第二章电力变压器教学课件

1、第二章 电力变压器 定义:利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能转变成另一种电压等级的交流电能,变压器是一种静止的电气设备. 变压器按用途分为:电力变压器 特种变压器 仪用互感器 电力变压器按冷却介质分为:油浸式和干式两种. 应用举例:1.发电厂同步发电机发出的10.5KV的交流电,需要经变压器变为110500KV的交流电来远距离输送,目的是减小线路损耗.第二章 电力变压器 应用举例应用举例2:高压交流电网向低压用电器供电必须高压交流电网向低压用电器供电必须经变压器降压后才能使用经变压器降压后才能使用. 在电力系统中变压器的总容量是发电机总容量的在电力系统中变压器的总容量是发电机总容量的67

2、倍倍.第二章 电力变压器 第一节变压器的工作原理与结构第二章 电力变压器 结构第二章 电力变压器 变压器组成变压器组成:一个铁心一个铁心;两个独立绕组两个独立绕组. 约束关系约束关系:4.44公式公式 E1=4.44f N1m E2=4.44f N2m 式中式中 m -主磁通幅值主磁通幅值. 显然显然2121NNEE第二章 电力变压器 原理:变压器一次绕组加上交流电源电压U1时，一次绕组线圈中就有一次电流I1，在铁芯内产生主磁通,这个磁通同时交链一次绕组N1和二次绕组N2,分别在两个绕组中产生感生电势E1、E2,如果二次绕组接通负荷,即可输出电能. 变压器变比: K=根据变压器一、二次功率相等

3、 U1I1= U2I2 212121NNEEUUKNNUUII1121221第二章 电力变压器 电力变压器结构组成:1.铁心:由部位不同称为芯柱和铁轭.组成心式和壳式结 构.另一种结构是卷铁芯心式. 材料:硅钢片.有冷轧和热轧两种.冷轧一般带取向.厚度有0.5 ; 0.35 ; 0.30 mm等.2.绕组:带绝缘层的铜线或铝线绕制而成. 按一、二次绕组的排列方式分为同心式和交叠式. 对同心式绕组低压绕组靠近芯柱以利于绝缘和散热. 对交叠式绕组低压绕组靠近铁轭. 第二章 电力变压器 3.绝缘:变压器内部绝缘靠变压器油、绝缘纸板、电缆纸等.外绝缘靠高低压套管. 4.分接开关作用:调整变压器二次绕组

4、的输出电压.方法:改变变压器一次绕组的有效匝数.分接形式:无励磁调压和有载调压.5.油箱:油浸式变压器的外壳称为油箱.油箱内放置 变压器的器身并充满变压器油.结构有:吊器身式和吊箱壳式两种.第二章 电力变压器 6.冷却装置:冷却与散热种类:无散热器的自然冷却; 有散热器的自然对流冷却;强迫油循环风冷;强 迫油循环水冷等. 7.储油柜(油枕). 作用:当油箱中的变压器油随温度膨胀或收缩时,保证油箱内充满油,减小变压器油与空气的接触面,延缓其老化.8.安全气道(防爆管)作用:当变压器内部发生严重故障时, 油箱内变压器油分解为气体使内部压力升高,防止变压器箱体变形及爆炸.第二章 电力变压器 9.吸湿

5、器:保证储油柜顶部空气干燥和洁净,储油柜通过吸湿器与大气相连. 结构:吸湿器内装有氯化钙和变色硅胶.10.气体继电器:安装在储油柜与箱盖之间.作用:变压器内部故障时产生气体或油面降低时,继电器动作,通知保护电路.11.高低压结缘套管:将高低压引线连到箱外.作用:固定引线和外部对地绝缘.组成:导电部分和绝缘部分.第二章 电力变压器 三、变压器的型号与技术参数. 1.型号:1965年10月1日开始,国家标准规定汉语拼音字母表示./ 防护代号(TH-湿热,TA-干热) 高压绕组额定电压(KV) 额定容量(KVA) 设计序号(1,2,3;b半铜半铝) 调压方式(无励磁调压不标,Z有载分压) 绕组导线材

6、质(铜不用表,L铝线) 绕组数(双绕组不用标,S三绕组,F分裂绕组) 循环方式(自然循环不标,P强迫循环) 冷却方式(J油浸自冷,G 干式空冷,C干式浇注绝缘,F油 浸风冷,S油浸自冷) 相数(D单相,S-三相 绕组耦合方式(双线圈不标,O自耦) 第二章 电力变压器 近几年一些新型结构的变压器出现,如非晶态合金铁心、卷绕式铁心、封闭式铁心分别用H 、 R 、 M表示 . 例如:SFZ10000/110含义是三相自然循环风冷有载调压,额定容量为10000 KVA,高压绕组额定电压为110KV.2.相数相数:单相和三相两种单相和三相两种.3.额定频率额定频率: fN=50HZ4.额定电压额定电压:

7、变压器线电压的有效值变压器线电压的有效值.我国输变电线路的电压等级有:0.38、3、6、 10、 35、63、 110、 220、 330、 500(KV).第二章 电力变压器考虑线路压降,输电线路始端的电压应高于线路终端.标准规定35KV以下应提高5%, 35KV及以上应提高10%,输变电线路的始端电压等级应有:0.4、3.15、6.3、 10.5、 38.5、69、 121、 242、 363、 550(KV).5.额定容量:在变压器铭牌规定的额定条件下,变压器二次侧的输出能力,用KVA表示. 注-多绕组变压器应对每个绕组的容量加以规定,而变压器的额定容量为最大绕组的额定容量.6.额定电流

8、:变压器在额定容量下,输出线电流的有效值. 对单相变压器 对三相变压器 三相变压器Y接时,线电流等于相电流;三相变压器(D)接时,线电流等于相电流的 倍.NNNUSINNNUSI333第二章 电力变压器 7.绕组联接组标号: 表明高低压两侧线电压的相位关系和连接方法,将三相变压器的接线分为若干组称为连接组别.用时钟形式表示(UAB -作分针 ;uab-作时针)依三相线圈连接方式有:Y,y D,dY,dD,y依有中性线的三相变压器组表示为:YNd;Dyn例如: D,yn11-表示高压侧三角形连接,低压侧星形连 接(有中性线),11点钟接法.8.调压范围.由分接开关操作,调整变压器一次匝数(变比)

9、的范围.分为无励磁调压和有载调压.第二章 电力变压器 9.空载电流:变压器在额定电压下空载(二次开路)运行时,一次绕组的电流,用I0表示.工程上以空载电流对额定电流的百分比表示.10.阻抗电压和短路损耗 阻抗电压UZ-变压器二次短接,在一次施加外电压使一次电流达到额定值,此时所施加的外电压称为阻抗电压. 工程上以UZ对额定电压的百分比表示. 短路实验时变压器从外电源吸收的有功功率称为短路损耗.%0%0100NIIi%100NZZUUU第二章 电力变压器 11.电压调整率-在规定的负载功率因数下,二次绕组空载电压U2N与负载电压U2之差对二次绕组空载电压U2N的百分比.即: 电压调整率是衡量变压

10、器供电质量的重要参数.12.效率-变压器输出有功功率与输入的有功功率的百分比. 变压器的额定效率一般在909513.温升与冷却方式 (1)温升定义(狭义) 空气冷却变压器温升是指变压器的测量部位的温度与冷却空气温度之差. 水冷却变压器温升是指变压器的测量部位的温度与冷却器进水温度之差.%222%100NNUUUU第二章 电力变压器说明:A级绝缘(纸绝缘)的油浸变压器顶层油温极限温度为98,绕组的最热点温度与油平均温度之差为13 ,环境年平均气温为20 .则:绕组极限温升是98- 13- 20=65=65 K 标准规定油最高运行温度为95 ,最高气温为40 ,故顶层油极限温升为95 -40 =5

11、5 =55 K (2)冷却方式 变压器冷却方式很多:油浸自冷、强油水冷、油浸风冷、强油风冷等.第二章 电力变压器 第二节 变压器运行1.允许温度与温升发热原因:线圈损耗(铜损) 、铁心损耗、绝缘介质损耗.发热过程:温度逐步升高至稳定温升值(温度不变),此时发热量等于散热量.温度分布:绕组最高 铁心次之 油最低.耐热因素:取决于绝缘材料的耐热,电力变压器大多数采用 A级材料. A级材料的极限允许温度:105 . 顶层变压器油的极限允许温度:95 运行时顶层变压器油的温度不超过:85 强迫油循环的风冷或水冷顶层变压器油的温度不超过:75 第二章 电力变压器 温升与稳定温升温升-变压器温度与周围环境

12、温度之差.稳定温升-变压器温度达到稳定时的温升. 国家标准规定:最高环境温度为40 对A级绝缘的变压器其绕组允许温升:65 顶层变压器油的极限允许温升:55 2.变压器过载能力:在不损坏变压器决议绝缘和降低寿命的前提下,变压器在短时间内所能输出的最大容量超过额定容量的能力. (1)正常运行情况下的过载能力 标准规定: 对室外变压器过载不得超过30 对室内变压器过载不得超过20 (2)事故情况下的过载能力:当供电系统发生事故时,允许变压器短时过负载的能力. (3)变压器允许短路过流倍数:一般允许短路电流为额定电流的25倍.第二章 电力变压器 二、变压器的并列运行二、变压器的并列运行定义定义:将两

13、台或多台变压器的一次侧和二次侧绕组分别接于公共母将两台或多台变压器的一次侧和二次侧绕组分别接于公共母线上线上,共同向负载供电的运行方式共同向负载供电的运行方式.1.并列运行的目的并列运行的目的:(1)提高供电可靠性提高供电可靠性(2)提高运行经济性提高运行经济性(3)减小备减小备用容量用容量,并可随负载增加分批增加容量并可随负载增加分批增加容量.2.理想并列运行条件理想并列运行条件: 1)变压器联结组别相同变压器联结组别相同.2)变压器的电压比相等变压器的电压比相等.3)变压器的阻抗电变压器的阻抗电压百分比压百分比UZ相等相等.三、变压器油及其运行三、变压器油及其运行1.变压器油的作用变压器油

14、的作用:1)提高绝缘强度提高绝缘强度.2)散热散热.3)熄灭电弧熄灭电弧.4)防腐防腐.2.变压器油运行变压器油运行(1)运行试验运行试验:新装和运行中的变压器油试验新装和运行中的变压器油试验(每年一次每年一次).试验项目试验项目:耐压试验耐压试验/介质损耗试验介质损耗试验/简化试验简化试验. 第二章 电力变压器油运行管理1.检查内容:1)充油设备的密封性 2)储油柜和呼吸器的工作性能 3)油色与油量是否正常 4)定期或不定期作油的气相色谱分析.2.补油时的注意事项: 1) 10KV及以下变压器可补入不同牌号的油.混合油必须作耐压试验. 2) 35KV及以上变压器应补入相同牌号的油.混合油必须

15、作耐压试验. 3)补油后要检查气体继电器,及时放出气体,若24小时后无异常,可将气体保护接入跳闸回路.第二章 电力变压器 变压器运行巡视和检察.1.变压器巡视检查项目1)检查储油柜和充油绝缘套管的油面高度、密封性、油色.2)检查变压器上层油温.3)检查变压器运行响声是否正常.4)检查绝缘套管外部是否清洁、有无裂纹和放电烧伤痕迹.5)检查母线及接线端子各连接点的电接触是否良好.6)防爆管密封膜是否完整.7)冷却装置运行是否正常.8)有温变化是否正常.2.变压器巡视检查周期1)容量在630KVA及以上的变压器,每周巡视一次;容量在630KVA以下的变压器, 适当延长巡视周期.每次拉闸前和拉闸后应检

16、查一次.2)有人值班的变电所,每班都应检查变压器运行状态.第二章 电力变压器3)强油循环的风冷或水冷变压器,应每小时巡视一次.4)发生负载突变或短路后,应增加特殊巡视.2.变压器异常运行和故障分析(1)声音异常原因1)启动大容量动力设备时,启动电流过大,致使声音异常.2)变压器过负荷.3)系统短路或接地,电流过大.4)供电电流中有大量高次谐波.(2)绝缘套管闪络和爆炸1)套管密封不严,因进水而使绝缘陶瓷受潮损坏.2)套管中的电容芯子质量不好,内部游离放电.3)套管积垢严重或产生裂纹或碎块.第二章 电力变压器 第三节 其他变压器一、干式变压器:不浸渍在绝缘液体中的变压器.1.环氧树脂绝缘的干式变

17、压器 用环氧树脂浇注或浸渍作包封绝缘的干式变压器2.气体绝缘干式变压器(1)性能特点:箱壳内充以SF6气体作为绝缘和冷却介质.优点:防火、防爆、防潮、绝缘性能好,质量轻、无无污染、可靠性高、维修方便.缺点:过载能力差.(2)结构特点:1)绕组和铁心与油浸变压器相同.2)需要的散热面积大,一般用片式散热器自然风冷.3)采用热电偶测温,同时要装有密度继电器和压力表.4)箱壳上装有充放气阀门和管路.3.H级绝缘的干式变压器：采用新型绝缘材料NOMEX，耐高温220 .第二章 电力变压器 二、非晶态合金铁心变压器非晶态合金的磁滞回线面积很小,磁导率高,故铁心损耗小.由非晶态合金作铁心的变压器损耗是普通

18、铁心变压器的6080,空载电流比普通铁心变压器下降80左右.三、低损耗油浸变压器1)降低漏磁通以降低变压器杂散损耗.2)采用片式散热器,提高冷却效率.3)提高绕组机械强度.国产S9系列和S11系列是低损耗油浸变压器.四、卷铁心变压器适用于630KVA以下的电力变压器.空载电流和损耗较低.第二章 电力变压器 第四节 互感器互感器分电压互感器和电流互感器两种,是测量和保护用的重要设备.电压互感器将系统高压变换为标准低电压(100V或100/ )电流互感器将高压系统的电流变换为标准小电流(5A或1A)一、互感器的作用1.与测量仪表配合,完成对线路电压、电流、电能的测量. 与继电器配合,完成对供电系统

19、过电压、过电流、接地等故障保护.2.将测量仪表和继电保护装置与线路高压隔离开,保证操作人员和设备安全.3.将系统电压、电流变换为统一的标准值,以利于测量仪表和继电保护的标准化.二、电压互感器原理:利用电磁感应原理,互感器高压绕组与被测电路并联,低压绕组 与测量仪表电压线圈并联.相当于一台空载(轻载)的变压器.3第二章 电力变压器互感器第二章 电力变压器电压互感器第二章 电力变压器 由于互感器绕组内部阻抗很大,故电压互感器二次侧不能短路.2.电压互感器的分类 按用途分为测量用和保护用两种. 按准确度分:标准仪表用0.2级,计量仪表用0.5级,一般测量仪表用 13级. 保护用0.2级或0.5级.3

20、.电压互感器的型号 额定电压(KV) 使用特点:B带补偿绕组;J接地保护用的辅助线圈;W五柱三绕组 绝缘方式:J油浸式,G干式,Z浇注式,C磁箱式. 结构:D单相.S三相. 互感器类别:J电压互感器.例如:JSJW-10表示10KV三相三绕组五芯柱油浸式电压互感器.第二章 电力变压器4.电压互感器的容量 指其二次绕组允许接入的负载容量(以VA值表示).分最大容量和额定容量.5.电压互感器的运行1)电压互感器的一二次接线应保证极性正确.2)电压互感器的一二次绕组都应装设熔断器,防止发生短路故障.3)电压互感器的二次绕组铁心外壳都必须可靠接地.4)电压互感器二次绕组的阻抗压降一般不得超过其额定电压

21、的5 接用0.5级电表时不得超过0.25 .6.电压互感器运行时的巡视检查.1)检查瓷套管是否清洁完整瓷介质有无损坏裂纹放电迹象.2)充油电压互感器的油位是否正常,油色是否透明,有无渗油漏油.3)一次侧引线和二次侧导线是否接触良好.4)检查电压互感器内部声音是否正常,有无焦臭味.第二章 电力变压器 7.电压互感器停用时的注意事项1)停用电压互感器前,应将有关保护和自动控制装置停用,以免保护装置误动作.为防止电压互感器反充电,停用时先将电压互感器的二次侧熔断器取下,再断开一次侧隔离开关.2)停用的电压互感器,若一年未带电运行,在带电前应进行试验和坚持,必要时先装在母线上运行一段时间,再投入使用.

22、第二章 电力变压器 三电流互感器. 1.电流互感器原理:利用电磁感应原理,互感器一次绕组匝数少与被测电路串联,二次绕组与测量仪表电流线圈串联.是靠一二次绕组匝数不同来变换电流的 ,相当于一台二次短路的变压器. 由于电流互感器绕组内部阻抗很大,故电流互感器二次侧不能开路,否则二次绕组产生很高的电压.二次侧回路不能装设熔断器和隔离开关.2.电流互感器分类 按用途分为测量用和保护用两种. 按准确度分:标准仪表用0.2级,计量仪表用0.5级,一般测量仪表用 13级. 保护用0.2级或0.5级.3.电流互感器的变流比变流比-一次绕组(线路)的额定电流与二次额定电流之比.二次额定电流一般规定为5A,二次电流为5 25000A不同等级.第二章 电力变压器4.电流互感器的型号/ - 额定电流(A) 准确等级 额定电压(KV) B-保护级 结构特点:C瓷绝缘;D差动保护用;圈;G改进式. J 树脂浇注;K 塑料外壳;L 电缆电容型;M 母线 式;P 中频;Q 加