高铁变电所变压器的运行与故障处理-变压器的工作原理及结构部件组成

高铁变电所运行与维护（一次系统）项目二、高铁变电所变压器的运行与故障处理任务1、变压器的工作原理及结构部件组成2目录一认识牵引供电系统的变压器二变压器的原理三电力变压器的按冷却方式分类油浸电力变压器的结构及作用四四3

一、认识牵引供电系统的变压器

1.牵引变压器：

牵引变压器将电力系统送过来的110KV（220KV)高压电变换为适合电力机车（动车组)运行27.5KV单相工频高压电，简单地说，就是降压分相，是电气化铁路心脏中的核心设备一、认识高铁供电系统的变压器4

2.所用变压器：又称自用电变压器，是给变电所的二次设备、检修设备以及日常生活、照明负荷供电的设备，电压一般为27.5/0.4KV（0.23KV）或10/0.23KV，容量从几十至几百KVA不等。一、认识牵引供电系统的变压器4

3.自耦变压器(AT)：

是AT供电的专用变压器，自身阻抗很小，一般沿牵引网每10～20km设一台，将牵引变压器馈出的55KV电压变换成接触网对地的27.5KV电压。二、变压器的原理5

当一次侧绕组上加上电压Ú1时,流过电流Í1,在铁芯中就产生交变磁通Ø,使这两个线圈发生电磁联系。根据电磁感应原理，交变磁通穿过这两个线圈，就会感应出电势，其大小与磁通所交链的线圈匝数以及主磁通的最大值成正比，即E=4.44fNØm

式中:E--感应电势(V)

f--频率(Hz)

N—线圈匝数

Øm--主磁通最大值(Wb)二、变压器的原理5由于一二次线圈由同一磁通Ø交链，所以E1=4.44fN1ØmE2=4.44fN2Øm因U1≈E1U2≈E2所以

式中:E--感应电势(V)

f--频率(Hz)

N—线圈匝数

Øm--主磁通最大值(Wb)二、变压器的原理5当变压器的二次侧接上负荷以后，将有二次电流流过，该电流产生的磁势也将作用在同一铁芯上，起反向去磁作用，如果忽略铁心中的损耗，根据能量守恒定律和磁势平衡原理，有：

式中:E--感应电势(V)

f--频率(Hz)

N—线圈匝数

Øm--主磁通最大值(Wb)变压器一二次侧电流的关系所以I1∕

I2=1∕k二、变压器的原理5

交变电流在变压器中会产生感应磁场，而且该磁场是交变的。这样就会在变压器的次级线圈上感应出同样是交变的电压。直流电流虽然也会感应出磁场，但该磁场是恒定磁场，不能在变压器的次边感应出直流电压。变压器接在直流电源上就如同将电源短路一样

式中:E--感应电势(V)

f--频率(Hz)

N—线圈匝数

Øm--主磁通最大值(Wb)变压器一二次侧电流的关系6三、电力变压器的按冷却方式分类变压器按冷却方式不同分为油浸式变压器和干式变压器，牵引变压器、自偶变压器因为容量比较大，故采用油浸式。所用变压器两种形式都有。6四、油浸电力变压器的结构及作用油浸电力变压器结构比干式的复杂，故以油浸电力变为例学习变压器的结构及作用，主要包括以下部分：器身：铁心、线圈、绝缘结构、引线、分接开关等油箱：箱盖、箱壁、箱底、放油阀门、接地螺栓、铭牌等冷却装置：散热器或冷却器保护装置：储油柜、油表、安全气道、吸湿器、测温元件、净油器等出线装置：高压套管、低压套管等6四、油浸电力变压器的结构及作用1.铁芯作用：是变压器的主磁路为了减小涡流和磁滞损耗，提高磁路的导磁性，铁芯采用0.35mm~0.5mm厚的硅钢片涂绝缘漆后交错叠成。与油箱相连要求单点有效接地。6三、油浸电力变压器的结构及作用2.绕组（线圈）作用：变压器的电路材料：主要采用机械强度较高的绝缘铝线或铜线。铜或铝导线包绕绝缘纸以后绕制而成；为便于绝缘，一般低压绕组在里，高压绕组在外，但大容量的低压大电流变压器，考虑到引出线工艺困难，往往把低压绕组套在高压绕组的外。6四、油浸电力变压器的结构及作用3.调压装置（分接开关)为了保证电压波动在一定范围之内，常用调压方式有两种，即有载调压和无载调压。有载调压分接开关由于带负荷进行切换，易于实现自动调压，所以对其要求较高，其结构也较为复杂。如图是有载调压开关与操作机构箱6四、油浸电力变压器的结构及作用3.调压装置（分接开关)

不管采用的有载调压或无载调压方式，其所采用的原理是一样的，即通过分接开关的切换来改变高压侧绕组的匝数，以实现调压的目的。

原理如图所示。6四、油浸电力变压器的结构及作用4.油箱与变压器油

油箱作为变压器的外壳和盛装绝缘油的容器，同时又是中小型变压器运行时的散热冷却装置。油箱通常用钢板焊成。变压器油的作用是绝缘和冷却。6四、油浸电力变压器的结构及作用4.油箱与变压器油

6四、油浸电力变压器的结构及作用5.引出线装置变压器引出线装置主要是绝缘套管。绝缘套管的作用主要是把变压器绕组引线引出油箱外，便于与线路进行连接，同时保证相间的绝缘和相对地的绝缘6四、油浸电力变压器的结构及作用5.引出线装置1-罩 2-圆螺母3-接线头4、13-衬垫5-瓷盖6-封环7-放气塞8、12-密封垫圈9-瓷套10-压钉11-电缆 14-垫圈15-螺母16导电杆或电缆接头6四、油浸电力变压器的结构及作用6.冷却装置变压器运行时产生大量的热量，对于小容量（20kVA以下）变压器，平顶油箱散热面已足够。对于容量稍大的变压器，需在油箱上装设圆管形或扁形散热器。较大容量的变压器，则装设有专门的冷却装置，如采用风冷或水冷,采用内部油泵强迫油循环。6四、油浸电力变压器的结构及作用7.储油柜和油位计油枕（储油柜）的作用:当变压器运行时，接纳因受热膨胀的油箱中的油；变压器停止运行或温度降低油冷缩时，使油回流到油箱中，始终保证油箱里的油是充满的；防止变压器油与空气接触，减轻变压器油受氧化和潮湿的影响6四、油浸电力变压器的结构及作用7.储油柜和油位计油标（油位计）的作用:指示油面的高度，便于运行人员了解油面的高度6四、油浸电力变压器的结构及作用7.储油柜和油位计隔膜密封式油枕1-吸湿器2-呼吸器3-注油孔4-油枕5-隔膜袋 6-安装孔7-油位计 8-压油袋9-油箱联管10-沉积器（集污盒）11-护架12-变压器油6三、油浸电力变压器的结构及作用8.吸湿器吸湿器（呼吸器）的作用:吸收进入油枕内的空气的水分。吸湿器中装有干燥剂（变色硅胶），在干燥状态下呈现蓝色，吸湿受潮后逐渐变为粉红色。6四、油浸电力变压器的结构及作用8.吸湿器1-连接管 2-螺钉

3-法兰盘4-玻璃5-硅胶6-螺杆7-底座8-底罩9-变压器油6四、油浸电力变压器的结构及作用9.测温装置测温装置监视变压器油箱内的上层油温。6四、油浸电力变压器的结构及作用10.瓦斯继电器气体继电器（瓦斯继电器）是油浸式变压器内部故障的主要保护装置，装在油箱与油枕的连接管上。6四、油浸电力变压器的结构及作用11.防爆管1-防爆膜 2-油枕 3-油枕与安全气道的连通管4-防爆管5-箱盖 6-瓦斯继电器 7-蝶形阀8-吸湿器防爆管（安全气道）的作用：当油箱内压力过高时，沿气道导向使变压器油气喷出到指定范围，并释放压力。12.压力释放阀如果变压器箱体内发生严重事故，变压器油大量汽化，