電力變壓器講議

1、第二章 電力變壓器授課：黃安明概述1. 定義變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備。它利用電磁感應(yīng)原理將一種電壓等級(jí)的交流電能轉(zhuǎn)變成另一種電壓等級(jí)的交流電能。2. 分類按用途分：電力變壓器、特種變壓器、儀用互感器。按冷卻介質(zhì)分：油浸式變壓器、干式變壓器、3. 作用遠(yuǎn)距離輸送電能；滿足各類不同負(fù)荷；組成電力網(wǎng)；測(cè)量和保護(hù)。發(fā)電廠電壓通常為6.3KV、10.5KV,最高不超過20KV(P.20第二段)在遠(yuǎn)距離輸送電能時(shí)，須將發(fā)電機(jī)的輸出電壓通過升壓變壓器將電壓升高到幾萬伏或幾十萬伏，以降低輸電線電流，從而減少輸電線路上的能量損耗。 S=IU輸電線路將幾萬伏或幾十萬伏的高壓電能輸送到負(fù)荷區(qū)后，須經(jīng)降壓變壓器將高

2、電壓降低，以適合于用電設(shè)備的使用。第一節(jié) 變壓器的工作原理與結(jié)構(gòu)一、 工作原理（例題）在忽略變壓器內(nèi)部損耗的情況下，變壓器的一、二次電流之比與( )之比成反比。A. 一、二次側(cè)電壓瞬時(shí)值 B. 一、二次側(cè)電壓最大值 C. 一、二次側(cè)電壓有效值（例題）變壓器的變比等于（ ）。A. 一、二次電壓瞬時(shí)值之比 B. 一、二次側(cè)繞組匝數(shù)之比 C. 一、二次電壓最大值之比 D. 一、二次側(cè)感應(yīng)電勢(shì)之比 （例題）當(dāng)交流電源電壓加到變壓器的一次繞組后，以下說法正確的有（ ）。A. 在變壓器鐵芯中將產(chǎn)生交變磁通 B. 在變壓器鐵芯中將產(chǎn)生不變磁通 C. 如果變壓器的二次側(cè)繞組與外電路負(fù)荷連通，就會(huì)有電能輸出D.

3、 如果變壓器的二次側(cè)繞組與高壓繞組連通，就會(huì)有電能輸出（例題）變壓器的一次繞組就是高壓繞組。（ ）（例題）以下有關(guān)變壓器繞組的說法，正確的有（ ）。A. 匝數(shù)多的一側(cè)電流大，電壓高 B. 降壓變壓器匝數(shù)多的一側(cè)為高壓側(cè)繞組 C. 降壓變壓器匝數(shù)少的一側(cè)為低壓側(cè)繞組 D. 匝數(shù)少的一側(cè)電壓低，電流小電磁電根據(jù)電磁感應(yīng)原理可以推出：一次側(cè)繞組感應(yīng)電勢(shì)的有效值為：E1=4.44f N1Fm二次側(cè)繞組感應(yīng)電勢(shì)的有效值為E2=4.44f N2FmE1/E2= 4.44f N1Fm/ 4.44f N2Fm= N1/ N2又忽略其漏電抗和電阻，則有U1= E1； U2= E2得：E1/E2=U1/U2=N1

4、/N2=K（變比）電壓比又：U2=（N2/N1）U1如 N1N2 則 U1U2 降壓如 N1N2 則 U1U2 升壓變壓器的輸入功率：S1=I1U1變壓器的輸出功率：S2=I2U2忽略變壓器的內(nèi)部損耗，則有S1=S2 即 I1U1=I2U2I1/I2=U2/U1=N2/N1=1/K（反比）I2=（N1/N2）I1如 N1N2 則 I1I2如 N1N2 則 I1I2結(jié)論：匝數(shù)多的一側(cè)電壓高，電流??； 匝數(shù)少的一側(cè)電壓低，電流大變壓器就是通過改變一二次側(cè)線圈的匝數(shù)（變比K）來達(dá)到改變電壓大小的目的。二、 變壓器結(jié)構(gòu)變壓器：器身、油箱、冷卻裝置、保護(hù)裝置、出線裝置器身：鐵芯：（磁路部分） 結(jié)構(gòu)：由鐵

5、芯柱和鐵軛組成 分類：心式(內(nèi)鐵式，電力變壓器常用)、殼式（外鐵式，特種變壓器用） 材料：導(dǎo)磁性能好的硅鋼片（冷軋和熱軋）厚度有0.35、0.30、0.27mm 繞組：（電路部分）用絕緣紙包住的銅線或鋁線繞制而成。分為同心式和交疊式鐵損和銅損的概念 絕緣（變壓器油、絕緣紙板、電纜紙、皺紋紙等） 引線（調(diào)壓裝置，又叫分接開關(guān)，對(duì)電壓進(jìn)行有級(jí)調(diào)整。分接引線一般從高壓繞組引出。）調(diào)壓方式：無勵(lì)磁調(diào)壓：二次不帶負(fù)載，一次與電網(wǎng)斷開的調(diào)壓。有載調(diào)壓：帶負(fù)載進(jìn)行變換繞組分接的調(diào)壓。油箱：油箱本體（吊身式和吊箱式） 附件（油門閘閥等）冷卻裝置：散熱器、冷卻器大型變壓器有強(qiáng)迫循環(huán)油水冷卻和風(fēng)冷卻保護(hù)裝置：儲(chǔ)油

6、柜：保證油箱充滿油，并減少油面與空氣的接觸面。吸濕器：吸收空氣水分，保證油干燥。（例題）變壓器吸濕器的作用是（ ）。A.吸收空氣中的水分 B. 吸收變壓器油中的水分 C. 確保儲(chǔ)油柜內(nèi)上部空氣的干燥 D. 吸收變壓器油中的雜質(zhì) 測(cè)溫元件氣體繼電器（位于儲(chǔ)油柜與箱蓋的聯(lián)管之間）安全氣道出線裝置: 高低壓絕緣套管（起著固定引線和對(duì)地絕緣的作用）三、 電力變壓器的銘牌及技術(shù)參數(shù)代表變壓器技術(shù)參數(shù)標(biāo)在銘牌上，銘牌是選擇和使用變壓器的依據(jù)，按銘牌的規(guī)定值運(yùn)行就叫額定運(yùn)行。1、 型號(hào)用一些字母和數(shù)字來代表變壓器的主要特性2、 相數(shù)有單相和三相3、 額定頻率f=50HZ（國標(biāo)）4、 額定電壓UN：指變壓器各

7、繞組的線電壓（有效值）。5、 額定容量SN：變壓器在額定工作狀態(tài)下的輸出功率。對(duì)于三相變壓器其額定容量是三相容量之和。對(duì)于雙繞組變壓器的額定容量即為繞組的額定容量；多繞組變壓器其容量是最大的繞組額定容量。電壓低的容量必小，電壓高的容量必大。6、 額定電流IN：通過繞組的線電流（有效值）。單相 IN=SN/UN三相 IN=SN/(UN)（例題）一臺(tái)(三相）變壓器的額定容量SN=3200kVA，額定電壓為U1N/U2N=35/10.5kV，其一次(二次、高壓、低壓、變比)側(cè)額定電流為（ ）A。A. 52.8 B. 91.4 C. 304. 8 (提示1.732)7、 繞組聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)：把變壓器繞組的

8、聯(lián)結(jié)方式分成不同組別并加以標(biāo)記。三相變壓器常用的聯(lián)結(jié)方式： 星形（Y）、三角形（D）、曲折形（Z）。星形（Yy）：線電壓等于相電壓乘以根號(hào)3；線電流等于相電流（U線=U相；I線=I相）三角形（Dd）：線電流等于相電流乘以根號(hào)3；線電壓等于相電壓（U線=U相；I線=I相）（例題）.三相變壓器繞組為Dd聯(lián)結(jié)時(shí)，繞組相電壓就等于額定電壓。（ ）（例題）三相變壓器繞組為Y聯(lián)結(jié)時(shí)，以下說法正確的有（ ）。A 繞組相電流就等于繞組的最大電流B繞組線電壓等于相電壓乘以根號(hào)3C 繞組相電流就等于線電流D 繞組相電流就等于繞組的最小電流8、調(diào)壓范圍：適用電網(wǎng)電壓的變化9、空載電流：當(dāng)變壓器二次繞組開路，一次繞組

9、施加額定頻率的額定電壓時(shí)，一次繞組流過的電流10阻抗電壓和短路損耗：當(dāng)變壓器二次繞組短路，一次繞組施加電壓使其電流達(dá)到額定值，此時(shí)，所施加的電壓稱為阻抗電壓，變壓器從電源吸取的功率稱為短路損耗。10、 電壓調(diào)整率：電壓調(diào)整率是衡量變壓器供電質(zhì)量的數(shù)據(jù)。定義：二次空載電壓和二次負(fù)載電壓之差與二次額定電壓的比（U2空U2負(fù)）/U2額12、效率：輸出的有功功率與輸入的有功功率之比。用百分?jǐn)?shù)表示 它與變壓器的鐵損和銅損有關(guān)13、溫升和冷卻方式溫升：（此概念放在下一節(jié)介紹）冷卻方式：自冷、風(fēng)冷、水冷（注意冷卻介質(zhì)的不同）（例題）在大型變壓器中，采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻器時(shí)，冷卻器中的冷卻介質(zhì)是( )。 A

10、. 水 B. 油 C. 風(fēng)第二節(jié) 變壓器的運(yùn)行一、 變壓器運(yùn)行允許的條件1、 允許溫度與溫升國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，變壓器運(yùn)行時(shí)其周圍環(huán)境溫度最高為400C繞組溫度鐵芯油規(guī)定：以上層油溫為允許溫度TN 正常狀態(tài)：TN85 非正常時(shí)：TN95 強(qiáng)迫油循環(huán)時(shí)：TN75溫升：變壓器運(yùn)行溫度與環(huán)境溫度之差。(例題)水冷卻變壓器的溫升是指變壓器所測(cè)量部位的溫度與冷卻器入口處水溫之差。（）穩(wěn)定溫升：溫升達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的溫度它決定于變壓器的損耗和散熱能力，與環(huán)境溫度無關(guān)。2、 變壓器的過負(fù)載能力在不損害變壓器絕緣和壽命的前提下，其在短時(shí)間內(nèi)輸出功率SZ所能超出額定容量的能力。正常狀態(tài)下,規(guī)定：室外變壓器：SZ30%SN(

11、額定容量)室內(nèi)變壓器：SZ20%SN短路狀態(tài)下變壓器工作時(shí)，其短路電流的幅值為（2530）IN，一般設(shè)計(jì)允許短路電流為25IN(額定電流)3、 允許電壓波動(dòng)范圍變壓器的電源電壓波動(dòng)范圍5%UN（額定電壓）二、 變壓器的并列運(yùn)行將兩臺(tái)以上變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)繞組分別接于公共的母線上，同時(shí)向負(fù)載供電。1、 目的 提高供電的可靠性； 提高變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性； 減小總備用容量。2、 條件 變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)相同； 變壓器的電壓比（變比K）相等（允許有±5%的差值）； 變壓器的阻抗電壓相等 （允許有±10%的差值）；三、 變壓器油的運(yùn)行1變壓器油的作用：絕緣、散熱、 冷卻2運(yùn)行試驗(yàn)

12、：試驗(yàn)周期：1年 試驗(yàn)項(xiàng)目：耐壓、介質(zhì)損耗、簡(jiǎn)化運(yùn)行管理經(jīng)常要檢查的內(nèi)容：1 充油設(shè)備的密封性；2 儲(chǔ)油柜、呼吸器的工作性能；3 油色、油量是否正常；4 取油樣作色譜分析。四、 變壓器運(yùn)行巡視檢查1變壓器巡視檢查（1）檢查內(nèi)容：（看書）（2） 檢查周期： 630KVA及以上且無人值班：每周 合閘前及拉閘后：每次 有人值班的變電所：每班 強(qiáng)迫油循環(huán)的：每小時(shí)2變壓器異常運(yùn)行和常見故障分析變壓器聲音異常的原因： 啟動(dòng)大容量動(dòng)力設(shè)備時(shí)； 過負(fù)載時(shí)； 系統(tǒng)短路或接地時(shí)； 帶有可控硅整流器或電弧爐時(shí)第三節(jié) 其它變壓器干式變壓器 非晶態(tài)合金鐵芯變壓器 低損耗油浸變壓器卷鐵芯變壓器干式變壓器 ：鐵芯和繞組不

13、浸在絕緣液體中。有包封繞組和不包封繞組按絕緣方式分類：1、環(huán)氧樹脂絕緣干式變壓器2、氣體絕緣干式變壓器3、H級(jí)絕緣干式變壓器（可以連續(xù)耐220高溫）第四節(jié) 互感器P.44互感器電壓互感器TV（PT）電流互感器TA（CT）1.作用測(cè)量和保護(hù)測(cè)量和保護(hù)高電壓低電壓高壓系統(tǒng)的電流（5A或1A）(100V或100/3V)低壓系統(tǒng)大電流（5A或1A）2.工作原理：電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)工作時(shí)相當(dāng)于空載運(yùn)行的工作時(shí)相當(dāng)于短路運(yùn)行的降壓變壓器變壓器3.容量額定容量和最大容量 5100VA(二次負(fù)載功率)二次額定電流一般為5A4.運(yùn)行a.連接方式：高壓繞組與被測(cè)電路并聯(lián)；一次線圈與被測(cè)電路串聯(lián)；低壓繞組與測(cè)量儀表電壓線圈并聯(lián)；二次線圈與測(cè)量儀表串聯(lián)b.運(yùn)行要求：二次繞組不能短路!二次線圈不能開路!二次線圈、鐵芯和外殼應(yīng)可靠接地。二次線圈和鐵芯應(yīng)可靠接地。1.電流互感器工作時(shí)，