一、电力变压器的工作原理与应用

1、2018/10/14,电力变压器的工作原理与应用,王海峰 副教授13706474602,2018/10/14,电力变压器的工作原理与应用,主要内容：,第三节 电力变压器的工作原理,第二节 电力变压器的结构,第四节 电力变压器的故障分析,第一节 电力变压器的用途和分类,第五节 变压器的绝缘测试和巡视,2018/10/14,第一节 电力变压器的用途和分类,2018/10/14,一、电力变压器的用途,变压器是一种静止的电气设备，用以将一种等级电压与电流的交流电能变换为同频率的另一种等级电压与电流的电能。,2018/10/14,变压器是电力系统中数量极多且地位十分重要的电气设备，变压器的总容量大约是发电机总容量的9倍以上。其功能是将电力系统中的电能电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分配和使用。在电力系统中，输送同样功率的电能，电压越高，电流就越小，输电线路上的功率损耗也越小；输电线的截面积也可以减小，这样就可以减少导线的金属用量。,2018/10/14,由于电力线路的导体截面（载流量）是有限的，而且线路电压损失又不能超过允许值，所以各种额定电压等级的电力线路所能传输的功率与传输距离是有限的

2、。,表 电力线路额定电压等级与传输功率、传输距离的经验估计,2018/10/14,一、电力变压器的用途,2018/10/14,一、电力变压器的用途,由于制造上的困难，发电机电压不可能很高（目前在20KV以下），所以在发电厂中要用升压变压器将发电机电压升到很高，才能将大量的电能送往远处的用电地区，如35KV、66KV、110KV、220kv、330kv、500kv等。而在用电负荷处，再用降压变压器将电压降低到适当的数值供用户电气设备使用。电力变压器在传输电能的时候，本身也有一些有功损耗，但数量不大，因而传输效率很高。中小型变压器的效率不低于95，大型变压器效率可达到98以上。,2018/10/14,二、电力变压器的分类,1、按功能分：电力变压器按功能分，有升压变压器和降压变压器两大类。工厂变电所都采用降压变压器。终端变电所的降压变压器，也称配电变压器。,2018/10/14,二、电力变压器的分类,2、按容量分：电力变压器按容量系列分，有R8容量系列和R10容量系列两大类。R8容量系列指容量等级是按R81.33倍数递增的，我国老的变压器容量等级采用此系列，如：100kvA、135kvA、1

3、80kvA、240kvA、320kvA、420kvA、560kvA、750kvA、1000kvA等。R10容量系列 指容量等级是按R10 1.26倍数递增的。R10系列的容量等级较密，便于合理选用，是IEC（国际电工委员会）推荐采用的。我国新的变压器容量等级采用此系列，如：100KVA、125kvA、160kvA、200kvA、250kvA、315kvA、400kvA、500kvA、630kvA、800kvA、1000kvA。,2018/10/14,二、电力变压器的分类,3、按相数分：电力变压器按相数分，有单相和三相两大类。工厂变电所通常都采用三相电力变压器。,2018/10/14,二、电力变压器的分类,4、按调压方式分：电力变压器按调压方式分，有无载调压（又称无励磁调压）和有载调压两大类。工厂变电所大多数采用无载调压变压器。,电力变压器通常都有调压开关，分三个档为：即10500V、10000V 9500V。一般变压器出厂时，调压开关都在10000V档位上，如果输入电压低于10000V时，则输出电压也达不到要求，这就需要把调压开关调到9500V档位。在操作调压开关前，必须先把变压器的输

4、入和输出端与系统线路断开后方可进行操作。这就叫无载调压。,2018/10/14,二、电力变压器的分类,5、按绕组结构分：电力变压器按绕组结构分，有单绕组自耦变压器、双绕组变压器、三绕组变压器。工厂变电所大多采用双绕组变压器。,2018/10/14,二、电力变压器的分类,6、按绕组绝缘及冷却方式分类：电力变压器按绕组绝缘及冷却方式分，有油浸式、干式和充气式（SF6）等。其中油浸式变压器，又有油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水冷式和强迫油循环冷却式等。工厂变电所大多采用油浸自冷式变压器。所谓充气式变压器是指变压器的磁路（铁心）与绕组均位于一个充有绝缘气体的外壳内的变压器。以往，一般情况下是采用SF6气体，所以又称气体绝缘变压器。,2018/10/14,二、电力变压器的分类,7、按绕组导体材质分：电力变压器按绕组导体材质分，有铜绕组变压器和铝绕组变压器两大类。工厂变电所过去大多采用铝绕组变压器，但低损耗的铜绕组变压器现在得到了越来越广泛的应用。,2018/10/14,三、电力变压器的型号,特殊使用环境代号,额定电压,额定容量,特殊用途和特殊结构代号,设计序号,调压方式,导线材料,绕组数,油循环方

5、式,冷却方式,相数,产品类别,2018/10/14,三、电力变压器的型号,1、产品类别代号O-自耦变压器，通用电力变压器不标 H-电弧炉变压器 C-感应电炉变压器 Z-整流变压器 K-矿用变压器 Y-试验变压器,2018/10/14,三、电力变压器的型号,2、相数D-单相变压器 S-三相变压器,2018/10/14,三、电力变压器的型号,3、冷却方式F-风冷式 W-水冷式注：油浸自冷式和空气自冷式不标注,2018/10/14,三、电力变压器的型号,4、油循环方式N自然循环 O强迫导向循环 P强迫循环,2018/10/14,三、电力变压器的型号,5、绕组数S三绕组 注：双绕组不标注,2018/10/14,三、电力变压器的型号,6、导线材料L铝绕组 注：铜绕组不标注,2018/10/14,三、电力变压器的型号,7、调压方式 Z有载调压 注：无载调压不标注,2018/10/14,三、电力变压器的型号,8、性能水平代号（设计序号）,2018/10/14,三、电力变压器的型号,9、特殊用途或特殊结构代号Z低噪声用； L电缆引出 X现场组装式； J中性点为全绝缘； CY发电厂自用变压器,2018/

6、10/14,三、电力变压器的型号,10、变压器的额定容量变压器的额定容量，单位为KVA。,2018/10/14,三、电力变压器的型号,11、变压器的额定电压变压器高压侧 空载时的额定线电压，单位为KV。,2018/10/14,三、电力变压器的型号,例1： 一台三相、油浸、风冷、双绕组、无励磁调压、铝导线、20000 kVA、110 kV级电力变压器产品，其性能水平符合GB/T 6451规定，该产品的型号为：,SFL720000/110,2018/10/14,三、电力变压器的型号,例2：一台三相、油浸、水冷、强迫油循环、双绕组、有载调压、铜导线、360000 kVA、220 kV级低噪声用电力变压器的产品，其性能水平符合GB/T 6451规定，该产品的型号为：,SWPZ7Z360000/220,2018/10/14,第二节 油浸式电力变压器的结构,2018/10/14,2018/10/14,油 浸 式 电 力 变 压 器,油浸式电力变压器的结构,器身,油箱,冷却装置,保护装置,出线装置,铁心、绕组、绝缘结构、引线、分接开关,油箱本体（箱盖、箱壁、箱底）和附件（放油阀门、油样活门、接地螺栓

7、、铭牌,散热器和冷却器,储油柜（油枕）、油位表、防爆管（安全气道）、吸湿器(呼吸器)、温度计、净油器、气体继电器（瓦斯继电器）,高压套管、低压套管,2018/10/14,2.分接开关,1.高压套管,4.瓦斯继电器,3.低压套管,6.油枕,5.防爆管,8.吸湿器,7.油位表,10.铭牌,9.散热器,12.油样活门,11.接地螺栓,14.活门,13.放油阀门,16.温度计,15.绕组,18.净油器,17.铁芯,20.变压器油,19.油箱,油浸式电力变压器的结构,2018/10/14,1 . 铁芯,铁芯在电力变压器中是重要的组成部件之一。它由高导磁的硅钢片叠积和钢夹件夹紧而成，铁心具有两个方面的功能。 在原理上，铁心是构成变压器的磁路。它把一次电路的电能转化为磁能，又把该磁能转化为二次电路的电能，因此，铁心是能量传递的媒介体。 在结构上，它是构成变压器的骨架。在它的铁心柱上套上带有绝缘的线圈，并且牢固地对它们支撑和压紧。,2018/10/14,变压器铁芯涡流的形成,当成块的金属放在变化的磁场中或者在磁场中运动时，金属内将产生感应电流。这种电流在金属内自成闭合回路，犹如水的旋涡故称涡流，由于成

8、块金属的电阻很小，所以涡流很强，使成块金属大量发热，同时电能遭到大量的浪费。,1 . 铁芯,2018/10/14,为了减少铁心的磁滞和涡流损耗，铁心用厚度为0.30.5mm的硅钢片冲剪成几种不同尺寸，并在表面涂厚为0.010.13mm的绝缘漆，烘干后按一定规则叠装而成。由于硅钢片比普通钢的电阻串大，因此利用硅钢片制成的铁心可以进一步减小涡流损耗。,1 . 铁芯,2018/10/14,接地片,上夹件,铁轭螺杆,拉螺杆,芯柱绑扎,铁心磁导线,下夹件,铁心的结构,1 . 铁芯,2018/10/14,2.绕组,绕组是变压器最基本的组成部分，它与铁心合称电力变压器本体，是建立磁场和传输电能的电路部分。电力变压器绕组由高压绕组，低压绕组，对地绝缘层（主绝缘），高、低压绕组之间绝缘件及由燕尾垫块，撑条构成的油道，高压引线，低压引线等构成。,2018/10/14,不同容量、不同电压等级的电力变压器，绕组形式也不一样。一般电力变压器中常采用同心式和交叠式两种结构形式。,2.绕组,2018/10/14,同心式绕组是把高压绕组与低压绕组套在同一个铁心上，一般是将低压绕组放在里边，高压绕组套在外边，以便绝缘处

9、理。但大容量输出电流很大的电力变压器，低压绕组引出线的工艺复杂，往往把低压绕组放在高压绕组的外面。同心式绕组结构简单、绕制方便，故被广泛采用。 绝缘方面 电压调节引线,2.绕组,2018/10/14,交叠式绕组又叫交错式绕组，在同一铁心上，高压绕组、低压绕组交替排列、绝缘较复杂、包扎工作量较大。它的优点是力学性能较好，引出线的布置和焊接比较方便、漏电抗较小，一般用于电压为35KV及以下的电炉变压器中。,2.绕组,2018/10/14,3.分接开关,变压器调压是在变压器的某一绕组上设置分接头，当变换分接头时就减少或增加了一部分线匝，使带有分接头的变压器绕组的匝数减少或增加，其他绕组的匝数没有改变，从而改变了变压器绕组的匝数比。绕组的匝数比改变了，电压比也相应改变，输出电压就改变，这样就达到了调整电压的目的。,2018/10/14,在一般情况下是在高压绕组上抽出适当的分接头，因为高压绕组常套在外面，引出分接头方便；另外高压侧电流小，引出的分接引线和分接开关的载流部分截面积小，开关接触部分也容易解决。,3.分接开关,2018/10/14,调压方式有无励磁调压和有载调压两种。无励磁调压时，不是

10、变压器二次不带负载，而是把变压器各侧都与电网断开，变压器不带电的时候才能调压，在变压器无励磁情况下变换绕组的分接头；有载调压时，变压器是在不中断负载的情况下进行变换绕组的分接头。,3.分接开关,2018/10/14,变压器无励磁分接开关的额定电压范围较窄，调节级数较少。额定调压范围以变压器额定电压的百分数表示为5或22.5。根据使用要求，在调压范围和级数不变的情况下，允许增加负分接级数，减少正分接级数。无励磁调压变压器在额定电压5范围内改变分接位置运行时，其额定容量不变。如为7和10%分接时，其容量按制造厂的规定；如无制造厂规定，则容量应相应降低2.5和5。,3.分接开关,2018/10/14,3.分接开关,3档输出电压最低，1档输出电压最高,2018/10/14,4.油枕,当变压器油的体积随着油的温度膨胀或减小时，油枕起着调节油量，保证变压器油箱内经常充满油的作用。 如没有油枕，油箱内的油面波动就会带来一下不利因素： 一是油面降低时露出铁芯和线圈部分会影响散热和绝缘； 二是随着油面波动空气从箱盖缝里排出和吸进，而由于上层油温很高，使油很快地氧化和受潮。油枕的油面比油箱的油面要小，这样，可以减少油和空气的接触面，防止油被过速地氧化和受潮。 三是油枕的油在平时几乎不参加油箱内的循环，它的温度要比油箱内的上层油温的低得多，油的氧化过程也慢的多，因此有了油枕，可以防止油的过速氧化。,

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