變壓器結(jié)構(gòu)及原理1課件

變壓器基礎(chǔ)培訓(xùn)新疆國(guó)信生產(chǎn)準(zhǔn)備部變壓器基礎(chǔ)知識(shí)（一）變壓器概述

電力變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備，是用來(lái)將某一數(shù)值的交流電壓（電流）變成頻率相同的另一種或幾種數(shù)值不同的電壓（電流）的設(shè)備。當(dāng)一次繞組通以交流電時(shí)，就產(chǎn)生交變的磁通，交變的磁通通過(guò)鐵芯導(dǎo)磁作用，就在二次繞組中感應(yīng)出交流電動(dòng)勢(shì)。二次感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的高低與一二次繞組匝數(shù)的多少有關(guān)，即電壓大小與匝數(shù)成正比，電流的大小與匝數(shù)成反比。變壓器主要作用是傳輸電能，因此，額定容量是它的主要參數(shù)。變壓器基本原理圖E1是初級(jí)電壓；E2是次級(jí)電壓N1初級(jí)線圈匝數(shù)，n2是次級(jí)線圈匝數(shù)（三）變壓器應(yīng)用發(fā)電廠10.5KV輸電線220KV升壓變電站10/35KV降壓實(shí)驗(yàn)室/用戶380/220V降壓儀器36/24/12V降壓（四）變壓器結(jié)構(gòu)鐵芯原邊繞組副邊繞組變壓器結(jié)構(gòu)變壓器組成部件包括器身（鐵芯、繞組、絕緣、引線）、變壓器油、油箱和冷卻裝置、調(diào)壓裝置、保護(hù)裝置（吸濕器、安全氣道、氣體繼電器、儲(chǔ)油柜及測(cè)溫裝置等）和出線套管。1、鐵芯鐵芯是變壓器中主要的磁路部分。通常由含硅量較高，厚度分別為0.35mm\0.3mm\0.27mm，由表面涂有絕緣漆的熱軋或冷軋硅鋼片疊裝而成。鐵芯分為鐵芯柱和橫片兩部分，鐵芯柱套有繞組；橫片是閉合磁路之用。鐵芯結(jié)構(gòu)的基本形式有心式和殼式兩種。2、繞組繞組是變壓器的電路部分，它是用雙絲包絕緣扁線或漆包圓線繞成。繞組的作用是電流的載體，產(chǎn)生磁通和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)變壓器高壓繞組和低壓繞組的相對(duì)位置，變壓器繞組可分為同心式和交疊式。兩者的區(qū)別是同心式繞組的高、低壓繞組同心地套在鐵芯柱上，而交疊式繞組都制成餅型，高低壓繞組上下交替放置。同心式繞組適合芯式變壓器，高壓繞組在外部，低壓繞組在內(nèi)部，這樣可以降低對(duì)繞組絕緣等級(jí)的要求。交疊式繞組變壓器主要用在電焊、電爐等特殊變壓器上。鐘罩式全焊接式3、水分：水分是影響變壓器設(shè)備絕緣老化的重要原因。標(biāo)準(zhǔn)：≤20uL/L4、閃點(diǎn)：閃點(diǎn)降低表示油中有揮發(fā)性可燃?xì)怏w產(chǎn)生，標(biāo)準(zhǔn)：≥135℃5、酸值：油中所含酸性產(chǎn)物會(huì)使油的導(dǎo)電性增高，降低油的絕緣性能，投運(yùn)前的油≤0.03mgKOH/g運(yùn)行中的油≤

0.1mgKOH/g；6、水溶性酸堿度（PH值）：投入運(yùn)行前的油＞5.4運(yùn)行油≥4.27、運(yùn)動(dòng)粘度：粘度低，流動(dòng)性好，變壓器的冷卻效果好，牌號(hào)10，25，45粘度≯13，13，11mm2/s；8、擊穿電壓：變壓器油的擊穿電壓是檢驗(yàn)變壓器油耐受極限電應(yīng)力情況，標(biāo)準(zhǔn)：220、330、500KV變壓器及以上≧35、45、50kV投運(yùn)后，每年測(cè)一次9、體積電阻率：標(biāo)準(zhǔn)：500kV及以上變壓器油≧1×10；≤330KV變壓器油≧5×10??m；10、介質(zhì)損耗因數(shù)：tgδ（%）90℃≤0.55、油枕（1）儲(chǔ)油和補(bǔ)油；為變壓器油的熱脹冷縮創(chuàng)造條件，使變壓器油箱在任何氣溫及運(yùn)行狀況下均充滿油。（2）保護(hù)油品：變壓器油僅在油枕內(nèi)與空氣接觸(有些還裝有膠囊呼吸器)，與空氣接觸面減少，便油的受潮和氧化機(jī)會(huì)減少，油枕內(nèi)的油溫較油箱內(nèi)油溫低，也使氧化速度變慢，有利于減緩油的老化。（3）油枕的側(cè)面還裝有油位計(jì),可以監(jiān)視油位的變化。（4）一般油枕的容積為變壓器油箱的1/10。（5）變壓器油從空氣中吸收的水分將沉積在油枕底部集污器內(nèi)以便定期放出，使水分不會(huì)迸人油箱。變壓器油枕有三種形式：波紋式、膠囊式、隔膜式。膠囊式儲(chǔ)油柜膠囊式儲(chǔ)油柜是在敞開(kāi)式儲(chǔ)油柜的基礎(chǔ)上，內(nèi)部加裝了用于隔離空氣的夾布橡膠囊，與外殼體形成密封結(jié)構(gòu)，橡膠囊通過(guò)伸縮實(shí)現(xiàn)對(duì)絕緣油的體積補(bǔ)償，膠囊內(nèi)腔通過(guò)呼吸器與大氣相通。此種結(jié)構(gòu)儲(chǔ)油柜初步實(shí)現(xiàn)了絕緣油與空氣的隔離，一定程度上減少了絕緣油的吸濕和氧化，緩解了油質(zhì)裂化對(duì)設(shè)備的影響。膠囊式儲(chǔ)油柜存在的缺點(diǎn)（1）在變壓器安裝、運(yùn)行和檢修過(guò)程中，膠囊因其機(jī)械強(qiáng)度不夠易產(chǎn)生破裂而漏油，且破損后不易被發(fā)現(xiàn)。（2）橡膠材料本身材質(zhì)決定其易老化，壽命短，需要定期更換，且更換安裝工作需要變壓器放油和注油，工作量較大。一般國(guó)產(chǎn)膠囊壽命為3～5年，進(jìn)口膠囊壽命為8～10年，即使采用進(jìn)口膠囊，在變壓器預(yù)期壽命期間，也要更換3～4次。（3）由于膠囊內(nèi)部存在吸熱表面，具有形成凝露的條件，因此潛在威脅很大，通過(guò)加裝吸濕器并不能徹底解決問(wèn)題。（4）膠囊伸展不良時(shí)易出現(xiàn)呼吸堵塞，造成事故。（5）由于橡膠囊機(jī)械強(qiáng)度低，當(dāng)變壓器抽真空時(shí)，要采用內(nèi)外平衡壓力的方法，如果安裝操作不當(dāng)，膠囊極易損壞，造成不必要的損失，影響設(shè)備的正常運(yùn)行。膠囊式儲(chǔ)油柜隔膜式儲(chǔ)油柜波紋型儲(chǔ)油柜金屬波紋式儲(chǔ)油柜是新一代全密封型儲(chǔ)油柜，采用先進(jìn)的不銹鋼波紋補(bǔ)償技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)絕緣油體積補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，更能可靠地確保絕緣油與空氣的隔離，并具有工作壽命長(zhǎng)、無(wú)老化、抗破損和免維護(hù)等特點(diǎn)，完全適用于各類油浸式變壓器、電抗器和電容器等電力設(shè)備。目前，在電網(wǎng)系統(tǒng)中使用較早和較多的是一種外油臥式金屬波紋儲(chǔ)油柜，在結(jié)構(gòu)形式上還有一種內(nèi)油式金屬波紋儲(chǔ)油柜。6、吸潮器（硅膠筒）內(nèi)裝有硅膠，儲(chǔ)油柜（油枕）內(nèi)的絕緣油通過(guò)吸潮器與大氣連通，干燥劑吸收空氣中的水分和雜質(zhì)，以保持變壓器內(nèi)部繞組的良好絕緣性能；硅膠變色、變質(zhì)易造成堵塞。7、套管在變壓器的油箱蓋上,作用是把線圈引線端頭從油箱中引出，并使引線與油箱絕緣。電壓低于1KV采用瓷質(zhì)絕緣套管，電壓在10-35KV采用充氣或充油套管，電壓高于110KV采用電容式套管。8、冷卻裝置作用：散熱。通過(guò)油循環(huán)進(jìn)行散熱。分類：油浸自冷（ONAN）油浸風(fēng)冷（ONAF）強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷（OPAF）強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)風(fēng)冷或水冷（ODAF或ODWF）9、氣體繼電器（瓦斯繼電器）是變壓器所用的一種保護(hù)裝置，裝在變壓器的儲(chǔ)油柜和油箱之間的管道內(nèi)，利用變壓器內(nèi)部故障而使油分解產(chǎn)生氣體或造成油流涌動(dòng)時(shí)，使氣體繼電器的接點(diǎn)動(dòng)作，接通指定的控制回路，并及時(shí)發(fā)出信號(hào)告警（輕瓦斯）或啟動(dòng)保護(hù)元件自動(dòng)切除變壓器（重瓦斯）。瓦斯繼電器作用輕瓦斯主要反映在運(yùn)行或者輕微故障時(shí)由油分解的氣體上升入瓦斯繼電器，氣壓使油面下降，繼電器的開(kāi)口杯隨油面落下，輕瓦斯干簧觸點(diǎn)接通發(fā)出信號(hào)，當(dāng)輕瓦斯內(nèi)氣體過(guò)多時(shí)，可以由瓦斯繼電器的氣嘴將氣體放出。重瓦斯主要反映在變壓器嚴(yán)重內(nèi)部故障（特別是匝間短路等其他變壓器保護(hù)不能快速動(dòng)作的故障）產(chǎn)生的強(qiáng)烈氣體推動(dòng)油流沖擊擋板，擋板上的磁鐵吸引重瓦斯干簧觸點(diǎn)，使觸點(diǎn)接通而跳閘10、壓力釋放裝置：防止突然事故對(duì)油箱內(nèi)壓力聚增造成爆炸危險(xiǎn)。裝在油箱頂蓋上，當(dāng)變壓器發(fā)生故障而產(chǎn)生大量氣體時(shí)，油箱內(nèi)的壓強(qiáng)增大，氣體和油將沖破防爆膜向外噴出，避免油箱爆裂。通常壓力釋放閥與防爆管配合使用。

壓力釋放動(dòng)作原理當(dāng)壓力釋放器內(nèi)的壓力達(dá)到動(dòng)作壓力時(shí)，壓力頂起膜盤，壓縮彈簧，使壓力釋放，同時(shí)微動(dòng)開(kāi)關(guān)接通電源發(fā)出信號(hào)通知主控運(yùn)行人員，動(dòng)作標(biāo)志桿升起并突出護(hù)蓋，表明壓力釋放閥已動(dòng)作，只有排除故障后，方可手動(dòng)恢復(fù)標(biāo)志桿。11、調(diào)壓裝置通過(guò)改變高壓繞組抽頭，增加或減少繞組匝數(shù)來(lái)改變電壓比。無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓，停電調(diào)節(jié)電壓；有載調(diào)壓，不停電帶負(fù)荷調(diào)壓。有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓調(diào)壓原理圖12、信號(hào)溫度計(jì)

監(jiān)視變壓器運(yùn)行溫度，發(fā)出信號(hào)。分別測(cè)量上層油溫、下層油溫、繞組溫度。繞組溫度計(jì)油溫溫度計(jì)13、油位計(jì)：監(jiān)視變壓器油位位置，一般安裝在油枕處，發(fā)出信號(hào)。分為體積容量和溫度容量?jī)煞N溫度容量油位計(jì)體積容量油位計(jì)變壓器型號(hào)□

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□第一個(gè)□：耦合方式，O—自耦，F(xiàn)—非自耦；第二個(gè)□：相數(shù)，S—三相，D—單相；第三個(gè)□：冷卻方式，A—空氣，O—油，F(xiàn)—風(fēng)，J—油浸自冷,C—成型固體澆注式,ＣＲ—包繞式,G—干式空氣自冷；第四個(gè)□：N——自然循環(huán)，F(xiàn)——強(qiáng)迫循環(huán)；第五個(gè)□：繞組數(shù)，S——三繞組，E——雙繞組；第六個(gè)□：線圈導(dǎo)線材質(zhì)，銅不標(biāo)，鋁（L）第七個(gè)□：調(diào)壓方式，Z——有載調(diào)壓，W——無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓；第八個(gè)□：循環(huán)方式，N——自然循環(huán)，P——強(qiáng)迫循環(huán)；—□—：設(shè)計(jì)序號(hào)，1,2,3………□

/：額定容量（kVA）；/□：高壓側(cè)額定電壓（kV）；最后一個(gè)□：防護(hù)代號(hào)，一般不標(biāo)，TH-濕熱，TA-干熱變壓器型號(hào)舉例1、SJL-1000/10，為三相油浸自冷式鋁線、雙線圈電力變壓器，額定容量為1000KVA、高壓側(cè)額定電壓為10KV；2、S11-25000/35變壓器（無(wú)功調(diào)壓變）即三相（S）銅芯35KV變壓器,容量25000KVA,設(shè)計(jì)序號(hào)11為節(jié)能型

；3、SFPZ9-120000/110，指的是三相雙繞組強(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；4、SCB9-2000/10，SC-三相固體成型(環(huán)氧澆注)B-低壓箔式線圈9-性能水平代號(hào)2000-額定容量10-額定高壓電壓；5、SZ11-100000/220主變，三相有載調(diào)壓變壓器，容量100000KVA，電壓等級(jí)220KV.6、S9-M-400/10，S-三相，9-性能水平代號(hào)，M-密封型，400-容量，10-電壓等級(jí)10KV

變壓器技術(shù)參數(shù)1、額定容量SN：指變壓器額定電壓額定電流下連續(xù)運(yùn)行時(shí)，電能輸送的功率，是變壓器的視在功率，單位：kVA。2、額定電壓：指變壓器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)所能承受的工作電壓，單位：kV，三相變壓器則指一、二次繞組的線電壓。3、額定電流：指變壓器額定容量下，允許長(zhǎng)期通過(guò)的電流，三相變壓器則指一、二次繞組的線電流，單位：A。4、額定頻率：我國(guó)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用電的頻率為50Hz。5、阻抗電壓：也叫短路電壓，把變壓器的二次繞組短路，在一次繞組上慢慢升壓，當(dāng)二次繞組的短路電流等于其額定電流值時(shí)，一次側(cè)所施加的電壓Ud稱為短路電壓，一般用額定電壓的百分比表示（4%～10.5%）。6、負(fù)載損耗：變壓器二次側(cè)短路，在一次繞組額定分接頭位置上通入額定電流，所吸取的有功功率稱為負(fù)載損耗，單位：KW。7、空載電流：在額定電壓下，變壓器二次側(cè)開(kāi)路（空載）時(shí)，一側(cè)線圈中通過(guò)的電流，稱為空載電流（勵(lì)磁電流），一般用額定電壓的百分比表示。8、空載損耗（鐵損）：指變壓器額定電壓下，二次側(cè)空載時(shí)，變壓器鐵芯所產(chǎn)生的消耗。主要損耗是勵(lì)磁損耗和渦流損耗。9、絕緣電阻：表示變壓器各線圈之間、各線圈與鐵芯之間的絕緣性能。絕緣電阻的高低與所使用的絕緣材料的性能、溫度高低和潮濕程度有關(guān)。10、聯(lián)結(jié)組別：反映高、低壓側(cè)繞組連接方式，高壓側(cè)用Y、D、N表示，低壓側(cè)用y、d、n表示，如我主變的聯(lián)結(jié)組別為YN，d11，高壓側(cè)為星接，中性點(diǎn)接地，低壓側(cè)為角接，高低壓側(cè)電壓相位差為30°,即11點(diǎn)時(shí)鐘。低壓滯后高壓30度11、油面溫升：變壓器油面溫度與周圍環(huán)境溫度之差，稱為油面溫升。12、絕緣水平：變壓器繞組采用分級(jí)絕緣，各側(cè)繞組要經(jīng)受不同等級(jí)的耐受電壓。LI——雷電沖擊耐受電壓SI——操作沖擊耐受電壓AC——工頻耐受電壓。13、絕緣等級(jí)：是指其所用絕緣材料的耐熱等級(jí)，也即變壓器允許的溫升標(biāo)準(zhǔn)，分A、E、B、F、H級(jí)，具體標(biāo)準(zhǔn)如下：絕緣等級(jí)AEBFH最高允許溫度（℃)105120130155180繞組溫升限值（K）607580100125性能參考溫度（℃）8095100120145變壓器的種類及特點(diǎn)(1)按相數(shù)分：

①單相變壓器：用于單相負(fù)荷和三相變壓器組。

②三相變壓器：用于三相系統(tǒng)的升、降電壓。

(2)按冷卻方式分：

①干式變壓器：依靠空氣對(duì)流進(jìn)行冷卻，一般用于局部照明、電子線路等小容量變壓器。

②依靠油作冷卻介質(zhì)，如油浸自冷、油浸風(fēng)冷、油浸水冷、強(qiáng)迫油循環(huán)等。

(3)按用途分：

①電力變壓器：用于輸配電系統(tǒng)的升、降電壓。

②儀用變壓器：如電壓互感器、電流互感器、用于測(cè)量?jī)x表和繼電保護(hù)裝置。

③試驗(yàn)變壓器：能產(chǎn)生高壓，對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行高壓試驗(yàn)，如耐壓試驗(yàn)變壓器。

④特種變壓器：如電爐變壓器、整流變壓器、隔離變壓器等。

(4)按形式分：

①雙繞