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变压器基础知识2017年7月 一 变压器基本原理二 变压器的分类三 变压器型号及技术参数四 变压器结构五 变压器组件 题纲 一 变压器基本原理 变压器是通过电磁感应原理 或者说利用互感作用从一个电路向另一个电路传递电能的一种电器 两个互相绝缘的绕组套在同一铁芯上 它们之间有磁的耦合 没有电的直接联系 当一次侧接到交流电源时 在外施电压作用下 原绕组中有交流电流过 并在铁心中产生交变磁通 且这一磁通同时交链一 二次绕组 根据电磁感应定律 一 二次绕组分别感应出电动势 二次侧有了电势便向负载供电 实现了能量传递 一 二次绕组的感应电动势之比就是它们的匝数之比 改变一 二次侧绕组的匝数 就可以改变输出电压 这就是变压器的基本工作原理 二 变压器的分类 变压器按用途一般分为电力变压器和特种变压器二大类 电力变压器指的是电力系统一次回路中供输 配 供电用的变压器 特殊变压器是特殊电源 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 1 电力变压器分类 1 按作用分类 升压变压器 降压变压器 配电变压器 联络变压器等 2 按结构分类 双绕组变压器 三绕组变压器 多绕组变压器 自耦变压器等 3 按相数分类 单相变压器 三相变压器 4 按冷却方式分类 油浸自冷变压器 干式空气自冷变压器 干式浇铸绝缘变压器 油浸风冷变压器 油浸水冷变压器 强迫油循环风冷变压器 强迫油循环水冷变压器等 二 变压器的分类 5 按绕组使用材料分类 铜线变压器 铝线变压器 6 按调压方式分类 无载调压变压器 有载调压变压器 2 特种变压器分类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 牵引变压器 试验变压器 调压变压器等 三 变压器型号及技术参数 1 变压器型号按照国家规定 从1965年10月1日起 变压器一律实行汉语拼音字母的新型号 国产变压器一般遵循此规定 少部分进口变压器未按此规定 S 在第一位代表三相 在第三 四位则代表三绕组 F 代表油浸风冷 Z 代表有载调压 J 代表油浸自冷 L 代表铝绕组 或防雷 P 代表强迫油循环 D 代表单相 在末位表示移动式 O 代表自耦 在第一位代表降压 在末位表示升压 X 代表消弧线圈 三 变压器型号及技术参数 2 变压器的参数 1 产品型号示例1 ODFS 334000 500表示一台自耦单相 油浸 风冷 三绕组 无载调压 铜导线 334000kVA 500kV级电力变压器 示例2 SSPSZ10 360000 220表示一台三相 油浸 水冷 强迫油循环 三绕组 有载调压 铜导线 360000kVA 220kV级电力变压器 损耗水平为10型 三 变压器型号及技术参数 2 容量比对多绕组变压器需给出容量比 如 100 100 100 100 50 100 100 100 50 3 频率 50Hz或60Hz 4 电压组合如某三圈变压器电压组合220 8 1 25 121 38 5kV 电压组合所出现的电压为额定电压 5 联结组标号用一组字母和时钟序数指示高压 中压 如果有 及低压绕组的联结方式 且表示中压 低压绕组对高压绕组相位移关系的通用标号 如某三圈变压器联结组标号Ynyn0d11 三 变压器型号及技术参数 6 冷却方式一般用四个字母顺序代号标志变压器的冷却方式 如ONAN ONAF OFAF ODAF ODWF 第一个字母表示变压器内部与绕组接触的冷却介质 oil 第二个字母表示变压器内部冷却介质的循环方式 natural force direct 第三个字母表示变压器外部冷却介质 air water 第四个字母表示变压器外部冷却介质的循环方式 natural force 7 绝缘水平 变压器运行时各部分所承受的电压包括设备最高工作电压以及可能出现的各种过电压 根据这些电压值所决定的试验电压以及相应的绝缘水平是变压器绝缘设计的基础 三 变压器型号及技术参数 8 阻抗电压当一个绕组接成短路时 在另一个绕组中为产生额定电流所施加额定频率的电压 常以额定电压为基准 用百分数表示 短路阻抗是变压器设计计算中一个十分重要的参数 它的大小涉及到变压器的成本 效率 电压变化率 机械强度 短路电流大小等 为降低负载损耗 提高效率 减小电压波动率 短路阻抗应该小 为降低短路电流和增加变压器耐受短路时的机械强度 短路阻抗应该大 在正常情况下减小短路阻抗成本会适当降低 三 变压器型号及技术参数 9 损耗变压器的损耗一般分为空载损耗和负载损耗 空载损耗 当额定频率的额定电压施加到一个绕组的端子 其他绕组开路时所吸取的有功功率 负载损耗 在一对绕组中 当额定电流流经一个绕组的线路端子 且另一绕组短路时 在额定频率及参考温度下所吸取的有功功率 10 变压器并联运行的条件额定电压比相同 联结组别相同 额定阻抗电压相同 四 变压器结构 变压器 四 变压器结构 1 铁芯 是变压器磁的通路 主要是心式铁心结构 铁心分单相三柱 三相三柱 三相五柱等结构 全斜接缝 多级步进搭接 减少铁心接缝部位的磁场畸变 降低局部涡流损耗 铁心片采用高导磁 低损耗 冷轧取向硅钢片 硅钢片一般选用武钢 宝钢 日本新日铁等 代表牌号为27Q100 23RK090 30ZH120 2 绕组 是变压器电的通路 由铜线绕成完成后 套在铁芯柱上 线圈绕制形式一般为连续式 纠结式 螺旋式等 3 器身套装 采用整体套装 单个线圈和线圈组装都采用恒压干燥 以稳定绕组的轴向尺寸 器身压板和托板采用大厚度整张热压绝缘纸板 保证了绝缘性能和机械强度 提高了绕组的抗短路能力 四 变压器结构 4 引线 采用铜绞线 铜排 铜管或铜棒作为载流导体 包一定厚度的绝缘 保证引线的温升和电气强度 四 变压器结构 四 变压器结构 5 油箱 就是大家所说的壳体 油浸式变压器油箱是保护变压器器身的外壳和盛油的容器 又是装配变压器外部结构件的骨架 一般分为筒式油箱和钟罩式油箱 钟罩式油箱由上节油箱和下节油箱组成 四 变压器结构 五 变压器组件 1 储油柜 一般有胶囊式储油柜和金属波纹式储油柜 当变压器油的体积因热胀冷缩时 起储油和补油作用 保证油箱充满油 同时减少变压器油与空气的接触面 降低油的劣化速度 油枕侧面的油位计 可以监视油位的变化 储油柜容积约为油箱容积的1 10 五 变压器组件 2 冷却装置 分为三种 片式散热器 强迫油循环风冷却器 强迫油循环水冷却器 变压器在运行时产生的损耗 空载 负载 都转变为热能 并以多种方式向周围散出 但因为变压器运行时产生连续的热量 且整体外表面面积时有限的 所以就必须附加一些冷却系统 热交换器 以达到尽快地将电力设备的温度降低 保证设备的安全性 五 变压器组件 五 变压器组件 五 变压器组件 3 分接开关 分为 有载调压和无载调压 a 有载调压分接开关 可在带负荷的情况下切换分接头 b 无载调压分接开关 必须在停电的情况下切换分接头 五 变压器组件 4 套管 绕组引出线通过套管引到油箱外 以便连接外电路 五 变压器组件 5 保护装置 包括速动油压继电器 压力释放阀 气体继电器 油面温度计 绕组温度计 油位计 装在储油柜上 以及必要的监测装置等 五 变压器组件 1 速动油压继电器 是一种以油箱内部压力变化速度作为测量信号源的压力保护继电器 当油箱内部变压器油在单位时间内的压力升高速度达到整定限值时 速动油压继电器将迅速动作使控制回路及时发出信号 保护变压器油箱的安全 2 压力释放阀 用来保护油浸式变压器等电气设备过压力保护的安全装置 可以避免油箱变形或爆裂 当油浸式变压器内部发生事故时 油箱内的油被气化 产生大量气体 使油箱内部压力急剧升高 此压力如不及时释放 将造成油箱变形或爆裂 安装压力释放阀就是当油箱内压力升高到压力释放阀的开启压力时 压力释放阀在2ms内迅速开启 使油箱内的压力很快降低 五 变压器组件 五 变压器组件 3 气体继电器 是油浸式变压器一种主要保护装置 因变压器内部故障而使油分解产生气体或造成油流冲动时 使气体继电器的接点动作 以接通指定的控制回路 并及时发出信号或自动切除变压器 五 变压器组件 4 温控器 测量变压器油顶层温度 油面温控器 或变压器绕组温度 绕组温控器 并带有电气接点用于控制变压器冷却系统及发出报警 跳闸 信号的保护仪器 五 变压器组件 5 充氮灭火装置 当变压器内部发生故障