电力变压器第一讲

1、第一篇 变压器发电厂分类水力发电厂地热发电厂原子能发电厂风能发电厂垃圾发电厂火力发电厂太阳能发电厂潮汐发电厂一、概述1、发电厂概况 水力发电厂 利用水流的动能和势能来生产电能，简称水电厂。水流量的大小和水头的高低，决定了水流能量的大小。其过程为：水能机械能电能水力发电厂电厂结构及水能开发方式分类电厂性能及水流调节程度分类电厂厂房布置位置分类引水式径流式坝后式堤坝式混合式水电厂水库式水电厂坝内式水电厂主机布置方式分类地面式地下式水电站 火力发电厂 利用煤、石油、天然气或其他燃料的化学能来生产电能，简称火电厂。从能量转换的观点分析，其基本过程是：化学能热能机械能电能。 垃圾发电厂 垃圾焚烧发电厂，

2、番禺生活垃圾焚烧发电厂选址风波，将人们的目光引向了城市生活垃圾处理，多方信息显示广州市政府目前已将广州市生活垃圾的终端处理特许经营权授权给广日集团，这家以生产“日立”牌电梯而闻名的电器企业，如今正雄心勃勃地向生活垃圾焚烧处理领域进军 垃圾焚烧发电厂。2010年广日集团很可能形成4个垃圾焚烧发电厂同时在建的发展局面。未来广日集团根据需要将在广州兴建若干个垃圾焚烧发电厂，并将市场逐步推广至其他城市 地热发电厂 地热能是指贮存在地球内部的可再生热能，一般集中分布在构造板块边缘一带，起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。全球地热能的储量与资源潜量十分巨大，每年从地球内部传到地面的热能相当于100PW

3、h,但是地热能的分布相对比较分散，因此开发难度很大。 原子能发电厂 利用核能来生产电能，又称核电厂（核电站）。原子核的各个核子（中子与质子）之间具有强大的结合力。重核分裂和轻核聚合时，都会放出巨大的能量，称为核能。目前在技术已比较成熟，形成规模投入运营的，只是重核裂变释放出的核能生产电能的原子能发电厂。从能量转换的观点分析，是由重核裂变核能热能机械能电能的转换过程。 风能发电厂 风力发电厂(Wind Farm)，简称风电厂，系利用风来产生电力的发电厂，是属于再生能源发电厂的一种。目前，由于联合国京都议定书减少温室气体排放协议的关系，世界各国相继将发展再生能源列为重要目标，而在此情形下，风力发电

4、厂也就成为各国首选的能源发展重点。 太阳能发电厂 太阳能发电厂是一种用可再生能源太阳能来发电的工厂，它利用把太阳能转换为电能的光电技术来工作的。目前德国利用太阳能来发电可供55万个家庭用电所需，是利用太阳能发电的世界冠军。 潮汐发电厂 潮汐能的主要利用方式是潮汐发电。利用潮汐发电必须具备两个物理条件：首先潮汐的幅度必须大，至少要有几米；第二海岸地形必须能储蓄大量海水，并可进行土建工程。潮汐发电的工作原理与一般水力发电的原理是相近的，即在河口或海湾筑一条大坝，以形成天然水库，水轮发电机组就装在拦海大坝里。潮汐电站可以是单 水库或双水库。2、地铁的供电系统 根据功能的不同，地铁供电系统一般划分为以

5、下几部分：外部电源；主变电所；牵引供电系统；动力照明系统；杂散电流腐蚀防护系统；电力监控系统。1、 外部电源地铁供电系统的外部电源就是地铁供电系统主变电所供电的外部城市电网电源。外部电源方案的形式有集中式供电、分散式供电、混合式供电。集中式供电通常从城市电网110kV侧引入两回电源，按照地铁设计规范要求，至少有一回电源为专线。2、 主变电所主变电所的功能是接受城网高压电源（通常为110kV），经降压为牵引变电所、降压变电所提供中压电源（通常为35kV或10kV），主变电所适用于集中式供电。主变电所接线方式为线变式或桥型接线。3、 牵引供电系统牵引供电系统的功能是将交流中压经降压整流变成直流15

6、00V或直流750V电压，为地铁列车提供牵引供电，系统包括牵引变电所与牵引网，牵引网包括接触网与回流网。接触网由架空接触网（直流1500V）和接触轨（直流1500V或750V）两种悬挂方式，大多数工程利用走行轨兼作回流网；少数工程单独设置回流轨。4、 动力照明供电系统动力照明供电系统的功能是将交流中压（35kV或10kV）降压变成交流220/380V电压，为运营需要的各种机电设备提供电源。5、 杂散电流腐蚀防护系统杂散电流腐蚀防护系统的功能是减少因直流牵引供电引起的杂散电流并防止其对外扩散，尽量避免杂散电流对城市轨道交通主体结构及其附近结构钢筋、金属管线的电腐蚀，并对杂散电流及其腐蚀保护情况进

7、行监测。6、 电力监控系统电力监控系统的功能是实时对地铁变电所、接触网设备进行远程数据采集和监控。在城市轨道交通控制中心，通过调度端、通信通道和变电所综合自动化系统对主要电气设备进行四遥控制，实现对整个供电系统的运营调度和管理。电力变压器电力变压器正在安装的主变S9配电变压器干式变压器变压器器身 三相油浸式电力变压器三相油浸式电力变压器 2.2 变压器的基本结构变压器的基本结构 S9 型配电变压器型配电变压器（10 kV） 大型油浸电力变压器大型油浸电力变压器 大型油浸电力变压器大型油浸电力变压器 干式变压器干式变压器 二、变压器的描述 作为电压变换设备，变压器被广泛应用于输电和配电领域，特别

8、是10kV（6kV）和35kV电压等级的变压器，在电力、工业和商业配电系统中被普遍使用，且数量巨大。1999年，我国年产变压器约33.8万台，其中10kV （6kV）和35kV级约31.3万台，占92.6。据估计，目前在电网上运行的10kV （6kV）和35kV级变压器约有10亿kVA以上。 三、变压器的概念 变压器是电力系统的重要元件，是变电站的核心设备。电力变压器是一种静止的电气设备，利用电磁感应原理，将一种交流电转变为另一种或几种频率相同、大小不同的交流电，起传输电能改变电压的作用。 1、原理图铁心：提供磁通的闭合路径。绕组：一次侧绕组(原边)N1,二次侧绕组 (副边)N2。变压器的工作

9、原理图 AXax1u2u2i1N2N1ie1e2四、变压器的工作原理简述2. 工作原理 当一次绕组接交流电压后，就有激磁电流 i0存在，该电流在铁心中可产生一个交变的主磁通。 在两个绕组中分别产生感应电势e1和e2。 1122 ddeNeNdtdt 当变压器的一次绕组接通交流电源时，在绕组中就会有交变的电流通过，并在铁心中产生交变的磁通，该交变磁通与一次、二次绕组交链，在它们中都会感应出交变的感应电动势。二次绕组有了感应电动势，如果接上负载，便可以向负载供电，传输电能，实现了能量从一次侧到二次侧的传递五、变压器的分类1、按用途分（1）电力变压器：电力系统传输电能的升、降压变压器和配电变压器等。

10、变压器在电力系统中具有极其重要的地位。原动机原动机用电户用电户发电站发电站发电机组发电机组降压变压器降压变压器配电变压器配电变压器升压变压器升压变压器？问题： 远距离输电为什么必须采用高压输电？（2）专用变压器：如电炉变压器(专用)，给电炉(如炼钢炉)供电。整流变压器(专用)：给直流电力机车供电。HSSP-7200/6HSSP-7200/6电炉变压器电炉变压器整流变压器整流变压器（3）仪用变压器：用在测量设备中。（4）电子变压器： 用在电子线路中。 2、按绕组分：双绕组、自耦、三绕组、多绕组变压器 3、按相数分：单相、三相、多相变压器等4、铁心形式：心式、壳式变压器5、冷却方式：干式、油浸式变

11、压器等单相变压器三相变压器干式变压器六、变压器的基本结构 变压器的主要组成部分是铁心和绕组，这是变压器电磁部分，也是核心。除了电磁部分，还有油箱、冷却装置、绝缘套管、调压和保护装置等部件。 高压套管高压套管分接开关分接开关低压套管低压套管气体继电器气体继电器防爆管防爆管油枕（储油器）油枕（储油器）油表油表呼吸器（吸湿器）呼吸器（吸湿器）散热器散热器铭牌铭牌油样活门油样活门放油阀门放油阀门变压器油变压器油油箱油箱净油器净油器铁芯铁芯信号温度计信号温度计绕组（线圈）绕组（线圈）活门活门放油阀放油阀(1) 铁芯结构铁芯结构 变压器的铁芯是磁路部分。变压器的铁芯是磁路部分。 铁轭：使整个磁路闭合。铁轭

12、：使整个磁路闭合。 由于心式铁芯结构比较简单，绕组的布置和绝缘也比较容易，因此我国电力变压器主要采用心式铁芯，只在一些特种变压器(如电炉变压器)中才采用壳式铁芯。常用的心式铁芯如图示。近年来，大量涌现的节能性配电变压器均采用卷铁芯结构。铁芯类型：铁芯类型： 心式铁芯：铁轭靠着绕组的顶心式铁芯：铁轭靠着绕组的顶面和底面，但不包围绕组的侧面和底面，但不包围绕组的侧面。面。 壳式铁芯：铁轭不仅包围绕壳式铁芯：铁轭不仅包围绕组的顶面和底面，而且还包围组的顶面和底面，而且还包围绕组的侧面。绕组的侧面。铁轭铁轭铁芯柱铁芯柱铁芯柱1铁芯铁芯 单相心式三相心式单相壳式三相壳式铁铁心心柱柱铁铁心心柱柱铁铁 轭轭

13、铁铁 轭轭11112222 心式变压器心式变压器低压绕组低压绕组高压绕组高压绕组 (b) 单相心式变压器示意图单相心式变压器示意图 铁铁心心柱柱铁铁心心柱柱铁铁 轭轭铁铁 轭轭11112222铁铁 铁铁 铁铁 心心轭轭 柱柱 轭轭1122 单相壳式变压器单相壳式变压器 (2) 铁芯材料铁芯材料 要求：导磁性能好、铁损小。故变压器的铁芯采用硅钢片叠制而成。要求：导磁性能好、铁损小。故变压器的铁芯采用硅钢片叠制而成。 硅钢片：有冷轧硅钢片和热轧硅钢片两种。硅钢片：有冷轧硅钢片和热轧硅钢片两种。 冷轧硅钢片在沿着辗轧的方向磁化时有较高的导磁系数和较小的单位损耗，其性能优于热轧的，国产变压器均采用冷轧

14、硅钢片。对铁心的要求是导磁性能好，磁滞损耗和涡流损耗要尽量小，一般由0.35mm或0.5mm冷轧(也用热轧)硅钢片叠成。国产冷轧硅钢片的厚度为0.35mm、0.30mm、0.27mm等几种。片厚则涡流损耗大，片薄则叠片系数小，因为硅钢片的表面必须涂覆一层绝缘漆以使片与片之间绝缘。单相四片式铁心交叠方法单相四片式铁心交叠方法三相六片式铁心交叠方法三相六片式铁心交叠方法铁心交叠：相邻层按不同方式交错叠放，将接缝错开。偶数层刚好压着奇数层的接缝，从而减少了磁阻，便于磁通流通。 铁心柱截面形状：小型变压器做成方形或者矩形；大型变压器做成阶梯形。容量大则级数多。叠片间留有间隙作为油道(纵向或横向)。2绕

15、组：变压器的电路部分绕组：变压器的电路部分 绕组一般用绝缘纸包的铝线或铜线烧制而成。根据高、低压绕组排列绕组一般用绝缘纸包的铝线或铜线烧制而成。根据高、低压绕组排列方式的不同，绕组分为同心式和交叠式两种。方式的不同，绕组分为同心式和交叠式两种。对于同心式绕组，为了便于绕组和铁芯绝缘，通常将低压绕组靠近铁芯。对于交叠式绕组，为了减小绝缘距离，通常将低压绕组靠近铁轭。3绝缘绝缘变压器内部主要绝缘材料有变压器油、绝缘纸板、电缆纸、皱纹纸等。变压器内部主要绝缘材料有变压器油、绝缘纸板、电缆纸、皱纹纸等。 4. 分接开关分接开关调整电压的原理与方法：调整电压的原理与方法： 在变压器某一侧绕组上设置分接，

16、改变变压器变比，进行有级调电压。在变压器某一侧绕组上设置分接，改变变压器变比，进行有级调电压。 这种绕组抽出分接以供调压的电路，称为调压电路；变换分接以进行调压所采用的开关，称为分接开关。作用：电压调整作用：电压调整 电压调整的目的：电压调整的目的： 给电力系统提供稳定的电压；给电力系统提供稳定的电压； 控制电力潮流或调节负载电流。控制电力潮流或调节负载电流。 一般情况下是在高压绕组上抽出适当的分接。这是因为高压绕组一则常套在外面。引出分接方便；二则高压侧电流小，分接引线和分接开关的载流部分截面小，开关接触触头也较容易制造。无励磁调压：变压器二次不带负载，一次也与电网断开无励磁调压：变压器二次

17、不带负载，一次也与电网断开(无电源励磁无电源励磁)。有载调压：带负载进行变换绕组分接的调压。有载调压：带负载进行变换绕组分接的调压。调压方式：无励磁调压和有载调压。调压方式：无励磁调压和有载调压。 吊器身式油箱，其箱沿设在顶部，箱盖是平的。多用于6300kVA及以下的变压器，由于变压器容量小，所以重量轻，检修时易将器身吊起。5油箱油箱 油箱的作用：储油，并作为油浸式变压器的外壳。油箱的作用：储油，并作为油浸式变压器的外壳。 油箱的结构形式：按变压器的大小分别吊器身式和吊箱壳式油箱两种。油箱的结构形式：按变压器的大小分别吊器身式和吊箱壳式油箱两种。 吊箱壳式油箱，箱沿设在下部，上节箱身做成钟罩形

18、，故又称钟罩式油箱。检修时无需吊器身，只将上节箱身吊起即可。多用于8000kVA及以上的变压器。6冷却装置冷却装置 根据变压器容量大小不同，采用不同的冷却装置。 小容量变压器，绕组和铁芯所产生的热量经过变压器油与油箱内壁的接触，以及油箱外壁与外界冷空气的接触而自然地散热冷却，无须任何附加的冷却装置。若变压器容量稍大些，可以在油箱外壁上焊接散热管，以增大散热面积。 冷却装置的作用：散热，以避免变压器由于过热造成事故。冷却装置的作用：散热，以避免变压器由于过热造成事故。风冷：安装冷却风扇，以增强冷却效果。风冷：安装冷却风扇，以增强冷却效果。 大容量变压器的冷却装置大容量变压器的冷却装置强迫油循环水

19、冷却器或强迫油循环风冷却器：强迫油循环水冷却器或强迫油循环风冷却器： 与风冷的区别在于循环油路中增设一台潜油泵，对油加压以增加冷却与风冷的区别在于循环油路中增设一台潜油泵，对油加压以增加冷却效果。两种强迫循环冷却器的主要差别为冷却介质不同，前者为水，后者效果。两种强迫循环冷却器的主要差别为冷却介质不同，前者为水，后者为风。为风。 强迫油循环水冷却器或强迫油循环风冷却器适用于容量在强迫油循环水冷却器或强迫油循环风冷却器适用于容量在50000kVA及以上的变压器。及以上的变压器。 储油柜位于变压器油箱上储油柜位于变压器油箱上方，通过气体继电器与油箱相方，通过气体继电器与油箱相通。通。7储油柜储油柜(油枕油枕) 当变压器的油温变化时，当变压器的油温变化时，其体积会膨胀或收缩。储油柜其体积会膨胀或收缩。储油柜的作用就是保证油箱内总是充的作用就是保证油箱内总是充满油，并减小油面与空气的接满油，并减小油面与空气的接触面，从而减缓油的老化。触面，从而减缓油的老化。 位于变压器的顶盖上，其出口用玻璃防爆膜封住。当变压器内部位于变压器的顶盖上，其出口用玻璃防爆膜封住。当变压器内部发生严重故障，而气体继电器失灵时，油箱内部的气体便冲破防爆膜发生严重故障，而气体继电器失灵时，油箱内部的气体便冲破防爆膜从安全气道喷出