電力變壓器簡要概述.doc

電力變壓器科技名詞定義中文名稱：電力變壓器 英文名稱：power transformer 定義：通過電磁感應將一個系統(tǒng)的交流電壓和電流轉(zhuǎn)換為另一個系統(tǒng)的電壓和電流的電力設備。由鐵心和套于其上的兩個或多個繞組組成。 所屬學科：電力（一級學科）；變電（二級學科） 本內(nèi)容由全國科學技術名詞審定委員會審定公布 百科名片 電力變壓器電力變壓器是一種靜止的電氣設備，是用來將某一數(shù)值的交流電壓（電流）變成頻率相同的另一種或幾種數(shù)值不同的電壓（電流）的設備。三相油浸式電力變壓器外形圖 1-銘牌；2-信號式 溫度計；3-吸濕器；4-油標；5-儲油柜；6-安全氣道 7-氣體繼電器；8-高壓套管；9-低壓套管；10-分接 開關；11-油箱； 12-放油閥門；13-器身；14-接地板；15-小車 概述電力變壓器是一種靜止的電氣設備，是用來將某一數(shù)值的交流電壓（電流）變成頻率相同的另一種或幾種數(shù)值不同的電壓（電流）的設備。當一次繞組通以交流電時，就產(chǎn)生交變的磁通，交變的磁通通過鐵芯導磁作用，就在二次繞組中感應出交流電動勢。二次感應電動勢的高低與一二次繞組匝數(shù)的多少有關，即電壓大小與匝數(shù)成正比。主要作用是傳輸電能，因此，額定容量是它的主要參數(shù)。額定容量是一個表現(xiàn)功率的慣用值，它是表征傳輸電能的大小，以kVA或MVA表示，當對變壓器施加額定電壓時，根據(jù)它來確定在規(guī)定條件下不超過溫升限值的額定電流。現(xiàn)在較為節(jié)能的電力變壓器是非晶合金鐵心配電變壓器，其最大優(yōu)點是，空載損耗值特低。最終能否確?？蛰d損耗值，是整個設計過程中所要考慮的核心問題。當在產(chǎn)品結構布置時，除要考慮非晶合金鐵心本身不受外1力的作用外，同時在計算時還須精確合理選取非晶合金的特性參數(shù)。國內(nèi)生產(chǎn)電力變壓器較大的廠家有特變電工，洛陽星牛，保變天威，西電集團，山東電力設備廠等。 供配電方式10KV高壓電網(wǎng)采用三相三線中性點不接地系統(tǒng)運行方式。 電力變壓器用戶變壓器供電大都選用Yyn0結線方式的中性點直接接地系統(tǒng)運行方式，可實現(xiàn)三相四線制或五線制供電，如TN-S系統(tǒng)。 配電電力變壓器配電電力變壓器是一種靜止的電氣設備，是用來將某一數(shù)值的交流電壓（電流）變成頻率相同的另一種或幾種數(shù)值不同的電壓（電流）的設備。當一次繞組通以交流電時，就產(chǎn)生交變的磁通，交變的磁通通過鐵芯導磁作用，就在二次繞組中感應出交流電動勢。二次感應電動勢的高低與一二次繞組匝數(shù)的多少有關，即電壓大小與匝數(shù)成正比。主要作用是傳輸電能，因此，額定容量是它的主要參數(shù)。額定容量是一個表現(xiàn)功率的慣用值，它是表征傳輸電能的大小，以kVA或MVA表示，當對變壓器施加額定電壓時，根據(jù)它來確定在規(guī)定條件下不超過溫升限值的額定電流?，F(xiàn)在較為節(jié)能的電力變壓器是非晶合金鐵心配電變壓器，其最大優(yōu)點是，空載損耗值特低。最終能否確?？蛰d損耗值，是整個設計過程中所要考慮的核心問題。當在產(chǎn)品結構布置時，除要考慮非晶合金鐵心本身不受外1力的作用外，同時在計算時還須精確合理選取非晶合金的特性參數(shù)。國內(nèi)生產(chǎn)電力變壓器較大的廠家有特變電工洛陽星牛等。 主要部件及作用、普通變壓器的原、副邊線圈是同心地套在一個鐵芯柱上，內(nèi)為低壓繞組，外為高壓繞組。（電焊機變壓器原、副邊線圈分別裝在兩個鐵芯柱上） 變壓器在帶負載運行時，當副邊電流增大時，變壓器要維持鐵芯中的主磁通不變，原邊電流也必須相應增大來達到平衡副邊電流。 變壓器二次有功功率一般變壓器額定容量（KVA）0.8（變壓器功率因數(shù)）KW。 、電力變壓器主要有： A、吸潮器（硅膠筒）：內(nèi)裝有硅膠，儲油柜（油枕）內(nèi)的絕緣油通過吸潮器與大氣連通，干燥劑吸收空氣中的水分和雜質(zhì)，以保持變壓器內(nèi)部繞組的良好絕緣性能；硅膠變色、變質(zhì)易造成堵塞。 B、油位計：反映變壓器的油位狀態(tài)，一般在+20O左右，過高需放油，過低則加油；冬天溫度低、負載輕時油位變化不大，或油位略有下降；夏天，負載重時油溫上升，油位也略有上升；二者均屬正常。 C、油枕：調(diào)節(jié)油箱油量，防止變壓器油過速氧化，上部有加油孔。 D、防爆管：防止突然事故對油箱內(nèi)壓力聚增造成爆炸危險。 E、信號溫度計：監(jiān)視變壓器運行溫度，發(fā)出信號。指示的是變壓器上層油溫，變壓器線圈溫度要比上層油溫高10。國標規(guī)定：變壓器繞組的極限工作溫度為105OC；（即環(huán)境溫度為40OC時），上層溫度不得超過95OC，通常以監(jiān)視溫度（上層油溫）設定在85OC及以下為宜。 F、分接開關：通過改變高壓繞組抽頭，增加或減少繞組匝數(shù)來改變電壓比。 ：U1/U2W1/W2，U1W2U2W1， ：U2U1W2/W1。 一般變壓器均為無載調(diào)壓，需停電進行：常分、三擋+5%、0%、-5%（一次為10.5KV、10KV、0.95KV二次為380V、400V、420V），出廠時一般置于擋。 G、瓦斯信號繼電器：（氣體繼電器）輕瓦斯、重瓦斯信號保護。上接點為輕瓦斯信號，一般作用于信號報警，以表示變壓器運行異常；下接點為重瓦斯信號，動作后發(fā)出信號的同時使斷路器跳閘、掉牌、報警；一般瓦斯繼電器內(nèi)充滿油說明無氣體，油箱內(nèi)有氣體時會進入瓦斯繼電器內(nèi)，達到一定程度時，氣體擠走貯油使觸點動作；打開瓦斯繼電器外蓋，頂上有二調(diào)節(jié)桿，擰開其中一帽可放掉繼電器內(nèi)的氣體；另一調(diào)節(jié)桿是保護動作試驗紐；帶電操作時必須戴絕緣手套并強調(diào)安全。 送電A、新變壓器除廠家進行出廠試驗外，安裝竣工投運前均應現(xiàn)場吊芯檢查；大修后也一樣。（短途運輸沒有顛簸時可不進行，但應作耐壓等試驗） 電力變壓器B、變壓器停運半年以上時，應測量絕緣電阻，并做油耐壓試驗。 C、變壓器初次投入應作5次全電壓合閘沖擊試驗，大修后為3次同時應空載運行24h無異常，才能逐步投入負載；并做好各項記錄。目的是為了檢查變壓器絕緣強度能否承受額定電壓或運行中出現(xiàn)的操作過電壓，也是為了考核變壓器的機械強度和繼電保護動作的可靠程度。 D、新裝和大修后的變壓器絕緣電阻，在同一溫度下，應不低于制造廠試驗值的70%。 E、為提高變壓器的利用率，減少變損，變壓器負載電流為額定電流的7585時較為合理。 巡檢變配電所有人值班時，每班巡檢一次，無人值班可每周一次，負荷變化激烈、天氣異常、新安裝及變壓器大修后，應增加特殊巡視，周期不定。 A、負荷電流是否在額定范圍之內(nèi)，有無劇烈的變化，運行電壓是否正常。 B、油位、油色、油溫是否超過允許值，有無滲漏油現(xiàn)象。 C、瓷套管是否清潔，有無裂紋、破損和污漬、放電現(xiàn)象，接觸端子有否變色、過熱現(xiàn)象。 D、吸潮器中的硅膠變色程度是否已經(jīng)飽和，變壓器運行聲音是否正常。 E、瓦斯繼電器內(nèi)有否空氣，是否充滿油，油位計玻璃有否破裂，防爆管的隔膜是否完整。 F、變壓器外殼、避雷器、中性點接地是否良好，變壓器油閥門是否正常。 G、變壓器間的門窗、百葉窗鐵網(wǎng)護欄及消防器材是否完好，變壓器基礎有否變形。 定期試驗和保養(yǎng)、油樣化驗耐壓、雜質(zhì)等性能指標每三年進行一次，變壓器長期滿負荷或超負荷運行者可縮短周期。 、高、低壓絕緣電阻不低于原出廠值的70（10M），繞組的直流電阻在同一溫度下，三相平均值之差不應大于2，與上一次測量的結果比較也不應大于2。 、變壓器工作接地電阻值每二年測量一次。 、停電清掃和檢查的周期，根據(jù)周圍環(huán)境和負荷情況確定，一般半年至一年一次； 主要內(nèi)容有_清除巡視中發(fā)現(xiàn)的缺陷、瓷套管外殼清掃、破裂或老化的膠墊更換、連接點檢查擰緊、缺油補油、呼吸器硅膠檢查更換等。 電力變壓器的接地 、變壓器的外殼應可靠接地，工作零線與中性點接地線應分別敷設，工作零線不能埋入地下。 、變壓器的中性點接地回路，在靠近變壓器處，應做成可拆卸的連接螺栓。 、裝有閥式避雷器的變壓器其接地應滿足三位一體的要求；即變壓器中性點、變壓器外殼、避雷器接地應連接在一處共同接地。 、接地電阻應4歐姆。 保護選擇、變壓器一次電流=S/（1.732*10），二次電流=S/（1.732*0.4）。 、變壓器一次熔斷器選擇=1.52倍變壓器一次額定電流（100KVA以上變壓器）。 、變壓器二次開關選擇=變壓器二次額定電流。 、800KVA及以上變壓器除應安裝瓦斯繼電器和保護線路，系統(tǒng)回路還應配置相適應的過電流和速斷保護；定值整定和定期校驗。 并行條件應同時滿足以下條件_聯(lián)接組別應相同、電壓比應相等(允許有0.5的誤差)、阻抗電壓應相等(允許有10的差別)、容量比不應大于31。 三相變壓器是3個相同的容量單相變壓器的組合.它有三個鐵芯柱,每個鐵芯柱都繞著同一相的2個線圈,一個是高壓線圈,另一個是低壓線圈. 工作原理介紹用于國內(nèi)變壓器的高壓繞組一般聯(lián)成Y接法，中壓繞組與低壓繞組的接法要視系統(tǒng)情況而決定。所謂系統(tǒng)情況就是指高壓輸電系統(tǒng)的電壓相量與中壓或低壓輸電系統(tǒng)的電壓相量間關系。如低壓系配電系統(tǒng)，則可根據(jù)標準規(guī)定決定。 高壓繞組常聯(lián)成Y接法是由于相電壓可等于線電壓的57.7，每匝電壓可低些。 1).國內(nèi)的500、330、220與110kV的輸電系統(tǒng)的電壓相量都是同相位的，所以，對下列電壓比的三相三繞組或三相自耦變壓器，高壓與中壓繞組都要用星形接法。當三相三鐵心柱鐵心結構時，低壓繞組也可采用星形接法或角形接法，它決定于低壓輸電系統(tǒng)的電壓相量是與中壓及高壓輸電系統(tǒng)電壓相量為同相位或滯后30電氣角。 500/220/LVkVYN，yn0，yn0或YN，yn0，d11 220/110/LVkVYN，yn0，yn0或YN，yn0，d11 330/220/LVkVYN，yn0，yn0或YN，yn0，d11 330/110/LVkVYN，yn0，yn0或YN，yn0，d11 2).國內(nèi)60與35kV的輸電系統(tǒng)電壓有二種不同相位角。 如220/60kV變壓器采用YNd11接法，與220/69/10kV變壓器用YN，yn0，d11接法，這二個60kV輸電系統(tǒng)相差30電氣角。 當220/110/35kV變壓器采用YN，yn0，d11接法，110/35/10kV變壓器采用YN，yn0，d11接法，以上兩個35kV輸電系統(tǒng)電壓相量也差30電氣角。 所以，決定60與35kV級繞組的接法時要慎重，接法必須符合輸電系統(tǒng)電壓相量的要求。根據(jù)電壓相量的相對關系決定60與35kV級繞組的接法。否則，即使容量對，電壓比也對，變壓器也無法使用，接法不對，變壓器無法與輸電系統(tǒng)并網(wǎng)。 3).國內(nèi)10、6、3與0.4kV輸電與配電系統(tǒng)相量也有兩種相位。在上海地區(qū)，有一種10kV與110kV輸電系統(tǒng)電壓相量差60電氣角，此時可采用110/35/10kV電壓比與YN，yn0，y10接法的三相三繞組電力變壓器，但限用三相三鐵心柱式鐵心。 4).但要注意：單相變壓器在聯(lián)成三相組接法時，不能采用YNy0接法的三相組。三相殼式變壓器也不能采用YNy0接法。 三相五柱式鐵心變壓器必須采用YN，yn0，yn0接法時，在變壓器內(nèi)要有接成角形接法的第四繞組，它的出頭不引出(結構上要做電氣試驗時引出的出頭不在此例)。 5).不同聯(lián)結組的變壓器并聯(lián)運行時，一般的規(guī)定是聯(lián)結組別標號必須相同。 6).配電變壓器用于多雷地區(qū)時，可采用Yzn11接法，當采用z接法時，阻抗電壓算法與Yyn0接法不同，同時z接法繞組的耗銅量要多些。Yzn11接法配電變壓器的防雷性能較好。 7).三相變壓器采用四個卷鐵心框時也不能采用YNy0接法。 8).以上都是用于國內(nèi)變壓器的接法，如出口時應按要求供應合適的接法與聯(lián)結組標號。 9).一般在高壓繞組內(nèi)都有分接頭與分接開關相聯(lián)。因此，選擇分接開關時(包括有載調(diào)壓分接開關與無勵磁調(diào)壓分接開關)，必須注意變壓器接法與分接開關接法相配合(包括接法、試驗電壓、額定電流、每級電壓、調(diào)壓范圍等)。對YN接法的有載調(diào)壓變壓器所用有載調(diào)壓分接開關而言，還要注意中點必須能引出 其它變壓器一、干式變壓器1、環(huán)氧樹脂絕緣干式變壓器2 2、氣體絕緣干式變壓器 干式電力變壓器3、H級絕緣干式變壓器 二、非晶態(tài)合金鐵芯變壓器變壓器是根據(jù)電磁原理而制造的一種輸變電設備，導磁磁路系統(tǒng)是變壓器的一個主要部分。導磁材料的性能直接影響變壓器的技術經(jīng)濟指標。本文介紹的是用非晶合金作為導磁材料所制造的一種配電變壓器，其空載損耗值與同容量的新S9型配電變壓器相比，可降低75%，節(jié)能效果明顯。 在電力系統(tǒng)中，發(fā)、供、用電過程的電能損耗主要包括線路損耗和變壓器損耗兩大部分。整個線路除有一定數(shù)量的輸電變壓器外，還有運行在電力系統(tǒng)末端的配電變壓器，其總數(shù)量和總容量所占的比例很大，為配電網(wǎng)中不可缺少的主要設備，分布面非常廣泛。目前國家還在不斷進行電網(wǎng)建設和改造，如果所有配電變都能采用非晶合金鐵心變壓器，那么既可為國家節(jié)約大量能源，又會取得顯著的環(huán)保效益。 非晶合金變壓器設計思路非晶合金鐵心配電變壓器的最大優(yōu)點是，空載損耗值特低。最終能否確?？蛰d損耗值，是整個設計過程中所要考慮的核心問題。當在產(chǎn)品結構布置時，除要考慮非晶合金鐵心本身不受外力的作用外，同時在計算時還須精確合理選取非晶合金的特性參數(shù)。除此設計思路外，還須遵循以下三點要求： (1)由于非晶合金材料的飽和磁密較低，在產(chǎn)品設計時，額定磁通密度不宜選得太高，通常選取1.31.35T磁通密度便可獲得較好的空載損耗值。 (2)非晶合金材料的單片厚僅為0.03mm，所以其疊片系數(shù)也只能達到82%86%。 (3)為了使用戶能獲得免維護或少維護的好處，現(xiàn)把非晶合金配電變壓器的產(chǎn)品，都設計成全密封式結構。 變壓器非晶合金結構特點 利用導磁性能突出的非晶合金，來用作制造變壓器的鐵心材料，最終能獲得很低的損耗值。但它具有許多特性，在設計和制造中是必須34保證和考慮的。主要體體現(xiàn)以下幾個方面： (1)非晶合金片材料的硬度很高，用常規(guī)工具是難以剪切的，所以設計時應考慮減少剪切量。 (2)非晶合金單片厚度極薄，材料表面也不是很平坦，則鐵心填充系數(shù)較低。 (3)非晶合金對機械應力非常敏感。結構設計時，必須避免采用以鐵心作為主承重結構件的傳統(tǒng)設計方案。 (4)為了獲得優(yōu)良的低損耗特性，非晶合金鐵心片必須進行退火處理。 (5)從電氣性能上。為了減少鐵心片的剪切量，整臺產(chǎn)品的鐵心由四個單獨的鐵心框并列組成，并且每相繞組是套在磁路獨立的兩框上。每個框內(nèi)的磁通除基波磁通外，還有三次諧波磁通的存在，一個繞組中的兩個卷鐵心框內(nèi)，其三次諧波磁通正好在相位上相反，數(shù)值上相等，因此，每一組繞組內(nèi)的三次諧波磁通向量和為零。如一次側是D接法，有三次諧波電流的回路，當在感應出的二次側電壓波形上，就不會有三次諧波電壓的分量。 根據(jù)上面分析，三相非晶合金配電變壓器最合理的結構為： 電力變壓器鐵心鐵心，由四個單獨鐵心框在同一平面內(nèi)組成三相五柱式，必須經(jīng)退火處理，并帶有交叉鐵軛接縫，截面形狀呈長方形。繞組，為長方形截面，可單獨繞制成型的，雙層或多層矩形層式。油箱，為全密封免維護的波紋結構。 非晶合金變壓器性能要求目前廣泛采用的新S9型配電變壓器，其鐵心所采用的導磁材料通常為30Z140高導磁冷軋硅鋼片，其飽和磁密比非晶合金高，產(chǎn)品設計時所選取的磁通密度通常在1.651.75T之間。這也就是非晶合金鐵心配電變壓器比新S9型配電變壓器空載損耗低的一個主要原因。表1為三相非晶合金鐵心配電變壓器與新S9型配電變壓器空載損耗值的比較。 非晶合金和新S9型配電變壓器空載損耗值的比較 箔式繞線機 非晶合金變壓器使用效果三相非晶合金鐵心配電變壓器與新S9型配電變壓器相比，其年節(jié)約電能量是相當可觀的。 以800kVA為例，P0為1.05kW；兩種型式配電變壓器的負載損耗值是一樣的，則Pk=0， ，便可計算出一臺產(chǎn)品每年可減少的電能損耗為： Ws=8760(1.05+0.620)=9198kW?h 通過該種規(guī)格產(chǎn)品的計算可知，三相非晶合金鐵心配電變壓器系列產(chǎn)品的節(jié)能效果非同一般。由于油箱又設計成全密封式結構，使變壓器內(nèi)的油與外界空氣不接觸，防止了油的氧化，延長了產(chǎn)品的使用壽命，為用戶節(jié)約了維護費用。 非晶合金變壓器發(fā)展前景非晶合金變壓器若能完全替代新S9系列配變，如10kV級配電變壓器年需求量按5000萬kVA計算時，那么，一年便可節(jié)電100億kW?h以上。同時，還可帶來少建電廠的良好的環(huán)保效益，少向大氣排放溫室氣體，這樣會大大地減輕對環(huán)境的直接污染，使其成為新一代名副其實的綠色環(huán)保產(chǎn)品?？傊?，國家在城鄉(xiāng)電力網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展與改造中，若能大量推廣采用三相非晶鐵心配電變壓器產(chǎn)品，其最終會獲得節(jié)能與環(huán)保兩方面的效益。 電力設備制造業(yè)的發(fā)展機遇電力設備制造業(yè)大體包括發(fā)電設備行業(yè)、輸變電一次設備行業(yè)、二次設備行業(yè)、電力環(huán)保行業(yè)四個子行業(yè)。電力設備行業(yè)的發(fā)展依托電力工業(yè)的發(fā)展，電力投資的規(guī)模和方向直接影響電力設備行業(yè)的發(fā)展。 2008年隨著電力下游需求的減少，電力行業(yè)新增生產(chǎn)能力同比減少；可再生能源發(fā)電容量增加，其中以風電發(fā)電容量增加幅度最大；設備變電容量增加；發(fā)電設備利用方面，傾向于利用可再生能源發(fā)電設備。 2008年11月初，中央為擴大內(nèi)需促進經(jīng)濟增長推出4萬億投資計劃和十項措施，在2008年四季度新增的1千億投資中，就有40億元用于城市電網(wǎng)和農(nóng)村電網(wǎng)建設。2008年11月14日，國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)公布了其年內(nèi)和未來兩年的電網(wǎng)投資具體額度。受投資計劃刺激，電力設備行業(yè)未來兩年的業(yè)績增長基本沒有懸念，與其他受益投資拉動概念的板塊不同，兩大電網(wǎng)在第一時間公布了投資額度，讓電力設備行業(yè)的利好率先有了保證。 電力變壓器的防火防爆措施電力變壓器是電力系統(tǒng)中輸配電力的主要設備。在運行中，如變壓器內(nèi)部發(fā)生過載或短路，絕緣材料或絕緣油就會因高溫或電火花作用而分解，膨脹以至氣化，使變壓器內(nèi)部壓力急劇增加，可能引起變壓器外殼爆炸，大量絕緣油噴出燃燒，油流又會進一步擴大火災危險。 因此運行中防火爆炸要注意： （1）不能過載運行：長期過載運行，會引起線圈發(fā)熱，使絕緣逐漸老化，造成短路。 （2）經(jīng)常檢驗絕緣油質(zhì)：油質(zhì)應定期化驗，不合格油應及時更換，或采取其它措施。 （3）防止變壓器鐵芯絕緣老化損壞，鐵芯長期發(fā)熱造成絕緣老化。 （4）防止因檢修不慎破壞絕緣，如果發(fā)現(xiàn)擦破損傷，就及時處理。 （5）保證導線接觸良好，接觸不良產(chǎn)生局部過熱。 （6）防止雷擊，變壓器會因擊穿絕緣而燒毀。 （7）短路保護：變壓器線圈或負載發(fā)生短路，如果保護系統(tǒng)失靈或保護定值過大，就可能燒毀變壓器。為此要安裝可靠的短路保護。