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变压器技术 内容提示 变压器的原理变压器的分类变压器技术数据电力变压器的设计 电磁计算 变压器的工艺流程变压器的试验 一 变压器的原理 法拉第的电磁感应定律 导体回路中感应电动势e的大小 与穿过回路的磁通量的变化率成正比 其数学表达式为 变压器的原理与结构 变压器是有一个铁心和与其交链的几个绕组组成 当某一绕组从电源接受交流电能时 通过电感生磁 磁感生电的电磁感应原理改变电压 电流 在其余绕组是以同一频率 不同电压传输出交流电能 msin t 90 E Usin t在电机和变压器工程设计时常用公式 E 4 44fWSB变压器主要结构就是铁心 绕组和绝缘系统 变压器的基本特性 匝数比 变比 原边匝数 副边匝数W1 W2 U1 U2 I2 I1U1I1 U2I2PO PZ PFe PCu 二 变压器的分类 变压器分为电力变压器和特种变压器 电力变压器又分为油浸式 升压变压器 降压变压器 联络变压器 联接几个不同电压等级的电网用 和配电变压器 干式 配电变压器 0 4kV 调压变压器 特种变压器 110kV变压器 SCB系列干式电力变压器安全 难燃防火 无污染 可直接安装在负荷中心 免维护 安装简便 综合运行成本低 SG10系列变压器 隔爆变压器 非晶合金变压器 三 变压器技术数据 1 相数和额定频率变压器分单相和三相两种 一般为三相变压器 小型变压器有制成单相的 特大型变压器做成单相后组成三相变压器组 额定频率 50HZ DC10 Z单相树脂绝缘干式电力变压器 国内首台百万伏变压器 2 额定电压 变压器一个作用就是要改变电压 因此 额定电压是变压器重要的数据 我国输变电线路电压等级 kV 为 终端 0 38361015 20 3563110220330500始端 0 43 156 310 515 7538 569121242363550高压额定电压等于线路和始端电压的变压器为升压变压器 高压额定电压等于线路和终端电压的变压器为降压变压器 3 额定容量 额定视在功率 额定容量SN是铭牌规定的额定状态下变压器输出视在功率的保证值 是表征变压器传输电能能力的大小 额定容量用伏安 VA 或千伏安 kVA 表示变压器额定容量与绕组额定容量有所区别 双绕组变压器的额定容量就是绕组的额定容量 多绕组变压器应对每个绕组的额定容量加以规定 其额定容量为最大的绕组额定容量 容量系数 R10 单位 kVA1020 30 5063801001251602002503154005006308001000125016002000250031504000500063008000100001250016000200002500031500400005000063000 90000 120000 150000 180000 240000 300000 360000 4 额定电流 变压器额定电流是由绕组的额定容量除以该绕组的额定电压及相应的相系数 单相为1 三相为31 2 而算得的流经绕组线端的电流 变压器的额定电流就是各绕组的额定电流 是指的线电流 也是有效值 Ie SN 31 2Ue 5 绕组联结组标号 绕组联结组变压器同一侧线圈是按照一定形式进行联结的 三相变压器可以联结成星形 三角形和曲折形 星形联结是各相线圈的一端结成一个公共点 中性点 其它端子结到相应的线端上 三角形联结是三个相线圈互相串联形成闭合回路 由串联处结至相应的线端 绕组联结组标号 变压器不同侧间电压相量有角度差 相位移 用时钟表示 用分针表示高压线端与中性点间的电压相量 且指向0 12 用时针表示低压 或中压 线端与中性点间的电压相量 则时针所指的小时数就是绕组的联结组组别 6 分接范围 为了调整所需要的电压 变压器的绕组要具有分接抽头以改变电压比 主分接 与额定电压 额定电流和额定容量相对应的分接 分接范围 最大 最小两个百分数表示分接因数与100相比的范围 如 63 5 10 2 2 5 110 13 2 5 110 31 2 5 空载电流I0 变压器二次绕组开路 一次绕组施加额定频率的额定电压时 一次绕组中所流通的电流称为空载电流I0 其较小的有功分量IO 用以补偿铁心的损耗 其较大的无功分量IOr用于励磁以平衡铁心的磁压降 空载电流 I02 I0 2 IOr2 空载电流的无功分量IOr是励磁电流 由于IOr与铁心中磁通的关系是非线性的 所以IOr的波形含有奇次谐波的非正弦波形 励磁电流谐波分量 基波1003次谐波40 505次谐波10 257次谐波5 109次谐波3 6 空载电流的有功分量Io 是损耗电流 所汲取的有功功率称空载损耗PO 忽略空载运行状态下一次绕组的电阻损耗时又称为铁损 8 阻抗电压和负载损耗 双绕组变压器当二次绕组短接 一次绕组流通额定电流而施加的电压称为阻抗电压UZ 多绕组变压器则有任意一对绕组组合的UZ 通常阻抗电压以额定电压百分数表示Uz UZ UE 100 油变双绕组变压器的标准阻抗电压 电压等级 kV 6 103563110220阻抗电压 4 5 56 5 88 910 512 24 干变双绕组变压器标准阻抗电压 10KV级 容量 kVA 30 630kVA630 2500kVA阻抗电压 4635kV级 容量 kVA 315 2500kVA阻抗电压 6 二次绕组短接 一次绕组流通额定电流时所汲取的有功功率称负载损耗PF 负载损耗 最大一对绕组的电阻损耗 附加损耗 应折算到参考温度 9 温升和冷却方式 温升变压器的温升 对于空气冷却变压器是指测量部分的温度与冷却空气温度之差 对于水冷却变压器是指测量部分的温度与冷却器入口处水温之差 冷却方式 变压器的冷却方式由冷却介质种类及其循环种类来标志 字母代号 冷却介质种类矿物油或可燃性合成油O不燃性合成油L气体G水W空气A循环种类自然循环N强迫循环 非导向 F强迫导向油循环D 冷却方式由二到四个字母代号标志 AN干式自冷AF干式风冷ONAN油浸自冷式ONAF油浸风冷式OFAF强油风冷式OFWF强油水冷式 10 绝缘水平 变压器的绝缘水平也称绝缘强度 绝缘水平可用雷电冲击耐受电压SI 工频耐受电压AC来验证 10kV SI AC75 35kV35kV SI AC200 85kV110kV SI AC480 200kV 11 性能数据的允许偏差 GB1094 1 项目允许偏差1 空载损耗 15 负载损耗 15 总损耗 10 2 空载电压比规定的第一对绕组主分接a 规定电压比的 0 5 b 实际阻抗百分数的 1 10其它分接按协议 但不低于a和b中较小者其它绕组对按协议 但不低于a和b中较小者3 短路阻抗双绕组或多绕组中规定的第一独立绕组主分接 当阻抗 10 时 7 5 当阻抗 10 时 10 其它分接 当阻抗 10 时 10 当阻抗 10 时 15 其它绕组对 15 按协议正偏差可加大4 空载电流 30 5 直流电阻不平衡率 1600kVA时 相为4 线为2 1600kVA时 相为2 有中性点引出 线为2 无中性点引出 四 电力变压器的设计 电磁计算 1 确定硅钢片品种 牌号及铁心结构型式 计算铁心柱直径 选用标准直径 得出铁心和铁轭截面积 2 根据硅钢片牌号 初选铁心柱中的磁通密度 计算每匝电动势 3 初算低压线圈匝数 凑成整数匝 重算每匝电动势及磁通密度 再算出高压线圈匝数 4 根据变压器额定容量及电压等级 确定变压器的主 纵绝缘结构 5 根据线圈结构型式 确定导线规格 直行线圈段数 层数 匝数的排列 计算线圈轴向高度及辐向尺寸 6 初算阻抗电压无功分量 7 计算线圈负载损耗 检查阻抗电压是否符合标准 不符合应作调整 8 计算导线对油的温差 不合格时 可调整导线规格 或调整线段数及每段匝数的分配 或变更铁心柱直径 9 计算短路机械力及导线应力 当超过规定值时 应调整安匝分布 加大导线截面积 10 计算空载性能及变压器总损耗 计算油温升 当油温升过高或过低时 应调整冷却装置的数目 11 计算变压器的重量 绘制外形尺寸图 五 变压器的工艺流程 油浸式变压器铁心的制备 纵剪 横剪 叠片 夹紧 铁心起立 绑扎 工艺 油箱的制备 下料 加工 成形 焊接 除锈喷砂 喷涂 工艺 绝缘器材的制备 纸板 纸筒 剪板机 剪园机 绝缘垫块 撑条线圈的绕制 电磁线 线规测量 绕线 试验 整形 加压 干燥 线圈的型式 层式线圈圆筒式 单层圆筒式 双层圆筒式 多层圆筒式和分段圆筒式箔式 一般箔式 分段箔式饼式连续式 一般连续式 半连续式纠结式 纠结连续式 普通纠结式和插花纠结式内屏蔽式 内屏蔽连续式 螺旋式 单螺旋式 半螺旋式 双螺旋式 双半螺旋式 和四螺旋式交错式 由连续式或螺旋式线段交错排列而成 总装 拆上轭 套线圈 插上轭 垫块位置夹紧 引线装配 绝缘距离调整 引线夹紧 变比 联结组 绝缘电阻测量 真空干燥 油箱清理 下箱 内口装配 外部组装 真空注油 密封试验 干式变压器 主要是线圈与油变不一样SCB系列是环氧浇注式线圈F级环氧浇注式干式变压器优点 1 无油污染 较环保 2 维护方便 H级非包封干式变压器 SG B 系列是非包封线圈 是均选用NOMEX绝缘材料 并经VPI真空加压设备多次浸渍H级无容剂浸渍漆 并多次高温烘焙固化 H级绝缘系统优点 耐热等级高 带负载能力强 变压器可在120 负载下长期运行 NOMEX绝缘阻燃 无有害气体产生 符合环保要求 被称为绿色产品 寿命长 局