《繞組變壓器》課件

繞組變壓器課程概述課程目標深入理解繞組變壓器的結構、原理、工作特性和應用。課程內容涵蓋變壓器基本概念、主要參數、等效電路、運行特性、故障分析和維護等。課程重點掌握變壓器的基本工作原理、常見參數、故障分析方法和維護技巧。繞組變壓器的基本結構繞組變壓器主要由鐵芯、繞組、絕緣材料、冷卻系統(tǒng)、保護裝置等組成。鐵芯是變壓器的磁路，通常由硅鋼片疊壓而成，用來導磁和減小磁損耗。繞組是變壓器的電路，通常由銅線或鋁線繞制而成，用來感應和傳遞電能。絕緣材料用來隔離鐵芯和繞組之間的電氣連接，防止短路和漏電。冷卻系統(tǒng)用來散熱，防止變壓器過熱。保護裝置用來保護變壓器免受過電流、過電壓、短路等故障的損壞。繞組變壓器的工作原理1電磁感應基于法拉第電磁感應定律2能量轉換將電能轉換為磁能，再轉換為電能3電壓變化通過繞組匝數比改變電壓繞組變壓器的主要參數電壓比初級繞組電壓與次級繞組電壓的比值，反映了變壓器電壓變換能力。電流比次級繞組電流與初級繞組電流的比值，與電壓比互為倒數，反映了變壓器電流變換能力。變壓比變壓器初級繞組匝數與次級繞組匝數的比值，決定了變壓器電壓和電流的變換比例。電壓比1:10升壓初級電壓低于次級電壓10:1降壓初級電壓高于次級電壓電流比定義變壓器二次側電流與一次側電流之比公式I2/I1特點與電壓比成反比變壓比電壓比電流比變壓比是指變壓器初級繞組電壓與二次繞組電壓之比。理想變壓器與實際變壓器的差異理想變壓器無損耗，效率為100%。變壓比恒定，不隨負載變化。實際變壓器存在銅損和鐵損，效率小于100%。變壓比會隨著負載變化而略有波動。變壓器容量的確定1負載需求根據用電設備的總功率確定2功率損耗考慮變壓器自身損耗和線路損耗3電壓降落確保負載端電壓穩(wěn)定變壓器容量的選擇需要綜合考慮負載需求、功率損耗和電壓降落等因素。負載需求決定了變壓器需要提供多少功率，功率損耗包括銅損和鐵損，電壓降落會影響負載端的電壓穩(wěn)定性。變壓器損耗銅損電流在繞組中流動時產生的熱量損失，與電流的平方成正比。鐵損由變壓器鐵芯的磁滯損耗和渦流損耗組成，與磁通密度的平方成正比。銅損I^2R銅損電流的平方乘以電阻10%占比變壓器總損耗的10%左右鐵損鐵損核心磁芯的損耗磁滯損耗磁芯材料的磁滯現象導致的能量損失渦流損耗磁芯材料內部產生的渦流引起的能量損失變壓器的等效電路變壓器的等效電路是用來模擬實際變壓器在不同工況下的工作特性，方便進行計算和分析。等效電路通常包括：理想變壓器、漏抗、勵磁支路等。通過等效電路，可以分析變壓器的電壓降、損耗、效率等關鍵參數，從而優(yōu)化變壓器的設計和運行。變壓器的效率計算1輸入功率變壓器輸入功率為初級繞組電流與初級繞組電壓的乘積2輸出功率變壓器輸出功率為二次繞組電流與二次繞組電壓的乘積3效率變壓器效率等于輸出功率與輸入功率的比值變壓器的調壓功能1電壓調節(jié)變壓器可以改變電壓的大小，以滿足不同用電設備的電壓要求。2電壓穩(wěn)定通過調節(jié)變壓器，可以保持電壓的穩(wěn)定，確保用電設備正常運行。3電壓補償在電力系統(tǒng)中，變壓器可以補償電壓降，提高電壓質量。載流繞組的分類初級繞組連接到電源側，接收電源。二次繞組連接到負載側，提供負載所需的電壓和電流。三次繞組用于特殊用途，例如補償電流或提供額外的電壓。初級繞組定義初級繞組是變壓器中連接到電源的繞組。它接收來自電源的電能并將其轉換為磁場。特點初級繞組的匝數通常比二次繞組少，因此電壓較高而電流較低。二次繞組定義連接負載的繞組功能提供特定電壓和電流類型低壓繞組，高壓繞組應用電力傳輸，電力設備三次繞組3繞組用于連接第三次電壓系統(tǒng)，通常用于提供控制或保護電路。10電壓三次繞組的電壓通常比一次和二次繞組低得多。5應用用于監(jiān)控、保護和控制設備，例如繼電器、傳感器等。變壓器的冷卻方式自冷式自然散熱，簡單可靠，成本低廉，適用于小型變壓器。油浸式油作為冷卻介質，散熱效率高，適用于中大型變壓器。水冷式水作為冷卻介質，散熱效率更高，適用于超大型變壓器。自冷式自然散熱依靠變壓器自身散熱環(huán)境要求環(huán)境溫度低、通風良好應用場景小型變壓器、低負荷油浸式優(yōu)點缺點良好的絕緣性能易燃易爆高效的散熱效果需要定期維護適用于大型變壓器占地面積較大水冷式10效率水冷式變壓器效率更高50容量適用于大容量變壓器10成本投資成本更高變壓器的勵磁特性1空載電流空載電流是變壓器在空載狀態(tài)下，勵磁繞組中的電流，通常較小，但具有非線性特性。2勵磁電流勵磁電流是變壓器空載時的電流，主要用于建立磁場。3勵磁特性曲線勵磁特性曲線是變壓器空載時的勵磁電流與勵磁電壓之間的關系曲線，可以反映變壓器的勵磁特性。變壓器的短路特性繞組短路測試時，繞組中的電流很大，會產生很大的電流。鐵心短路測試時，鐵心中的磁通量很小，鐵損很小。阻抗短路阻抗是變壓器短路特性最重要的參數之一，它反映了變壓器在短路時對電流的阻抗能力。變壓器串聯運行電壓升高串聯運行可以提高電壓等級，用于長距離輸電。提高可靠性多個變壓器串聯運行可以提高系統(tǒng)可靠性，即使其中一個變壓器發(fā)生故障，其他變壓器也可以繼續(xù)運行。靈活控制通過調節(jié)每個變壓器的電壓，可以靈活控制整個系統(tǒng)的電壓。變壓器并聯運行1電壓相等確保并聯運行的變壓器電壓一致，以防止電流分配不均。2相位一致變壓器的相位必須一致，否則會產生嚴重的電流循環(huán)。3短路阻抗匹配短路阻抗應盡可能相近，以確保電流均衡分配。變壓器的三相連接方式Y型連接Y型連接又稱為星型連接，將變壓器三個繞組的起點連接在一起，形成一個中性點，再將各繞組的終點分別引出。Δ型連接Δ型連接又稱為三角形連接，將變壓器三個繞組的終點連接在一起，形成一個封閉的三角形，再將各繞組的起點分別引出。Y型連接A相B相C相Y型連接又稱星形連接，是將變壓器三相繞組的始端接在一起，形成一個公共點，稱為中性點，然后將三相繞組的末端分別引出。Δ型連接ABC三相變壓器的Δ型連接方式，是將變壓器的三個繞組首尾相連，形成閉合三角形，每個繞組的兩端分別與一個相線連接。變壓器在電力系統(tǒng)中的應用發(fā)電廠變壓器用于升壓，將發(fā)電機產生的低壓電力升壓至高壓，以便長距離傳輸。輸電線路變壓器用于保持輸電線路上的電壓穩(wěn)定，減少能量損耗，提高傳輸效率。變電站變壓器用于降低高壓電力至低壓，以便為用戶供電。變壓器的保護與維護1定期巡視檢查定期檢查變壓器運行狀態(tài)，如油位、溫度、聲音等，及時發(fā)現和處理異常情況。2絕緣油的維護定期更換或處理絕緣油，保證其絕緣性能和冷卻效果。3防潮防腐采取措施防止變壓器受潮和腐蝕，延長其使用壽命。變壓器的故障分析過載長期過載會導致變壓器過熱，加速絕緣老化，最終可能導致短路或燒毀。短路短路會造成電流劇增，產生大量的熱量和電磁力，損壞變壓器繞組或鐵芯。過電壓過電壓會加速絕緣老化，甚至擊穿絕緣，導致變壓器損壞。絕緣老化絕緣老化會導致絕緣性能下降，造成短路或漏電，甚至引發(fā)火災。變壓器的試驗與檢測常規(guī)試驗包括空載試驗、短路試驗、絕緣試驗等。特殊試驗根據實際需求進行，例如沖擊電壓試驗、局部放電試驗