕緣油強(qiáng)制循環(huán)流通,大大提高了散熱效率。2高效冷卻由于強(qiáng)制油循環(huán),這種變壓器能承載更高的負(fù)荷,并且能更好地控制變壓器溫度,延長使用壽命。3廣泛應(yīng)用強(qiáng)制油循環(huán)冷卻變壓器廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的高壓輸電以及工廠供電等場合,是一種高性能的電力設(shè)備。4可靠性高該變壓器采用可靠的冷卻系統(tǒng),能在惡劣環(huán)境下長期穩(wěn)定運(yùn)行,具有很高的可靠性。強(qiáng)制油水冷卻變壓器強(qiáng)制油循環(huán)冷卻強(qiáng)制油水冷卻變壓器通過泵將絕緣油強(qiáng)制循環(huán)流動,再利用水冷卻裝置將熱量從油中吸收,實(shí)現(xiàn)更高效的散熱。雙重冷卻機(jī)制強(qiáng)制油水冷卻變壓器融合了油浸式變壓器和水冷式變壓器的優(yōu)勢,通過油與水兩種介質(zhì)的循環(huán)換熱,能夠更好地控制變壓器溫度。適用大功率場合這種冷卻方式特別適用于大容量變壓器,可以有效提高變壓器的過載能力和散熱效率,廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中。電力變壓器的參數(shù)額定電壓指變壓器的輸入輸出電壓值,是變壓器的重要技術(shù)參數(shù)。額定容量指變壓器能持續(xù)輸出的最大有功功率,反映了變壓器的規(guī)模和能力。短路電壓指當(dāng)變壓器在短路狀態(tài)下的電壓值,體現(xiàn)了變壓器的阻抗特性。損耗包括鐵損和銅損,反映了變壓器在運(yùn)行過程中的能量損耗。額定容量概念解釋電力變壓器的額定容量是指變壓器在規(guī)定工作條件下能夠連續(xù)供應(yīng)而不會超過允許溫升限值的最大有功功率。它是變壓器的一項(xiàng)重要技術(shù)參數(shù)。常見范圍電力變壓器的額定容量通常在數(shù)十千伏安到數(shù)百兆伏安之間,可根據(jù)實(shí)際需求選用合適的容量規(guī)格。選擇考慮在選擇變壓器額定容量時,需考慮負(fù)載的性質(zhì)、未來擴(kuò)展需求、節(jié)能等因素,以確保變壓器在長期運(yùn)行中能夠滿足系統(tǒng)的實(shí)際需求。額定電壓電力變壓器的額定電壓是指變壓器在設(shè)計和制造時確定的電壓值。不同的電壓等級有不同的額定電壓，常見的包括低壓、中壓、高壓和特高壓。短路電壓3%短路電壓電力變壓器在短路狀態(tài)下的額定電壓百分比5%一般電平電力變壓器的典型短路電壓范圍一般為3%至5%10%最高允許水平電力變壓器的最高短路電壓不應(yīng)超過額定電壓的10%損耗無負(fù)載損耗鐵芯材料和鐵芯構(gòu)造對其產(chǎn)生較大影響，主要包括滯滯損耗和渦流損耗。負(fù)載損耗主要包括繞組電阻損耗和渦流損耗。繞組電阻損耗與電流的平方成正比，而渦流損耗與電流頻率和密度有關(guān)?？倱p耗變壓器的總損耗是無負(fù)載損耗和負(fù)載損耗的總和。通過優(yōu)化設(shè)計可以降低整體的損耗。噪音50dB噪音水平電力變壓器在正常工作時會產(chǎn)生一定的噪音,典型噪音水平約為50分貝。70dB噪音限值通常要求電力變壓器的噪音水平不超過70分貝,以避免對周圍環(huán)境的干擾。10dB降噪幅度通過采取隔音措施,可以將變壓器噪音水平降低10分貝以上。電力變壓器的三相連接方式Y(jié)-Y連接Y-Y連接是三相變壓器的常見連接方式。一次側(cè)和二次側(cè)繞組均以星型(Y)連接，可實(shí)現(xiàn)電壓和電流的比例變換。這種連接方式具有高效率和良好的對稱性特點(diǎn)。Y-Δ連接Y-Δ連接將一次側(cè)繞組以星型(Y)連接，而二次側(cè)繞組以三角形(Δ)連接。這種方式可以改變電壓和電流的比例關(guān)系，通常用于電壓降低的場合。Δ-Δ連接Δ-Δ連接是將一次側(cè)和二次側(cè)繞組均以三角形(Δ)連接。這種連接方式適用于高壓、大容量的變壓器系統(tǒng)，能夠提高電壓利用率。Y-Y連接相同電壓Y-Y連接方式中，高壓繞組和低壓繞組均采用Y型接法，輸入輸出電壓相同。相位差0度Y-Y連接的三相繞組之間的相位差為0度，使用時需注意三相電壓保持平衡。接線簡單Y-Y連接方式接線相對簡單，但需要注意零線電流的大小和接地問題。Y-Δ連接轉(zhuǎn)換電壓Y-Δ連接可以將三相高壓電壓轉(zhuǎn)換為三相低壓電壓，適用于電網(wǎng)輸配電場景。高效輸電與Y-Y連接相比，Y-Δ連接的線電流更小，可以降低輸電線損耗，提高電力傳輸效率。節(jié)約成本Y-Δ連接可以減少輸電線材使用量，從而降低了變電站的建設(shè)和運(yùn)行成本。Δ-Δ連接對稱連接Δ-Δ連接是一種對稱的三相變壓器連接方式。主側(cè)和副側(cè)均采用三角形接法，這種連接方式可以形成一個閉合的三角形電路。無單相電壓輸出Δ-Δ連接沒有單相電壓輸出。所有三相電壓和電流在三相負(fù)載之間均勻分布，適用于三相負(fù)載的供電。零序分量抑制Δ-Δ連接能有效抑制零序電流分量的傳輸,避免了三相系統(tǒng)中的零序故障。這種連接方式更加安全穩(wěn)定。短路電流Δ-Δ連接的短路電流較大,需要考慮電路保護(hù)問題。短路電流的大小取決于主變壓器的短路阻抗。電力變壓器的工作狀態(tài)1正常工作狀態(tài)電力變壓器在額定電壓和負(fù)載下可以正常發(fā)揮其功能,輸出穩(wěn)定的電壓和電流。2空載運(yùn)行變壓器在無負(fù)載的情況下保持運(yùn)行,主要用于檢測繞組和鐵芯的工作狀態(tài)。3負(fù)載運(yùn)行當(dāng)連接用電設(shè)備后,變壓器根據(jù)負(fù)荷的變化調(diào)整輸出電壓和電流,滿足用電需求。正常工作狀態(tài)持續(xù)供電電力變壓器在正常工作狀態(tài)下可持續(xù)地向用戶提供穩(wěn)定可靠的電力供應(yīng)。電壓調(diào)節(jié)電力變壓器可根據(jù)用戶需求調(diào)節(jié)輸出電壓,保證電壓在合適的范圍內(nèi)。高效運(yùn)轉(zhuǎn)電力變壓器在正常狀態(tài)下可以達(dá)到較高的能量轉(zhuǎn)換效率,減少電能損耗。空載運(yùn)行無負(fù)載工作在無負(fù)載情況下,變壓器只需為激磁電流和鐵芯損耗所需的功率。發(fā)熱較低空載時變壓器溫升較低,無需過多的冷卻。保護(hù)就緒空載運(yùn)行時,變壓器就緒待用,可隨時接入負(fù)載。負(fù)載運(yùn)行功率輸出在負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)下,變壓器的二次側(cè)會承受一定負(fù)荷,從而產(chǎn)生功率輸出。這種功率輸出取決于負(fù)載大小和功率因數(shù)。溫度升高變壓器在負(fù)載運(yùn)行時,會因銅損和鐵損而產(chǎn)生熱量,使變壓器內(nèi)部溫度升高。因此需要合理設(shè)計冷卻系統(tǒng)以保護(hù)變壓器。電壓調(diào)整負(fù)載的變化會影響二次側(cè)電壓,變壓器需要調(diào)整一次側(cè)電壓以保持二次側(cè)電壓的穩(wěn)定。這要靠自動調(diào)壓裝置或手動調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。效率消耗負(fù)載運(yùn)行時,變壓器會消耗一定功率,導(dǎo)致整體效率降低。提高負(fù)載功率因數(shù)可以提高運(yùn)行效率。電力變壓器的故障繞組故障繞組故障是最常見的問題之一,可能由于線圈短路、絕緣損壞或通過故障引起。這可能導(dǎo)致變壓器過熱、效率下降和安全隱患。鐵芯故障鐵芯的局部過熱或機(jī)械損壞也可能導(dǎo)致故障。這可能導(dǎo)致電壓調(diào)節(jié)能力下降和噪音增加。油浸式變壓器故障油浸式變壓器還可能出現(xiàn)油泄露、油品變質(zhì)、絕緣損壞等問題,需要定期檢查和維護(hù)。繞組故障繞組老化或損壞由于長期運(yùn)行或外界因素,變壓器繞組可能會出現(xiàn)老化、損壞等問題,導(dǎo)致性能下降甚至故障。繞組短路繞組內(nèi)部線圈之間或線圈與地之間發(fā)生短路,會嚴(yán)重影響變壓器的工作性能。繞組接地繞組與鐵芯或變壓器外殼發(fā)生接地故障,會導(dǎo)致電壓降低和漏電問題。鐵芯故障去磁化鐵芯受到外部磁場干擾會導(dǎo)致去磁化,影響變壓器的工作性能。鐵芯損壞鐵芯層鋼板的損壞會造成渦流增大,導(dǎo)致鐵損升高。過熱鐵芯局部或整體過熱會加速鐵芯材料的老化和絕緣損壞。油浸式變壓器的故障1繞組故障由于繞組材料老化或損壞導(dǎo)致繞組絕緣失效,可能造成短路、接地或變壓器燒毀。2油箱漏油由于油箱本體或管道的腐蝕或破損導(dǎo)致變壓器內(nèi)部油料泄漏,會影響絕緣性能。3絕緣油污染絕緣油可能遭受水分、雜質(zhì)等污染,降低變壓器的絕緣強(qiáng)度。4鐵芯故障鐵芯的局部過熱或松動可能導(dǎo)致變壓器振動、噪音增大,嚴(yán)重時會造成鐵芯損壞。電力變壓器的維護(hù)保養(yǎng)定期檢查定期對電力變壓器進(jìn)行全面檢查,包括外觀、油位、溫度等狀態(tài),確保設(shè)備運(yùn)行正常。及時發(fā)現(xiàn)并處理問題,避免故障發(fā)生。絕緣狀態(tài)監(jiān)測通過專業(yè)的絕緣測試儀,定期檢測變壓器絕緣狀態(tài),確保絕緣性能達(dá)標(biāo),預(yù)防高壓故障。油品指標(biāo)檢測嚴(yán)格監(jiān)控變壓器內(nèi)部油品的理化指標(biāo),及時更換不合格的絕緣油,防止變壓器內(nèi)部出現(xiàn)腐蝕或污染。綜合維護(hù)定期全面檢查、維修和保養(yǎng)電力變壓器,確保設(shè)備性能穩(wěn)定、安全可靠。及時發(fā)現(xiàn)并修復(fù)問題,延長設(shè)備使用壽命。定期檢查周期性檢查定期檢查變壓器運(yùn)行狀態(tài),包括溫度、振動、油位等關(guān)鍵指標(biāo),及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施。例行巡檢按照制定的檢查計劃,定期對設(shè)備進(jìn)行全面檢查,記錄各項(xiàng)參數(shù),為后續(xù)維護(hù)提供依據(jù)。維保計劃制定合理的設(shè)備維護(hù)計劃,如更換潤滑油、清潔散熱器等,保證變壓器長期穩(wěn)定運(yùn)行。絕緣狀態(tài)監(jiān)測1隔離油檢測及時檢查變壓器內(nèi)部絕緣油的狀態(tài)和水分含量,監(jiān)測絕緣性