变压器课件.pptx

1 单单 位：位：电力处检修工区电力处检修工区 主讲人：主讲人：程程 祖祖 军军 2目目 录录一、变压器的工作原理和结构一、变压器的工作原理和结构二、变压器的运行二、变压器的运行四、互感器四、互感器三、三、其他变压器其他变压器 前前 言言3前前 言言 4前前 言言 这一功的能实现，对电力系统非常重要如：远距离输电，须将电压升高，以降低损耗，PI2R=（P/U）2R；对用电设备的供电，又需将升高的电压降低，就用降压变压器，以满足各类负荷的需求；在保护、测量中又需使用仪用互感器等等。变压器的分类：？变压器利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能变成另一种或几种电压等级的交流电能。5一、变压器的工作原理和结构一、变压器的工作原理和结构 变压器的基本原理是电磁感应原理。是变压器的基本原理是电磁感应原理。是“电生磁、磁生电电生磁、磁生电”现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。换的知识。1 1、变压器的工作原理、变压器的工作原理1.1 1.1 螺线管的磁场螺线管的磁场(电生磁电生磁)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。过时，其所建立的磁场如图所示。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。就是螺线管产生的磁场方向。6一、变压器的工作原理和结构一、变压器的工作原理和结构 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。小，匝数越多，电流越大，则产生的磁力线越多，磁场就越强。1.2 1.2 线圈线圈 铁芯是变压器的主磁路铁芯是变压器的主磁路，又作为绕组的支撑骨架。铁芯，又作为绕组的支撑骨架。铁芯柱上套装绕组。芯式变压器的原、副绕组套装在铁芯的两个柱上套装绕组。芯式变压器的原、副绕组套装在铁芯的两个铁芯柱上，如图所示。铁芯柱上，如图所示。7一、变压器的工作原理和结构一、变压器的工作原理和结构 1.3 电磁感应原理回顾 法拉第的贡献：e=d/dt，即变化的磁场产生电场，这就是电磁感应原理。1.4 工作原理：图中在闭合的铁芯上，饶有两个互相绝缘的绕组，其中，接入电源的一侧叫一次侧绕组，输出电能的一侧为二次侧绕组。当电源电压加到一次绕组后，产生交变的电流，在铁芯中产生交变的磁通。根据电磁感应原理：此交变磁通在一次绕组中产生感应电势，如图；在二次绕组中产生感应电势，如图，如果二次绕组与外电路的负荷接通，便有电流流入负荷，即二次绕组有电能输出。8一、变压器的工作原理和结构一、变压器的工作原理和结构 根据电磁感应定律可以推出：一次绕组感应电势为：E1=4.44fN1m（1）二次绕组感应电势为：E2=4.44fN2m（2）式中：f为电源频率，N1为一次绕组匝数，N2为二次绕组匝数，m为铁心中主磁通幅值。由（1）和（2）式得出：E1/E2=N1/N2(3)这说明一、二次侧感应电势之比等于绕组匝数之比。忽略漏电抗和电阻，可近似的认为E1=U1 E2=U2，则有：U1/U2=N1/N2=E1/E2=K，K为变压器的变比。9一、变压器的工作原理和结构一、变压器的工作原理和结构 如果改变变压器一、二次侧绕组的匝数，就能够改变变压器一、二次侧绕组的电压，这就是变压器能够改变电压的道理。如果忽略变压器的内损耗（上课时可指出具体损耗），可认为变压器二次输出功率等于变压器一次输入功率。即P=U1I1=U2I2（4）由（4）可以得出I1/I2=N2/N1=1/K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（考点）。10一、变压器的工作原理和结构一、变压器的工作原理和结构 2 2、变压器的结构、变压器的结构本节以中小型油浸电力变压典型结构为例进行讲述。如下图：本节以中小型油浸电力变压典型结构为例进行讲述。如下图：11一、变压器的工作原理和结构一、变压器的工作原理和结构 2.1 铁芯a、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。b、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。c、铁磁材料：铁磁材料的要求导磁性能好。12一、变压器的工作原理和结构一、变压器的工作原理和结构 2.2 绕组 绕组是变压器的电路部分。根据高低压绕组排列方式不同，分为同心式和交叠式。为什么低压绕组靠铁芯？13一、变压器的工作原理和结构一、变压器的工作原理和结构 2.3 绝缘内部绝缘材料主要有：变压器油、绝缘纸板、电缆纸、皱纹纸等。14一、变压器的工作原理和结构一、变压器的工作原理和结构 2.4 分接开关a、为什么要使用分接开关（分接开关的作用）。b、什么叫分接开关和调压电路？c、调压方式有哪些？d、为什么常接在高压侧？15一、变压器的工作原理和结构一、变压器的工作原理和结构 2.5、冷却装置a、为什么要使用冷却装置（冷却装置的作用）?b、冷却装置的形式？c、冷却方式有那些？16一、变压器的工作原理和结构一、变压器的工作原理和结构 17一、变压器的工作原理和结构一、变压器的工作原理和结构 油箱是油浸式变压器的外壳，变压器器身至于油箱内，里面充满变压器油。分为吊器身式油箱和吊箱壳式油箱。2.6 油箱18一、变压器的工作原理和结构一、变压器的工作原理和结构 2.7 储油柜（油枕）a、储油柜的作用?b、与储油柜连接的部分有那些？2.8 安全气道 安全气道的作用？当压力整定值时动作，就象保护整定值一样2.9 吸湿器 吸湿器的作用？里面放着硅胶，硅胶可吸水，一般呈蓝色或白色，当吸潮到一定程度后呈粉红色或黄色，此时应更换。2.10 气体继电器气体继电器的作用？19一、变压器的工作原理和结构一、变压器的工作原理和结构 变压器上有哪些套管？套管的组成部分？绝缘情况？套管的作用？净油器的作用？里面也放着硅胶，它通过变压器油的自然循环，吸收其中的水分和杂质，使油再生。2.12 净油器2.11 套管20一、变压器的工作原理和结构一、变压器的工作原理和结构 问题1：电力变压器的组成？各有什么作用？21一、变压器的工作原理和结构一、变压器的工作原理和结构 3 3、变压器的型号及技术参数、变压器的型号及技术参数3.1 型号例如：SFZ-10000/110表示额定容量为10000kVA，高压绕组额定电压110kV电力变压器。22一、变压器的工作原理和结构一、变压器的工作原理和结构 3.2 相数变压器分三相和单相两种。3.3 额定频率 我国为50H z，有些国家为60Hz。频率就是电压或电流完成一个周波所需时间的倒数。23一、变压器的工作原理和结构一、变压器的工作原理和结构 3.4 额定电压、额定容量和额定电流 额定电压是指变压器线电压（有效值），它应与所连接的输变电线路电压相符合。额定容量是指在变压器铭牌规定的额定状态下，变压器二次侧的输出能力。对多绕组变压器，其额定容量为最大绕组的额定容量；对双绕组变压器的额定容量即为绕组的额定容量。额定电流是指变压器线线电流（有效值），即通过绕组线端的电流。三者间的关系为：单相变压器：Sn=InUn 三相变压器：Sn=3InUn24一、变压器的工作原理和结构一、变压器的工作原理和结构 当三相变压器为Y连接时，线电流为绕组电流，线电压为3绕组电压；当三相变压器为D连接时，线电流为3绕组电流，线电压为绕组电压。3.5 三角形与星形连接AABBCCOOIIN2N2aabbcc25一、变压器的工作原理和结构一、变压器的工作原理和结构 3.6 绕组连接组标号 绕组连接组标号仅对三相变压器或三相变压器组而言。三相电力变压器有星形（Y）、三角形（D）、曲折形（Z）连接，中性点用N表示，高压侧用大写，低压侧（中压侧）用小写表示。3.7 调压范围问题：变压器为什么要具备一定的调压能力？如何才能达到调压的目的？26一、变压器的工作原理和结构一、变压器的工作原理和结构 3.8 变压器的四大参数 变压器二次侧开路，一次绕组施加额定频率的额定电压时一次绕组中所流过的电流I0，称空载电流；变压器从电源吸收的功率称空载损耗；变压器二次侧短路，一次绕组施加电压使其电流达到额定值，此时所施加的电压称阻抗电压UZ，变压器从电源吸收的功率称短路损耗。3.9 电压调整率 电压调整率是在给定负载功率因数下（一般取0.8）二次空载电压U2N和二次负载电压U2之差与二次额定电压U2N的比，即U%=(U2N-U2)/U2N100%。是衡量变压器供电质量好坏的数据。27一、变压器的工作原理和结构一、变压器的工作原理和结构 3.10 效率 为输出的有功功率与输入的有功功率之比的百分数，一般可达到90以上。3.11 冷却方式种类有哪些?28二、变压器的运行二、变压器的运行 1 变压器允许运行方式1.1 允许温度与温升绕组和铁芯产生的绕组和铁芯产生的损耗转化成的热量损耗转化成的热量变压器各部变压器各部件吸收的热量件吸收的热量散发到冷却散发到冷却介质中的热量介质中的热量当散发的热量与产生的热量相等时当散发的热量与产生的热量相等时变压器各部件的温度达到稳定变压器各部件的温度达到稳定温度不再升高。温度不再升高。1）热量来源？2）为何要限制温度？29二、变压器的运行二、变压器的运行 温度关系是：温度关系是：绕组温度绕组温度铁芯温度变压器油温度 为了便于监视运行中变压器各部件的温度，规定以为了便于监视运行中变压器各部件的温度，规定以上层油上层油温温为允许温度。为允许温度。为防止油质劣化，规定油温最高不超过95摄氏度。正常状态下变压器油温规定：一般不应超过85摄氏度，对于强迫油循环不宜经常超过75摄氏度。温升：变压器的温度与周围环境温度的差。规定：周围环境最高温度为40摄氏度。30二、变压器的运行二、变压器的运行 1.2 变压器过负载能力 什么叫过负载能力呢？答：在不损害变压器绝缘和降低变压器使用寿命的前提下，变压器在较短时间内所输出的最大容量为变压器的过负荷能力。一般以过负载倍数（变压器所输出的最大容量与额定容量之比）表示。变压器过负载能力可分为正常情况下的过负载能力和事故情况下的过负载能力。现在分别说明：31二、变压器的运行二、变压器的运行 变压器在正常情况下的过负载能力变压器在正常情况下的过负载能力 正常运行时，由于你们专业厂的生产情况不同，一昼夜负载有高峰、有低谷。高峰时就可能造成变压器的过负载。有关规程规定，室外变压器，总的过负载不得超过30；室内变压器为20。变压器在事故时过负载能力变压器在事故时过负载能力 当电力系统或用户变电站发生事故时，为保证对重要设备的连续供电，允许变压器短时过负载的能力。变压器允许短路变压器允许短路 变压器突然短路时，其短路电流为额定电流的25到30倍，因而变压器的铜耗将达到额定电流时候的几百倍，故绕组温度上升很快。一般，铜线绕组的变压器温度达到250是允许的，上升到这个温度需要5s，而保护动作一般是毫秒级的，尚未达到这个温度断路器早已跳闸。32二、变压器的运行二、变压器的运行 1.3 允许电压波动范围 只要电源电压不超过额定值的5，变压器都可在额定负载下运行。33二、变压器的运行二、变压器的运行 2 2 变压器并列运行2.1 并列运行的目的 a a、提高供电可行性；b b、提高变压器运行经济性；c c、可以减少总备用容量，并 可随着用电量的增加分批 增加新的变压器。34二、变压器的运行二、变压器的运行 2.2 理想并列运行的条件 a a、联结组标号相同；b b、电压比相等（允许有5 的差值）；c c、阻抗电压uz%相等（允许有10 的差值）。35二、变压器的运行二、变压器的运行 2.3 2.3 变压器油及运行 2.3.1 变压器油作用 a a、保护变压器的绝缘；b b、散热和冷却；2.3.2 变压器油运行 变压器试验 试验项目：耐压试验、介质损耗试验和简化试验。取油注意事项。见书p37 变压器油运行管理 补油注意事项：补油注意事项：a a、10kV及以下变压器可补入不同牌号的油，但应作混油的耐压试验；b b、35kV及以上变压器应补入相同牌号的油，也应作混油的耐压试验；c c、补油后要检查气体继电器，及时放出气体。若在24h后无问题，可重新将瓦斯保护接入跳闸回路；36二、变压器的运行二、变压器的运行 2.4 变压器巡视检查 巡视检查内容和周期：见书p38 2.5 变压器异常运行和常见故障分析变压器异常运行通常可以通过声音来判别，声音异常的原因有：1）负载电流变大，变压器声音变大，如启动大容量动力设备时；2）变压器过负载时，发出很高且很沉重的嗡嗡声；3）当系统短路或接地时，会通过很大的短路电流，变压器会产生很大的噪音；4）有较大的高次谐波时，变压器的声音变大，如整流设备或电弧炉；5）当变压器内部放电时，会产生噼啪声。37二、变压器的运行二、变压器的运行 2.6 绝缘套管闪络和爆炸的原因有：1）套管密封不严进水而使绝缘受潮损坏；外部原因2）套管的电容芯子制造不良，使内部游离放电；内部原因3）套管积垢严重或套管上有大的裂纹和碎片。后天原因2.7 2.7 变压器油色谱在线监测系统分析 什么叫在线监测及其好处？常规方法的弊病。对此大家只需了解。见书p3938三、其他变压器三、其他变压器 1 干式变压器（从绝缘出发）定义：铁芯和绕组不侵渍在绝缘液体中的变压器。分类：分类：a 环氧树脂绝缘干式变压器。明白使用的绝缘材料，其特点，如何制作。39三、其他变压器三、其他变压器 b 气体绝缘干式变压器。明白使用的绝缘材料，其材料特点，变压器的结构特点。c H级绝缘干式变压器。明白使用的绝缘材料，其材料特点。40三、其他变压器三、其他变压器 2 非晶态合金铁芯变压器（从铁芯出发）主要目的就是降低铁芯损耗，了解该材料的特点。3 低损耗油浸变压器（从制造工艺出发）了解改进了哪些工艺？4 卷铁芯变压器（从铁芯制造工艺出发）41四、互感器四、互感器 互感器是变压器中的一种仪用设备，是供电系统中测量和保护用的重要设备，分为电流互感器和电压互感器。42 电流互感器是将高压系统的电流或低压系统中的大电流改变为低压标准的小电流（5A或1A）可以讲1A的好处。其在电力系统中的接线图如图：TA电流互感器 TV电压互感器电压互感器是将系统的高电压改变为标准的低电压（100V或100/3V)四、互感器四、互感器 43 电压互感器原理也是利用电磁感应原理工作的，类似一台降压变压器。如图：其高压绕组与被测电路并联，低压绕组与测量仪表电压线圈并联，这是接线情况。电压线圈的内阻抗很大（为什么要这样做），所以电压互感器运行时，相当于一台空载运行的变压器。二次侧不能短路二次侧不能短路，否则绕组将被烧毁（原因）。2.1 电压互感器原理2 电压互感器1 互感器的作用（书）四、互感器四、互感器 44 2.2 电压互感器分类 按用途分测量用电压互感器和保护用电压互感器。其标准准确度有：标准仪表：0.2级，计量仪表：0.5级，一般测量仪表13级，保护用0.2和0.5级。四、互感器四、互感器 45四、互感器四、互感器 462.3 电压互感器型号a、三相电压互感器只限于制成10kV及以下电压等级；b、三绕组电压互感器的第三绕组主要供给监视电网绝缘和接地保护装置。举例：JSJW10表示什么？2.4 电压互感器容量 电压互感器容量是指其二次绕组允许接入的负载功率（以VA值表示），分额定容量和最大容量。四、互感器四、互感器 472.5 电压互感器运行a、一、二次接线应保证极性正确；b、一、二次绕组都应装设熔断器（保护专用互感器二次侧 除外）目的是防止短路故障；c、二次绕组、铁芯和外壳都必须可靠接地。意义：绕组绝缘损坏时，二次绕组对地电压不会升高，以 保证人身和设备安全；d、二次绕组电压降不超过额定电压的0.5 接0.5级电能表时不得超过0.25；四、互感器四、互感器 482.6 电压互感器的巡视检查（书）2.7 电压互感器的异常运行第六条2.8 电压互感器更换线圈（书）2.9 电压互感器停用注意事项a 防止反充电；b 试验和检查。四、互感器四、互感器 4950 3 电流互感器3.1 电流互感器工作原理 电流互感器也是利用电磁感应原理工作的，其结构与普通变压器相似。如图：串联在线路里，二次绕组与测量仪表电流线圈串联，这是接线情况。其一次绕组匝数很少（为什么？），其电流大小取决于线路的负载电流，与二次负载无关，由于接在二次侧的电流线圈的内阻抗很小，所以电流互感器运行时，相当于一台短路运行的变压器。利用一、二次绕组不同的匝数比就可将系统的大电流变为小电流来测量。电流互感器正常运行时，互感器的二次绕组不能开路二次绕组不能开路，否则会产生很高的电压，危及操作人员和仪表的安全。四、互感器四、互感器 51 3.2 电流互感器分类按用途分测量用电流互感器和保护用电流互感器。其标准准确度有：标准仪表：0.2级，计量仪表：0.5级，一般测量仪表13级，保护用0.2和0.5级。10P20什么意思？3.3 电流互感器的变流比 一次绕组的额定电流与二次绕组额定电流之比一次额定电流：525000A，二次额定电流一般5A。1A的好处？四、互感器四、互感器 52 3.4 电流互感器容量 电流互感器容量是指其二次绕组允许接入的负载功率（以VA值表示），其标准值为5100VA。3.5 电流互感器型号举例：LQJ10表示什么？3.6 电流互感器运行 见书p49四、互感器四、互感器 53