电力变压器基础知识

~~变器器~220kV联络变变●变压器是一个应用电磁感应定律，将电能电压变化的电磁装置。国家标准中对变压器的描述为：具有两个或多个线圈的静止设备，为了传输电能，在同一频率下，通过电磁感应将一个系统的交流电压和电流转换为另一个系统的电压和电流，通常这些电流和电压是不同的。2=4.44N2fBmS2●变压器按容量分类，可分为中小型变压器和大型变压器。国家有关标准的规定，一般35kV及以下，容量6300kVA及以下的为中小型变压器。其中35kV及以下、2500kVA及以下的变压器又称为配电变压器。●按用途分类，可分为电力变压器、仪表用变压器、电炉变压器、试验变压器、整流变压器、矿用变压器、牵引变压器、调压变压器、电抗器及其他等等。●电力变压器按结构主要分为心式变压器和壳式变压器，我国和国外绝大多数变压器厂家均生产心式变压器。按相数又分单相和三相变压器。●电力变压器按绝缘和冷却介质进行分类，可分为液体浸渍、气体和干式变压器等。其他还有如厢式变压器等。液体浸渍变压器中最常见的是以变压器油为绝缘和冷却介质的油浸式变压器。●电力变压器按调压方式分为有载调压变压器和无励磁调压变压器。●又可分自冷与风冷、双线圈与三线圈、自耦与非自耦等等。件和铁心结构件组成。为了尽量使全部磁通在铁心内和两个线圈链合，铁心本体由磁导率很高的磁性钢带组成。同时为了降低励磁容量和励磁电流，铁心需做成一个封闭的磁路。铁心又是安装线圈和绝缘、引线的骨架，对变压器的电磁性能、机械强度和变压器噪声是极其重要的部件。D●为降低线圈的电阻损耗（变压器负载损耗的主要组成部分并要求导线有一定的机械强度，较稳定的化学特性，较好的工艺性能，并考虑到材料的成本，绕制线圈的导线一般由铜制成。导线又分为圆应不同的绕制需要。国内的电磁线生产厂家有上海杨行、江苏中容、江阴华电、无锡统力、湖南金杯电工等等。●线圈的绝缘既要满足电气性能的要求，又要满足耐热性能的要求，并有一定的耐压强度和稳定性。大型电力变压器的线圈绝缘一般为纯硫酸盐木浆制成的绝缘纸和纸板。●电力变压器绝缘是电力变压器的重要组成部分。它不但对变压器的单台极限容量和长期运行可靠性具有决定意义，而且对变器的绝缘结构和其所用绝缘材料的可靠性，直接影响到变压器的运行可靠性，在保证可靠性的前提下，缩小变压器的主绝缘距离具有明显的经济意义。●绝缘结构设计问题是电力变压器结构设计中一项重要而复杂的技术问题。都要经过实际的试验电压验证，以考核变压器的绝缘结构是否能经受住其运行期间的各种过电压作用。●试验电压值即是国标所规定的变压器的绝缘水平。最新的现行国标是GB1094.3-2003《电力变压器第3部分绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙》。●油浸式变压器的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发出的热量。●变压器油箱需要严格的密封性能和一定器身和油的重量及总体的起吊重量；能承载变压器所有的附件（套管、储油柜、散热器等）；能承受运输、地震、风力时的加速度和载荷；承受抽真空时的大气压力；承受内部油压并能保证变压器内部事故时不爆裂。●大型电力变压器的油箱按结构形式一般分为钟罩式和筒式。钟罩式油箱一般分为上节油国内的常用结构。●电力变压器组件一般有：调压开关（有载调测量的功能。序号含义代表字母1绕组耦合方式独立——O2相数“单”相D“三”相S3绕组外绝缘介质变压器油——空气（“干”式）G“气”体Q“成”型固体浇注式C包“绕”式高“燃”点油R植“物”油W4绝缘耐热等油浸式A级——EB序号含义代表字母4绝缘耐热等级油浸式FH绝缘系统温度200℃D绝缘系统温度220℃C干式EB——H绝缘系统温度200℃D绝缘系统温度220℃C5冷却装置种类自然循环冷却装置——“风”冷却器F“水”冷却器S6油循环方式——序号含义代表字母6油循环方式强“迫”油循环P7绕组数双绕组——“三”绕组S“分”裂绕组F8调压方式无励磁调压——有“载”调压Z9线圈导线材质铜——铜“箔”B“铝”L“铝箔”“铜铝”复合TL“电缆”铁心材质——非晶“合”金H序号含义代表字母特殊用途或特殊结构“密”封式M“起”动用Q防雷“保”护用B“调”容用TLG电“容补”偿用“油”田动力照明用Y发电“厂”和变电所用全“绝”缘J“地”下用D“风”力发电用F三相组“合”式H“解体”运输JT序号含义代表字母特殊用途或特殊结构同步电机“励磁”用铁心一般结构R“立”体结构示例1：SF9-20000/110：三相、油浸、风冷、双绕组、无励磁调压、铜导线、20000kVA、110kV级电力变压器（其产品损耗水平符合GB/T6451-2008）。示例2：SSPZ9-360000/220：三相、油浸、水冷、强迫油循环、双绕组、有载调压、铜导线、360000kVA、220kV级电力变压器（其产品损耗水平符合GB/T6451-2008）。示例3：SC9-500/10：三相、浇注式、自冷、双绕组、无励磁调压、铜导线、损耗代号水平为“9”、500kVA、10kV级干式电力变压器（其产品损耗水平符合示例4：S10-M·R-200/10：三相、油浸、自冷、双绕组、无励磁调压、铜导线、一般卷铁心结构、损耗代号水平为“10”、200kVA、10kV级密封式电力变压器。●a）热带地区用代表符号：●2）湿热带地区为“TH”。●3）干、湿热带地区通用为“T”。●b）高原地区用符号为“GY”。●c）污秽地区及防腐蚀地区用代号见下表：Ⅰ（轻）聂（中）Ⅲ（重）W————D●绕组额定电压（Ur绕组主分接端子间，指定施加的电压或空载时感应出的电压。对于三相绕组，指线路端子间的电压。对于要连接成星形三相组的单相变压器，与频率之比超过其额定值之比，但不超过5%的“过励磁”时，变压器应能连续运行而无损坏。●额定容量(Sr)：指某一绕组视在功率的指定值。常以kVA或MVA表示。双绕组变压器的两个绕组具有相同的额定容量，即变压器的额定容量。额定容量指连续负载。负载周期。在询价和合同中，除规定连续负载的额定容量外，还可以指定暂时负载周期。此时，变压器应按国标《GB1094.2温升》或《GB1094.7负载导则》有关规定运行。额定容量优先系数。额定容量值应优先从GB321中R10序列()中选取。●额定频率：变压器设计所依据的运行频率。（50/60Hz）●额定电流（Ir）：由绕组的额定容量和额定电压推导出的流经线路端子的电流值。●绝缘水平：变压器绕组的绝缘水平由其耐受电压值表示。《GB1094.3》有详细规定。●相数：一般分三相变压器和组成三相变压器组的单相变压器。●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，变压器所吸取的有功功率。空载损耗99%以上是铁心片中的损耗，空载电流在线圈中的电阻损耗I^2R可以忽略不计。铁心片（硅钢片）中的损耗主要是涡流损耗和磁滞损耗。一般不加以硅钢片排号30Q130中的“130”即表示该型号硅钢片在磁极化强度1.7T，频率50Hz下，最大“比总损耗”值不超过1.3W/kg。●空载电流：对变压器的一次绕组施加额定频率的额定电压，其余绕组开路，流经绕组线路端子的方均根值电流。包括铁心励磁电流和空载损耗电流。通常用占该绕组额定电流的百分数来表示。●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，在额定频率和负载损耗包括绕组和引线的直流电阻损耗（I2R）、导线在漏磁场中的涡流损耗、并联导线的不完全换位损耗、漏磁场在结构件中引起的杂散损耗。对于多绕组变压器，具有与多对绕组对应的多个负载损耗值。变压器负载损耗一般不包括辅助冷却设备及开关电机等的损耗。●总损耗：空载损耗与负载损耗之和。●短路阻抗：一对绕组的短路阻抗，指在额定频率和参考温度下，一对绕组中某一绕组端子间的等效串联阻抗Z=R+jX(Ω)。确定此值时，另一绕组端子短路，其他绕组（如果有）端子开路。对于三相变压器，表示为每相的阻抗。此参数可用（常用）无量纲的百分数来表示，即表示为该对绕组中同一绕组的参考阻抗（指等效阻抗U^2/Sr）的百分数。此相对值也等于短路试验中为产生相应额定电流时所施加的电压与额定电压之比。此电压称为该对绕组的短路电压。对应高压用大写字母Y、D或Z表示；对中压或稳定绕组（又称平衡绕组不与外部负载相连的D联结绕●联结组标号：用一组字母和时钟序数指示高压、中压及低压绕组的连接联结方式，且表示中压、低压绕组对高压绕组相位移关系的通用标号。如下图。高压绕组相量图应以A相指向12点钟为基准，低压绕组a相的相量按感应电压确定。向量图的旋转方向按逆时针方向，相序为A-B-C。稳定绕组没有相位移标志。常见联结组标号：Yd11,YNd11,YNyn0,YNyn0d11,YNyn0+d,YNa0d11等。●短路力和短路强度：变压器及其组件和附件应能承受相应的国标（GT1094.5-2008）所规定的外部短路的动和热稳定效应而无损坏。动稳定短路：系统短路视在容量或短路电流按国标规定值。联结组标号l局部放电（局放）：变压器局部空间内重复的绝缘击穿和熄灭现象。长期的严重的局部放电可能造成绝缘的损坏和整体击穿。国标规定,设备电压Um≥252kV的变压器均需进行局部放电测量，而且为例行试验项目。以PC(10-12库仑)为单位。一般可控制在100PC以下。●声级水平（噪声水平）：变压器的噪声是由变压器本体振动和冷却装置风扇噪声产生的。以分贝dB为单位。相关标准《JB/T10088-2004电力变压器声级》《GB/T1094.10-2008声级测●性能参数对成本的影响：短路阻抗：变压器电压调整率和无功损耗与短路阻抗成正比；短路电流倍数、短路电动力和短路温升随短路阻抗的增大而减小。心式变压器制造成本随短路阻抗而增长。负载损耗：负载损耗的降低，直接导致原材料用量的增加和结构、制造工艺性复杂，必然使制造成本增加。空载损耗：空载损耗的降低直接导致制造成本增加。声级水平：声级水平越低，制造成本越高。l正常使用条件：海拔：不超过1000m。环境温度和冷却介质温度：最高气温：+40℃；最热月平均气温：+30℃;最高年平均气温：+20℃;最低气温：户外式-25℃,户内式-5℃;水冷却器入水口处的冷却水最高温度：+25℃;电源电压波形：近似正弦波。三相电源电压对称性：应大致对称。安装环境：无明显污秽；地震引发的地面加速度ag：水平方向低于3m/s2，垂直方向低于1.5m/s2。环境温度较高或高海拔环境下：温升和冷却须按特殊规定。(1094.2)高海拔环境下：变压器外绝缘须按特殊规定。（1094.3）36----1094.3-2003●设备最高电压：三相系统中相间最高电压的方均根值。变压器绕组绝缘是按绕组的设备最高电压Um以及相应的绝缘水平进行设计和检验的。●绕组绝缘水平：Um及其指定的耐受电压值，即绝缘水绝缘水平确定了变压器的绝缘特性。用一组与Um有关的绝缘试验来验证。●绝缘试验电压：操作冲击耐受电压（SI）、雷电（全波）冲击耐受（LI）、短时感应耐压和外施耐压（工频耐压AC）。l.v.(低压)的顺序。每个电压等级先表示线端，再表示中性点（如果有）。举例：一台220/110/10.5kV、YNyn0d11联结的电力变压器，表示为●变压器各种损耗都转化为热，导致各部位温度升高。从而影响到各绝缘材料的寿命。●油浸式变压器的绝缘耐热等级是A级，其长期平均工作温度不能超过105℃。●冷却方式的标志：油浸式变压器用四个字母顺序代号标志其冷却方式：第一个字母表示与绕组接触的内部冷却介质：O：矿物油或燃点不大于300℃的合成绝缘液体。第二个字母表示（变压器）内部冷却介质的循环方式：N：流经冷却设备和绕组内部的油流是自然的热对流循环。F：流经冷却设备中的油流是强迫循环，流经绕组内部的油流是热对流循环。D：冷却设备中的油流是强迫循环至少）在主要绕组内的油流是强迫导向循环。第三个字母表示（变压器）外部冷却介质：A：空气。第四个字母表示（变压器）外部冷却介质的循环方式：F：强迫循环（风扇、泵等）。冷却方式举例：ONAN：在变压器内部的油和外部冷却设备中的空气均是自然热对流循环。（油浸自冷）ONAF：变压器内部油自然循环，冷却设备中空气强迫循环。(油浸风ONAN/ONAF：变压器装有一组风扇，在大负载时，风扇可投入运行。在这两种方式下，油流均按热对流方式循环。ONAN/OFAF：变压器带具有油泵和风扇的冷却设备。也规定了在自然冷却方式（如辅助电源出现故障降低负载后的冷却方式。 ●硅钢片：铁心叠片是由硅钢片叠积或卷绕而成的。分类：冷轧电工钢片，按晶粒取向程度分取向电工钢片和无取向电工钢片。取向电工钢片牌号分为普通级和高磁导率级两种。(GB2521-2008)主要性能参数：最大比总损耗（W/kg）、最小磁极化强度（T）、公称厚度等。牌号：是按照以W/kg为单位的最大比总损耗和公称厚度表示的。其组成按次序先后为：1)以mm为单位的材料公称厚度的100倍（数字）；2）特征字符：——Q普通级取向电工钢片；——QG高磁导率级取向电工钢片；——W无取向电工钢片；3）取向电工钢：磁极化强度1.7T和频率50Hz下，以W/kg为单位的最大比总损耗值的100倍；无取向电工钢：磁极化强度1.5T下。例：30Q130，表示公称厚度0.3mm，比总损耗在P1.7/50Hz下为1.3W/kg的普通级取向电工钢片。30QG105，表示公称厚度0.3mm，比总损耗在P1.7/50Hz下为1.05W/kg的普通级取向电工钢片。●硅钢片厂家及其产品牌号：武汉钢铁（集团）公司：30Q130，30QG120，30QG105等。宝钢集团有限公司（上海）：B30G120(普通取向)、B30P105（高磁感取向）等。新日本制铁公司（株式会社）(新日铁)：30Z130、30ZH120等。JFE钢铁公司（株式会社）（日本川崎制铁并入）：30JG130、韩国浦项制铁集团公司(POSCO)：30PG120、30PG130等。σ0.2：铜材强度的特征值，按其大小可分为软、半硬、硬铜线。其值绕组用铜导线分类：按截面可分为圆导线(一般为漆包)和扁导线（一般为纸包）。扁铜线按每根中股数和结构的不同又可分为普通导线、组合导线、换位导线等。生产厂家：国内有多家，如上海杨行、沈阳宏远、天威线材、句容联合、湖南湘能、无锡统力、四川金瑞、阿斯塔、埃赛克斯、常州正和、江阴华电、无锡锡洲、江苏中容等。●套管：供一个或几个导体穿过诸如箱体或墙壁等隔断●套管：供一个或几个导体穿过诸如箱体或墙壁等隔断，起绝缘和支撑作用的器件。(导体可以是套管的一个构成部件。)（GB/T4109-2008）●一般分类：按使用场合，可以分油-空气套管、油-油套管、穿墙套管（空气-空气）、油-气体（SF6）套管等。按绝缘结构，可分为