电力变压器概论

电力变压器概论电力变压器基础知识1变压器的用途和分类变压器的用途众所周知，电从发电机发出以后，为了减少线路上电能损耗，通过升压变压器送到电网，再经过几级降低电压后才至用户。变压器是借助于电磁感应原理，以相同的频率在两个或两个以上绕组之间变换交流电压和电流而传输电能的一种静止电器。具体来说，电厂发出电能后，通常电压为6.3kV和10.5kV，经过电厂的升压变压器，升高为110kV，再经过高压线路传输后，到达各个变电站，通过降压变压器，降低为10.5kV，再把这一电压等级的电能传输到各个专业厂，通过厂配电间的变压器，降低为400V供生产设备使用。所以，变压器是电力系统中不可缺少的重要设备。2一、二次绕组的电压比就等于匝数比。因此，只要改变两个绕组中任一个大匝数，就可改变一、二次绕组的电压比，从而实现改变电压的目的。由此可见，变压器一、二次侧感应电势之比等于等于一、二次侧绕组匝数之比。变压器一、二次侧绕组因匝数不同将导致一、二侧绕组的电压高低不等，匝数多的一边电压高，匝数少的一边电压低，这就是变压器能够改变电压的道理。3而电流的变换关系与电压的变换关系正好相反。变压器一次电流和二次电流之比等于变压器二次电压和一次电压之比，也等于变压器二次匝数和一次线圈匝数之比由此可见，变压器一、二次电流之比与一、二次绕组的匝数比成反比。即变压器匝数多的一侧电流小，匝数少的一侧电流大，也就是电压高的一侧电流小，电压低的一侧电流大。4由于对用电要求的不同，以及便于配备相适应的各种电器元件，将电压分成了许多等级500v及以下、3kv、6kv、10kv、35kv、66kv、110kv、154kv、220kv、330kv、500kv、750kv、1000kv5电力变压器的分类升压变压器；用于将低电压变为高低压作远距离输送。降压变压器：用于将高电压变为低电压以适应电网的要求。配电变压器：凡低压侧电压为400V（单相为230V）的变压器称为配电变压器，一般高压侧电压为6-10KV（电站中也有3KV）。如果高压侧电压为35KV（或66KV—110KV的）称为直配配电变压器，简称直配变。配电变压器用于配电网络，适用于工农业生产和人们日常生活的要求。联络变压器：用于两变电所系统的联络。厂用变或所用变：用于发电厂和变电所自用变压器，也可指厂矿企业专用变压器。6铭牌变压器的各项技术数据反映了变压器的全部性能。它们是变压器生产、订货和使用时的主要依据，变压器中常用到的一些数据则标在铭牌上，铭牌用铜材或铝材制成，固定在变压器外壳容易观察到的显著位置上，填写的内容应是冲印的。铭牌上除标出变压器名称、型号、产品代号、标准编号、制造厂名、出厂序号、制造年月，还标出变压器的技术数据、联结组标号、短路阻抗、冷却方式、总重、油重等。7型号和技术数据变压器的型号采用汉语拼音大写字母表示，或其他合适字母来表示产品的主要特征，有阿拉伯数字表示产品性能水平代号或设计序号和规格代号如下：

89额定容量Se：变压器在厂家铭牌规定的额定电压、额定电流下连续运行时，能输出的容量。单位是kVA。目前，我国变压器的容量按R10系列组合，按近似取1.26倍递增，有10KVA\20KVA\30KVA\40KVA\50KVA\63KVA\80KVA\100KVA\125KVA\160KVA\200KVA\250KVA\315KVA\400KVA\500KVA\630KVA\800KVA\1000KVA等10额定电压Ue：变压器长时间运行时所能承受的工作电压（铭牌值为调压中间分接头的值）。以kV表示。额定电流Ie：变压器在额定容量下允许长期通过的电流。单位是A。短路阻抗Uk:曾称短路电压、阻抗电压。为了有利电压质量，一般取Uk为5%左右，而对较大型变压器Uk可取10%-28%甚至更大11负载损耗PK（铜损）把变压器的二次绕组短路，在一次绕组额定分接头位置上通入额定电流，此时电力变压器所消耗的功率称为负载损耗，它包括以下两个部分：1）直流电阻损耗决定于绕组的电阻值2)附加损耗由于漏磁沿截面和长度分布不均的线匝而产生的杂散损耗一般测量的数据，换算至75℃时的数值标于铭牌上，单位为W火KW空载电流I0当变压器在额定电压下二次侧空载时，一次绕组中通过的电流称为空载电流。因为空载电流仅起励磁作用，所以又称励磁电流。常用额定电流的百分数来表示。空载损耗P0（铁损）当额定频率的额定电压施加到一个绕组的端子，其它绕组开路时，所吸取的有功功率。它包括变压器的铁心的励磁损耗和涡流损耗，是变压器的一个重要的性能指标，与变压器铁心的性质及制造工艺和施加的电压有关。单位为W或KW。12温升变压器绕组或上层油面的温度与变压器周围环境的温度之差，称为绕组或上层油面的温升，在每一台变压器的铭牌上都规定了其温升的限值。变压器的连结组三相变压器的联接有星形(Y)联结、三角形(D)联结与曲折（Z）联结。单相和三相联结组别根据变压器一、二次绕组的相位关系，把变压器绕组连接成各种不同的组合，称为绕组的联结组。为了区别不同的联结组，常采用时钟表示法，即把高压侧线电压的相量作为时钟的长针，固定在12上，低压侧线电压的相量作为时钟的短针，看短针指在哪一个数字上，就作为该联结组的标号。频率就是电压或电流完成一个周波所需时间的倒数。我国为50Hz，有些国家为60Hz。13变压器的工作原理和基本理论变压器的工作原理变压器的基本原理是电磁感应原理。是“电生磁、磁生电”现象的一个具体体现。要明白这个原理，我们先来了解磁与电相互转换的知识。螺线管的磁场(电生磁)用导线绕成若干个螺旋型的线圈叫做螺线管。当其中有电流流过时，其所建立的磁场如图所示。1415螺线管所建立的磁场方向，可以用右手螺旋定则确定，即用右手握住螺线管，四指指示螺线管中的电流方向，大拇指指示的方向就是螺线管产生的磁场方向。螺线管产生磁场的强弱，决定于螺线管道匝数和导体中电流大小，匝数越多，电流越大，则产生的磁力线越多，磁场就越强。现以单相变压器为例来说明变压器的工作原理。习惯上把变压器接电源的一侧叫做一次侧，一次侧的绕组叫做一次绕组；把变压器接负载的一侧叫做二次侧，二次侧的绕组叫做二次绕组。当变压器的一次绕组接通交流电源时，在绕组中就会有交变的电流通过，并在铁心中产生交变的磁通，该交变磁通与一次、二次绕组交链，在它们中都会感应出交变的感应电动势。二次绕组有了感应电动势，如果接上负载，便可以向负载供电，传输电能，实现了能量从一次侧到二次侧的传递1617变压器的器身结构181920铁心它是变压器电磁感应的磁通路，变压器的一、二次绕组都绕在铁心上，铁心是用导磁性能很好的硅钢片叠装组成的闭合磁路。为了减少涡流，铁心一般采用含硅1%-4.5%，厚度为0.23-0.35mm的硅钢片叠装而成。铁芯结构及作用：由铁芯柱和铁轭组成，其作用就是形成磁路，绕组套装在铁芯柱上，铁轭使整个磁路闭合，铁芯是变压器的磁路。铁芯分类：心式和壳式。心式铁芯特点是铁轭只靠着绕组的顶面和底面，其效果是结构比较简单，绕组的布置和绝缘也比较容易，被绝大多数变压器采用；壳式铁芯特点是铁轭包围绕组的侧面，只在一些特种变压器中采用。2122绕组它是变压器的电路部分。变压器分高、低压绕组，即一次、二次两绕组。它是由绝缘铜线或铝线绕成的多层线圈套装在铁心上。导线外边的绝缘一般采用纸绝缘。2324油箱它是变压器的外壳，内装铁心、绕组和变压器油，同时起一定的散热作用。2526储油柜（油枕）当变压器油的体积随油温的变化而膨胀或缩小时，储油柜起着储油及补油的作用，以保证油箱内充满油。储油柜还能减少油与空气的接触面，防止油被过速氧化和受潮。一般储油柜的容积，为变压器油箱的1/10。储油柜上装有油标管，用以监视油位的变化，即油位计。2728散热器当变压器上层油温与下层油温产生温差时，通过散热器形成油的循环，使油经散热器冷却后流向油箱，起到降低变压器油温的作用。为提高变压器油冷却的效果，可采用风冷、强（迫）油循环风冷和强油水冷等措施2930安全气道装于变压器的顶盖上，筒状或喇叭形的管子，管口用玻璃板封住并用玻璃刀刻上”+”字。当变压器内部有故障时，油温升高，油剧烈分解产生大量气体，使油箱内压力剧增，这时安全气道玻璃板破碎，油及气体从管口喷出，以防止变压器油箱爆炸或变形，目前，一般装压力释放阀来代替安全气道（又称防爆管）高、低压绝缘套管（瓷套管）它是变压器高、低压绕组的引线引到油箱外部的绝缘装置，起着固定引线和对地绝缘的作用。3132分接开关它是调整电压比的装置。双绕组变压器的一次绕组及三绕组变压器的一、二次绕组一般都有3-5个分接位置（三个分接头中的中间分接头为额定电压位置，相邻分接头相差±5%,多分接头的变压器相邻分接头相差±2.5%）气体继电器它是变压器的主要保护装置，装于变压器的油箱和储油柜的连接管上。变压器内部发生故障时，气体继电器的上触头接信号电路，下触头接断路器掉闸电路，能发出信号并使断路器掉闸。附件变压器还有温度计、净油器、油位计等附件。33绝缘概述变压器在电网中运行时，除承受正常状况下的电压和电流的作用外，还要承受各种短时的异常电压和电流的作用。因此，变压器在设计和制造时，必须考虑在异常情况下有足够的安全可靠性。安全可靠性应包括电气绝缘强度、热性能、机械强度等几个方面。变压器绝缘的分类变压器绝缘为油纸组合绝缘，是用变压器油和绝缘纸组成的绝缘。变压器绝缘分为外绝缘和内绝缘。外绝缘是指变压器外部绝缘部分。内绝缘包括绕组绝缘、引线绝缘、分接开关绝缘和套管下部绝缘。变压器的绝缘材料按其耐热等级可分为Y\A\E\B\F\H\G七级绝缘级，它们的最高允许温度分别是90℃\105