第二講-變壓器、互感器

1、第一章：變壓器第一章：變壓器變壓器變壓器o 變壓器：通過電磁感應(yīng)將一個(gè)系統(tǒng)的交流電壓和電流轉(zhuǎn)換為另一個(gè)系統(tǒng)的電壓和電流的電力設(shè)備。o 變壓器的作用：變換電壓，傳遞電能。將一種等級(jí)的電壓和電流變換成同頻率同頻率的另一種等級(jí)的電壓和電流，同時(shí)完成電能的傳輸。變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的結(jié)構(gòu)o 變壓器的核心組成部件是鐵心和繞組，其他主要部件還有油箱、油枕、冷卻裝置、絕緣套管、調(diào)壓和保護(hù)裝置等。變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的結(jié)構(gòu)鐵心和繞組鐵心和繞組o 鐵心：鐵心是變壓器的磁路，由0.35或0.5mm的硅鋼片交錯(cuò)疊放而成。o 繞組：繞組是變壓器的電路，用絕緣扁銅線或圓銅線在繞線模上繞制而成。繞組套

2、裝在變壓器鐵心柱上，低壓繞組在內(nèi)層，高壓在外層，低壓繞組和鐵心之間、高壓繞組和低壓繞組之間，都用絕緣材料做成的套筒分開，便于絕緣。其他主要部件其他主要部件o 油箱：裝儲(chǔ)變壓器油。變壓器油的作用：在變壓器繞組與繞組、繞組與鐵心及油箱之間起絕緣作用；變壓器油受熱后產(chǎn)生對(duì)流，對(duì)變壓器鐵心和繞組起散熱作用。o 油枕：當(dāng)變壓器油的體積隨著油的溫度膨脹或減小時(shí)，油枕起著調(diào)節(jié)油量，保證變壓器油箱內(nèi)經(jīng)常充滿油的作用。o 冷卻裝置：散熱器和冷卻器。大型變壓器采用內(nèi)部油泵強(qiáng)迫油循環(huán)，外部用變壓器風(fēng)扇吹風(fēng)或用自來水沖淋。其他主要部件其他主要部件o 絕緣套管：高壓套管和低壓套管。將內(nèi)部高、低壓引線引到外部，對(duì)地絕緣，

3、固定引線，是載流元件之一。o 調(diào)壓裝置：分接開關(guān)。在負(fù)載運(yùn)行中能完成分接電壓切換稱為有載調(diào)壓。o 保護(hù)裝置：氣體繼電器和安全氣道等。故障時(shí)變壓器油汽化，觸動(dòng)氣體繼電器發(fā)出警報(bào)或切斷電源；嚴(yán)重時(shí)油氣沖破安全氣道管口的密封玻璃，沖出油箱，避免油箱爆裂。l繼電器是一種電子控制器件，當(dāng)輸入量的變化達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器。變壓器的工作原理變壓器的工作原理o 變壓器是基于電磁感應(yīng)原理而工作的。o 工作時(shí)，一次側(cè)輸入電能后，因其交變故在鐵心內(nèi)產(chǎn)生了交變的磁場(chǎng)（即由電能變成磁場(chǎng)能）；由于匝鏈（穿透），二次繞組的磁力線在不斷地交替變化，所以感應(yīng)出二次電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)外電路

4、溝通時(shí)，則產(chǎn)生了感生電流，向外輸出電能（即由磁場(chǎng)能又轉(zhuǎn)變成電能）。這種“電-磁-電”的轉(zhuǎn)換過程是建立在電磁感應(yīng)原理基礎(chǔ)上而實(shí)現(xiàn)的，這種能量轉(zhuǎn)換過程也就是變壓器的工作過程。變壓器的工作原理變壓器的工作原理變壓器的工作原理變壓器的工作原理o 變壓器的變比：K=n1/n2=u1/u2。o 變壓器一、二次電壓與一、二次繞組的匝數(shù)成正比。這種利用一、二次繞組匝數(shù)比變動(dòng)而改變二次電壓數(shù)值的原理，稱為變壓器的“變壓原理”。o 根據(jù)能量守恒原理，變壓器一、二次電流之比與一、二次繞組的匝數(shù)成反比。即繞組匝數(shù)多的一側(cè)電流小，匝數(shù)少的一側(cè)電流大；也就是電壓高的一側(cè)電流小，電壓低的一側(cè)電流大。變壓器的分類變壓器的分類

5、o 變壓器的種類很多，一般分為電力變壓器和特種變壓器兩大類。o 特種變壓器：變壓器除了作交流電壓的變換外，還有其他各種用途，如變更電源的頻率，整流設(shè)備的電源，電焊設(shè)備的電源，電爐電源或作電壓互感器、電流互感器等，這些具有特殊用途的變壓器通稱為特種變壓器。變壓器的分類變壓器的分類o 按用途分有：升壓變壓器；降壓變壓器；配電變壓器；聯(lián)絡(luò)變壓器。o 按相數(shù)分有：?jiǎn)蜗嘧儔浩?；三相變壓器。o 按繞組分有：雙繞組變壓器；三繞組變壓器；自耦變壓器。o 按繞組材料分有：銅線變壓器；鋁線變壓器。o 按調(diào)壓方式分有：無載調(diào)壓變壓器；有載調(diào)壓變壓器。o 按絕緣介質(zhì)分有：油浸式變壓器；干式變壓器（澆注環(huán)氧樹脂、空氣、

6、SF6）。o 按冷卻方式分有：自然循環(huán)冷卻；（強(qiáng)迫油循環(huán)）風(fēng)冷； （強(qiáng)迫油循環(huán)）水冷。變壓器的型號(hào)變壓器的型號(hào)o 變壓器的型號(hào)分兩部分：l 前部分由字母組成，代表變壓器的繞組數(shù)、相數(shù)、絕緣介質(zhì)、冷卻方式、調(diào)壓方式、線圈線心和鐵心材料等；l 后部分由數(shù)字組成，表示變壓器的額定容量、額定電壓、繞組連接方式。變壓器的型號(hào)變壓器的型號(hào)o前部分字母的排列順序及含義l繞組藕合方式：*（不標(biāo)）；自藕（O）。l相數(shù)：?jiǎn)蜗啵―）；三相（S）。l繞組外絕緣介質(zhì)：變壓器油（不標(biāo)）；空氣（G）；氣體（Q）；成型固體澆注式（C）；包繞式（CR）；難燃液體（R）。l冷卻裝置種類：自然循環(huán)冷卻裝置（不標(biāo)）；風(fēng)冷卻器（F）；

7、水冷卻器（S）。l油循環(huán)方式：自然循環(huán)（不標(biāo)）；強(qiáng)迫油循環(huán)（P）。l繞組數(shù)：雙繞組（不標(biāo)）；三繞組（S）；雙分裂繞組（F）。l調(diào)壓方式：無勵(lì)磁調(diào)壓（不標(biāo)）；有載調(diào)壓（Z）。l線圈導(dǎo)線材質(zhì)：銅（不標(biāo)）；銅箔（B）；鋁（L）；鋁箔（LB）。l鐵心材質(zhì)：電工鋼片（不標(biāo)）；非晶合金（H）。l特殊用途或特殊結(jié)構(gòu)：密封式（M）；串聯(lián)用（C）；起動(dòng)用（Q）；防雷保護(hù)用（B）；調(diào)容用（T）；高阻抗（K）；地面站牽引用（QY）；低噪音用（Z）；電纜引出（L）；隔離用（G）；電容補(bǔ)償用（RB）；油田動(dòng)力照明用（Y）；廠用變壓器（CY）；全絕緣（J）；同步電機(jī)勵(lì)磁用（LC）。變壓器的型號(hào)變壓器的型號(hào)o 后部分?jǐn)?shù)字的

8、含義：設(shè)計(jì)序號(hào)-額定容量（kVA）/高壓側(cè)額定電壓（kV）o 例如：l SFPZ9-120000/110表示三相雙繞組強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷有載調(diào)壓，設(shè)計(jì)序號(hào)為9，容量為120000kVA，高壓側(cè)額定電壓為110kV的變壓器。l SCB11-2000/10表示三相雙繞組固體成型(環(huán)氧澆注)低壓箔式線圈，設(shè)計(jì)序號(hào)為11，額定容量為2000kVA，高壓側(cè)額定電壓為10kV的變壓器。變壓器的銘牌變壓器的銘牌o 每臺(tái)變壓器都有一個(gè)銘牌，上面標(biāo)出下列數(shù)據(jù)：l型號(hào)；l額定容量SN，VA或kVA；l額定電壓U1N/U2N，V或kV；l額定電流I1N/I2N，A；l頻率f，Hz；l相數(shù)；l繞組聯(lián)結(jié)圖與聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)；l漏

9、阻抗標(biāo)幺值或阻抗電壓uk；l運(yùn)行方式（長(zhǎng)期或短期）；l冷卻方式。變壓器的銘牌變壓器的銘牌o 此外，銘牌上還給出：l變壓器的總重量；l變壓器油的重量；l變壓器器身的重量。冷卻方式代號(hào)標(biāo)志冷卻方式代號(hào)標(biāo)志第二章：互感器第二章：互感器互感器：又稱儀用變壓器，是按比例變換電壓或電流的電力設(shè)備，用于測(cè)量或保護(hù)系統(tǒng)等?；ジ衅鞯闹饕饔没ジ衅鞯闹饕饔胦 將一次側(cè)系統(tǒng)的電壓、電流信息準(zhǔn)確地傳遞到二次側(cè)相關(guān)設(shè)備；o 將一次側(cè)電網(wǎng)的高電壓、大電流變換成二次側(cè)的低電壓（標(biāo)準(zhǔn)）、小電流（標(biāo)準(zhǔn)），使測(cè)量?jī)x表和繼電器等裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，并降低了二次設(shè)備的絕緣要求；o 將二次設(shè)備及二次系統(tǒng)和一次高壓系統(tǒng)在電氣方面很好地

10、隔離，從而保障了二次設(shè)備和人身的安全?；ジ衅鞯脑砑胺诸惢ジ衅鞯脑砑胺诸恛 互感器的工作原理類似于變壓器。o 互感器分為 電流互感器（CT-current transformer ） 電壓互感器（PT-potential transformer ）兩大類。第一節(jié)：電流互感器第一節(jié)：電流互感器o 電流互感器（Current Transformer-CT ）也稱變流器，是將大電流變成小電流的互感器，與系統(tǒng)的連接方式為串聯(lián)。CTCT的分類的分類o 根據(jù)絕緣結(jié)構(gòu)可分為干式、澆注式、油浸式、套管式、SF6式五種形式。o 根據(jù)用途一般可分為保護(hù)用、測(cè)量用和計(jì)量用三種。區(qū)別在于計(jì)量用CT的精度要相對(duì)較高，

11、另外計(jì)量用CT也更容易飽和，以防止發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)大的短路電流造成計(jì)量表計(jì)的損壞。o 根據(jù)原理可分為電磁式和電子式兩種。電磁式電磁式CTCTo 目前電力系統(tǒng)廣泛采用的是電磁式CT。o 原理：電磁感應(yīng)。一次繞組匝數(shù)很少，串接在被測(cè)線路中，一次電流I1經(jīng)電磁感應(yīng)，使二次繞組產(chǎn)生較小的標(biāo)準(zhǔn)電流I2。我國規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)電流為5A或1A。電磁式電磁式CTCT的缺點(diǎn)的缺點(diǎn)- -磁路飽和磁路飽和常見的磁路飽和有兩種：穩(wěn)態(tài)飽和與暫態(tài)飽和。穩(wěn)態(tài)飽和：主要是因?yàn)橐淮坞娏髦堤?，進(jìn)入CT飽和區(qū)域，導(dǎo)致二次電流不能正確的傳變一次電流。暫態(tài)飽和：是因?yàn)榇罅康姆侵芷诜至康拇嬖?，進(jìn)入CT飽和區(qū)域。在鐵心未飽和前，一次電流和二次電流

12、完全成正比例，當(dāng)達(dá)到飽和后，勵(lì)磁不再增加，飽和后不產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)CTCT的型號(hào)規(guī)定的型號(hào)規(guī)定特殊環(huán)境代號(hào)特殊環(huán)境代號(hào)電壓等級(jí)（電壓等級(jí)（kV）電壓等級(jí)設(shè)計(jì)序號(hào)電壓等級(jí)設(shè)計(jì)序號(hào)產(chǎn)品型號(hào)字母產(chǎn)品型號(hào)字母CTCT型號(hào)字母含義型號(hào)字母含義CTCT的主要參數(shù)的主要參數(shù)1.額定電流變比o 額定電流變比是指一次額定電流與二次額定電流之比（有時(shí)簡(jiǎn)稱電流比）；額定電流比一般用不約分的分?jǐn)?shù)形式表示。o 額定電流，就是在這個(gè)電流下，互感器可以長(zhǎng)期運(yùn)行而不會(huì)因發(fā)熱損壞。當(dāng)負(fù)載電流超過額定電流時(shí)，叫作過負(fù)載。CTCT的主要參數(shù)的主要參數(shù)2. CT的準(zhǔn)確級(jí)o CT的準(zhǔn)確級(jí)是在一定的二次負(fù)荷和額定電流值時(shí)的最大容許誤差。o 用

13、于電氣測(cè)量的CT要求在正常工作范圍有較高的準(zhǔn)確度，對(duì)不同的測(cè)量?jī)x表應(yīng)選擇不同等級(jí)的CT。國產(chǎn)CT的準(zhǔn)確度等級(jí)有0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、3.0、5.0、0.2S級(jí)及0.5S級(jí)。CTCT的主要參數(shù)的主要參數(shù)o 用于繼電保護(hù)的CT主要在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)工作，按用途可分為穩(wěn)態(tài)保護(hù)（P）和暫態(tài)保護(hù)（TP）。穩(wěn)態(tài)保護(hù)用CT的準(zhǔn)確級(jí)常用的有5P和10P。l10P是指保護(hù)用CT的精度等級(jí)(即在額定一次電流下的誤差為3%；在額定準(zhǔn)確限值一次電流下的復(fù)合誤差小于10%)；l5P是指保護(hù)用CT的精度等級(jí)(即在額定一次電流下的誤差為1%；在額定準(zhǔn)確限值一次電流下的復(fù)合誤差小于5%)

14、； l額定準(zhǔn)確限值一次電流：CT能滿足復(fù)合誤差要求的最大一次電流；l5P的精度比10P的高,一般精度要求不高時(shí)可以選10P。3.額定容量o 額定容量就是額定二次電流I2e通過二次額定負(fù)載Z2e時(shí)所消耗的視在功率S2e。4.額定電壓o 額定電壓是指一次繞組長(zhǎng)期能夠承受的最大電壓（有效值）。它只是說明CT的絕緣強(qiáng)度，而和CT的額定容量沒有任何關(guān)系。一、電流互感器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)CTCT的主要參數(shù)的主要參數(shù)o CT正常工作時(shí)二次側(cè)近似于短路狀態(tài)，一旦開路會(huì)給二次側(cè)產(chǎn)生很高的過電壓。故運(yùn)行中的CT二次繞組不允許開路，且不許接熔斷器，也不許在運(yùn)行時(shí)未經(jīng)旁路就拆下電流表、繼電器等設(shè)備；二次線圈一端接地。o

15、CT繞組應(yīng)按減極性連接，經(jīng)CT接入的儀表內(nèi)流過的電流方向與將儀表直接接入電路時(shí)的方向相同。使用使用CTCT應(yīng)注意的問題應(yīng)注意的問題第二節(jié)：電壓互感器第二節(jié)：電壓互感器o 電壓互感器（Voltage Transformer）是將高電壓變成低電壓的互感器，與系統(tǒng)的連接方式為并聯(lián)。PTPT的分類的分類o 按安裝地點(diǎn)可分為戶內(nèi)式和戶外式。35kV及以下多制成戶內(nèi)式；35kV以上則制成戶外式。 o 按相數(shù)可分為單相和三相式。35kV及以上不能制成三相式。o 按繞組數(shù)目可分為雙繞組和三繞組PT。三繞組PT除一次側(cè)和基本二次側(cè)外，還有一組輔助二次側(cè)，供接地保護(hù)用。 o 按絕緣方式可分為干式、澆注式、油浸式和

16、充氣式。干式浸絕緣膠PT結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無著火和爆炸危險(xiǎn)，但絕緣強(qiáng)度較低，只適用于6kV以下的戶內(nèi)式裝置；澆注式PT結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)方便，適用于3kV35kV戶內(nèi)式配電裝置；油浸式PT絕緣性能較好，可用于10kV以上的戶外式配電裝置；充氣式PT用于SF6全封閉電器中。 o 此外，按原理分還有電磁式和電容式PT。電容電容式式PTPTo UC2=U1C1/（C1+C2）=KU1，其中K= C1/（C1+C2）為分壓比，改變C1和C2的值，可得到不同的分壓比。o 此類型PT被廣泛應(yīng)用于110500kV中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中。PTPT的型號(hào)規(guī)定的型號(hào)規(guī)定特殊環(huán)境代號(hào)特殊環(huán)境代號(hào)電壓等級(jí)（電壓等級(jí)（kV）電壓等級(jí)設(shè)計(jì)序號(hào)電壓等級(jí)設(shè)計(jì)序號(hào)產(chǎn)品型號(hào)字母產(chǎn)品型號(hào)字母PTPT的型號(hào)字母的含義的型號(hào)字母的含義PTPT的主要參數(shù)的主要參數(shù)1.額定電壓變比l 額定電壓變比是指一次額定電壓與二次額定電壓之比（有時(shí)簡(jiǎn)稱電壓比）；額定電壓比一般用不約分的分?jǐn)?shù)形式表示。l 額定電壓，就是在這個(gè)電壓下，互感器可以長(zhǎng)期運(yùn)行而不會(huì)因發(fā)熱損壞。當(dāng)負(fù)載電壓超過額定電壓時(shí)，叫作過負(fù)載。PTPT的主要參數(shù)的主