電子教案01《物業(yè)設備設施》(于孝廷)第十三講

1、變壓器及變配電室專題變壓器的結構、工作原理、及主要參數(shù)；變配電室的作用、布局以及建筑要求。 第一部分 變壓器變壓器是一種靜止電器,它通過線圈間的電磁感應,將一種電壓等級的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓等級的交流電能。 例如，在電力系統(tǒng)中用電力變壓器把發(fā)電機發(fā)出的電壓升高后進行遠距離輸電，到達目的地以后再用變壓器把電壓降低供用戶使用； 在實驗室用自耦變壓器改變電源電壓； 變壓器雖然大小懸殊，用途各異，但其基本結構和工作原理是相同的。變壓器變壓器是一種能變換電壓、變換電流、變換阻抗的是一種能變換電壓、變換電流、變換阻抗的“靜止靜止”電氣設備電氣設備。變。變壓器在傳遞電能的過程中壓器在傳遞電能的過

2、程中頻率不變頻率不變。TrN1i10u1AXN2| |ZL| |u20Saxx由硅鋼片疊壓由硅鋼片疊壓制成的變壓器制成的變壓器鐵心磁路。鐵心磁路。變壓器一變壓器一次側(cè)繞組次側(cè)繞組（原邊）（原邊）變壓器二變壓器二次側(cè)繞組次側(cè)繞組（副邊）（副邊）變壓器圖變壓器圖形符號形符號1. 三、三、 變壓器的分類變壓器的分類 按繞組數(shù)目分：按繞組數(shù)目分：單繞組（自耦）變壓器、雙繞組變壓器、單繞組（自耦）變壓器、雙繞組變壓器、三繞組變壓器和多繞組變壓器。三繞組變壓器和多繞組變壓器。 按相數(shù)分：按相數(shù)分：單相變壓器、三相變壓器和多相變壓器。單相變壓器、三相變壓器和多相變壓器。 按鐵心結構分：按鐵心結構分：心式變壓

3、器和殼式變壓器。心式變壓器和殼式變壓器。 按冷卻介質(zhì)和冷卻方式分：按冷卻介質(zhì)和冷卻方式分：干式變壓器、油浸式變壓器和充干式變壓器、油浸式變壓器和充氣式變壓器。氣式變壓器。 本課程主要討論電力系統(tǒng)輸配電用電力變壓器本課程主要討論電力系統(tǒng)輸配電用電力變壓器變壓變壓器器選擇選擇- -按用途分按用途分類類： ：電電力系力系統(tǒng)傳輸電統(tǒng)傳輸電能的能的升升壓變壓壓變壓器器 / 降降壓變壓壓變壓器器 等。等。 ： ：給電焊給電焊機供機供電電的的電焊變壓電焊變壓器器， ，給煉鋼給煉鋼爐供爐供電電的的電電爐爐變壓變壓器器等等： ： / ：高：高壓試驗壓試驗用用調(diào)節(jié)輸調(diào)節(jié)輸出出電壓電壓71、電力變壓器、電力變壓器干

4、式油浸式82、調(diào)壓器、調(diào)壓器93、儀用互感器、儀用互感器4、電子變壓器、電子變壓器三相干式變壓器接觸調(diào)壓器電源變壓器環(huán)形變壓器控制變壓器125、特種變壓器、特種變壓器電爐變壓器整流變壓器電焊變壓器環(huán)型變壓器（音響）13主要組成主要組成：鐵芯、繞組、變壓器油、油箱、絕緣套管：鐵芯、繞組、變壓器油、油箱、絕緣套管三相芯式變壓器鐵芯繞組單相殼式變壓器鐵芯繞組四、 電力變壓器的基本結構14交疊裝配交疊裝配鐵芯疊片裝配實物、鐵心、鐵心: :變壓器的主磁路，為了提高導磁性能和減少鐵損，變壓器的主磁路，為了提高導磁性能和減少鐵損，用用0.35mm0.35mm厚、表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊成。厚、表面涂有絕緣漆

5、的硅鋼片疊成。鐵軛鐵軛鐵芯柱鐵芯柱15鐵芯各種截面鐵芯各種截面充分利用空間充分利用空間提高變壓器容量提高變壓器容量減小體積。減小體積。16、繞組 變壓器的變壓器的電路電路，一般用絕緣，一般用絕緣銅線或鋁線銅線或鋁線繞制而成。繞制而成。 按照繞組在鐵芯中的排列方法分為：按照繞組在鐵芯中的排列方法分為：鐵芯式和鐵殼式鐵芯式和鐵殼式兩類兩類按照變壓器繞組的基本形式按照變壓器繞組的基本形式分為分為：同芯式和交疊式同芯式和交疊式兩種兩種1、鐵芯式、鐵芯式: （1 1）每個鐵芯柱上都套有高壓）每個鐵芯柱上都套有高壓繞組和低樂繞組。為了絕緣方便繞組和低樂繞組。為了絕緣方便, ,低壓在內(nèi)，高壓在外低壓在內(nèi)，高

6、壓在外 （2 2）電力系統(tǒng)的各種變壓器都）電力系統(tǒng)的各種變壓器都用鐵芯式變壓器用鐵芯式變壓器17扁銅線與成形繞組扁銅線與成形繞組182 2鐵殼式鐵殼式（1 1）、鐵芯柱在中間，鐵軛在兩旁環(huán)繞，且把繞組包圍起）、鐵芯柱在中間，鐵軛在兩旁環(huán)繞，且把繞組包圍起來來. .高壓繞組和低壓繞組沿著鐵芯柱的高度交錯地排列著。高壓繞組和低壓繞組沿著鐵芯柱的高度交錯地排列著。(2)(2)、常應用于電壓較低而電流很大的持殊場合、常應用于電壓較低而電流很大的持殊場合. .例如電爐用變壓器。例如電爐用變壓器。19鐵殼式變壓器鐵殼式變壓器20(四)油箱 油浸式變壓器的器身浸在變壓器油的油箱中。油箱側(cè)壁有油浸式變壓器的器

7、身浸在變壓器油的油箱中。油箱側(cè)壁有冷卻用的管子（散熱器或冷卻器）。冷卻用的管子（散熱器或冷卻器）。 (五五)絕緣套管絕緣套管 將線圈的高、低壓引線引到箱外，是引線對地的絕緣，擔將線圈的高、低壓引線引到箱外，是引線對地的絕緣，擔負著固定的作用。負著固定的作用。 ( (三三) )變壓器油變壓器油 電力變壓器的鐵芯和繞組都需浸在變壓器油中電力變壓器的鐵芯和繞組都需浸在變壓器油中. .變壓器油的作用是雙重的變壓器油的作用是雙重的: : 增強絕緣增強絕緣. .傳遞熱量散熱傳遞熱量散熱21電力變壓器基本結構圖電力變壓器基本結構圖2、散熱管1、油箱3、油枕4、高低壓絕緣套管5、油標6、起吊孔7、銘牌訊號式溫

8、度計吸濕計儲油柜安全氣道油表氣體繼電器高壓套管低壓套管分接開關油箱鐵芯繞組放油閥門23大型電力變壓器連接發(fā)電機的封閉母線 與電網(wǎng)相連的高壓出線端N1i10u1AXN2| |ZL| |u20Saxx變壓器的變壓器的，這種，這種運行狀態(tài)稱為運行狀態(tài)稱為。變壓器空載時原邊電流變壓器空載時原邊電流 ，在鐵心磁，在鐵心磁路中產(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的磁通路中產(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的磁通，當，當穿穿過兩線圈時，分別感應電壓：過兩線圈時，分別感應電壓：m2M2m1L144.444.4fNUfNUm2M220m1L1144.444.4fNUUfNUU變壓器原、副邊電壓與感應變壓器原、副邊電壓與感應電壓的關系為：電壓的關

9、系為：變壓器原、副邊電壓與感應變壓器原、副邊電壓與感應電壓的關系為：電壓的關系為：kNNfNUUUUML21m2m1212014.44fN44. 4 其中其中k 稱為變壓器的變比。顯稱為變壓器的變比。顯然：變壓器然：變壓器。 變壓器的主要部件是一個鐵心和套在鐵心上的兩個繞組。兩繞組只有磁耦合沒電聯(lián)系。在一次繞組中加上交變電壓，產(chǎn)生交鏈一、二次繞組的交變磁通，在兩繞組中分別感應電動勢e1、e2。根據(jù)電磁感應定律可寫出電動勢的瞬時方程式：1212d e= - Nd td e= - Nd t1U2U1u2uLZ1u1i1e2e2u2i 只要：(1)磁通有變化量;(2)一、二次繞組的匝數(shù)不同，就能達到

10、改變電壓的目的。（2）變壓器的變壓器的，這種運行狀態(tài)稱為這種運行狀態(tài)稱為。變壓器負載運行時由于副邊電流存在的去變壓器負載運行時由于副邊電流存在的去磁作用，因此原邊電流由磁作用，因此原邊電流由 。原。原邊磁動勢增加的數(shù)值恰好等于二次側(cè)負載邊磁動勢增加的數(shù)值恰好等于二次側(cè)負載所需要的磁動勢。即：所需要的磁動勢。即：2211011NININI221121 IUIUPP或：變壓器在能量傳遞的過程中變壓器在能量傳遞的過程中損耗甚小，因此：損耗甚小，因此：因此：因此：kNUUII1N121221 其中其中1/k 稱為變壓器的變流稱為變壓器的變流比。顯然：變壓器比。顯然：變壓器。N1i1u1AXN2| |Z

11、L| |u2Saxi2 已知某收音機輸出變壓已知某收音機輸出變壓器的原邊匝數(shù)為器的原邊匝數(shù)為600,副邊匝數(shù)為副邊匝數(shù)為30,原邊原接有原邊原接有16的揚聲器，現(xiàn)的揚聲器，現(xiàn)要改接成要改接成4 揚聲器，求揚聲器，求N2應改應改為多少？為多少？（3）變壓器的副邊所接負載為變壓器的副邊所接負載為| |ZL| |，原邊輸入阻，原邊輸入阻抗為抗為Z1時，有時，有：把變壓比和變流比公式代入可得：把變壓比和變流比公式代入可得：；22LIUZL222222111ZkIUkkIkUIUZ變壓器的阻抗變換作用常用變壓器的阻抗變換作用常用于電子電路中。于電子電路中。例題例題匝所以：則，揚聲器后改接成解：15406

12、00 40 160046400 464001620 2030600122L2L2121kNNkkZZkZNNkN1i1u1AXN2| |ZL| |u2Saxi2111IUZ 低損耗系列產(chǎn)品低損耗系列產(chǎn)品額定容量（額定容量（KVA）高壓繞組額定電壓（高壓繞組額定電壓（KV）額定額定：三相變壓器的總?cè)萘浚喝嘧儔浩鞯目側(cè)萘浚篠N=3I2NU2N額定額定：原、副邊額定值均指：原、副邊額定值均指數(shù)值。數(shù)值。額定額定：I1N、I2N均指原、副邊均指原、副邊電流值。電流值。指銘牌規(guī)定的額定使用條件下所能輸出的視在功率。是輸出能力保證值。額定容量NS ( kVA )指長期運行時所能承受的工作電壓，單位：V、

13、KV。額定電壓12NNU/ U(kV )指在額定容量下，變壓器在連續(xù)運行時允許通過的最大電流有效值。額定電流12NNI/ I( A )變壓變壓器器選擇選擇電力變壓器的型號及主要系列電力變壓器的型號及主要系列舉例：舉例：四、變壓器的額定值指銘牌規(guī)定的額定使用條件下所能輸出的視在功率。是輸出能力保證值。額定容量NS ( kVA )指長期運行時所能承受的工作電壓，單位：V、KV。額定電壓12NNU/ U( kV )指在額定容量下，變壓器在連續(xù)運行時允許通過的最大電流有效值。在三相變壓器中指的是線電流。額定電流12NNI/ I( A )單位：VA、KVA、MVA其實際輸出功率取決于負載的大小和性質(zhì)，即

14、P=Scos。 U1N是指根據(jù)絕緣強度和允許發(fā)熱所規(guī)定的應加在一次繞組上的正常電壓有效值。 U2N是指一次側(cè)加額定電壓時二次側(cè)的開路電壓。 在三相變壓器中額定電壓為線電壓。單位：A副繞組是原繞組的一部分，原、副壓繞組不但有副繞組是原繞組的一部分，原、副壓繞組不但有的聯(lián)系，也有的聯(lián)系，也有的聯(lián)系。的聯(lián)系。kNNUU2121kNNII11221u1u2自耦變壓器的自耦變壓器的和普通雙繞和普通雙繞組變壓器組變壓器，因此，因此自耦變壓器也稱為自耦變壓器也稱為，它的最大它的最大就是就是可以通過轉(zhuǎn)動可以通過轉(zhuǎn)動手柄來獲得原、副邊所需要的手柄來獲得原、副邊所需要的。u1u2自耦變壓器的電路圖符號自耦變壓器的

15、電路圖符號電壓互感器和電流互感器又稱儀用互感器，是電力電壓互感器和電流互感器又稱儀用互感器，是電力系統(tǒng)中使用的測量設備，其工作原理與變壓器基本系統(tǒng)中使用的測量設備，其工作原理與變壓器基本相同。使用互感器的目的是：相同。使用互感器的目的是： 1、使測量回路與被測高壓電網(wǎng)隔離，以保障工作人員和測試設備的安全；3、為各類繼電保護和控制系統(tǒng)提供控制信號。2、與小量程的標準化電壓表和電流表配合測量高電壓、大電流；電流互感器注意：電流互感器二次繞組不能開路必須可靠接地。電壓互感器注意：電壓互感器二次繞組不能短路必須可靠接地。電焊變壓器實際上是一臺降壓變壓器。 第二部分 變配電室配電所配電所就是擔負從電力系

16、統(tǒng)接受電能，然后分配電能任務的場所。變電所與配電所的區(qū)別是看其內(nèi)部有無裝設電力變壓器。1.一次設備指擔負變換、輸送和分配電能任務的電氣設備。常用的高壓一次設備有：電力變壓器、高壓熔斷器、高壓隔離開關、高壓負荷開關、高壓斷路器、高壓開關柜等。常用的低壓一次設備有：低壓熔斷器、低壓刀開關、低壓自動開關、低壓配電箱等。一次設備的特點是：設備的電壓高或電流大、設備的功率大。2.二次設備指用于控制、指示、測量和保護一次設備運行的電氣設備。常用的二次設備有：繼電器、接觸器、低壓熔斷器、電流表、電壓表等。二次設備的特點是：設備的電壓相對于一次設備來說要低、電流要小，設備的功率也小。一、二次設備一般安裝在高、

17、低壓開關柜中。高壓柜高壓柜變壓器變壓器變壓器變壓器低壓開關柜低壓開關柜低低壓壓聯(lián)聯(lián)絡絡柜柜低壓開關柜低壓開關柜末端配電柜末端配電柜末端配電柜末端配電柜線路線路線路線路1、送配電系統(tǒng)架構、送配電系統(tǒng)架構低低壓壓柜的柜的規(guī)規(guī)劃劃變變配配電電所的布置所的布置變配電所的形式變配電所的形式變配電所具體可以分為變電所和配電所，也可以是二者的結合。其中，變電所內(nèi)設有變壓器、高壓進電設備和配電設備，起接受電能、變換電壓等級及分配電能的作用；配電所沒有變壓器，只有配電設備，起接受及分配電能的作用。根據(jù)變壓器的功能，變配電所分為：升壓變配電所和降壓變配電所。根據(jù)變配電所在系統(tǒng)中所處的地位：分為樞紐變配電所、中間變

18、配電所、終端變配電所。根據(jù)變配電所所在電力網(wǎng)的位置，分為：區(qū)域變配電所和地方變配電所。變配電所的形式根據(jù)變配電所與其供電建筑的位置關系，變配電所可分為：獨立式、附設式(內(nèi)附式及外附式)、露天式、戶內(nèi)式、地下式、桿上式或高臺式等。變配電室的運行維護 變配電設備的正常運行，是保證變配電所安全、可靠和經(jīng)濟供配電的關鍵所在。電氣設備的運行維護工作，是用戶及用戶電工日常最重要的工作。通過對變配電設備的缺陷和異常情況的監(jiān)視，及時發(fā)現(xiàn)設備運行中出現(xiàn)的缺陷、異常情況和故障，并及早采取相應措施防止事故的發(fā)生和擴大，從而保證變配電所能夠安全可靠地供電11.1.1 變配電所的巡視檢查力的大小作用效應的強弱程度； 對

19、供配電系統(tǒng)的運行進行維護是一項嚴密的工作，必須遵守一些規(guī)定。1 變配電所的值班制度工廠變配電所的值班方式有:輪班制、在家值班制和無人值班制。如果變配電所的自動化程度高、信號監(jiān)測系統(tǒng)完善就可以采用在家值班制或無人值班制。 目前一般工廠變配電所仍然以三班輪換的值班制度為主。車間變電所大多采用無人值班制，由工廠維修電工或高壓變配電所值班人員每天定期巡查。有高壓設備的變配電所，為確保安全，至少應有兩人值班。（3） 夜間巡視其目的在于發(fā)現(xiàn)接點過熱或絕緣子污穢放電情況。一般在高峰負荷期和陰雨的夜間進行。 3巡視期限規(guī)定 （1）有人值班的變配電所，應每日巡視一次，每周夜巡一次。35KV及以上的變配電所，要求

20、每班（三班制）巡視一次。 （2）無人值班的變配電室，應在每周高峰負荷時段巡視一次，夜巡一次。 （3）在打雷、刮風、雨雪、濃霧等惡劣天氣里，應對室外裝置進行白天或夜間的特殊巡視。 2巡視檢查類型 （1） 定期巡視 值班員每天按現(xiàn)場運行規(guī)程的規(guī)定時間和項目，對運行和備用的設備及周圍環(huán)境進行定期檢查。（2）特殊巡視 在特殊情況下增加的巡視。 在設備過負荷或負荷有顯著變化，新裝、檢修或停運后的設備投入運行，運行中有可疑現(xiàn)象及遇到特殊天氣時的一種巡視。 （5）投運或出現(xiàn)異常的變配電設備，要及時進行特殊巡視檢查，密切監(jiān)視變化。 4變配電室的巡視檢查方法看儀表：查看儀表的讀數(shù)是否超出正常范圍。 看外形：對運

21、行設備可見部位的外觀變化進行觀察，發(fā)現(xiàn)設備的異?，F(xiàn)象（如變色、變形、位移、破裂、松動、打火冒煙、滲油漏油、斷股斷線、閃絡痕跡等）。 （4）戶外多塵或含腐蝕性氣體等不良環(huán)境中的設備，巡視次數(shù)要適當增加。無人值班的，每周巡視不應少于兩次，并應作夜間巡視。（1） 看 看 外形 看儀表（3）聞電氣設備的絕緣材料一旦過熱會使周圍的空氣產(chǎn)生一種異味。（4）摸 設備過度發(fā)熱和強烈振蕩可通過手摸來發(fā)現(xiàn)。11.1.2 變壓器的運行與維護 （2）聽 聽 不一樣的聲音 聽正常時沒有的聲音 變壓器、互感器、繼電器正常運行通過交流電時，其線圈鐵心會發(fā)出均勻節(jié)律和一定響度的嗡嗡聲，如發(fā)出響聲增大的噪音，就是不正常的。 有

22、的聲音在設備正常運行時是沒有的，比如劈啪的放電聲等。通過儀表監(jiān)視電壓、電流，判斷負荷是否在正常范圍之內(nèi)。變壓器一次電壓變化范圍應在額定電壓的5%以內(nèi)。為了避免過負荷情況，三相電流應基本平衡，對于Yyn0 結線的變壓器，中性線電流不應超過低壓線圈額定電流的25%。冷卻系統(tǒng)的運行方式是否符合要求，冷卻裝置(風扇、油、水) 是否運行正常，各組冷卻器、散熱器溫度是否相近。 監(jiān)視溫度計及溫控裝置，看油溫及溫升是否正常。上層油溫一般不宜超過850C，最高不應超過950C。（干式變壓器和其他型號的變壓器參看各自的說明書） 絕緣子（瓷瓶、套管）是否清潔，有無破損裂紋、嚴重油污及放電痕跡。 變壓器的聲音是否正常。正常的聲響為均勻的嗡嗡聲，如聲響較平常沉重，表明