變壓器工作原理及應(yīng)用課件(PPT 40頁)

1、變壓器工作原理首先強調(diào)一下紀律：1、手機調(diào)成振動或靜音2、不大聲喧嘩或討論3、不遲到早退 謝謝大家配合！2015年1月23日第1頁，共40頁。變壓器工作原理 變壓器及其工作原理 變壓器是利用電磁感應(yīng)原理傳輸電能或電信號的器件, 它具有變壓、 變流和變阻抗的作用。 變壓器的種類很多, 應(yīng)用十分廣泛。 比如在電力系統(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, 到達目的地后再用變壓器把電壓降低以便用戶使用, 以此減少傳輸過程中電能的損耗; 在電子設(shè)備和儀器中常用小功率電源變壓器改變市電電壓, 再通過整流和濾波, 得到電路所需要的直流電壓; 在放大電路中用耦合變壓器傳遞信號或進行阻抗的匹配

2、等等。 變壓器雖然大小懸殊, 用途各異, 但其基本結(jié)構(gòu)和工作原理卻是相同的。 第2頁，共40頁。2022/7/19三相鋁線高壓邊額定電壓10kv額定容量1000kvA變壓器型號：三相設(shè)計序號高壓邊額定電壓6kv額定容量1250kvA變壓器型號：S9 1250 / 6組合式冷卻方式高壓邊額定電壓35kv額定容量1600kvA變壓器型號：Zb -F-1600/ 35第3頁，共40頁。變壓器工作原理例：SCB10型脫硫干式變壓器干式電力變壓器型號及含義SCB101600/6SC:三相固體成型 （環(huán)氧樹脂）B:低壓箔式線圈10:設(shè)計序號1600kVA:額定容量6kV:額定高壓電壓 第4頁，共40頁。變

3、壓器工作原理 變壓器的銘牌參數(shù)：每臺變壓器都有一銘牌，上面標注著型號、額定值及其它數(shù)據(jù)，便于用戶了解變壓器的運行性能。電力變壓器產(chǎn)品型號 SL7315/10 產(chǎn)品編號 額定容量 315kVA 使用條件 戶外式額定電壓 10000/400V 冷卻條件 ONAN額定電流 18.2/454.7A 短路電壓 4%額定頻率 50 Hz 器身吊重 765kg相 數(shù) 三相 油 重 380kg聯(lián)接組別 Y yno 總 重 1525kg制 造 廠 生產(chǎn)日期 圖14電力變壓器銘牌示意圖 第5頁，共40頁。一次側(cè)與二次側(cè)電壓電流比U1U2=N1N2I1I2=N2N1一次側(cè)與二次側(cè)電壓比等于一次側(cè)與二次側(cè)繞組的匝數(shù)比

4、即所繞的圈數(shù)比一次側(cè)與二次側(cè)電流比等于二次側(cè)與一次側(cè)繞組的匝數(shù)比即所繞的圈數(shù)反比根據(jù)此比例式子可以看出當一次輸入電壓一定時，二次側(cè)的電壓或高或低，不滿足要求，設(shè)計時N2是不變的，N1有三個檔位可以調(diào)節(jié)，當U2需要調(diào)大一點，只能N1變小一點。否則反之。第6頁，共40頁。2022/7/19二、儀用互感器 實現(xiàn)用低量程的電壓表測量高電壓。VR N1（匝數(shù)多）保險絲 N2（匝數(shù)少）u（被測電壓）（一）電壓互感器 第7頁，共40頁。2022/7/19 2）鐵心和二次繞組的一端必須可靠接地，以防一次側(cè)高壓繞組絕緣損壞時，其帶上高電壓而觸電； 3）電壓互感器有一定的額定容量，使用時不宜接 過多的儀表，否則將

5、影響互感器的準確度。注意： 1）二次繞組絕不允許短路，否則短路電流很大，將互感器燒壞。為此應(yīng)串聯(lián)熔斷器作短路保護；第8頁，共40頁。2022/7/19（二）電流互感器 實現(xiàn)用低量程的電流表測量大電流。（被測電流）N1（匝數(shù)少）N2（匝數(shù)多）ARi1i2被測電流=電流表讀數(shù) N2/N1第9頁，共40頁。2022/7/19注意： 1）二次繞組絕不許開路，否則一次繞組中流過的大電流使鐵心過熱而燒壞繞組絕緣； 二次繞組中因匝數(shù)很多，將產(chǎn)生高電壓，可能將絕緣擊穿，危及安全。 2）在運行中若要拆下電流表，應(yīng)先將二次繞組短路后再進行。 3）鐵心和二次繞組的一端必須可靠接地，以免絕緣損壞時，高壓側(cè)電壓傳到低壓

6、側(cè)，危及儀表及人身安全。 4）電流表內(nèi)阻抗應(yīng)很小，否則影響測量精度。 第10頁，共40頁。變壓器主要技術(shù)數(shù)據(jù)含義 定義：變壓器二次繞組短接，一次繞組通額定電流（此時二次短接電流也達到二次額定電流），在一次側(cè)施加的電壓稱阻抗電壓Uz，通常以百分數(shù)表示。阻抗電壓百分數(shù)Uz（%）= Uz/ UN100%。 阻抗電壓Uz大小與變壓器成本、性能及一二次繞組結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)穩(wěn)定性和供電質(zhì)量有關(guān)。阻抗電壓大，承受動穩(wěn)定能力強，但負載損耗大。為了便于設(shè)計線路上繼電保護裝置， Uz是固定的，不得任意更改。阻抗電壓第11頁，共40頁。變壓器主要技術(shù)數(shù)據(jù)含義 即變壓器在短路試驗狀態(tài)下從電源吸收的功率。即將變壓器一組線圈短

7、接，另一組線圈施加阻抗電壓（使線圈產(chǎn)生額定電流），此時從電源線圈上所接的功率表上測出的功率，即為負載損耗。 負載損耗主要是線圈導(dǎo)線的電阻損耗，線圈的附加損耗（包括導(dǎo)線的渦流損耗和不完全換位損耗），引線損耗及鋼鐵結(jié)構(gòu)中的雜散損耗。 當負載損耗計算值太小時，會使變壓器體積和重量增大，從而使制造成本增大。負載損耗第12頁，共40頁。變壓器主要技術(shù)數(shù)據(jù)含義空載損耗變壓器損耗=空載損耗+負載損耗 各種型號的變壓器負載損耗相差不大，損耗的差別主要在于空載損耗，即鐵芯部分產(chǎn)生的損耗，因此改善鐵芯的設(shè)計結(jié)構(gòu)和工藝水平尤為重要。 鐵芯中的有功損耗。第13頁，共40頁。變壓器主要技術(shù)數(shù)據(jù)含義 空載運行時所消耗的電

8、流，它有兩個分量：有功分量和無功分量。 有功分量：空載運行時在一次線圈和鐵芯中產(chǎn)生有功損耗的電流 無功分量：空載運行時在鐵芯中產(chǎn)生磁通的勵磁電流 從安全運行和經(jīng)濟運行上看，空載電流越小越好。 隨著鐵芯結(jié)構(gòu)的改進和硅鋼片性能的改善，空載電流趨于下降。空載電流第14頁，共40頁。2022/7/19 解：變壓比 K=N1/N2=800/200=4 副邊電壓 U2=U1/K=220/4=55V 原邊電流 I1=I2/K=8/4=2A 輸入功率 S1=U1I1=440VA 輸出功率 S2=U2I2=440VA 可見當變壓器的功率損耗忽略不計時，輸入功率與輸出功率相等，這符合能量守恒定律。例1 已知一變壓

9、器N1=800，N2=200，U1=220V，I2=8A，負載為純電阻，忽略變壓器的漏磁和損耗，求變壓器的副邊電壓U2，原邊電流I1，輸入和輸出功率。第15頁，共40頁。變壓器三相繞組接線有兩種： 1、星形聯(lián)結(jié) 星形聯(lián)結(jié)記作：“Y”或“y” 2、三角形聯(lián)結(jié) 三角形聯(lián)結(jié)記作：“D”或“d”變壓器工作原理第16頁，共40頁。2022/7/19原邊：Y YN D()副邊：y yn d 星形 三角形各種連接組別適用范圍第17頁，共40頁。各種連接組別適用范圍1、 Y，yn0 （1）三相負荷基本平衡，其低壓中性電流不至超過低壓繞組額定電流25%時。（2）供電系統(tǒng)中諧波干擾不嚴重時。（3）用于10kV配電

10、系統(tǒng).2、 Y，zn0 用于多雷地區(qū) 第18頁，共40頁。各種連接組別適用范圍3、D，yn11 （1）、由單相不平衡負荷引起的中性線電流超過變壓器低壓繞組額定電流25%時。（2）、供電系統(tǒng)中存在著較大的“諧波源”，3n次諧波電流比較突出時。（3）、用于10kV配電系統(tǒng)，需要提高低壓側(cè)單相接地故障保護靈敏度時。4、Y，d11 用于35kV配電系統(tǒng) 因此我們最常用的就是Yyn0和Dyn11這兩種聯(lián)結(jié)組別第19頁，共40頁。2022/7/19三相變壓器Yyn聯(lián)結(jié)線電壓之比：ACBbca+第20頁，共40頁。2022/7/19三相變壓器YNd聯(lián)結(jié)線電壓之比：ACBabc+GB: Yyn、Yd、YNd、

11、Yy、YNy最常用的三種 第21頁，共40頁。變壓器并列運行條件1、電壓相同、變比相同。 變比差值不超過0.5%2、連接組別相同。 聯(lián)結(jié)方式、極性、相序必須相同3、阻抗電壓相等。 差別不易超過10%4、容量差別不宜過大。 不易超過3：1第22頁，共40頁。三、 變壓器的并聯(lián)運行3. 1 并聯(lián)運行的理想條件并聯(lián)運行的優(yōu)點：1.提高供電的可靠性；2.提高供電的經(jīng)濟性。并聯(lián)運行是指將幾臺變壓器的一、二次繞組分別接在一、二次側(cè)的公共母線上，共同向負載供電的運行方式。并聯(lián)運行的理想情況是： 1.空載時各變壓器繞組之間無環(huán)流； 2.負載后，各變壓器的負載系數(shù)相等； 3.負載后，各變壓器的負載電流與總的負載

12、電流同相位。為了達到上述理想運行情況，并聯(lián)運行的變壓器需滿足以下條件：1.各變壓器一、二次側(cè)的額定電壓分別相等，即變比相同； 2.各變壓器的連接組別相同； 3.各變壓器的短路阻抗（短路電壓）的標么值相等，且短路阻抗角也相等。第23頁，共40頁。 為了保證空載時環(huán)流不超過額定電流的10%，通常規(guī)定并聯(lián)運行的變壓器的變比差不大于1%。1. 當變壓器的變比不等時，在空載時，環(huán)流 就存在。變比差越大，環(huán)流越大。由于變壓器的短路阻抗很小，即使變比差很小，也會產(chǎn)生很大的環(huán)流。環(huán)流的存在，既占用了變壓器的容量，又增加了變壓器的損耗，這是很不利的。2.連接組別不同時并聯(lián)運行 連接組別不同時，二次側(cè)線電壓之間至

13、少相差300，則二次線電壓差為線電壓的51.8%，由于變壓器的短路阻抗很小,這么大的電壓差將產(chǎn)生幾倍于額定電流的空載環(huán)流，會燒毀繞組，所連接 組別不同絕不允許并聯(lián)。第24頁，共40頁。3.短路阻抗標么值不等時并聯(lián)運行由等效電路可知： 等效電路如圖所示。 可見，各臺變壓器所分擔的負載大小與其短路阻抗標么值成反比。 為了充分變壓器的容量，理想的負載分配，應(yīng)使各臺變壓器的負載系數(shù)相等，而且短路阻抗標值相等。第25頁，共40頁。 變壓器運行規(guī)程規(guī)定：在任何一臺變壓器不過負荷的情況下，變比不同和短路阻抗標么值不等的變壓器可以并聯(lián)運行。又規(guī)定：阻抗標么值不等的變壓器并聯(lián)運行時，應(yīng)適當提高短路阻抗標么值大的

14、變壓器的二次電壓，以使并聯(lián)運行的變壓器的容量均能充分利用。 為了使各臺變壓器所承擔的電流同相位，要求各變壓器的短路阻抗角相等。一般來說，變壓器容量相差越大，短路阻抗角相差也越大，因此要求并聯(lián)運行的變壓器的最大容量之比不超過3：1。第26頁，共40頁。變壓器工作原理額定容量SN：它是變壓器額定工作條件下輸出能力的保證值，是額定視在功率，單位有：伏安（VA）或千伏安（kVA）或兆伏安（MVA）。一般容量在630kVA以下的為小型電力變壓器；8006300kVA的為中型電力變壓器；800063000kVA為大型電力變壓器； 90000kVA及以上的為特大型電力變壓器；第27頁，共40頁。變壓器工作原

15、理額定電壓U1N/U2N 均指線值電壓。原邊額定電壓U1N是指電源加在原繞組上的額定電壓；副邊額定電壓U2N是指原邊加額定電壓副邊空載時副繞組的端電壓，單位有：伏（V）或千伏（kV）。第28頁，共40頁。變壓器工作原理額定電流I1N/I2N 均指線值電流。原、副邊額定電流是指在額定容量和額定電壓時所長期允許通過的電流，單位有：安（A） 額定頻率fN 指工業(yè)用電頻率，我國規(guī)定為50Hz。第29頁，共40頁。變壓器工作原理變壓器的額定容量、額定電壓、額定電流之間的關(guān)系為：單相變壓器：三相變壓器：第30頁，共40頁。變壓器主要技術(shù)數(shù)據(jù)含義變壓器額定容量 變壓器容量以視在功率S計算，變壓器額定容量等級

16、為固定的 S=3UI 由此公式可知，當變壓的額定容量已知，想要知道一次側(cè)和二次側(cè)的電流，可由S=3UI 計算的出。比如容量500KVA的變壓器，一、二次側(cè)額定電流為： 5001.73210 S1.732U=28.868A 5001.7320.4 =721.71AI1=I2=第31頁，共40頁。2022/7/19變壓器的選用舉例：一小區(qū)有300戶居民，進小區(qū)的額定電壓為10KV，請選擇合適的變壓器。結(jié)構(gòu)：干式的，可移動組合式的額定容量：300*2000VA=600 KVA額定電壓：10KV型號： Zb- F- 630 / 10分為三相U，V，W，加零線給居民用電第32頁，共40頁。變壓器溫升過高

17、的原因當變壓器在負載正常和冷卻方式正常情況下，或負載不變，油溫不斷上升時，則視為變壓器內(nèi)部故障。油溫顯著上升的故障原因：（1）、變壓器一、二次繞組匝間或?qū)娱g短路。此時三相電壓和三相電流表現(xiàn)為不平衡。（2）、分接開關(guān)故障：接觸不良、位置錯誤、開關(guān)燒毀、過電壓下短路，每次倒分接頭時至少轉(zhuǎn)動開關(guān)手柄10次以上，消除接觸部分氧化膜及油垢。（3）、鐵芯硅鋼片絕緣損壞。（4）、過載。第33頁，共40頁。變壓器缺油的危害油位過低時，氣體繼電器動作。油位過低時，變壓器繞組暴露出油面，溫度升高，繞組接觸空氣，吸收空氣中的潮氣，降低絕緣水平，嚴重時導(dǎo)致變壓器燒毀。第34頁，共40頁。變壓器的安裝變壓器安裝分室外安

18、裝和室內(nèi)安裝，室外安裝有柱上安裝和地上安裝兩種安裝方式，地上安裝又有地上變臺安裝（安裝在水泥臺上）和箱變兩種形式。變壓器容量在315KVA及以下可采用柱上安裝方 式，容量超過315KVA的變壓器，只能采取地上安裝方式。住宅小區(qū)，人群經(jīng)常聚集的地方，人員流通的道路旁一般采取箱變。安裝在水泥臺上的變壓器，水泥臺高度為0.5米，距離變壓器1米處設(shè)有遮攔，高度不低于1.7米。并在明顯部位懸掛“止步高壓危險!”警告牌。第35頁，共40頁。變壓器日常巡視檢查 變壓器日常巡視檢查應(yīng)包括以下內(nèi)容： 1)油溫應(yīng)正常，應(yīng)無滲油、漏油，儲油柜油位應(yīng)與溫度相對應(yīng)。 2)套管油位應(yīng)正常，套管外部應(yīng)無破損裂紋、無嚴重油污、無放電痕跡及其它異?，F(xiàn)象。 3)變壓器音響應(yīng)正常。 4)散熱器各部位手感溫度應(yīng)相近，散熱附件工作應(yīng)正常。 5)吸濕器應(yīng)完好，吸附劑應(yīng)干燥。 6)引線接頭、電纜、母線應(yīng)無發(fā)熱跡象。 7)壓力釋放器、安全氣道及防爆膜應(yīng)完好無損。 8)分接開關(guān)的分接位置及電源指示應(yīng)正常。 9)氣體繼電器內(nèi)應(yīng)無氣體。 10)各控制箱和二次端子箱應(yīng)關(guān)嚴，無受潮。 11)干式變壓器的外表應(yīng)無積污。 12)變