《变压器》讲课稿ppt课件.ppt

几万伏 220V 常见变压器 电力变压器 接触调压器 三相干式变压器 常见变压器 电源变压器 环形变压器 控制变压器 变压器的分类 按用途 电力变压器 互感器 特殊用途变压器 按绕组数目 双绕组变压器 三绕组变压器 自耦变压器 按相数 单相变压器和三相变压器 按冷却介质和冷却方式 油浸式变压器和干式变压器 按铁芯结构 芯式变压器和壳式变压器 按调压方式 无励磁调压变压器 有载调压变压器 按容量大小 小型变压器 中型变压器 大型变压器和特大型变压器 变压器用途 电力系统中实现电能的远距离高效输送 合理配电 安全用电 如 电力变压器 配电变压器 供给特殊电源用的专用变压器 如 炼钢炉供电的电炉变压器 大型电解电镀 直流电力机车供电的整流变压器 测量用的仪用变压器 控制系统实现信号的传输 控制变压器 直到仅传输信号的非常小的无线电变压器 一 变压器的构造 1 示意图 原线圈 副线圈 铁芯 2 构造 1 闭合铁芯 绝缘硅钢片叠合而成 2 原绕组 一次或初级绕组 其匝数用n1表示 3 副绕组 二次或次级绕组 其匝数用n2表示 4 输入电压 U1 输出电压 U2 单相变压器 变压器文字符号 T 二 变压器的工作原理 互感现象 变压器通过闭合铁芯 利用互感现象实现了电能 U1 I1 到磁场能 变化的磁场 再到电能 U2 I2 转化 原线圈 副线圈 铁芯 互感现象 在原副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应现象 变压器的工作原理 原线圈接交流电 在铁芯中产生变化的磁通量 在铁芯中产生变化的磁通量 副线圈有交流电 原线圈产生感应电动势 副线圈产生感应电动势 变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比 n2 n1U2 U1 升压变压器 n2 n1U2 U1 降压变压器 U1 U2 n1 n2 功率损耗 交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种 1 铜损 Pcu 在交流铁心线圈中 线圈电阻R上的功率损耗称铜损 用 Pcu表示 Pcu RI2 式中 R是线圈的电阻 I是线圈中电流的有效值 2 铁损 PFe 在交流铁心线圈中 处于交变磁通下的铁心内的功率损耗称铁损 用 PFe表示 铁损由磁滞和涡流产生 1 磁滞损耗 Ph 由磁滞所产生的能量损耗称为磁滞损耗 Ph 磁滞损耗转化为热能 引起铁心发热 减少磁滞损耗的措施 变压器和电机中选用硅钢等材料制作铁心 降低磁滞损耗 磁滞性 磁性材料中磁感应强度B的变化总是滞后于外磁场变化H 磁场强度 的性质 2 涡流损耗 Pe 涡流损耗 由涡流所产生的功率损耗 涡流 交变磁通在铁心内产生感应电动势和电流 称为涡流 涡流在垂直于磁通的平面内环流 涡流损耗转化为热能 引起铁心发热 减少涡流损耗措施 提高铁心的电阻率 通常由于硅钢片 铁心用彼此绝缘的钢片叠成 把涡流限制在较小的截面内 2 变压器的效率 变压器的损耗包括两部分 铜损 PCu 绕组导线电阻的损耗 与负载大小 正比于电流平方 有关 铁损 PFe 变压器的效率为 一般 95 负载为额定负载的 50 75 时 最大 输出功率 输入功率 3 1 4变压器的基本结构 3 1 4变压器的基本结构 变压器的基本结构 一 铁芯作用 构成变压器的磁路系统 且固定绕组 构成 由0 27 0 3 0 35mm厚的冷轧硅钢片叠成 每片硅钢片的两面涂绝缘漆膜 且冲压成一定形状 铁芯分铁芯柱 铁轭两部分 制造工艺 采用交叠式 主要使叠缝相互交叠 以减少接缝间隙 从而减少磁路的磁阻 芯柱截面是内接于的多级矩形 2 绕组绕组是变压器的电路部分 它是用纸包的绝缘扁线或圆线绕成 右图为交叠式绕组3 其他结构部件以典型的油侵式电力变压器为例 其他结构部件有 油箱 储油柜 散热器 高压绝缘管套以及继电保护装置等 绕组 绕组是变压器的电路部分 它是由铜或铝的绝缘导线绕制而成 为了便于绝缘 低压绕组靠近铁心柱 高压绕组套在低压绕组外面 油箱 油浸式变压器均要有一个油箱 装入变压器油后 将组装好的器身装入其中 以保证变压器正常工作 变压器油用作加强变压器内部绝缘强度和散热作用 储油柜 变压器在运行中 随着油温的变化 油的体积会膨胀和收缩 为了减少油与外界空气的接触面积 减小变压器受潮和氧化的概率 通常在变压器上部安装一个储油柜 俗称油枕 呼吸器 变压器随着负荷和气温变化 各变压器油温不断变化 这样油枕内的油位随着整个变压器油的膨胀和收缩而发生变化 为了使潮气不能进入油枕使油劣化 将油枕用一个管子从上部连通到一个内装硅胶的干燥器 俗称呼吸器 硅胶对空气中水份具有很强的吸附作用 干燥状态状态为蓝色 吸潮饱和后变为粉红色 吸潮的硅胶可以再生 冷却器 直接装配在变压器油箱壁上 对于强迫油循环风冷变压器 电动泵从油箱顶部抽出热油送入散热器管簇中 这些管簇的外表受到来自风扇的冷空气吹拂 使热量散失到空气中去 经过冷却后的油从变压器油箱底部重新回到变压器油箱内 无论电动泵装在冷却器上部还是下部 其作用是一样的 绝缘套管 变压器绕组的引出线从油箱内部引到箱外时必须经过绝缘套管 使引线与油箱绝缘 绝缘套管一般是陶瓷的 其结构取决于电压等级 1kV以下采用实心磁套管 10 35kV采用空心充气或充油式套管 110kV及以上采用电容式套管 为了增大外表面放电距离 套管外形做成多级伞形裙边 电压等级越高 级数越多 分接开关 变压器常用改变绕组匝数的方法来调压 一般从变压器的高压绕组引出若干抽头 称为分接头 用以切换分接头的装置叫分接开关 分接开关分为无载调压和有载调压两种 前者必须在变压器停电的情况下切换 后者可以在变压器带负载情况下进行切换 分接开关安装在油箱内 其控制箱在油箱外 有载调压分接开关内的变压器油是完全独立的 它也有配套的油箱 瓦斯继电器 呼吸器 气体继电器 气体继电器又称为瓦斯继电器 是变压器的一种保护装置 安装在油箱与储油柜的连接管道中 当变压器内部发生故障时 如绝缘击穿 匝间短路 铁芯事故 油箱漏油使油面下降较多等 产生的气体和油流 迫使气体继电器动作 轻者发出信号 以便运行人员及时处理 重者使断路器跳闸 以保护变压器 压力释放阀 当变压器内部发生严重故障而产生大量气体时 油箱内压力迅速增加 为防止压器发生爆炸 油箱上安装压力释放阀 注意打开阀芯 变压器的型号 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 我场变压器型号 SFZ11 50000 110 冷却方式 油浸风冷 额定容量 50000kVA 接线方式 星角11点接线 负载损耗 182 95kVA 三相风冷有载调压 额定频率 50HZ 空载损耗 31 87kVA 2 互感器 电流互感器 电压互感器 使用时把原线圈与电路并联 原线圈匝数多于副线圈匝数 使用时把原线圈与电路串联 原线圈匝数少于副线圈匝数 二 电流互感器 实现用低量程的电流表测量大电流 被测电流 电流表读数 N2 N1 注意 1 二次绕组绝不许开路 否则一次绕组中流过的大电流使铁心过热而烧坏绕组绝缘 二次绕组中因匝数很多 将产生高电压 可能将绝缘击穿 危及安全 2 在运行中若要拆下电流表 应先将二次绕组短路后再进行 3 铁心和二次绕组的一端必须可靠接地 以免绝缘损坏时 高压侧电压传到低压侧 危及仪表及人身安全 4 电流表内阻抗应很小 否则影响测量精度 3 7 3电流互感器 作用 把被测的大电流通入电流互感器的原边 变换成副边的小电流 送到电流表或控制回路 结构特点 原边绕组匝数少 截面大 串入被测回路 副边匝数多 截面小 串接小阻抗仪表 3 7 3电流互感器 原理分析 正常运行时相当于变压器副边短路 被测的大电流计算 I1 kiI2I2 副边额定电流 规定为5A或1Aki 电流互感器的电流比 注意事项 1 电流互感器副方不允许开路 开路后 原方电流全为励磁作用 铁芯过饱和 电压较高 铁芯严重发热 2 电流互感器副绕组一端和铁芯须可靠接地 3 7 4电压互感器 作用 把被测的大电压通入电压互感器的原边 变换成副边的小电压 送到电压表或控制回路 结构特点 原边绕组匝数多 截面小 并联接入被测回路 副边匝数少 截面大 串接线圈阻抗大的电压仪表 2 铁心和二次绕组的一端必须可靠接地 以防一次侧高压绕组绝缘损坏时 其上带上高电压而触电 3 电压互感器有一定的额定容量 使用时不宜接过多的仪表 否则将影响互感器的准确度 注意 1 二次绕组绝不允许短路 否则短路电流很大 将互感器烧坏 为此应串联熔断器作短路保护 注意事项 1 电压互感器副边绝不允许短路 因短路电流将使绕组发热 破坏绝缘 危及人身和设备的安全 2 电压互感器铁心和副绕组的一端必须可靠接地 保障人身安全 原理分析 正常运行时相当于变压器副边开路 被测的大电压计算 U1 kvU2U2 副边额定电压 规定为100V或100 30 5Vkv 电压互感器的电压比 3 7 4电压互感器 1 声音异常 变压器在正常运行时发出均匀的有节律的 嗡嗡 声 如果出现其他不正常声音 均为声音异常 产生的主要原因有以下几方面 当有大容量的动力设备起动时 负荷突然增大 变压器声音也会变大 过负荷 在夏季或农忙用电高峰时 配变会因为过负荷发出很高的沉重的 嗡嗡 声 个别零件松动 如铁芯的穿芯螺丝夹得不紧 使铁芯松动 这时变压器发出强烈而不均匀的 噪音 内部接触不良或绝缘击穿 变压器会发出放电的 噼啪 声 系统短路或接地时 通过的短路电流很大 使变压器的噪音也很大 当线路在导线连接处或T接处发生断线 刮风时容易造成时接时断的接触而产生弧光或火花 这时变压器就会发出象青蛙 唧哇唧哇 的叫声 当低压线路发生接地或短路事故时 变压器就发出 轰轰 的响声 2 油温异常 正常负荷及正常冷却情况下 变压器的油温不断升高 其主要原因有 由于涡流或夹紧铁芯用的穿芯螺丝绝缘损坏 均会使变压器油温升高 另外 绕组局部层间或匝间短路 内部接点有故障 接触电阻加大 二次线上有大电阻短路 也会使油温升高 3 油色 油位异常 油色变化过重 油内出现碳质 在夏季重负荷运行时 油位就会升高 若超过最高温度标线刻度 就应适当放油 当变压器渗漏严重 就会使油位下降 若降到最低标线以下 应加油补充 4 高低压套管发生严重损伤并有放电现象 其主要原因是 套管密封不严 因进水使绝缘受潮而损坏 套管的电容芯子制造不良 内部游离放电 套管积垢严重 表面釉质脱落 或套管上有大的碎片和裂纹 均会造成套管闪络和爆炸事故 5 三相电压不平衡 其主要原因有 三相负载不平衡 引起中性点位移 使三相电压不平衡 系统发生铁磁谐振 会使三相电压不平衡 内部发生匝间或层间短路 也会造成三相电压不平衡 6 分接开关故障分接开关故障主要有 接触不良 触头烧坏 触头间短路 触头对地放电 油箱上有 吱吱 的放电声 产生这类故障的主要原因有 分接开关触头弹簧压力不足 触头滚轮压力不匀 接触面减少 触头磨损严重 引起分接开关烧毁 分接开关接触不良 经受不住短路电流冲击而发生故障 由于操作不当 使分接头位置切换错误 引起开关烧坏 相间绝缘距离不够 或绝缘材料性能降低 在过压作用下短路 油温过高 分接开关长期浸在高于常温的油中 使分接开关触头出现碳膜及油垢 触头发热 损坏触头 7 引线部分故障 引线部分故障常有引线烧断 接线柱打火等现象发生 主要原因有 引线与接线柱连接松动 导致接触不良 发热 软铜片焊接不良 引线之间焊接不牢 造成过热或开焊 如不及时处理 将造成变压器不能运行或三相电压不