电力变压器介绍和类型

1、电力变压器介绍和类型原 理变压器: 是利用电磁感应原理进行工作的，所以将它划在电机的范畴内。由于它没有转动部件，是静止的，因而有人称之为“静止电机”。 电能机械能电能电动机变压器电能变压器是一种静止的电器。它通过线圈间的电磁感应作用，可以把一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能。一、变压器的应用在陆上： 变压器广泛应用于电力传输、电气控制、电气检测等方面。电力传输： 升、降压。(原因:减小损耗)。电气控制：提供合适的电源。电气检测：得到所需的信号。在船上： 主要有：照明变压器和控制变压器。要求安全、可靠。一、变压器的应用二、变压器的种类分类的方法： 按用途、按相数、连接方

2、式、按结构形式等分类。 此外，还可按冷却方式进行分类。按用途分： 电力（包括照明）、控制、升压、联络、降压、仪用、特殊、（电解、电焊等）。按相数分： 单相、三相。按连接方式分：/、/、/、/等。按结构形式分：线圈：筒式、盘式， 铁心：心式、壳式。按冷却方式分：自冷、它冷，风冷、油冷等。按绕组分：三绕组、双绕组、多绕组各种不同的分类变压器的外型和器身图电力变压器的类别用途分配电变压器升压变压器降压变压器（一）电力变压器试验、仪用等变压器(二) 特种变压器电力变压器的类别用途分电炉、整流变压器电力变压器类别-线圈数目分双绕组变压器，在铁芯中有两个绕组，一个为初级绕组，一个为次级绕组 自耦变压器，初

3、级、次级绕组合为一个 三绕组变压器，三个绕组连接三种不同电压的线路多绕组变压器，如分裂变压器电力变压器类别-冷却方式油浸式变压器铁芯和绕组都一起浸入灌满了变压器油的油箱中，可以加强绝缘和改善冷却散热条件（大容量）干式变压器 能满足特殊要求，如安全（小容量变压器）充气式变压器绝缘性能优于油浸式（大容量）SF6干式变压器油浸式变压器电力变压器类别-冷却方式强迫油循环电力变压器电力变压器类别-相数单相变压器三相变压器电力变压器类别-调压方式有载调压变压器无载调压变压器组成：变压器由铁心和绕组组成。铁心：构成磁路。绕组：构成电路。位置：低压在里、在边。 绕组按一定规律连接的线圈。变压器的结构图3.1.

4、2 油浸式电力变压器一、铁芯变压器的磁路电力变压器的铁心是由厚的冷轧硅钢片叠成。减少涡流损耗，提高导磁系数。铁心柱铁轭图3.1.3 变压器的铁芯平面铁芯结构心式、壳式心式 结构简单工艺简单应用广泛壳式 结构复杂，用在小容量变压器和电炉变压器 图 3.1.4 铁芯结构示意图铁芯的交叠装配奇数层偶数层奇数层偶数层变压器铁心叠法，偶数层刚好压着奇数层的接缝，从而减少了磁阻，使磁路便于流通 接逢处气隙小可以避免涡流在钢片之间流通图 3.1.6 叠片式铁世交错的叠放方式变压器铁心柱横截面 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)。图 3.1

5、.7 铁芯柱截面二、绕组变压器的电路变压器绕组一般为绝缘扁铜线或绝缘圆铜线在绕线模上绕制而成。为便于制造、在电磁力作用下受力均匀以及机械性能良好，绕组线圈作成圈形。按照绕组在铁芯中的排列方法分类，变压器可分为铁芯式和铁壳式两类 基本型式根据高低压绕组在铁芯柱上排列方式不同可分为同芯式和交叠式 变压器的允许温升油浸变压器的绕组均用A级绝缘。根据我国的气候情况，国家标准规定以+40作为周围环境空气的最高温度，并据此规定变压器各部分的容许温升 变压器部分最高温升()测量方法绕组65电阻法铁芯表面70温度计法油(顶层)55温度计法表3-1 变压器的允许温升三、油箱和冷却装置变压器油冷却、绝缘 绝缘：绕

6、组与绕组、绕组与铁心及油箱之间 散热：热量通过油箱壳散发，油箱有许多散热油管，以增大散热面积。采用内部油泵强迫油循环，外部用变压器风扇吹风或用自来水冲淋变压器油箱油箱机械支撑、冷却散热、变压器运行时产生热量，使变压器油膨胀，储油柜中变压器油上升，温度低时下降。储油柜使变压器油与空气接触面较少， 减缓了变压器油的氧化过程及吸收空气中的水分的速度。呼吸保护作用当变压器出现故障时，产生的热量使变压器油汽化，气体继电器动作，发出报警信号或切断电源。如果事故严重，变压器油大量汽化，油气冲破安全气道管口的密封玻璃，冲出变压器油箱，避免油箱爆裂。平板式 小容量排管式 较大容量散热气式 大容量强迫油循环大容量

7、气体继电器 冷却装置 油泵为了加快散热，有的大型变压器采用内部 油泵强迫油循环 风扇外部用变压器风扇吹风 自来水冲淋变压器油箱。这些都是变压器的冷却装置。 四、绝缘套管 绝缘套管由中心导电杆与瓷套组成。导电杆穿过变压器油箱、在油箱内的一端与线圈的端点联接，在外面的一端与外线路联接。低压引线一般用纯瓷套管，高压引线一般用充油或电容式套管套管外形常做成伞形，电压越高、级数愈多。图绝缘套管五、保护装置储油柜储油柜使变压器油与空气接触面变小，减缓了变压器油的氧化和吸收空气水分的速度。从而减缓了油的变质。气体继电器故障时,热量会使变压器油汽化，触动气体继电器发出报警信号或切断电源安全气道（防爆筒）如果是

8、严重事故，变压器油大量汽化，油气冲破安全气道管口的密封玻璃，冲出变压器油箱，避免油箱爆裂。吸湿器 （呼吸器）内装硅胶（活性氧休铝），用以吸收进入储油柜中空气的水分净油器过滤油中杂质，改善变压器油的性能6 变压器的附属设备（1）高压跌落式开关工作原理 熔丝管装在上下触头上，当电流超过规定数值时（熔丝电流为高压侧额定电流的倍），熔丝熔断，熔丝管由于本身的重力而自动跌落，线路即被切断。 6 变压器的附属设备（2）高压阀型避雷器工作原理 在正常情况下，火花间隙有足够的绝缘强度，不会被正常运行的工频电压所击穿，当有雷电过电压发生时，火花间隙很快被击穿，阀型电阻阻值迅速降低，立即把雷电电流导入大地。雷电过

9、后阀型电阻阻值升高，工频使电路恢复正常运行。 变压器的型号与额定值型号可反映出变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容例一：SL7500/10 低损耗三相油浸自冷双绕组铝线，额定容量500KVA，高压侧额定电压10KV级电力变压器例二：SFPL63000/110 三相强迫油循环风冷双绕组铝线，额定容量63000KVA，高压侧额定电压110KV级电力变压器此外，铭牌上还会给出三相联结组以及相数m、阻抗电压Uk、型号、运行方式、冷却方式和重量等数据。 一、变压器型号二、额定值三者关系：此外，额定值还有额定频率、效率、温升等。指长期运行时所能承受的工作电压指铭牌规定的额定使用条件下所能输出的

10、视在功率。指在额定容量下，允许长期通过的额定电流。在三相变压器中指的是线电流维护管理：外部保持清洁和干燥，防止漏电；注意日常检查：温度、电流值、三相平衡情况；大修过后投入运行前应做检查：绝缘、状态是否良好（有无短路、断路）。2.变压器的维护管理1. 空载运行 原边接入电源，副边开路。接上交流电源 原边电流 i1等 于励 磁电流 i10 产生感应电动势二、变压器的工作原理 i10 产生磁通（交变）（ 方向符合右手定则）变压器带负载后对原边的影响 变压器副边接上负载后，副边绕组有电流流过。负载电流是由穿过副边绕组交变磁通感应副边电势产生的，根据电磁感应定律负载电流也会建立负载磁势，具有去磁性质（阻

11、碍穿过副边绕组磁通变化）。 结论：虽然正方向已经设定，但是负载磁势与励磁磁势的实际方向相反。 负载磁势具有去磁性质，为了保证磁路中的磁通不变（才能平衡电源电压），原绕组中将会增大电流（电流从I0变化到I1）。变压器工作过程 原边接u1后，原绕组有 i0流过，在铁心中产生并与原、副绕组交链，副绕组将感应e2，产生u2 。接上负载后，副边绕组有i2 流过。i2 建立负载磁势F2 ，对磁路中有去磁性质。为了保证不变（才能平衡u1 ），原边电流将增大（从i0变化到i1），i2 越大，i1增加越多。变压器就是这样通过磁路磁通将原边的电能传输到副边而工作的。 因原边绕组导线电阻很小，且漏感电势e 1很小（

12、漏磁磁路磁阻大，1很小）， U1 E1 ， U20 = E2。空载（或副边开路）时有： U1 / U20 E1 / E2 = N1 / N2 = k 在U1相同时，选择不同的k，就可得到不同的U20 。 k 称为变压器的变压比。简称变比。变压原理变流原理当?20，则原、副绕组产生磁势的矢量和为励磁磁势，共同在磁路中产生磁通。 ?0N1= ?1N1+ ?2N2 矢量和?0很小 (占?1的百分之几)，?1N1 - ?2N2 ，也就是： ?1 - ?2N2 / N1 = - ?2k I，其中，k I = N2 / N1 ，称为变压器的变流比。阻抗变换原理 变压器带负载后，设负载阻抗为Z。这个负载是从

13、变压器的副边看的实际值，但是对于原边变压器的电源，它的阻抗相当于Z。其关系为： 变压器具有阻抗变换作用，常用在电子线路中进行阻抗匹配。 通常可令：kZ=k2 ， kZ称为变压器阻抗变比。变压器的功能 变压器功能有四个，书上只讲三个： . 电压变换的功能； . 电流变换的功能； . 阻抗变换的功能；此外（双绕组变压器）还有： . 电气隔离的功能。电气隔离功能，可保证必要的安全。变压器的连接组别 星星接法：如下图所示,一次绕组接成星形，二次绕组接成星形。星星接法共得六个偶数连接组别。 变压器的连接组别 星角接法：如下图所示，一次绕组接成星形，二次绕组接成顺序角形。星角接法共得六个奇数连接组别。 课

14、件 EXE变压器的调压 为了保证供电质量及电气设备的安全运行，须根据系统电压的波动情况进行调压。调压通常的方法是改变变压器绕组的匝数来改变电压比，达到改变电压的目的。改变变压器绕组的匝数即在变压器绕组上设置计算好的分接头，通过改变分接头来改变线圈的匝数，连接和切换分头的机构就称为分接开关。 变压器调压的方式有两种，既有载调压和无载调压。所以分接开关也就分为有载分接开关和无载分接开关。无载调压方式又叫无激磁调压或无励磁调压，要求变压器必须停止运行，在不带电情况下变换绕组分接头这种分接开关叫做无载分接开关。有载调压方式是变压器运行中，在带有负荷的情况下允许改变绕组分接头，因此这种分接开关称为有载分

15、接开关。变压器的冷却方式 油浸式变压器的冷却方式可分为：油浸自冷式、油浸风冷式、强迫油循环风冷式等几种。1.油浸自冷式：冷却系统没有特殊的冷却设备，油在变压器内自然循环，铁芯和绕组所发出的热量依靠油的对流作用传至油箱壁或散热器。2.油浸风冷式：是在变压器油箱的各个散热器旁安装风扇，把空气的对流作用改为强制对流，以增强散热器的散热能力。3.强迫油循环风冷式：用于大容量变压器，这种冷却系统是在油浸风冷的基础上，在油箱主壳体与带风扇的散热器（也称冷却器）的连接管上装有潜油泵。油泵运转时，强制油箱体内的油从上部吸入散热器，再从变压器的下部进入油箱体内，实现强迫油循环。干式变压器采用空气自冷（AN）和强

16、迫风汽（A F）两种冷却方式 互感器互感器种类与用途： 用途：用来测量交流电压和电流。将高电压或大电流变换成低电压或小电流。 种类：电压互感器和电流互感器两种。原理：电压互感器：相当于工作在空载状态的降压变压器。电流互感器：相当于工作在短路状态的升压变压器（电流由被测电路决定）。使用注意： 电压互感器：使用时不能短路，所带负载阻抗不能太小。 电流互感器：使用时绝对不能开路，以 防产生高电压；所带负载阻抗不能太大。 此外：电压、电流互感器的铁心和副绕组的一端都应可靠接地。以防在绝缘损坏时，在副 边出现过压。 注意：电压互感器副边标准额定电压为100V，电流互感器副边标准额定电流为5A。VR N1（匝数多）保