主变压器基础知识

1、华能河北清洁能源分公司华能河北清洁能源分公司涿鹿风电场涿鹿风电场变压器变压器 变压器是一种静止的电气设备，它利用电磁感变压器是一种静止的电气设备，它利用电磁感应作用将一种电压、电流的电能转换成同频率应作用将一种电压、电流的电能转换成同频率的另外一种电压、电流的电能。的另外一种电压、电流的电能。电抗器电抗器 由于其电感而在电路或电力系统中使用的电器由于其电感而在电路或电力系统中使用的电器。变压器原理图变压器原理图N1N1U1U1I1I1I2I2U2U2N2N2变压器的分类：变压器的分类： 变压器的种类很多，可按其用途、结构、变压器的种类很多，可按其用途、结构、相数、冷却方式等不同来进行分类。相数

2、、冷却方式等不同来进行分类。（1 1）按照用途可分类）按照用途可分类：电力变压器（主要用电力变压器（主要用在输配电系统中，又分为升压变压器、降压在输配电系统中，又分为升压变压器、降压变压器、联络变压器和厂用变压器）和特种变压器、联络变压器和厂用变压器）和特种变压器（试验变压器、电炉变压器、整流变变压器（试验变压器、电炉变压器、整流变压器等）。压器等）。（2 2）按绕组数量分类：可分为双绕组变压器、）按绕组数量分类：可分为双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器和自耦变压器。三绕组变压器、多绕组变压器和自耦变压器。（3 3）按铁心结构分类：可分为心式变压器和）按铁心结构分类：可分为心式变压器和壳

3、式变压器。壳式变压器。（4 4）按相的数量分类：可分为单相变压器、）按相的数量分类：可分为单相变压器、三相变压器和多相变压器。三相变压器和多相变压器。（5 5）按冷却方式分类：可分为油浸式变压器、）按冷却方式分类：可分为油浸式变压器、干式变压器和充气式变压器。干式变压器和充气式变压器。N1N1U1U1I1I1I2I2U2U2N2N2自耦变压器原理图自耦变压器原理图心式变压器：心式变压器： 壳式变压器壳式变压器 电力变压器按容量大小通常分为：电力变压器按容量大小通常分为： 小型变压器（小型变压器（1010630kVA630kVA）、中型变压器）、中型变压器（8008006300kVA6300kV

4、A）、大）、大 型型 变变 压压 器（器（8000800063000kVA63000kVA）、特）、特 大大 型型 变变 压器（压器（90000kVA90000kVA及及以上）。以上）。电力变压器按电压大小通常分为：电力变压器按电压大小通常分为： 6kV6kV、 10kV10kV、 20kV20kV、 35kV35kV、 66kV66kV、110kV110kV、220kV220kV、330kV330kV、500kV500kV、750kV750kV、1000kV1000kV电压等级。电压等级。电抗器的分类：电抗器的分类： 电抗器的用途十分广泛，主要可分为二方电抗器的用途十分广泛，主要可分为二方面

5、，一是限制系统的短路电流（限流电抗面，一是限制系统的短路电流（限流电抗器）；二是补偿系统的电容电流（并联电抗器）；二是补偿系统的电容电流（并联电抗器）。器）。 电抗器的结构类型可分为二大类，一是带电抗器的结构类型可分为二大类，一是带铁心的电抗器，称为铁心电抗器；二是不带铁心的电抗器，称为铁心电抗器；二是不带铁心的电抗器，称为空心电抗器。铁心的电抗器，称为空心电抗器。 按铁心结构分类：可分为芯式电抗器和壳按铁心结构分类：可分为芯式电抗器和壳式电抗器。式电抗器。 按相的数量分类：可分为单相电抗器和三按相的数量分类：可分为单相电抗器和三相电抗器。相电抗器。 按冷却方式分类：可分为油浸式电抗器和按冷却

6、方式分类：可分为油浸式电抗器和干式电抗器。干式电抗器。变压器类型（型号）描述变压器类型（型号）描述 变压器的型号通常由表示相数、冷却方式、绕组数、调压变压器的型号通常由表示相数、冷却方式、绕组数、调压方式、绕组线芯材料等的符号，以及变压器容量、额定电压方式、绕组线芯材料等的符号，以及变压器容量、额定电压等组成。一般写法为：等组成。一般写法为： XXXXXX/XXXXXXXX/XX 横线前为若干个大写英文字母和数字，横线后的斜线左右横线前为若干个大写英文字母和数字，横线后的斜线左右为数字，如：为数字，如： SFPZ9-120000/110SFPZ9-120000/110 基本型号基本型号+ +设

7、计序号设计序号- -额定容量额定容量/ /高压侧电压高压侧电压变压器类型（型号）描述变压器类型（型号）描述 横线前的数字为设计序号；横线前的数字为设计序号； 斜线左边数字表示额定容量（斜线左边数字表示额定容量（kVA);kVA); 斜线右边数字表示高压侧额定电压（斜线右边数字表示高压侧额定电压（kVkV）；）； 前面所例前面所例“SFPZ9-120000/110”SFPZ9-120000/110”型变压器的类型即为：型变压器的类型即为： 三相双绕组强迫油循环风冷有载调压，设计序号为三相双绕组强迫油循环风冷有载调压，设计序号为9 9，容，容量为量为120000kVA120000kVA，高压侧额定

8、电压为高压侧额定电压为110kV110kV的变压器。的变压器。变压器类型（型号）描述变压器类型（型号）描述 变压器型号中各个字母含义如下表：变压器型号中各个字母含义如下表：交流输电系统中变压器应用简图交流输电系统中变压器应用简图高压直流输电系统设备的制造高压直流输电系统设备的制造换流变压器：换流变压器： 将电能从交流系统传输到换流器，或从换将电能从交流系统传输到换流器，或从换流器传输到交流系统的变压器。流器传输到交流系统的变压器。平波电抗器：（同义词：直流电抗器）平波电抗器：（同义词：直流电抗器） 串联在换流单元直流端子和直流线路间的串联在换流单元直流端子和直流线路间的电抗器，主要用于平滑电流

9、，抑制电流的瞬电抗器，主要用于平滑电流，抑制电流的瞬变。变。两端双极直流输电系统两端双极直流输电系统直流输电的主要优点：直流输电的主要优点： 直流输电除了线路造价低，年电能损失小直流输电除了线路造价低，年电能损失小以外，在技术方面有以下优点：以外，在技术方面有以下优点：（1 1）直流输电不存在两端交流系统之间同步）直流输电不存在两端交流系统之间同步运行稳定性问题。运行稳定性问题。（2 2）直流输电线路沿线电压分布平稳，没有）直流输电线路沿线电压分布平稳，没有电容电流不需要并联电抗补偿。电容电流不需要并联电抗补偿。直流输电的主要缺点：直流输电的主要缺点： 直流输电除了换流站造价高之外，在技术直流

10、输电除了换流站造价高之外，在技术方面还有不足之处：方面还有不足之处：（1 1）直流输电在以大地或海水作回流电路时，）直流输电在以大地或海水作回流电路时，对沿途地面、地下或海水中的金属设施造成对沿途地面、地下或海水中的金属设施造成腐蚀。腐蚀。（2 2）直流电流不象交流那样有电流波形的过）直流电流不象交流那样有电流波形的过零点，因而灭弧比较困难。直流断路器未完零点，因而灭弧比较困难。直流断路器未完善时，限制了多端直流输电系统的发展。善时，限制了多端直流输电系统的发展。变压器和电抗器变压器和电抗器的结构主要由六大部分组成的结构主要由六大部分组成变压器铁心设计变压器铁心设计 铁心是变压器的磁路，由铁心

11、叠片、绝铁心是变压器的磁路，由铁心叠片、绝缘件和铁心结构件等组成。为使不同绕组能缘件和铁心结构件等组成。为使不同绕组能感应出和匝数成正比的电压，需要绕组内有感应出和匝数成正比的电压，需要绕组内有高导磁率的材料制造的铁心，尽量使全部磁高导磁率的材料制造的铁心，尽量使全部磁通在铁心内和两个绕组耦合。铁心又是安装通在铁心内和两个绕组耦合。铁心又是安装线圈的骨架，对于变压器的电磁性能、机械线圈的骨架，对于变压器的电磁性能、机械强度和变压器的噪声是极为重要的部件。强度和变压器的噪声是极为重要的部件。铁心铁心（单相三柱）（单相三柱）铁心铁心（三相五柱）（三相五柱）电抗器铁心电抗器铁心( (单相三柱单相三柱

12、) )( (单相四柱单相四柱) )除了使用高性能的除了使用高性能的硅钢片硅钢片之外，改进硅钢片的搭之外，改进硅钢片的搭接结构也能降低空载损耗。最有效的搭接是步进式搭接结构也能降低空载损耗。最有效的搭接是步进式搭接。利用这种方式，不仅能减少损耗，还能降低噪音接。利用这种方式，不仅能减少损耗，还能降低噪音和铁芯的过热点温度。和铁芯的过热点温度。 二片一叠二片一叠二片一叠六级搭接二片一叠六级搭接ZZDFPZ-340800/500-800 换流变压器拉板、夹件模换流变压器拉板、夹件模型、漏磁、涡流计算型、漏磁、涡流计算变压器线圈变压器线圈 线圈是变压器变换和输送电能的中枢。线圈是变压器变换和输送电能的

13、中枢。要保证变压器长期安全可靠地运行，对变要保证变压器长期安全可靠地运行，对变压器线圈，必须保证以下基本要求：压器线圈，必须保证以下基本要求：一、电气强度一、电气强度（长期工作电压、大气过电压、（长期工作电压、大气过电压、操作过电压、暂态过电压作用下不损坏。）操作过电压、暂态过电压作用下不损坏。）二、耐热强度二、耐热强度（使用寿命长和热稳定性好）（使用寿命长和热稳定性好）三、机械强度三、机械强度（短路电动力作用下不损坏）（短路电动力作用下不损坏）四、技术性能四、技术性能（重量轻、损耗小、制造简单。）（重量轻、损耗小、制造简单。）线圈线圈（饼式）（饼式）纠结连续式线圈纠结连续式线圈内屏蔽连续式线

14、圈内屏蔽连续式线圈线圈线圈（饼式局部）（饼式局部）线圈线圈（层式）（层式）全波冲击电压分布计算全波冲击电压分布计算高压绕组高压绕组低压绕组低压绕组绕组漏磁分布计算绕组漏磁分布计算漏磁通分布图漏磁通分布图磁场强度分布图磁场强度分布图变压器器身变压器器身 器身绝缘是主绝缘，是线圈到接地部器身绝缘是主绝缘，是线圈到接地部分铁心和油箱的绝缘（主要是端部绝缘的分铁心和油箱的绝缘（主要是端部绝缘的设计），线圈对其他线圈的绝缘（同相和设计），线圈对其他线圈的绝缘（同相和相间的设计）。这种绝缘结构多采用的是相间的设计）。这种绝缘结构多采用的是油、隔板和纸筒、油隙的型式。还应考虑油、隔板和纸筒、油隙的型式。还应

15、考虑解决线圈的整体压紧、线圈散热和油流带解决线圈的整体压紧、线圈散热和油流带电等问题。电等问题。器身器身（单相）（单相）器身内部结构和电场计算器身内部结构和电场计算器身器身（三相）（三相）变压器引线变压器引线 在线圈外部连接线圈各引出线端的导在线圈外部连接线圈各引出线端的导线称为引线，它将外部电源电能输入变压线称为引线，它将外部电源电能输入变压器，又将传输电能输出变压器。它包括线器，又将传输电能输出变压器。它包括线圈线端与套管连接的引线、线圈端头间的圈线端与套管连接的引线、线圈端头间的连接引线以及线圈分接抽头与开关相连的连接引线以及线圈分接抽头与开关相连的分接引线。并应保证足够的电气强度、足分

16、接引线。并应保证足够的电气强度、足够的机械强度和温升的要求。够的机械强度和温升的要求。引线引线（单相）（单相）高压套管下部均压球附近电场计算高压套管下部均压球附近电场计算引线引线（三相）（三相）变压器大电流引线附近金属结构件变压器大电流引线附近金属结构件 温度场的仿真计算温度场的仿真计算变压器油箱变压器油箱 变压器油箱作为变压器油的容器，要变压器油箱作为变压器油的容器，要保证浸入变压器器身的绝缘强度和规定的保证浸入变压器器身的绝缘强度和规定的寿命，不允许外界的空气、水分进入油箱寿命，不允许外界的空气、水分进入油箱内，要始终保持油不渗漏，并有一定的机内，要始终保持油不渗漏，并有一定的机械强度；并满足运输、安装过程中的作业械强度；并满足运输、安装过程中的作业要求。要求。油箱油箱油箱机械强度分析计算油箱机械强度分析计算位移变形云图位移变形云图应力分布云图应力分布云图