变压器工作原理及应用课件(PPT 40页)

1、变压器工作原理首先强调一下纪律：1、手机调成振动或静音2、不大声喧哗或讨论3、不迟到早退 谢谢大家配合！2015年1月23日第1页，共40页。变压器工作原理 变压器及其工作原理 变压器是利用电磁感应原理传输电能或电信号的器件, 它具有变压、 变流和变阻抗的作用。 变压器的种类很多, 应用十分广泛。 比如在电力系统中用电力变压器把发电机发出的电压升高后进行远距离输电, 到达目的地后再用变压器把电压降低以便用户使用, 以此减少传输过程中电能的损耗; 在电子设备和仪器中常用小功率电源变压器改变市电电压, 再通过整流和滤波, 得到电路所需要的直流电压; 在放大电路中用耦合变压器传递信号或进行阻抗的匹配

2、等等。 变压器虽然大小悬殊, 用途各异, 但其基本结构和工作原理却是相同的。 第2页，共40页。2022/7/19三相铝线高压边额定电压10kv额定容量1000kvA变压器型号：三相设计序号高压边额定电压6kv额定容量1250kvA变压器型号：S9 1250 / 6组合式冷却方式高压边额定电压35kv额定容量1600kvA变压器型号：Zb -F-1600/ 35第3页，共40页。变压器工作原理例：SCB10型脱硫干式变压器干式电力变压器型号及含义SCB101600/6SC:三相固体成型 （环氧树脂）B:低压箔式线圈10:设计序号1600kVA:额定容量6kV:额定高压电压 第4页，共40页。变

3、压器工作原理 变压器的铭牌参数：每台变压器都有一铭牌，上面标注着型号、额定值及其它数据，便于用户了解变压器的运行性能。电力变压器产品型号 SL7315/10 产品编号 额定容量 315kVA 使用条件 户外式额定电压 10000/400V 冷却条件 ONAN额定电流 18.2/454.7A 短路电压 4%额定频率 50 Hz 器身吊重 765kg相 数 三相 油 重 380kg联接组别 Y yno 总 重 1525kg制 造 厂 生产日期 图14电力变压器铭牌示意图 第5页，共40页。一次侧与二次侧电压电流比U1U2=N1N2I1I2=N2N1一次侧与二次侧电压比等于一次侧与二次侧绕组的匝数比

4、即所绕的圈数比一次侧与二次侧电流比等于二次侧与一次侧绕组的匝数比即所绕的圈数反比根据此比例式子可以看出当一次输入电压一定时，二次侧的电压或高或低，不满足要求，设计时N2是不变的，N1有三个档位可以调节，当U2需要调大一点，只能N1变小一点。否则反之。第6页，共40页。2022/7/19二、仪用互感器 实现用低量程的电压表测量高电压。VR N1（匝数多）保险丝 N2（匝数少）u（被测电压）（一）电压互感器 第7页，共40页。2022/7/19 2）铁心和二次绕组的一端必须可靠接地，以防一次侧高压绕组绝缘损坏时，其带上高电压而触电； 3）电压互感器有一定的额定容量，使用时不宜接 过多的仪表，否则将

5、影响互感器的准确度。注意： 1）二次绕组绝不允许短路，否则短路电流很大，将互感器烧坏。为此应串联熔断器作短路保护；第8页，共40页。2022/7/19（二）电流互感器 实现用低量程的电流表测量大电流。（被测电流）N1（匝数少）N2（匝数多）ARi1i2被测电流=电流表读数 N2/N1第9页，共40页。2022/7/19注意： 1）二次绕组绝不许开路，否则一次绕组中流过的大电流使铁心过热而烧坏绕组绝缘； 二次绕组中因匝数很多，将产生高电压，可能将绝缘击穿，危及安全。 2）在运行中若要拆下电流表，应先将二次绕组短路后再进行。 3）铁心和二次绕组的一端必须可靠接地，以免绝缘损坏时，高压侧电压传到低压

6、侧，危及仪表及人身安全。 4）电流表内阻抗应很小，否则影响测量精度。 第10页，共40页。变压器主要技术数据含义 定义：变压器二次绕组短接，一次绕组通额定电流（此时二次短接电流也达到二次额定电流），在一次侧施加的电压称阻抗电压Uz，通常以百分数表示。阻抗电压百分数Uz（%）= Uz/ UN100%。 阻抗电压Uz大小与变压器成本、性能及一二次绕组结构、系统稳定性和供电质量有关。阻抗电压大，承受动稳定能力强，但负载损耗大。为了便于设计线路上继电保护装置， Uz是固定的，不得任意更改。阻抗电压第11页，共40页。变压器主要技术数据含义 即变压器在短路试验状态下从电源吸收的功率。即将变压器一组线圈短

7、接，另一组线圈施加阻抗电压（使线圈产生额定电流），此时从电源线圈上所接的功率表上测出的功率，即为负载损耗。 负载损耗主要是线圈导线的电阻损耗，线圈的附加损耗（包括导线的涡流损耗和不完全换位损耗），引线损耗及钢铁结构中的杂散损耗。 当负载损耗计算值太小时，会使变压器体积和重量增大，从而使制造成本增大。负载损耗第12页，共40页。变压器主要技术数据含义空载损耗变压器损耗=空载损耗+负载损耗 各种型号的变压器负载损耗相差不大，损耗的差别主要在于空载损耗，即铁芯部分产生的损耗，因此改善铁芯的设计结构和工艺水平尤为重要。 铁芯中的有功损耗。第13页，共40页。变压器主要技术数据含义 空载运行时所消耗的电

8、流，它有两个分量：有功分量和无功分量。 有功分量：空载运行时在一次线圈和铁芯中产生有功损耗的电流 无功分量：空载运行时在铁芯中产生磁通的励磁电流 从安全运行和经济运行上看，空载电流越小越好。 随着铁芯结构的改进和硅钢片性能的改善，空载电流趋于下降。空载电流第14页，共40页。2022/7/19 解：变压比 K=N1/N2=800/200=4 副边电压 U2=U1/K=220/4=55V 原边电流 I1=I2/K=8/4=2A 输入功率 S1=U1I1=440VA 输出功率 S2=U2I2=440VA 可见当变压器的功率损耗忽略不计时，输入功率与输出功率相等，这符合能量守恒定律。例1 已知一变压

9、器N1=800，N2=200，U1=220V，I2=8A，负载为纯电阻，忽略变压器的漏磁和损耗，求变压器的副边电压U2，原边电流I1，输入和输出功率。第15页，共40页。变压器三相绕组接线有两种： 1、星形联结 星形联结记作：“Y”或“y” 2、三角形联结 三角形联结记作：“D”或“d”变压器工作原理第16页，共40页。2022/7/19原边：Y YN D()副边：y yn d 星形 三角形各种连接组别适用范围第17页，共40页。各种连接组别适用范围1、 Y，yn0 （1）三相负荷基本平衡，其低压中性电流不至超过低压绕组额定电流25%时。（2）供电系统中谐波干扰不严重时。（3）用于10kV配电

10、系统.2、 Y，zn0 用于多雷地区 第18页，共40页。各种连接组别适用范围3、D，yn11 （1）、由单相不平衡负荷引起的中性线电流超过变压器低压绕组额定电流25%时。（2）、供电系统中存在着较大的“谐波源”，3n次谐波电流比较突出时。（3）、用于10kV配电系统，需要提高低压侧单相接地故障保护灵敏度时。4、Y，d11 用于35kV配电系统 因此我们最常用的就是Yyn0和Dyn11这两种联结组别第19页，共40页。2022/7/19三相变压器Yyn联结线电压之比：ACBbca+第20页，共40页。2022/7/19三相变压器YNd联结线电压之比：ACBabc+GB: Yyn、Yd、YNd、

11、Yy、YNy最常用的三种 第21页，共40页。变压器并列运行条件1、电压相同、变比相同。 变比差值不超过0.5%2、连接组别相同。 联结方式、极性、相序必须相同3、阻抗电压相等。 差别不易超过10%4、容量差别不宜过大。 不易超过3：1第22页，共40页。三、 变压器的并联运行3. 1 并联运行的理想条件并联运行的优点：1.提高供电的可靠性；2.提高供电的经济性。并联运行是指将几台变压器的一、二次绕组分别接在一、二次侧的公共母线上，共同向负载供电的运行方式。并联运行的理想情况是： 1.空载时各变压器绕组之间无环流； 2.负载后，各变压器的负载系数相等； 3.负载后，各变压器的负载电流与总的负载

12、电流同相位。为了达到上述理想运行情况，并联运行的变压器需满足以下条件：1.各变压器一、二次侧的额定电压分别相等，即变比相同； 2.各变压器的连接组别相同； 3.各变压器的短路阻抗（短路电压）的标么值相等，且短路阻抗角也相等。第23页，共40页。 为了保证空载时环流不超过额定电流的10%，通常规定并联运行的变压器的变比差不大于1%。1. 当变压器的变比不等时，在空载时，环流 就存在。变比差越大，环流越大。由于变压器的短路阻抗很小，即使变比差很小，也会产生很大的环流。环流的存在，既占用了变压器的容量，又增加了变压器的损耗，这是很不利的。2.连接组别不同时并联运行 连接组别不同时，二次侧线电压之间至

13、少相差300，则二次线电压差为线电压的51.8%，由于变压器的短路阻抗很小,这么大的电压差将产生几倍于额定电流的空载环流，会烧毁绕组，所连接 组别不同绝不允许并联。第24页，共40页。3.短路阻抗标么值不等时并联运行由等效电路可知： 等效电路如图所示。 可见，各台变压器所分担的负载大小与其短路阻抗标么值成反比。 为了充分变压器的容量，理想的负载分配，应使各台变压器的负载系数相等，而且短路阻抗标值相等。第25页，共40页。 变压器运行规程规定：在任何一台变压器不过负荷的情况下，变比不同和短路阻抗标么值不等的变压器可以并联运行。又规定：阻抗标么值不等的变压器并联运行时，应适当提高短路阻抗标么值大的

14、变压器的二次电压，以使并联运行的变压器的容量均能充分利用。 为了使各台变压器所承担的电流同相位，要求各变压器的短路阻抗角相等。一般来说，变压器容量相差越大，短路阻抗角相差也越大，因此要求并联运行的变压器的最大容量之比不超过3：1。第26页，共40页。变压器工作原理额定容量SN：它是变压器额定工作条件下输出能力的保证值，是额定视在功率，单位有：伏安（VA）或千伏安（kVA）或兆伏安（MVA）。一般容量在630kVA以下的为小型电力变压器；8006300kVA的为中型电力变压器；800063000kVA为大型电力变压器； 90000kVA及以上的为特大型电力变压器；第27页，共40页。变压器工作原

15、理额定电压U1N/U2N 均指线值电压。原边额定电压U1N是指电源加在原绕组上的额定电压；副边额定电压U2N是指原边加额定电压副边空载时副绕组的端电压，单位有：伏（V）或千伏（kV）。第28页，共40页。变压器工作原理额定电流I1N/I2N 均指线值电流。原、副边额定电流是指在额定容量和额定电压时所长期允许通过的电流，单位有：安（A） 额定频率fN 指工业用电频率，我国规定为50Hz。第29页，共40页。变压器工作原理变压器的额定容量、额定电压、额定电流之间的关系为：单相变压器：三相变压器：第30页，共40页。变压器主要技术数据含义变压器额定容量 变压器容量以视在功率S计算，变压器额定容量等级

16、为固定的 S=3UI 由此公式可知，当变压的额定容量已知，想要知道一次侧和二次侧的电流，可由S=3UI 计算的出。比如容量500KVA的变压器，一、二次侧额定电流为： 5001.73210 S1.732U=28.868A 5001.7320.4 =721.71AI1=I2=第31页，共40页。2022/7/19变压器的选用举例：一小区有300户居民，进小区的额定电压为10KV，请选择合适的变压器。结构：干式的，可移动组合式的额定容量：300*2000VA=600 KVA额定电压：10KV型号： Zb- F- 630 / 10分为三相U，V，W，加零线给居民用电第32页，共40页。变压器温升过高

17、的原因当变压器在负载正常和冷却方式正常情况下，或负载不变，油温不断上升时，则视为变压器内部故障。油温显著上升的故障原因：（1）、变压器一、二次绕组匝间或层间短路。此时三相电压和三相电流表现为不平衡。（2）、分接开关故障：接触不良、位置错误、开关烧毁、过电压下短路，每次倒分接头时至少转动开关手柄10次以上，消除接触部分氧化膜及油垢。（3）、铁芯硅钢片绝缘损坏。（4）、过载。第33页，共40页。变压器缺油的危害油位过低时，气体继电器动作。油位过低时，变压器绕组暴露出油面，温度升高，绕组接触空气，吸收空气中的潮气，降低绝缘水平，严重时导致变压器烧毁。第34页，共40页。变压器的安装变压器安装分室外安

18、装和室内安装，室外安装有柱上安装和地上安装两种安装方式，地上安装又有地上变台安装（安装在水泥台上）和箱变两种形式。变压器容量在315KVA及以下可采用柱上安装方 式，容量超过315KVA的变压器，只能采取地上安装方式。住宅小区，人群经常聚集的地方，人员流通的道路旁一般采取箱变。安装在水泥台上的变压器，水泥台高度为0.5米，距离变压器1米处设有遮拦，高度不低于1.7米。并在明显部位悬挂“止步高压危险!”警告牌。第35页，共40页。变压器日常巡视检查 变压器日常巡视检查应包括以下内容： 1)油温应正常，应无渗油、漏油，储油柜油位应与温度相对应。 2)套管油位应正常，套管外部应无破损裂纹、无严重油污、无放电痕迹及其它异常现象。 3)变压器音响应正常。 4)散热器各部位手感温度应相近，散热附件工作应正常。 5)吸湿器应完好，吸附剂应干燥。 6)引线接头、电缆、母线应无发热迹象。 7)压力释放器、安全气道及防爆膜应完好无损。 8)分接开关的分接位置及电源指示应正常。 9)气体继电器内应无气体。 10)各控制箱和二次端子箱应关严，无受潮。 11)干式变压器的外表应无积污。 12)变