变压器温升的计算.docx
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1、变压器温升的计算(1/1)文工II处:发布时间:2008/10/09 | 1752次阅| 1次推,; | Q条吊,;采用空气冷却的变压器.变压器变压器(Transformer)是利用互感原理来改变交流电压的装置,主耍构件是初级线 圈、次级线圈和铁心(磁芯)。在电器设备和无线电路中,常用作升降电压、匹配阻抗,安 全隔离等。变压器是变换电压、电流和阻抗的器件,当初级线圈中通有交流电流时,铁芯(或 磁芯)中便产生交流磁通,使次级线圈中感应出电压(或电流)。它由铁芯(或磁芯)和线 圈组成,线圈有两个或两个以上的绕组,其中接电源的绕组叫初级线圈,其余的绕组叫次级 线圈。全文1,它的温升除了与磁心损耗和绕
2、组铜损之和有关外,还和辐射表面的面积有关。气流流经变 压器:,变压器 变压器(Transformer)是利用互感原理来改变交流电压的装置,主要构件是初 级线圈、次级线圈和铁心(磁芯)。在电器设备和无线电路中,常用作升降电压、匹配阻抗, 安全隔离等。变压器是变换电压、电流和阻抗的器件,当初级线圈中通有交流电流时,铁芯 (或磁芯)中便产生交流磁通,使次级线圈中感应出电压(或电流)。它由铁芯(或磁芯) 和线圈组成,线圈有两个或两个以上的绕组,其中接电源的绕组叫初级线圈,其余的绕组叫 次级线圈。,变压器的温度会降低,降低的程度与气流速度(in(3) /min)有关。想要精确、系统地计算出变压器的温升是
3、不容易的,但可以通过一些经验曲线来得到温 升值,误差只在10以内。这些曲线是基于辐射表面面积的热敏阻抗这一概念得来的。散 黜;散热片散热片是为了帮助积体电路消散运作时所产生的热,以提高工作效能的散热装置,随着 电子科技的发展及晶圆制程的提升,电子元件的效能相对提高,而单位体积所发出的热量亦 越来越多,为了维持其正常的工作状态,热交换的动作也就相当的重要。各种不同的冷却技 术如水冷、冷冻循环以及浸入式沸腾冷却等都可能用来解决散热问题。尽管如此,散热 片仍是最经济、最可靠的散热方式。全文1 热敏阻抗Rt的定义为散热片 散热片 散热片是为了帮助积体电路消散运作时所产生的热,以提高丄作效能的散热装 置
4、,随着电子科技的发展及晶圆制程的提升,电子元件的效能相对提高,而单位体积所发出 的热量亦越来越多,为了维持其正常的工作状态,热交换的动作也就相当的重要。各种不同 的冷却技术如水冷、冷冻循环以及浸入式沸腾冷却等都可能用来解决散热问题。尽管如此, 散热片仍是最经济、最可靠的散热方式。每耗散1W功率所带来的温升(通常以0C为单位),温升的增加dT与耗散功率P之间的关系 为:dT=PRt。些厂家还给出了不同产品的R,值,这就间接说明了磁心外表面的温升为Rt与磁心 损耗和铜损之和的乘积,有经验的用户通常会假定内表面最热点(一般位于磁心的中心柱) 的温升比磁心外表面温升高1 1 5C。温升不仅和辐射表面的
5、面积有关,还与磁心总的耗散功率有关。辐射表面的耗散功率越 大,辐射表面和周围空气的温差就越大,表面也就更容易冷却,也就是说表面的热敏阻抗越 低。因此,在估算变压器的温升时,往往将变压器 、总的外表面积看成是一个等效散热片的 辐射表面积。总的外表面积为(2x宽度x高度+2x宽度x厚度+ 2x高度x厚度)等效散热片的热敏阻抗可以根据总的耗散功率(磁心损耗与铜损之和)来校正。散热片的热敏阻抗与表面积的关系曲线如图(a)所示。这是条经验曲线,它是根据 大量的不同厂家、不同尺寸和不同形状的散热片的平均值得来的。图中标出的都是1 W功 率级的热敏阻抗值,它位于双对数坐标中的直线上。尽管片状散热片的热敏阻抗
6、在某种程度上与叶片的形状、叶片之间的空隙和叶片是否黑 化或镀铝有关,但这些都只是次要因素。在某种程度上可以说热敏阻抗完全由散热片辐射表 面的面积决定。不同的散热片厂家的产品目标中也会给出如图(b)所示的热敏阻抗与耗散功率的关系 曲线。综合图(a)和图(b)可以得到图(c)所示的不同散热片面积的温升与功率损耗的关 系曲线。此曲线用起来更直接更方便。它提供了不同散热面枳(对角线)和耗散功率的散热 片的温升值。因此可以宜接从图中读出变压器外表面的温升,因为总损耗和辐射表面总面积 都已给出。(a)散热片热敏阻抗与表面积的关系曲线(b)热敏阻抗与耗散功率的关系曲线(c)不同散热片面积的温升与功率损耗的关
7、系1000001000.000,10. n(z林)恒- 0*80 A*070 FOR A IN SQUARE INCHES INC PER WATTT05 CASET03 CASET066 CASETOI 8CASE . 11110.0100.0热阻(OW)(a)散热片热敏阻抗与表面积的关系曲线100010.0100.0功耗(W) (b)热敏阻抗与耗散功率的关系曲线面积(英寸51025 5000200300 5007001000 200(图根据变压器散热片的等效面积计算温升由“涡流”所产生的损耗我们称为“铁损, 变压器的铁损还包括磁滞损失,但在变压器的测试中,只需要知 道变压器总的铁损,而不必
8、分别测出磁滞损失与涡流损失。变压器在空载情况下所取得的功率都消耗于铁 损和原绕组的铜损,而原绕组的铜损由于空载时对应的电流很小,所以与铁损相比铜损就微不足道了变压器的损耗包括两部分:铁损和铜损。当变压器的初级绕组通电后,线圈所产生的磁通在铁心流动,因为铁心本身也是导体, 在垂直于磁力线的平面上就会感应电势,这个电势在铁心的断面上形成闭合回路并产生电 流,好象一个旋涡所以称为“涡流”。这个“涡流”使变压器的损耗增加,并且使变压器的 铁心发热变压器的温升增加。由“涡流”所产生的损耗我们称为“铁损”。变压器的铁损还包括磁滞损失,但在变压器的测试中,只需要知道变压器总的铁损,而 不必分别测出磁滞损失与
9、涡流损失。变压器在空载情况下所取得的功率都消耗于铁损和原绕 组的铜损,而原绕组的铜损由于空载时对应的电流很小,所以与铁损相比铜损就微不足道 了,因此变压器空载时所消耗的功率可以近似的认为是铁损。另外要绕制变压器需要用大量的铜线,这些铜导线存在着电阻,电流流过时这电阻会消 耗一定的功率,这部分损耗往往变成热量而消耗,我们称这种损耗为“铜损”。所以变压器的温升主要由铁损和铜损产生的。由于变压器存在着铁损与铜损,所以它的 输出功率永远小于输入功率。变压器的铜损分为两部分:原绕组的铜损和副绕组的铜损。在个给定的变压器中,铜 损仅与变压器的负载有关,测量变压器铜损是通过短路实验来测定的,在短路实验中,将
10、变 压器的低压端绕组短接,而给另一个绕组加上适当小的电压,使通过两个绕组的电流都等 于额定值,称为短路电压,因为短路电压很低,此时变压器的铁损可以忽略不计,此时测得 的功即可认为是变压器在额定状态下的铜损。由此可以知道:变压器的铁损与变压器的次电压有关,与二次负荷无关,就是说:只 要变压器一次有电压就一定有铁损产生。电压一定,铁损就是一定的。铜损则不同,它的大小主要取决负荷电流的大小。节电办法中划定变压器负荷率小于30%即为“大马拉小车”按照(3-4)、(3-5)式可解患上临界负载系数I:因为励磁电流在变压器铁芯孕育发生的交变磁通要导致涡电流损掉和磁滞损掉涡电流损掉 是铁芯中的感到电流导致的热
11、损抻,其巨细与铁芯的电阻成反比磁滞损掉是因为铁芯中的磁畴在交变磁力场的效用下做周期性的扭转导致的铁芯发烧,其损掉巨细由磁滞冋线决议5. 1变压器打造和经济运行临界投掉率与最低损掉率的瓜葛式为:变压器中性点接地,主如果制止孕育发生操作电流通过压在110 kv及以上大电流接地体系 中,为了限订单相接地短路电流,部门变压器屮性点是不接地的,也就是说:变压器中性点接地 数目和在收集中的位置是综合变压器的绝缘安全、减低短路电流、继电掩护靠患上住动作等 要求决议的符合空载变压器或者解、平列电源体系,若将变压器中性点接地,操作时断路器发 生三相差别期动作或者浮现非对称开断,可以制止发生电容通报电流通过压或者
12、掉步频电 流通过压所酿成的变乱以是,提防符合空载变压器孕育发生操作电流通过压酿成的风险,应 集中在变压器中性点接地刀闸操作的不错性上2.4. 1. 4若 pao = pbo 及 pak一条母线上所有元件须全数倒换至另外一母线时,有两种倒换秩序序,种是将某一元件 的刀闸合于母线然后,随后拉开另外一母线刀闸;另外一种是全数元件都合于一母线然后, 再将另外母线的所有刀闸拉开这要按照操作机构位置(两母线刀闸在1个走廊上或者两个 走廊上)和现场习气决议多路电源中性线混用“大马拉小车”是指变压器持久分歧理的轻载运行,它使变压器容积患上不到充实的哄骗,效 率减低许多人习气以变压器的容积哄骗率作为区分清楚“大
13、马拉小车的规范节电功率的习 气计较公式为:5. 3. 4变压器绕组的电阻跟着温度增高而增大对统台变压器在统负载下,如果温度越 低,损耗也越低是以,应作好变压器散热,减低变压器的温度1= (pao - pbo)/(pbk - pak) 1/2 (2-13)2. 2变压器存在经济运行的因素=p2/ p1 = secosp/(secosp+ po+ 2pk)* 1 00 (2-4)lz= (pabzo - pcdzo)/(pcdzk - pabzk) 1/2 (3-8)i2变压器二次侧负载电流查寻泄电妨碍时,在读取检验测定仪的数据时,必患上连结人的身体与带电部位有足够的安 全距离,没有办法读取时,可
14、哄骗检验测定仪的机械影象功效即表头锁8uk%=(5.64-5.52)/5.56* 100% = 2.15%5%将投运不I:路线的交流接触器下桩头出线熔断器的熔心分相插进去(即别离插进去a相、b 相、c相熔心),若某相熔心插进去后,残剩电流动作总掩护器不克不及没事了投运,则证实此 相路线有泄电妨碍;若三相别离插进去后,残剩电流动作总掩护器都不克不及没事了投运,则 证实中性线有泄电妨碍,即存在反复接地或者多路电源中性线混用妨碍x = d(sde/sxe) (4-10)Sup%-一平列运行体式格局中全数变压器短路电压的数学均等值pbk.pao + pbo8pk= pak+ pbk (3-3)8px=
15、 pxo+ (s/sxe)2 pxk (2-17)3. 1. 1. 2多台变压器平列运行从运行机能思量,耍求变压器的阻抗电压小一些,即变压器总的漏阻抗电压小一些,使二次侧 电压颠簸受负载变化影响小些;但从限定变压器短路电流的角度,阻抗电压应大一些广播线导致总掩护器动作,主如果因为附挂在电路线上的高、低压广播路线较长,并纷歧定 是广播线与电路线的程度距离达不到要求,只有将附挂的大部门广播线从电线上移走 (最佳是将附挂的高压广播线移走),才气包管残剩电流动作总掩护器没事了运行 装备更新的目的不但纯是消弭其有形磨耗,更是为了消弭其无形磨耗只有不停更新的路子 气从底子上使装备损耗减低、效率提高,改善技
16、能掉队状况2. 1. 3短路电压(短路阻抗)2. 2. 1变压器间技能参量存在差异1导致总掩护器动作的常见缘故原由其阐发历程与容积不异的变压器特征阐发不异,不作具体阐发Suk% =(8.76-8.67)/8.70* 100%= 0.6% 5%Bqe、5pe 一一变压器自身无功耗损和有功损抻2. 1. 1空载电流lp= (pabo - pcdo)/(pcdk - pabk) 1/2 (3-6)3、线圈妨碍若数台变压器平列运行,没事了时只许可1台变压器中性点直接接地在变压器操作时,应 始末至少连结原本的中性点直接接地个数,例如2台变压器平列运行,1号变中性点宜接接 地,2号变中性点间隙接地1号变压
17、器停运以前,必需起首合1.2号变压器的屮性点刀闸,同样 地必需在1号变压器(中性点直接接地)充电往后,许可拉开2号变压器中性点刀闸2.4判断是不是因广播线影响这类计较要领是分歧理的缘故原由是维漏了负载时的铜损而只计其空载的铁损一般环境 大容积变压器的铁损比小容积变压器的大,而供不异负载时铜损小是以,符合实际的计较应 该同时思量两种因素,其计较公式为:R流回路操作是变电站、发 电厂运行值班职员常见的操作项目:直流体系发生一点儿接地时 查寻接所在的查抄,某些继电掩护及不佣人的劳装配姑且性的查抄、退出、投入等直流回 路操作同样存在伤害点,如操作要领不不错,也将造成某些掩护及不佣人的劳力装配误动作,是
18、以宜流回路操作同样应笃守一些划定3. 2. 1单台变压器运行的经济负载系数io= u1 e/(z1 + zm) (2-1)因为变压器各类运行体式格局的有功损掉和无功损掉跟着负载发生非线性变化的特征,是以 就存在着在某一负载系数前提下运行,其有功损掉和无功损掉最低的环境,称此负载系数为 运行体式格局的经济负载系数8pno= opiO (3-10)按照(3-1 2)、(3-1 3)式可解患上临界负载系数I:5pcd= pcdO+ 2pcdk (3-5)施用机能安全、功效齐备、操作利便质量靠患上住的试验摄谱仪措置惩罚要领:变压器绝缘电阻降落应彻底干燥,油绝缘降落可换油或者过淋,对变压器弥缝不严及吸潮
19、器妨碍应举行修复lp=(pizO甲-。pizO乙)/(opizk 乙-opizk 甲)1/2 (3-16)若变压器低压侧有电源,则变压器中性点必需直接接地,以防止高压侧开关跳闸,变压器成为中性点绝缘体系变压器中性点接地刀闸操作应遵照下述原则:jp=(po / pk)1/2 (2-7)4检验测定泄电妨碍点时的注重事变3.1检验测定路线相线发生泄电妨碍点的要领3检验测定妨碍点的具体位置8p= po+ 2pk (2-3) 如有a、b两台容积不异的变压器,其参量为:pao、pak, iaO%uak %pbo、pbk、ibO% ubk %,每台变压器功率损抻率计较公式同(2-3)式当3pa=bpb时,可
20、解患上有功临界负载 系数I:3q=qO+ 2qk (2-8)lp=(apiO甲一。piO乙)/(叩ik 乙 一。pik 甲)1/2 (3-14)如有n台变压器平列运行时,组合技能参量的空载损掉和短路损掉为各台之和:变压器操作的伤害点首要有:一是符合空载变压器历程中可能浮现的操作电流通过压,威胁 到变压器绝缘;是变压器空载电压升高,使变器绝缘遭遇损坏-400v路线附挂的屯子高、低压广播线(即屯子广播路线与低压电网同杆架设)三线同杆架 设,电路线上附挂紧张的环境是电企业面对的1个“老浩劫的不懂的题目i2e-变压器二次侧定额电流sl= (pdo - pxo)/(pxk/ sxe - pdk/ sde
21、) 1/2 (2-18)xk -变压器定额负载下的漏磁感抗和2. 4. 1. 6若 pao = pbo 及 pak = pbk,解患上 I = 0/0(不稳定式)在图2-2(b)中 8pa=f() 与6Pb6= f()是统一条曲线措置惩罚要领:吊芯后抽出损坏的穿芯螺杆,改换绝缘母线的操作是指母线的输电、停电,和母线上的装备在两条母线间的倒换等母线是装备的会 合场合,毗连元件多,操作事情量大,操作前必需做好充实的筹办,操作时严酷顺次举行4圆环收集并解列操作的伤害点及其提防如有ab及cd两种两台变压器平列运行,其功率损掉计较公式为:除用母联开关充电之外,在母线倒闸历程中,母联开关的操作电源应拉开,
22、防止母联开关 误跳闸,造成带负荷拉刀闸事务 我公司新厂区 2# 主变 p2o = 18.45, p2k =88.56;3# 主变 p3o = 18.44,p3k = 8.67pao 起首在路线的分支点11处,登杆用检验测定仪别离钳入带电中性线的、二、3点以判断泄 电位置,若钳入1点时检验测定仪有电流指示,则证实泄电妨碍在1点往后;若钳入2点或者3 点时,检验测定仪有电流指示,则证实泄电妨碍别离在2点或者3点往后的路线上;然后再到已 经确定的路线段内,按此法以资类推,由大变小检验测定规模;最后对确定的较小型内的中性 线绝缘子及中性线上的用户接户线举行检验测定,以确定泄电的具体部位2. 4. 1.
23、 3若 pao变压器a优于bSuxk%-变压器最小短路电压(4)在断路器停电的操作中,断路器的节制熔断器应在拉开开关并做好安全办法(指挂地线或 者装绝缘罩)然后取下因为当断路器万一未断裂,造成带负荷拉断绝开关时,断路器的掩护可 动作于跳闸如果在拉开断绝开关以前取下熔断器,则会因断路器不克不及跳闸而扩展变乱 因为变压器损掉率的负载特征是1个非线性函数,以是,如图4-3中可按损掉率的巨细分成3 个运行区:经济运行区,不良运行区和最劣运行区运行区间临界前提的计较公式是在大马拉 小车临界前提的根蒂根基上导出的因为变压器的变压历程是借助于电磁感到完成的是以,变压器是1个感性的无功负载在变压 器传道输送功
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