變壓器的基礎(chǔ)知識

變壓器的作用第一頁，共三十二頁。變壓器的工作原理電磁感應(yīng)原理有以下關(guān)系式：第二頁，共三十二頁。變壓器的種類升壓變壓器降壓變壓器電力變壓器特種變壓器互感器調(diào)壓變壓器經(jīng)濟(jì)長距離傳輸電能整流變壓器焊接變壓器利于用戶取用第三頁，共三十二頁。（1）鐵芯：鐵芯是電機、變壓器的重要部件。電機、變壓器鐵芯對材料的基本要求是：在一定頻率及磁通密度下具有低的鐵芯損耗，和在一定磁場強度下具有高的磁通密度。變壓器的部件第四頁，共三十二頁。在電機、變壓器的發(fā)展過程中，曾經(jīng)采用和目前應(yīng)用的鐵芯材料有：1.純鐵、軟鋼和無硅鋼：渦流、磁滯損耗大2.硅鋼片：有熱軋、冷軋無取向、冷軋取向之分，現(xiàn)常用的是0.35mm的冷軋取向硅鋼片3.鐵鎳合金（坡莫合金）：有銅坡莫合金、鉬坡莫合金、鉻坡莫合金，因價高，很少采用4.鐵鋁合金：在小型變壓器、控制變壓器、互感器和微特電機中得到了應(yīng)用。5.非晶態(tài)合金：已用于沖制變壓器鐵心、三相電機定子鐵心等6.微晶合金：主要用于要求較高的電機、電器中。第五頁，共三十二頁。電工鋼片絕緣層為了增大電機鐵心疊片間的絕緣，減小疊片中的渦流損耗，同時改善電工鋼片的焊接、沖剪性能，電工鋼片表面都要求有一層絕緣層。對絕緣層的基本要求是：絕緣電阻高、化學(xué)穩(wěn)定性好、機械強度高、不粘結(jié)、耐腐蝕，同時要求絕緣層薄而平整，以提高疊片的疊片系數(shù)。第六頁，共三十二頁。

早期電工鋼片是沒有絕緣層的，后來隨著人們對鐵心渦流損耗的認(rèn)識才開始注意電工鋼片絕緣層問題。在電機發(fā)展史上，電工鋼片絕緣伴隨冶金、化工等的發(fā)展，也出現(xiàn)了許多變化，其主要絕緣方法有：a、氧化膜絕緣。利用鋼片在退火過程中形成的氧化膜作為絕緣。這種方式簡單、價廉，但絕緣效果欠佳，早期電機、變壓器中應(yīng)用較多，目前僅用于部分小型電機、變壓器中。b、涂水玻璃絕緣。水玻璃絕緣便宜，但工藝性差、絕緣膜濕度大。第七頁，共三十二頁。c、紙絕緣。在整張電工鋼片的一面粘一層絕緣紙。這種絕緣出現(xiàn)在19世紀(jì)末期，曾在歐洲等地得到廣泛應(yīng)用。d、無機鹽涂層。將電工鋼片放在鉻酸鹽或磷酸鹽熱溶液中，使之在鋼片表面產(chǎn)生一層絕緣膜。第八頁，共三十二頁。e、無機漆絕緣。早期曾采用無機漆（如桐油漆）涂電工鋼片兩面。f、有機漆絕緣。用合成漆、酚醛樹脂、合成樹脂等在電工鋼片兩面涂漆，這是應(yīng)用最廣的絕緣方式。g、半有機漆絕緣。用水溶性或水分散系樹脂與無機鹽配合后得到的半有機漆，涂刷電工鋼片表面。第九頁，共三十二頁。（2）繞組：繞組是變壓器的電路部分，一般采用外包絕緣紙的銅線或鋁線繞成，我國變壓器大部分采用鋁導(dǎo)體，根據(jù)線圈繞制的特點分為圓筒式、餅式、連續(xù)式、糾結(jié)式、螺旋式等幾種。第十頁，共三十二頁。（3）油箱和附件：a、油箱：支持器身及附件的重量；b、油枕：（也稱膨脹器或儲油器）減少油與空氣的接觸面，及保證油箱中始終充滿油。大中型變壓器通常采用隔膜密封裝置，以防油質(zhì)老化；c、通氣管：（也稱吸濕器）內(nèi)有干燥劑，防止潮氣侵入；d、油標(biāo)：觀察及監(jiān)視油位，通常有幾根表示不同溫度下油面高度的刻度線；第十一頁，共三十二頁。e、排氣管：（也稱安全氣道或防爆管）當(dāng)油箱內(nèi)的壓力達(dá)到0.8~1個大氣壓時防爆膜破裂，以免油箱爆裂；f、凈油器：對油起過濾凈化作用，延長油的使用期限，也稱濾油器，其中裝有吸附劑（硅膠、活性氧化鋁等）；g、瓦斯繼電器：也稱氣體繼電器，安裝在油箱和油枕的連接管道中，反映電力變壓器的內(nèi)部故障；第十二頁，共三十二頁。h、分接開關(guān)：通過變換線圈的分接頭位置（調(diào)節(jié)繞組匝數(shù)）達(dá)到調(diào)壓的目的，有無載和有載之分；i、絕緣套管：保證繞組引出線與油箱的絕緣，常用的有瓷絕緣套管、充油套管、電容式套管等；j、溫度計：測量監(jiān)視上層油溫，常用的有酒精溫度計、氣壓式溫度計、電阻式溫度計等（嚴(yán)禁用水銀溫度計）k、底座第十三頁，共三十二頁。變壓器油：是石油經(jīng)煉制加工后（加入油品添加劑，如抗氧化劑、降凝劑等）所得到的一種成品油，具有良好的抗氧化性及良好的電氣性能，主要起絕緣、散熱的作用，變壓器油的牌號是根據(jù)其凝固點劃分的，如10號、25號油的凝固點分別為-10℃、-25℃，其代號分別為DB—10、DB—25。（油開關(guān)油為DU—45、電纜油為DL—110）第十四頁，共三十二頁。型號中符號排列順序含義內(nèi)容類別代表符號1或末位線圈耦合方式自耦降壓或升壓O2相數(shù)單相DS三相3冷卻方式油浸自冷干式空氣自冷干式澆注絕緣油浸風(fēng)冷油浸水冷強迫油循環(huán)風(fēng)冷強迫油循環(huán)水冷JGCFSFPSP4線圈數(shù)雙線圈三線圈—S5導(dǎo)線材質(zhì)材料鋁導(dǎo)線銅導(dǎo)線—L6調(diào)壓方式有載調(diào)壓—Z無勵磁調(diào)壓加強干式干式防火移動式成套QHDT變壓器的型號第十五頁，共三十二頁。電力變壓器型號后面的數(shù)字部分：

斜線左邊表示額定容量（千伏安）

斜線右邊表示一次側(cè)額定電壓（千伏）

例如：第十六頁，共三十二頁。SFS7—6300/110電壓等級（KV）額定容量（KVA）設(shè)計序號三繞組風(fēng)冷三相第十七頁，共三十二頁。變壓器的技術(shù)參數(shù)（1）額定容量：額定工作狀態(tài)下變壓器輸出的視在功率保證值，以KVA表示，對三相變壓器指三相容量之和。變壓器的容量規(guī)范為R10系列，即變壓器容量等級之間按的倍數(shù)增加。（小型≤1600；中型1600～6300；大型8000～63000；特型＞63000）第十八頁，共三十二頁。（2）額定電壓：以KV表示（3）額定電流：指在額定電壓和額定環(huán)境溫度下各部分溫升不超過允許值的長期允許通過電流，單位為A（4）額定頻率：我國規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)頻率為50Hz第十九頁，共三十二頁。（5）空載試驗：變壓器一次側(cè)施加額定電壓、二次側(cè)斷開運行，一次繞組通過的電流稱空載電流（或勵磁電流），通常以額定電流的百分?jǐn)?shù)表示變壓器在空載狀態(tài)下的損耗稱為空載損耗，主要是鐵心中的磁滯和渦流損耗，習(xí)慣上稱為鐵損，有時也稱為不變損耗，單位為W或KW。可通過此值分析鐵心質(zhì)量或是否存在有缺陷第二十頁，共三十二頁。（6）短路試驗：是指二次側(cè)短路、一次繞組通過額定電流的試驗，可測量兩個數(shù)值：阻抗電壓（也稱短路電壓）和短路損耗，分別表示變壓器通過額定電流時變壓器自身阻抗上產(chǎn)生的電壓損耗百分值及電能損耗。習(xí)慣上短路損耗又叫銅損或可變損耗，主要反映繞組的性能。第二十一頁，共三十二頁。（7）連接組別：表示變壓器各相繞組的連接方式和一、二次線電壓之間的相位關(guān)系。為了便于生產(chǎn)和應(yīng)用，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)連接組為（雙繞組）Y，yn0、Y，d11、YN，d11、Y，y0及YN，y0五種第二十二頁，共三十二頁。（8）冷卻方式：表示繞組及箱殼內(nèi)外的冷卻介質(zhì)和循環(huán)方式。主要有：干式自冷干式風(fēng)冷油浸自冷油浸風(fēng)冷強迫油循環(huán)風(fēng)冷強迫油循環(huán)水冷強迫油循環(huán)導(dǎo)向水內(nèi)冷等冷卻方式。第二十三頁，共三十二頁。有關(guān)變壓器運行的幾個問題變壓器的運行方式：（1）正常運行方式——額定參數(shù)及以下運行，可長期運行；（2）正常過負(fù)荷運行方式——負(fù)荷超過允許值時的運行，在絕緣和壽命不受影響的前提下，允許運行一定時間（依過負(fù)荷前的上層油溫定）；（3）事故過負(fù)荷運行方式——當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生事故時，為保證供電可靠性，變壓器允許短時過負(fù)荷的能力第二十四頁，共三十二頁。變壓器的允許溫度及溫升：A級絕緣材料的允許溫度為105℃，為防止絕緣及壽命受到影響，規(guī)定：變壓器上層油溫最高不超過95℃，而正常運行時，為使油不使過速氧化，上層油溫不應(yīng)超過85℃。而溫升則是與周圍空氣溫度的差值。第二十五頁，共三十二頁。允許電壓波動：如果電源電壓的波動不超過±5%，不論電壓分接頭在任何位置，變壓器可帶額定負(fù)荷。第二十六頁，共三十二頁。變壓器的并列運行：優(yōu)點——提高供電可靠性及運行的經(jīng)濟(jì)性；條件——（1）接線組別相同；（2）變比相同（允許有±0.5%的差值（3）短路電壓相同（允許有±10%的差值）第二十七頁，共三十二頁。變壓器的損耗：變壓器運行中的損耗有鐵芯損耗及繞組損耗，可用公式表示：式中：P0——空載損耗

Pd——短路損耗

β——負(fù)荷率第二十八頁，共三十二頁。變壓器的運行效率：與變壓器的負(fù)荷率及負(fù)荷的功率因數(shù)有關(guān)。第二十九頁，共三十二頁。變壓器的調(diào)壓：變壓器的電壓調(diào)整是通過改變繞組的匝數(shù)完成的，一般無載的調(diào)整范圍在±5%以內(nèi)，有載的調(diào)整范圍可達(dá)30%。第三十頁，共三十二頁。變壓器的選擇容量及臺數(shù)：容量太小，無法保證安全運行；太大，會降低運行效率、功率因數(shù)及供電電壓質(zhì)量，并造成容量的浪費。為保證可靠性，變電所一般選用兩臺型式的選擇：相數(shù)、繞組數(shù)及連接方式、電壓調(diào)整方式、冷卻方式等。第三十一頁，共三十二頁。內(nèi)容梗概變壓器的作用。（1）鐵芯：鐵芯是電機、變壓器的重要部件。在電機、變壓器的發(fā)展過程中，曾經(jīng)采用和目前應(yīng)用的鐵芯材料有：。1.純鐵、軟鋼和無硅鋼：渦流、磁滯損耗大。5.非晶態(tài)合金：已用于沖制變壓器鐵心、三相電機定子鐵心等。早期電工鋼片是沒有絕緣層的，后來隨著人們對鐵心渦流損耗的認(rèn)識才開始注意電工鋼片絕緣層問題。水玻璃絕緣便宜，但工藝性差、絕緣膜濕度大。這種絕緣出現(xiàn)在19世紀(jì)末期，曾在歐洲等地得到廣泛應(yīng)用。早期曾采用無機漆（如桐油漆）涂電工鋼片兩面。用合成漆、酚醛樹脂、合成樹脂等在電工鋼片兩面涂漆，這是應(yīng)用最廣的絕緣方式。b、油枕：（也稱膨脹器或儲油器）減少油與空氣的接觸面，及保證油箱中始終充滿油。e、排氣管：（也稱安全氣道或防爆管）當(dāng)油箱內(nèi)的壓力達(dá)到0.8~1個大氣壓時防爆膜破裂，以免油箱爆裂。h、分接開