变压器和互感器培训资料.ppt

电力变压器与互感器运行维护知识 高压营销部孙文 电力变压器运行维护安全知识 第一节变压器分类和技术参数第二节变压器的结构第三节变压器的工作原理第四节变压器安装和运行第五节变压器保护第六节变压器运行中的维护与检查第七节变压器故障处理与事故处理 电力互感器运行维护安全知识 第一节互感器的作用和分类第二节电流互感器第三节电压互感器 什么是变压器 变压器由铁芯 或磁芯 和线圈组成 铁芯的作用是加强两个线圈间的磁耦合 变压器铁芯内的交变磁通会产生磁滞损耗和涡流损耗 为了减小损耗 铁芯常用含硅5 厚度为0 35mm或0 3mm 0 27mm的冷轧硅钢片叠制而成 硅钢片的两面涂有绝缘用的硅钢片漆 0 01 0 13mm厚 并经过烘烤 线圈可以变换交流电压 电流和阻抗 线圈有两个或两个以上的绕组 其中接电源的绕组叫初级线圈 或原线圈 其余的绕组叫次级线圈 或副线圈 线圈通常采用绝缘铜线或铝线绕制而成 铁芯是变压器的磁路部分 由铁芯柱和铁轭组成 套绕组的部分称铁芯柱 连接铁芯柱的部分叫铁轭 磁通在铁芯中形成闭合回路 按铁芯型式 变压器可分为芯式和壳式两种 芯式变压器的绕组包围着铁芯 壳式变压器则是铁芯包围着绕组 由于芯式变压器的结构简单 绕组的布置和绝缘比较容易 我国主要采用芯式铁芯 只有特种变压器才采用壳式铁芯 绕组可分为同心式和交叠式两种 同心式绕组是把一次 二次绕组分别绕成直径不同的圆筒形线圈套装在铁芯柱上 高 低压绕组之间用绝缘纸相互隔开 低压绕组靠进铁芯 高压绕组在外层 这样可以降低绕组对地的绝缘水平 节省投资 同时便于从高压绕组引出分接头 交叠式绕组是把一次 二次绕组按一定的交替次序套装在铁芯柱上 这种绕组的高 低压绕组之间间隙较多 变压器分类 电力变压器电力系统一次回路中供输 配 供用电的变压器 特殊用途变压器特殊电源 控制系统 电信装置中用的用途特殊 性能特殊 结构特殊的变压器 电力变压器 按作用分 升压变压器 降压变压器 配电变压器 联络变压器 联络变压器 interconnectingtransformer 是在发电厂升压站中连接有交换功率的两种电压等级母线的变压器 大容量发电机一般采用发电机一双绕组变压器单元接线 以省去价格昂贵的发电机出口断路器 如发电厂升压站有两种电压等级的母线 并有功率交换时 需在升压站增设联络变压器 电力变压器 按相数分 单相变压器用于单相负荷和三相变压器组 三相变压器用于三相系统的升 降电压 多相变压器用于多相系统的升 降电压 按绕组数目分 单绕组 自耦 变压器 不同电压的电力系统 也可做为普通的升压或降后变压器用 双绕组变压器 用于连接电力系统中的两个电压等级 多绕组变压器 一种电压等级输入变换得到多种不同电压等级 如分裂变压器 三绕组变压器 一般用于电力系统区域变电站中 连接三个电压等级 电力变压器 按调压方式分 有载调压变压器 无载调压变压器 电力变压器 按冷却介质和冷却方式分 干式变压器 油浸式变压器 充气式变压器 干式变压器 依靠空气对流进行冷却 一般用于局部照明 电子线路等小容量变压器 油浸式变压器 依靠油作冷却介质 如油浸自冷 油浸风冷 油浸水冷 强迫油循环等 充气式变压器 依靠新型材料和工艺生产 优化体积和重量 特别是新绝缘介质SF6气体 高效绝缘 灭弧和不可燃 的使用 使其安全性能有效大幅提升 用于各种高压电力 电气设备检测和预防性试验的升压试验设备 电力变压器 按绕组使用材料分 铜线变压器 铝线变压器按容量分 小型 中型 大型和特大型变压器 特殊用途变压器 按用途分类 主要有整流变压器 电炉变压器 电焊变压器 矿用变压器 船用变压器 中频变压器 试验变压器 调压变压器等 一 型号 型号表示一台变压器的结构 额定容量 电压等级 冷却方式等内容 表示方法为 如OSFPSZ 250000 220表明自耦三相强迫油循环风冷三绕组铜线有有载调压 额定容量250000kVA 高压额定电压220kV电力变压器 变压器的铭牌数据 二 额定值 三者关系 此外 额定值还有额定频率 效率 温升 绝缘等级 变压器结构 绝缘和分接开关 变压器的绝缘分为外绝缘和内绝缘两种 外绝缘指的是油箱外部的绝缘 内绝缘指的是油箱内部的绝缘 主要是绕组绝缘和内部引线的绝缘以及分接开关的绝缘等 主要材料有变压器油 绝缘纸板 电缆纸 皱纹纸等 分接开关的作用是调整电压 分为无励磁调压分接开关和有载调压分接开关 高压绕组有若干分接头 低压绕组为固定匝数 通过改变高压绕组的匝数来改变低压绕组的输出电压 分接头之所以在高压绕组 一是高压绕组匝数多 电压高 电流小 分接开关的引线和开关的载流部分截面小 有利于分接开关的接触和调整分接开关时减小电弧 二是高压绕组布置在外层 便于引出接线 分接开关 无励磁调压分接开关 10kV的配电变压器只有一对 5 的分接头 共3个抽头 表示为UN 5 容量在8000kVA及以上 相电流在800A及以下 电压35kV及以上高压绕组有两对 2 5 分接头 共5个抽头 有载调压开关 是从变压器绕组 高压绕组 中引出若干分接头 通过有载分接开关 在保证不切断负载电流的情况下 由一个分接头 切换 到另一分接头 以变换绕组的有效匝数 单电阻 单臂 有载调压电路示意图 a 切换前 b K1接到 1 上 c K2离开 2 d 切换后 油箱和冷却装置 油箱油箱是变压器的承载部件 也是变压器的外壳 里面装满了变压器油 绕组和铁芯也放置在里面 油浸式电力变压器油箱按容量分为 吊器身式和吊箱壳式吊器身式 6300KVA及以下变压器吊箱壳式 钟罩式 8000KVA及以上变压器 冷却装置小容量 油浸自冷式 容量较小无散热管 仅靠油箱散热 容量稍大 加装散热片或散热管 大容量 为了提高冷却效果 加装冷却风扇 称风冷 50000KVA以上 强迫油循环水冷或风冷 储油柜 又称油枕 储油柜位于变压器油箱上方 通过气体继电器与油箱相通 作用 1 储油和补油的作用 使变压器的油箱总是装满油 2 减小空气与绝缘油的接触面积 从而减缓绝缘油被氧化和吸湿的速度 防爆管安装在变压器油箱顶盖上 是一个钢质园管 出口处有玻璃防爆膜密封 作为油箱内部发生故障而产生过高压力时的一种释放保护 所以又称为安全气道 变压器的数学关系 变压器的变比 讨论变压器一 二次侧电压的关系 设 一次绕组的匝数为N1 二次绕组的匝数为N2 则有 一次绕组感应电势E1 4 44fN1 m V 二次绕组感应电势E2 4 44fN2 m V 由于变压器一 二次侧的漏电抗和电阻都比较小 可忽略不计 故可近似地认为 U1 E1 U2 E2 即变压器一次侧的端电压有效值近似等于一次侧的感应电势有效值 二次侧端电压有效值近似电压二次侧感应电势的有效值 即公式 一 二次电流的关系 由于变压器的内部损耗很小 可以忽略不计 则变压器的输出功率等于输入功率 即从而 吸湿器和绝缘套管 吸湿器里面装满了吸湿剂 硅胶 氯化钙或氯化钴 变色硅胶受潮后由蓝色变为粉红色吸湿器的作用 1 使进入变压器储油柜上部空间的空气被吸湿 过滤掉工业粉尘和其它杂质2 呼吸作用 高 低压绝缘套管变压器的套管是将变压器绕组的高 低压引线引到油箱外部的绝缘装置 作用 1 引线对地 油箱 的绝缘 2 固定和支持引线 套管结构 带电部分和绝缘部分带电部分 导电杆 导电管 电缆或铜排绝缘部分 外绝缘 瓷管 和内绝缘 变压器油 气体继电器 瓦斯继电器 安装地点 储油柜与箱盖的联管上作用 变压器内部故障的主保护 匝间短路 绕组与外壳击穿 相间短路 油面下降等 轻瓦斯作用于信号重瓦斯作用于跳闸 1 电力变压器是依据电磁感应定律进行交流电能传递的静止电器 它是利用一次侧 二次侧匝数不等实现变压的 但一 二次侧的频率是相同的 等于电源的频率 2 变压器的结构由器身 油箱 保护装置 冷却装置四大部分组成 铁芯和绕组是它的主要部件 铁芯用导磁性能良好的铁磁性材料制成 一 二次侧绕组套装在铁芯柱上 它们之间没有电的连接 只有磁耦合 不同容量的变压器的冷却形式不一样 容量越大 冷却要求越高 3 变压器铭牌上的额定值 是正确 安全 可靠地使用变压器的依据 对于三相变压器 额定电压及额定电流均指线电压和线电流 总结 答 变压器一 二次绕组套在同一铁芯上 当一次绕组接上交流电源后 绕组中流过励磁电流 产生励磁磁动势 在铁芯中产生交变主磁通 主磁通频率与电源电压频率相同 由电磁感应定律 一 二次绕组因交链该主磁通分别产生同频率的感应电动势 但由于一 二次绕组匝数不等 所以一 二次绕组感应电动势不等 若不考虑绕组阻抗压降时绕组的电压近似等于绕组电动势 因此一 二次绕组电压不等 变压器从而实现变压 但一 二次绕组感应电动势由同一个交变主磁通感应产生 所以频率相等 即变压器不能改变频率 变压器是怎样变压的 为什么能变电压 而不能变频 在电机 变压器的发展过程中 曾经采用和目前应用的铁芯材料有 1 纯铁 软钢和无硅钢 2 硅钢片 3 铁镍合金 坡莫合金 4 铁铝合金 5 非晶态合金 6 微晶合金 7 电工钢片绝缘层 8 高温超导体 互感器 互感器 instrumenttransformer 又称为仪用变压器 是电流互感器和电压互感器的统称 能将高电压变成低电压 大电流变成小电流 用于量测或保护系统 其功能主要是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压 100V 或标准小电流 5A或1A 均指额定值 以便实现测量仪表 保护设备及自动控制设备的标准化 小型化 同时互感器还可用来隔开高电压系统 以保证人身和设备的安全 作用 1 扩大了电能表的量程 2 减少了仪表的制造规格 3 隔离高电压 大电流 保证了测量仪表与测试人员的安全 电流互感器 电流互感器 currenttransformer 简称CT 是将一次回路的大电流成正比的变换为二次小电流以供给测量仪器仪表继电保护及其他类似电器 电流互感器的基本电路 电流互感器 电流互感器 在高压供电用电的线路中 电流相差从几安到几万安 电压相差从几伏到几百万伏 线路中电流电压都比较高 如直接测量是非常危险的 为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流电压 使用互感器起到变流变压和电气隔离的作用 显示仪表大部分是指针式的电流电压表 所以电流互感器的二次电流大多数是安培级的 如5等 随着时代发展 电量测量大多已经达到数字化 而计算机的采样的信号一般为毫安级 0 5V 4 20mA等 微型电流互感器二次电流为毫安级 主要起大互感器与采样之间的桥梁作用 微型电流互感器称之为 仪用电流互感器 仪用电流互感器 有一层含义是在实验室使用的多电流比精密电流互感器 一般用于扩大仪表量程 电流互感器 穿心式电流互感器其本身结构不设一次绕组 载流 负荷电流 导线由L1至L2穿过由硅钢片擀卷制成的圆形 或其他形状 的铁心起一次绕组作用 相当于一匝 二次绕组直接均匀地缠绕在圆形铁心上 与仪表 继电器 变送器等电流线圈的二次负荷串联形成闭合回路 电流互感器的铭牌 在电流互感器的铭牌上 应标有电压等级 一次和二次电流 准确度等级 额定容量 或额定负载 安装方式 绝缘方式 极性标志等 我国规定用汉语拼音字母组成互感器的型号 不同字母分别表示电流互感器的主要结构型式 绝缘类别和用途 国产电流互感器型号含义如下 电流互感器的主要参数 1 额定电流比 额定一次电流与额定二次电流之比 额定一次电流标准值为 10 12 5 15 20 25 30 40 50 60 75以及它们的十进位倍数或小数 额定二次电流标准值为1A 2A和5A 其中5A为优先值 2 额定容量 额定二次电流通过二次额定负荷 阻抗 时所消耗的视在功率 VA 二次容量标准值有 2 5 5 10 15 20 25 30 40 50 60 80 100VA 3 额定电压 一次绕组长期能承受的最大工频有效值电压 通常用线电压表示 并注在型号的后面 4 准确等级 在额定电流下所规定的最大允许电流误差百分数的标称值 电流互感器使用注意事项 极性连接要正确 电流互感器的极性一般按减极性标注 一次电流从同名端流入互感器时 二次电流从同名端流出互感器 如果电流互感器的极性连接不正确 不仅会造成计量错误 当同一线路有多个电流互感器并联时 还可能造成短路事故 电压互感器 电压互感器 Potentialtransformer简称PT Voltagetransformer也简称VT 和变压器很相像 都是用来变换线路上的电压 但是变压器变换电压的目的是为了输送电能 因此容量很大 一般都是以千伏安或兆伏安为计算单位 而电压互感器变换电压的目的 主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电 用来测量线路的电压 功率和电能 或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备 电机和变压器 因此电压互感器的容量很小 一般都只有几伏安 几十伏安 最大也不超过一千伏安 电压互感器的基本结构和变压器很相似 它也有两个绕组 一个叫一次绕组 一个叫二次绕组 两个绕组都装在或绕在铁心上 两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有绝缘 使两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有电气隔离 电压互感器在运行时 一次绕组N1并联接在线路上 二次绕组N2并联接仪表或继电器 因此在测量高压线路上的电压时 尽管一次电压很高 但二次却是低压的 可以确保操作人员和仪表的安全 其特点是容量很小且比较恒定 正常运行时接近于空载状态 基本作用 电压互感器的作用是 把高电压按比例关系变换成100V或更低等级的标准二次电压 供保护 计量 仪表装置使用 同时 使用电压互感器可以将高电压与电气工作人员隔离 电压互感器虽然也是按照电磁感应原理工作的设备 但它的电磁结构关系与电流互感器相比正好相反 电压互感器二次回路是高阻抗回路 二次电流的大小由回路的阻抗决定 当二次负载阻抗减小时 二次电流增大 使得一次电流自动增大一个分量来满足一 二次侧之间的电磁平衡关系 可以说 电压互感器是一个被限定结构和使用形式的特殊变压器 简单的说就是 检测元件 电压互感器本身的阻抗很小 一旦副边发生短路 电流将急剧增长而烧毁线圈 为此 电压互感器的原边接有熔断器 副边可靠接地 以免原 副边绝缘损毁时 副边出现对地高电位而造成人身和设备事故 二次侧接地也可防止因静电荷累积而导致仪表读数不准 主要类型 按安装地点可分为户内式和户外式 35kV及以下多制成户内式 35kV以上则制成户外式 按相数可分为单相和三相式 35kV及以上不能制成三相式 按绕组数目可分为双绕组和三绕组电压互感器 三绕组电压互感器除一次侧和基本二次侧外 还有一组辅助二次侧 供接地保护用 按绝缘方式可分为干式 浇注式 油浸式和充气式 干式电压互感器结构简单 无着火和爆炸危险 但绝缘强度较低 只适用于6kV以下的户内式装置 浇注式电压互感器结构紧凑 维护方便 适用于3kV 35kV户内式配电装置 油浸式电压互感器绝缘性能较好 可用于10kV以上的户外式配电装置 充气式电压互感器用于SF6全封闭电器中 按工作原理划分 还可分为电磁式电压互感器 电容式电压互感器和电子式电压互感器 铭牌标志 电压互感器型号由以下几部分组成 各部分字母