主變壓器基礎知識

1、華能河北清潔能源分公司華能河北清潔能源分公司涿鹿風電場涿鹿風電場變壓器變壓器 變壓器是一種靜止的電氣設備，它利用電磁感變壓器是一種靜止的電氣設備，它利用電磁感應作用將一種電壓、電流的電能轉(zhuǎn)換成同頻率應作用將一種電壓、電流的電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另外一種電壓、電流的電能。的另外一種電壓、電流的電能。電抗器電抗器 由于其電感而在電路或電力系統(tǒng)中使用的電器由于其電感而在電路或電力系統(tǒng)中使用的電器。變壓器原理圖變壓器原理圖N1N1U1U1I1I1I2I2U2U2N2N2變壓器的分類：變壓器的分類： 變壓器的種類很多，可按其用途、結(jié)構(gòu)、變壓器的種類很多，可按其用途、結(jié)構(gòu)、相數(shù)、冷卻方式等不同來進行分類。相數(shù)

2、、冷卻方式等不同來進行分類。（1 1）按照用途可分類）按照用途可分類：電力變壓器（主要用電力變壓器（主要用在輸配電系統(tǒng)中，又分為升壓變壓器、降壓在輸配電系統(tǒng)中，又分為升壓變壓器、降壓變壓器、聯(lián)絡變壓器和廠用變壓器）和特種變壓器、聯(lián)絡變壓器和廠用變壓器）和特種變壓器（試驗變壓器、電爐變壓器、整流變變壓器（試驗變壓器、電爐變壓器、整流變壓器等）。壓器等）。（2 2）按繞組數(shù)量分類：可分為雙繞組變壓器、）按繞組數(shù)量分類：可分為雙繞組變壓器、三繞組變壓器、多繞組變壓器和自耦變壓器。三繞組變壓器、多繞組變壓器和自耦變壓器。（3 3）按鐵心結(jié)構(gòu)分類：可分為心式變壓器和）按鐵心結(jié)構(gòu)分類：可分為心式變壓器和殼

3、式變壓器。殼式變壓器。（4 4）按相的數(shù)量分類：可分為單相變壓器、）按相的數(shù)量分類：可分為單相變壓器、三相變壓器和多相變壓器。三相變壓器和多相變壓器。（5 5）按冷卻方式分類：可分為油浸式變壓器、）按冷卻方式分類：可分為油浸式變壓器、干式變壓器和充氣式變壓器。干式變壓器和充氣式變壓器。N1N1U1U1I1I1I2I2U2U2N2N2自耦變壓器原理圖自耦變壓器原理圖心式變壓器：心式變壓器： 殼式變壓器殼式變壓器 電力變壓器按容量大小通常分為：電力變壓器按容量大小通常分為： 小型變壓器（小型變壓器（1010630kVA630kVA）、中型變壓器）、中型變壓器（8008006300kVA6300kV

4、A）、大）、大 型型 變變 壓壓 器（器（8000800063000kVA63000kVA）、特）、特 大大 型型 變變 壓器（壓器（90000kVA90000kVA及及以上）。以上）。電力變壓器按電壓大小通常分為：電力變壓器按電壓大小通常分為： 6kV6kV、 10kV10kV、 20kV20kV、 35kV35kV、 66kV66kV、110kV110kV、220kV220kV、330kV330kV、500kV500kV、750kV750kV、1000kV1000kV電壓等級。電壓等級。電抗器的分類：電抗器的分類： 電抗器的用途十分廣泛，主要可分為二方電抗器的用途十分廣泛，主要可分為二方面

5、，一是限制系統(tǒng)的短路電流（限流電抗面，一是限制系統(tǒng)的短路電流（限流電抗器）；二是補償系統(tǒng)的電容電流（并聯(lián)電抗器）；二是補償系統(tǒng)的電容電流（并聯(lián)電抗器）。器）。 電抗器的結(jié)構(gòu)類型可分為二大類，一是帶電抗器的結(jié)構(gòu)類型可分為二大類，一是帶鐵心的電抗器，稱為鐵心電抗器；二是不帶鐵心的電抗器，稱為鐵心電抗器；二是不帶鐵心的電抗器，稱為空心電抗器。鐵心的電抗器，稱為空心電抗器。 按鐵心結(jié)構(gòu)分類：可分為芯式電抗器和殼按鐵心結(jié)構(gòu)分類：可分為芯式電抗器和殼式電抗器。式電抗器。 按相的數(shù)量分類：可分為單相電抗器和三按相的數(shù)量分類：可分為單相電抗器和三相電抗器。相電抗器。 按冷卻方式分類：可分為油浸式電抗器和按冷卻

6、方式分類：可分為油浸式電抗器和干式電抗器。干式電抗器。變壓器類型（型號）描述變壓器類型（型號）描述 變壓器的型號通常由表示相數(shù)、冷卻方式、繞組數(shù)、調(diào)壓變壓器的型號通常由表示相數(shù)、冷卻方式、繞組數(shù)、調(diào)壓方式、繞組線芯材料等的符號，以及變壓器容量、額定電壓方式、繞組線芯材料等的符號，以及變壓器容量、額定電壓等組成。一般寫法為：等組成。一般寫法為： XXXXXX/XXXXXXXX/XX 橫線前為若干個大寫英文字母和數(shù)字，橫線后的斜線左右橫線前為若干個大寫英文字母和數(shù)字，橫線后的斜線左右為數(shù)字，如：為數(shù)字，如： SFPZ9-120000/110SFPZ9-120000/110 基本型號基本型號+ +設

7、計序號設計序號- -額定容量額定容量/ /高壓側(cè)電壓高壓側(cè)電壓變壓器類型（型號）描述變壓器類型（型號）描述 橫線前的數(shù)字為設計序號；橫線前的數(shù)字為設計序號； 斜線左邊數(shù)字表示額定容量（斜線左邊數(shù)字表示額定容量（kVA);kVA); 斜線右邊數(shù)字表示高壓側(cè)額定電壓（斜線右邊數(shù)字表示高壓側(cè)額定電壓（kVkV）；）； 前面所例前面所例“SFPZ9-120000/110”SFPZ9-120000/110”型變壓器的類型即為：型變壓器的類型即為： 三相雙繞組強迫油循環(huán)風冷有載調(diào)壓，設計序號為三相雙繞組強迫油循環(huán)風冷有載調(diào)壓，設計序號為9 9，容，容量為量為120000kVA120000kVA，高壓側(cè)額定

8、電壓為高壓側(cè)額定電壓為110kV110kV的變壓器。的變壓器。變壓器類型（型號）描述變壓器類型（型號）描述 變壓器型號中各個字母含義如下表：變壓器型號中各個字母含義如下表：交流輸電系統(tǒng)中變壓器應用簡圖交流輸電系統(tǒng)中變壓器應用簡圖高壓直流輸電系統(tǒng)設備的制造高壓直流輸電系統(tǒng)設備的制造換流變壓器：換流變壓器： 將電能從交流系統(tǒng)傳輸?shù)綋Q流器，或從換將電能從交流系統(tǒng)傳輸?shù)綋Q流器，或從換流器傳輸?shù)浇涣飨到y(tǒng)的變壓器。流器傳輸?shù)浇涣飨到y(tǒng)的變壓器。平波電抗器：（同義詞：直流電抗器）平波電抗器：（同義詞：直流電抗器） 串聯(lián)在換流單元直流端子和直流線路間的串聯(lián)在換流單元直流端子和直流線路間的電抗器，主要用于平滑電流

9、，抑制電流的瞬電抗器，主要用于平滑電流，抑制電流的瞬變。變。兩端雙極直流輸電系統(tǒng)兩端雙極直流輸電系統(tǒng)直流輸電的主要優(yōu)點：直流輸電的主要優(yōu)點： 直流輸電除了線路造價低，年電能損失小直流輸電除了線路造價低，年電能損失小以外，在技術(shù)方面有以下優(yōu)點：以外，在技術(shù)方面有以下優(yōu)點：（1 1）直流輸電不存在兩端交流系統(tǒng)之間同步）直流輸電不存在兩端交流系統(tǒng)之間同步運行穩(wěn)定性問題。運行穩(wěn)定性問題。（2 2）直流輸電線路沿線電壓分布平穩(wěn)，沒有）直流輸電線路沿線電壓分布平穩(wěn)，沒有電容電流不需要并聯(lián)電抗補償。電容電流不需要并聯(lián)電抗補償。直流輸電的主要缺點：直流輸電的主要缺點： 直流輸電除了換流站造價高之外，在技術(shù)直流

10、輸電除了換流站造價高之外，在技術(shù)方面還有不足之處：方面還有不足之處：（1 1）直流輸電在以大地或海水作回流電路時，）直流輸電在以大地或海水作回流電路時，對沿途地面、地下或海水中的金屬設施造成對沿途地面、地下或海水中的金屬設施造成腐蝕。腐蝕。（2 2）直流電流不象交流那樣有電流波形的過）直流電流不象交流那樣有電流波形的過零點，因而滅弧比較困難。直流斷路器未完零點，因而滅弧比較困難。直流斷路器未完善時，限制了多端直流輸電系統(tǒng)的發(fā)展。善時，限制了多端直流輸電系統(tǒng)的發(fā)展。變壓器和電抗器變壓器和電抗器的結(jié)構(gòu)主要由六大部分組成的結(jié)構(gòu)主要由六大部分組成變壓器鐵心設計變壓器鐵心設計 鐵心是變壓器的磁路，由鐵心

11、疊片、絕鐵心是變壓器的磁路，由鐵心疊片、絕緣件和鐵心結(jié)構(gòu)件等組成。為使不同繞組能緣件和鐵心結(jié)構(gòu)件等組成。為使不同繞組能感應出和匝數(shù)成正比的電壓，需要繞組內(nèi)有感應出和匝數(shù)成正比的電壓，需要繞組內(nèi)有高導磁率的材料制造的鐵心，盡量使全部磁高導磁率的材料制造的鐵心，盡量使全部磁通在鐵心內(nèi)和兩個繞組耦合。鐵心又是安裝通在鐵心內(nèi)和兩個繞組耦合。鐵心又是安裝線圈的骨架，對于變壓器的電磁性能、機械線圈的骨架，對于變壓器的電磁性能、機械強度和變壓器的噪聲是極為重要的部件。強度和變壓器的噪聲是極為重要的部件。鐵心鐵心（單相三柱）（單相三柱）鐵心鐵心（三相五柱）（三相五柱）電抗器鐵心電抗器鐵心( (單相三柱單相三柱

12、) )( (單相四柱單相四柱) )除了使用高性能的除了使用高性能的硅鋼片硅鋼片之外，改進硅鋼片的搭之外，改進硅鋼片的搭接結(jié)構(gòu)也能降低空載損耗。最有效的搭接是步進式搭接結(jié)構(gòu)也能降低空載損耗。最有效的搭接是步進式搭接。利用這種方式，不僅能減少損耗，還能降低噪音接。利用這種方式，不僅能減少損耗，還能降低噪音和鐵芯的過熱點溫度。和鐵芯的過熱點溫度。 二片一疊二片一疊二片一疊六級搭接二片一疊六級搭接ZZDFPZ-340800/500-800 換流變壓器拉板、夾件模換流變壓器拉板、夾件模型、漏磁、渦流計算型、漏磁、渦流計算變壓器線圈變壓器線圈 線圈是變壓器變換和輸送電能的中樞。線圈是變壓器變換和輸送電能的

13、中樞。要保證變壓器長期安全可靠地運行，對變要保證變壓器長期安全可靠地運行，對變壓器線圈，必須保證以下基本要求：壓器線圈，必須保證以下基本要求：一、電氣強度一、電氣強度（長期工作電壓、大氣過電壓、（長期工作電壓、大氣過電壓、操作過電壓、暫態(tài)過電壓作用下不損壞。）操作過電壓、暫態(tài)過電壓作用下不損壞。）二、耐熱強度二、耐熱強度（使用壽命長和熱穩(wěn)定性好）（使用壽命長和熱穩(wěn)定性好）三、機械強度三、機械強度（短路電動力作用下不損壞）（短路電動力作用下不損壞）四、技術(shù)性能四、技術(shù)性能（重量輕、損耗小、制造簡單。）（重量輕、損耗小、制造簡單。）線圈線圈（餅式）（餅式）糾結(jié)連續(xù)式線圈糾結(jié)連續(xù)式線圈內(nèi)屏蔽連續(xù)式線

14、圈內(nèi)屏蔽連續(xù)式線圈線圈線圈（餅式局部）（餅式局部）線圈線圈（層式）（層式）全波沖擊電壓分布計算全波沖擊電壓分布計算高壓繞組高壓繞組低壓繞組低壓繞組繞組漏磁分布計算繞組漏磁分布計算漏磁通分布圖漏磁通分布圖磁場強度分布圖磁場強度分布圖變壓器器身變壓器器身 器身絕緣是主絕緣，是線圈到接地部器身絕緣是主絕緣，是線圈到接地部分鐵心和油箱的絕緣（主要是端部絕緣的分鐵心和油箱的絕緣（主要是端部絕緣的設計），線圈對其他線圈的絕緣（同相和設計），線圈對其他線圈的絕緣（同相和相間的設計）。這種絕緣結(jié)構(gòu)多采用的是相間的設計）。這種絕緣結(jié)構(gòu)多采用的是油、隔板和紙筒、油隙的型式。還應考慮油、隔板和紙筒、油隙的型式。還應

15、考慮解決線圈的整體壓緊、線圈散熱和油流帶解決線圈的整體壓緊、線圈散熱和油流帶電等問題。電等問題。器身器身（單相）（單相）器身內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電場計算器身內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電場計算器身器身（三相）（三相）變壓器引線變壓器引線 在線圈外部連接線圈各引出線端的導在線圈外部連接線圈各引出線端的導線稱為引線，它將外部電源電能輸入變壓線稱為引線，它將外部電源電能輸入變壓器，又將傳輸電能輸出變壓器。它包括線器，又將傳輸電能輸出變壓器。它包括線圈線端與套管連接的引線、線圈端頭間的圈線端與套管連接的引線、線圈端頭間的連接引線以及線圈分接抽頭與開關(guān)相連的連接引線以及線圈分接抽頭與開關(guān)相連的分接引線。并應保證足夠的電氣強度、足分

16、接引線。并應保證足夠的電氣強度、足夠的機械強度和溫升的要求。夠的機械強度和溫升的要求。引線引線（單相）（單相）高壓套管下部均壓球附近電場計算高壓套管下部均壓球附近電場計算引線引線（三相）（三相）變壓器大電流引線附近金屬結(jié)構(gòu)件變壓器大電流引線附近金屬結(jié)構(gòu)件 溫度場的仿真計算溫度場的仿真計算變壓器油箱變壓器油箱 變壓器油箱作為變壓器油的容器，要變壓器油箱作為變壓器油的容器，要保證浸入變壓器器身的絕緣強度和規(guī)定的保證浸入變壓器器身的絕緣強度和規(guī)定的壽命，不允許外界的空氣、水分進入油箱壽命，不允許外界的空氣、水分進入油箱內(nèi)，要始終保持油不滲漏，并有一定的機內(nèi)，要始終保持油不滲漏，并有一定的機械強度；并滿足運輸、安裝過程中的作業(yè)械強度；并滿足運輸、安裝過程中的作業(yè)要求。要求。油箱油箱油箱機械強度分析計算油箱機械強度分析計算位移變形云圖位移變形云圖應力分布云圖應力分布云圖