变压器PPT课件.ppt

变压器 1 概述 电力变压器是发电厂和变电所的重要电气设备之一 利用它不仅能实现电压转换 升压或降压 以利于远距离输电和方便用户使用 而且能实现系统联络 改善系统运行方式和网络结构 以利于提高电力系统运行的稳定性 可靠性和经济性 随着电力系统的发展 电压等级越来越高 这样在电能输送过程中 升压和降压的层次就必须增多 系统中变压器的总容量也大大增加 目前 在电力系统中变压器的总容量已增至8 10倍的发电机总容量 尽管电力变压器是一种运行可靠和效率很高的静止电器 但其在电力系统中所占的故障比例和能耗总量仍十分可观 因此 设法尽量减少变压层次 经济而合理地利用变压器的容量 改善系统网络结构 提高变压器的可靠性和运行水平 仍是当前电力变压器运行中的主要课题 2 一 变压器的基本工作原理变压器是利用电磁感应原理制成的一种静止电器 它通过线圈间的电磁感应将一种电压等级的交流电转换成另一种电压等级的交流电 如图所示为变压器的原理图 它有一个闭合铁芯 铁芯上有两个 或三个 绕组 其中一个绕组接至交流电源 称为一次绕组 另一个 或两个 绕组接负载 称为二次绕组 铁芯 原线圈 原线圈 副线圈 3 三相心式变压器 U1U2u1u2 V1V2v1v2 W1W2w1w2 特点 三相之间既有电的联系 又有磁的联系 4 连接发电机与电网的升压变压器 5 变压器的构造 6 变压器 变压器结构与器身构造 7 变压器的组成 一 铁心 变压器的主磁路 为了提高导磁性能和减少铁损 用厚为0 35 0 5mm 表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成 变压器的电路 一般用绝缘铜线或铝线绕制而成 将线圈的高 低压引线引到箱外 是引线对地的绝缘 担负着固定的作用 二 绕组 三 绝缘套管 8 变压器的构造 铁芯绕组分接开关 9 油箱及变压器油 变压器的器身放在装有变压器油的箱内 变压器油是从石油中提炼出来的优质矿物油 在油浸变压器中 变压器油既是绝缘介质又是冷却介质 因此对变压器油的质量有较高的要求 变压器油箱都是采用钢板焊接成的 其结构要求具有一定的机械强度 除应满足变压器在运行时的散热冷却要求上 还应满足变压器在检修和运输时的一些要求 中 小型变压器多采用吊器身式油箱 而大 中型变压器 器身重量大于15t 则广泛采用吊箱壳式油箱 根据变压器的容量和散热要求 可采用平板式油箱 管式油箱 散热器式油箱和专门油冷却器式油箱等 10 其他附件 高 低压瓷套管 变压器的引出线从油箱中穿过油箱盖时 必须经过绝缘瓷套管 使带电的引出线和接地的油箱绝缘 储油柜 储油柜又叫油枕 通过连通管与油箱相通 其作用是保证油箱内始终充满变压器油 用以减少油与空气的接触面积 从而降低变压器油受潮和老化的速度 使变压器油具有良好的性能 吸湿器 吸湿器又叫呼吸器 通过它吸气和排气 使储油柜与大气连通 吸湿器内装有硅胶 可吸收空气中的水分 安全气道 安全气道又叫防爆管 它是一个长钢筒 出口装有玻璃或酚醛纸板 下部与油箱连通 其作用是当变压器内发生严重故障时 箱内的油产生很大压力 气流可冲破玻璃或酚醛纸板而向外喷出 以降低油箱内的压力 防止油箱爆炸 瓦斯继电器 在储油柜与油箱的连通管道上装有瓦斯继电器 是变压器内部故障的保护装置 散热器 为了保证变压器安全运行 必须采取散热措施 容量大于20kVA的变压器 在油箱壁上装有为增加散热面积用的散热管 容量更大的变压器 则装有强迫风冷的散热器 强迫油循环风冷的冷却器和强迫油导向循环水冷的冷油器等 11 变压器的分类 按用途分 电力变压器和特种变压器 按绕组数目分 单绕组 自耦 变压器 双绕组变压器 三绕组变压器和多绕组变压器 按相数分 单相变压器 三相变压器和多相变压器 按铁心结构分 心式变压器和壳式变压器 按调压方式分 无励磁调压变压器和有载调压变压器 按冷却介质和冷却方式分 干式变压器 油浸式变压器和充气式变压器 12 型号与额定值 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载调压 额定容量250000kVA 高压额定电压220kV电力变压器 13 变压器的型号 变压器的型号 规格一般由文字符号和数字按以下方式表示 绕组耦合方式 一般不标 O 自耦 相数 D 单相 S 三相 冷却方式 J 油浸自冷 也可不标 G 干式空气自冷 C 干式浇注绝缘 F 油浸风冷 S 油浸水冷 循环方式 自然循环不标 P 强迫循环 绕组数 双绕组不标 S 三绕组 F 分裂绕组 导线材料 铜线不标 L 铝线 调压方式 无励磁调压不标 Z 有载调压 设计序列号 1 2 3 半铜半铝加b 额定容量 kVA 高压绕组额定电压等级 kV 防护代号 一般不标 TH 湿热 TA 干热 14 我厂变压器型号 主变 SFP 370000 220三相强油风冷双绕组无激磁调压升压变压器制造厂家 天威集团保定变压器公司启 备变 SFFZ10 40000 110三相分裂绕组铜芯有载调压节能型降压电力变压器制造厂家 天威集团保定变压器公司高压厂用变 SFF10 40000 20三相分裂绕组铜芯无载调压节能型降压电力变压器制造厂家 西安变压器厂 15 变压器冷却方式 变压器的冷却方式与容量的大小有关 根据国际标准IEC76 2 1976 变压器冷却系统的表示方式如下 内部与绕组直接接触冷却介质的种类 O 矿物油 L 不可燃合成绝缘液体 G 气体 W 水 A 空气 内部冷却介质循环种类 N 自然循环 F 强迫循环 油 非导向 D 强迫导向油循环 外部与冷却系统直接接触冷却介质的种类 同上 外部冷却介质循环种类 同上 例如 ODAF表示强迫导向油循环 风冷油浸式变压器 ONAN ONAF表示油浸式 自冷和风冷交替使用的变压器 常见变压器冷却方式大致有以下几种 ONAN 油浸自冷却变压器 ONAF 油浸风冷却变压器 OFAF 油浸强迫非导向油循环 风冷却变压器 OFWF 油浸强迫非导向油循环 水冷却变压器 ODFA 油浸强迫导向油循环 风冷却变压器 ODWF 油浸强迫导向油循环 水冷却变压器 16 变压器的额定参数 1 额定容量变压器额定容量是指变压器额定工况下的视在功率 单位用VA kVA或MVA表示 2 额定电压 是变压器一次侧额定电压 是指当变压器一次侧施加额定电压时 二次侧开路时的电压 对三相变压器 额定电压均指线电压 单位用V或kV表示 3 额定电流 是指在额定电压下 由发热和冷却条件所决定的一次 二次绕组允许长期通过的最大电流 对三相变压器 额定电流均指线电流 单位用A或kA 4 额定频率我国的工业用电额定频率为50Hz 另外 在电力变压器的铭牌上还常列有 额定效率 额定温升 短路电压 连接组别等 17 变压器的端头标号 18 三相变压器的连接组别 连接组别 反映三相变压器连接方式及一 二次线电动势 或线电压 的相位关系 三相变压器的连接组别不仅与绕组的绕向和首末端标志有关 而且还与三相绕组的连接方式有关 理论和实践证明 无论采用怎样的连接方式 一 二次侧线电动势 可电压 的相位差总是300的整数倍 因此可以采用时钟表示法 作为时钟的分针 指向12点 作为时钟的时针 其指向的数字就是三相变压器的组别号 组别号的数字乘以300 就是二次绕组的线电动势滞后于一次侧电动势的相位角 19 连接组别可以用相量图来判断 若高压绕组三相标志不变 低压绕组三相标志依次后移 可以得到Y y4 Y y8连接组别 1 Y y连接 同名端在对应端 对应的相电动势同相位 线电动势和也同相位 连接组别为Y y0 同理 若异名端在对应端 可得到Y y6 Y y10和Y y2连接组别 20 若高压绕组三相标志不变 低压绕组三相标志依次后移 可以得到Y d3 Y d7连接组别 2 Y d连接 11 同名端在对应端 对应的相电动势同相位 线电动势和相差3300 连接组别为Y d11 同理 若异名端在对应端 可得到Y d5 Y d9和Y d1连接组别 21 总之 对于Y y 或D d 连接 可以得到0 2 4 6 8 10等六个偶数组别 而Y d 或D y 连接 可以得到1 3 5 7 9 11等六个奇数组别 变压器的连接组别很多 为了便于制造和并联运行 国家标准规定 Y yn0 Y d11 YN d11 YN y0和Y y0连接组为三相双绕组电力变压器的标准连接组别 其中前三种最为常用 Y yn0连接的二次绕组可以引出中线 成为三相四线制 用作配电变压器时可兼供动力和照明负载 Y d11连接用于低压侧电压超过400V的线路中 YN d11连接主要用于高压输电线路中 使电力系统的高压侧可以接地 22 变压器的空载试验 变压器的空载试验指的是通过变压器的空载运行来测定变压器的空载电流和空载损耗 一般说来 空载试验可以在变压器的任何一侧进行 通常将额定频率的正弦电压加在低压线圈上而高压侧开路 为了测出空载电流和空载损耗随电压变化的曲线 外施电压要能在一定范围内进行调节 变压器空载时 铁芯中主磁通的大小是由绕组端电压决定的 当变压器施加额定电压时 铁芯中的主磁通达到了变压器额定工作时的数值 这时铁芯中的功率损耗也达到了变压器额定工作下的数值 因此变压器空载时输入功率可以认为全部是变压器的铁损 一般电力变压器在额定电压时 空载损耗约为额定容量的0 1 1 23 变压器的短路试验 变压器的短路试验通常是将高压线圈接至电源 而将低压线圈直接短接 由于一般电力变压器的短路阻抗很小 为了避免过大的短路电流损坏变压器的线圈 短路试验应在降低电压的条件下进行 用自耦变压器调节外旋电压 使电流在0 1 1 3倍额定电流范围变化 原边电流达到额定值时 变压器的铜损相当于额定负载时的铜损 因外施电压较低 铁芯中的工作磁通比额定工作状态小得多 铁损可以忽略不计 所以短路试验的全部输入功率基本上都消耗在变压器绕组上 短路试验可测出铜损 通常电力变压器在额定电流下的短路损耗约为额定容量的0 4 4 其数值随变压器容量的增大而下降 24 损耗 效率及效率特性 铁损耗与外加电压大小有关 而与负载大小基本无关 故也称为不变损耗 一 变压器的损耗 铜损耗分基本铜损耗和附加铜损耗 基本铜损耗是在电流在一 二次绕组直流电阻上的损耗 附加损耗包括因集肤效应引起的损耗以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗等 变压器的损耗主要是铁损耗和铜损耗两种 铁损耗包括基本铁损耗和附加铁损耗 基本铁损耗为磁滞损耗和涡流损耗 附加损耗包括由铁心叠片间绝缘损伤引起的局部涡流损耗 主磁通在结构部件中引起的涡流损耗等 铜损耗大小与负载电流平方成正比 故也称为可变损耗 25 效率大小反映变压器运行的经济性能的好坏 是表征变压器运行性能的重要指标之一 二 效率及效率特性 效率是指变压器的输出功率与输入功率的比值 其中 26 即当铜损耗等于铁损耗 可变损耗等于不变损耗 时 变压器效率最大 或 为了提高变压器的运行效益 设计时应使变压器的铁损耗小些 令 则 27 变压器的并联运行 1并联运行的理想条件 并联运行的优点 并联运行是指将几台变压器的一 二次绕组分别接在一 二次侧的公共母线上 共同向负载供电的运行方式 并联运行的理想情况是 1 空载时各变压器绕组之间无环流 2 负载后 各变压器的负载系数相等 3 负载后 各变压器的负载电流与总的负载电流同相位 1 提高供电的可靠性 2 提高供电的经济性 28 为了达到上述理想运行情况 并联运行的变压器需满足以下条件 1 各变压器一 二次侧的额定电压分别相等 即变比相同 2 各变压器的连接组别相同 3 各变压器的短路阻抗 短路电压 的标么值相等 且短路阻抗角也相等 其中 第二条必须绝对满足 29 为了保证空载时环流不超过额定电流的10 通常规定并联运行的变压器的变比差不大于1 当变压器的变比不等时 在空载时 环流就存在 变比差越大 环流越大 由于变压器的短路阻抗很小 即使变比差很小 也会产生很大的环流 环流的存在 既占用了变压器的容量 又增加了变压器的损耗 这是很不利的 二 连接组别不同时并联运行 连接组别不同时 二次侧线电压之间至少相差300 则二次线电压差为线电压的51 8 由于变压器的短路阻抗很小 这么大的电压差将产生几倍于额定电流的空载环流 会烧毁绕组 所以连接组别不同绝不允许并联 30 变压器运行规程规定 在任何一台变压器不过负荷的情况下 变比不同和短路阻抗标么值不等的变压器可以并联运行 又规定 阻抗标么值不等的变压器并联运行时 应适当提高短路阻抗标么值大的变压器的二次电压 以使并联运行的变压器的容量均能充分利用 为了使各台变压器所承担的电流同相位 要求各变压器的短路阻抗