电力变压器工作原理课件.ppt
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1、1 1 1 1 1目录退出下一页上一页最后一页 电力变压器2 2 2 2 2目录退出下一页上一页最后一页电力变压器的结构和原理第一节第一节 变压器的基本工作原理和结构变压器的基本工作原理和结构 第二节第二节 变压器运行与保护变压器运行与保护第三节第三节 变压绕组的直流电阻及绝缘电阻变压绕组的直流电阻及绝缘电阻的的 测量方法测量方法第四节第四节 变压器的异常运行及故障判断和处变压器的异常运行及故障判断和处理方法理方法 3 3 3 3 3目录退出下一页上一页最后一页第一节变压器的基本工作原理和结构教学要求教学要求(1)了解变压器的用途、分类(2)了解变压器的主要结构(3)掌握变压器的基本工作原理(
2、4)掌握变压器的额定参数4 4 4 4 4目录退出下一页上一页最后一页在输电过程中,电压必须进行调整。5 5 5 5 5目录退出下一页上一页最后一页变压器的变压器的规格型号规格型号按电压等级分:按电压等级分:1000KV,750KV,500KV,330KV,220KV,110KV,66KV,35KV,20KV,10KV,6KV,1000KV,750KV,500KV,330KV,220KV,110KV,66KV,35KV,20KV,10KV,6KV,0.4KV,110V,36V0.4KV,110V,36V等。等。按绝缘散热介质分:按绝缘散热介质分:干式变压器干式变压器,油浸式变压器油浸式变压器,
3、其中,其中干式变压器干式变压器又分为:又分为:SCBSCB环氧树脂浇注环氧树脂浇注干式变压器干式变压器和和SGB10SGB10非包封非包封H H级绝缘干式变级绝缘干式变压器。压器。按铁芯结构材质分按铁芯结构材质分:硅钢叠片变压器,硅钢卷铁芯变压器,硅钢叠片变压器,硅钢卷铁芯变压器,非晶合非晶合金金铁芯变压器。铁芯变压器。按设计节能序列分按设计节能序列分:SJ,S7,S9,S11,S13,S15:SJ,S7,S9,S11,S13,S15。按相数分:按相数分:单相变压器单相变压器,三相变压器三相变压器。按容量来说我国现在变压器的额定容量是按照按容量来说我国现在变压器的额定容量是按照R10R10优先
4、系数优先系数,即按即按1010的开的开1010次方的倍数来计算,次方的倍数来计算,30KVA,50KVA30KVA,50KVA,63KVA,80KVA63KVA,80KVA,100KVA100KVA,125KVA125KVA,160KVA160KVA,200KVA200KVA,250KVA250KVA,315KVA315KVA,400KVA400KVA,500KVA500KVA,630KVA630KVA,800KVA800KVA,1000KVA1000KVA,1250KVA1250KVA,1600KVA1600KVA,2000KVA2000KVA,2500KVA2500KVA,3150KVA3
5、150KVA,4000KVA4000KVA,5000KVA5000KVA等。等。6 6 6 6 6目录退出下一页上一页最后一页用电器用电器额定工作电压额定工作电压用电器用电器额定工作电压额定工作电压随身听随身听3V机床上的照明灯机床上的照明灯36V扫描仪扫描仪12V防身器防身器3000V手机充电器手机充电器4.2V 4.4V 5.3V黑白电视机显像管黑白电视机显像管12万伏万伏录音机录音机6V 9V 12V彩色电视机显像管彩色电视机显像管34万伏万伏在我们使用的各种用电器中,所需的电源电压各不相同,而我们使用的各种用电器中,所需的电源电压各不相同,而日常照明电路的电压是日常照明电路的电压是22
6、0V220V,那么如何解决这一问题呢?,那么如何解决这一问题呢?生活中需要各种电压需改变电压,以适应各种不同电压的需要。第一章变压器的基本工作原理和结构1-1 变压器在电力系统中的应用变压器在电力系统中的应用1-1 变压器在电力系统中的应用变压器在电力系统中的应用1.电力传输 2.变压器的容量 9 9 9 9 9目录退出下一页上一页最后一页2.示意图一、变压器的构造一、变压器的构造3.电路图中符号铁芯与线圈互相绝缘n1n21.构造:(1)铁芯(2)原线圈(初级线圈)(3)副线圈(次级线圈)1010101010目录退出下一页上一页最后一页变压器通过闭合铁芯,利用互感现象实现了:电能磁场能电能转化
7、(U1、I1)(变化的磁场)(U2、I2)二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理思考:若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2?=0互感现象1111111111目录退出下一页上一页最后一页变压器通过闭合铁芯,利用互感现象实现了:电能磁场能电能转化(U1、I1)(变化的磁场)(U2、I2)二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理思考:若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2?=0互感现象1212121212目录退出下一页上一页最后一页1、n2 n1 U2U1升压变压器2、n2n1U2U1降压变压器实验和理论分析都表明:理想变压器原、副线圈的电压跟它们的匝数成正比。1313131313目录退出下
8、一页上一页最后一页原、副线圈中产生的感应电动势分别是:E1=n1/tE2=n2/t若不考虑原副线圈的内阻有 U1=E1 U2=E2 三、理想变压器的变压规律1414141414目录退出下一页上一页最后一页理想变压器输入功率等于输出功率即:U1I1=U2I2P入=P出四、理想变压器的电流规律理想变压器原、副线圈的电流跟它们的匝数成反比此公式只适用于一个副线圈的变压器1515151515目录退出下一页上一页最后一页一、变压器的构造 1示意图 2符号二、变压器的工作原理:1、互感现象:变压器只能改变交流电的电压和电流 2、能量转化:电能磁场能电能 3、理想变压器:三、理想变压器的变压、变流规律:小结
9、P入P出1-2 变压器的基本工作原理及分类 变压器的分类按用途分:1717171717目录退出下一页上一页最后一页街头变压器各式变压器可拆式变压器变电站的大型变压器形形色色的变压器1818181818目录退出下一页上一页最后一页按相数分:单相变压器三相变压器按绕组形式分:2020202020目录退出下一页上一页最后一页干式变压器油浸式变压器按冷却介质分:强迫油循环电力变压器2121212121目录退出下一页上一页最后一页变压器常用的冷却方式有以下几种:1、油浸自冷(ONAN);2、油浸风冷(ONAF);3、强迫油循环风冷(OFAF);4、强迫油循环水冷(OFWF);5、强迫导向油循环风冷(OD
10、AF);6、强迫导向油循环水冷ODWF)2222222222目录退出下一页上一页最后一页按变压器选用导则的要求,冷却方式的选择推荐如下1、油浸自冷31500kVA及以下、35kV及以下的产品;50000kVA及以下、110kV产品。2、油浸风冷12500kVA63000kVA、35kV110kV产品;75000kVA以下、110kV产品;40000kVA及以下、220kV产品。2323232323目录退出下一页上一页最后一页3、强迫油循环风冷5000090000kVA、220kV产品。4、强迫油循环水冷一般水力发电厂的升压变220kV及以上、60MVA及以上产品采用。5、强迫导向油循环风冷或水
11、冷(ODAF或ODWF)75000kVA及以上、110kV产品;120000kVA及以上、220kV产品;330kV级及500kV级产品。2424242424目录退出下一页上一页最后一页按铁心形式分:2525252525目录退出下一页上一页最后一页1-3变压器的基本结构1-3变压器的基本结构铁心作用:磁路的构成部分。为了减少铁心中的磁滞和涡流损耗,铁心均用0.350.5mm厚的热轧或冷轧硅钢片叠成,片间涂以0.010.013mm厚的漆膜,以避免片间短路。绕组作用:电路的组成部分,用纸包、纱包或漆包的绝缘扁线或圆线绕成。感应电势、通过电流、实现机电能量转换。绝缘结构作用:实现变压器的绝缘,包括外
12、部绝缘和内部绝缘。油箱和其它附件作用:铁心和绕组组成变压器的器身,器身放置在装有变压器油的油箱内,在油浸变压器中,变压器油既是绝缘介质,又是冷却介质。2828282828目录退出下一页上一页最后一页低压低压高压高压2929292929目录退出下一页上一页最后一页3030303030目录退出下一页上一页最后一页3131313131目录退出下一页上一页最后一页3232323232目录退出下一页上一页最后一页3333333333目录退出下一页上一页最后一页1-4变压器的额定值额定容量指在额定状态下变压器的视在功率额定容量以伏安(VA)、千伏安(KVA)或兆伏安(MVA)为单位。对三相变压器,额定容量
13、指三相的总容量。额定电压指长期运行时所能承受的工作电压,以伏(V)或千伏(kV)为单位。对三相变压器,额定电压指线电压。额定电流指在额定容量下,允许长期通过的额定电流,以安(A)或千安(kA)为单位。对三相变压器,额定电压指线电流。额定频率以赫兹(Hz)为单位。我国额定工频为50Hz。1-4变压器的额定值3)双绕组变压器原、副边容量按相等进行设计4)U1N指电源加到变压器原边的电压;U2N指原边加上额定电压时的副边开路电压,空载电压,副边电流为零5)分析变压器和电机时,所说的负载一般是指电流而不是阻抗注意:1)额定工作状态下变压器的效率、温升等数据,均属于额定值 2)除额定值以外,铭牌上还标有
14、变压器的相数,联结组标号和绕组联结图、阻抗电压等3636363636目录退出下一页上一页最后一页型号 型号表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容,表示方法为如OSFPSZ-250000/220表明自耦三相强迫油循环风冷三绕组铜线有载调压,额定容量250000kVA,高压额定电压220kV电力变压器。3737373737目录退出下一页上一页最后一页1-5三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统-连接组连接组(一)联结法(一)联结法n绕组的首端和末端的标志规定3838383838目录退出下一页上一页最后一页1.1.星形联结用符号星形联结用符号“Y Y(或或 y)y)”表示表示n三
15、个首端 A、B、C(或 a、b、c)向外引出n末端 X、Y、Z(或 x、y、z)连接在一起成为中性点2.2.三角形联结用符号三角形联结用符号“D D(或或d d)”表示表示n各相间联结次序为 A-X-C-Z-B-Y(或 a-x-c-z-b-y)n从首端 A、B、C(或 a、b、c)向外引出3939393939目录退出下一页上一页最后一页(二)联结组(二)联结组n 三相绕组无论采用什么联结法,二次侧线电动势的三相绕组无论采用什么联结法,二次侧线电动势的相位差总是相位差总是3030的倍数,因此采用钟表面上的倍数,因此采用钟表面上1212个数字个数字来表示来表示1.1.时钟表示法时钟表示法n把高压侧
16、线电动势的相量作为分针,始终指着“12”这个数字n而以低压侧线电动势的相量作为时针,它所指的数字即表示高、低压侧线电动势相量间的相位差高、低压侧线电动势相量间的相位差n这个数字称为三相变压器联结组的“标号”2.2.单相变压器的联结单相变压器的联结n单相变压器或三相变压器中某相高、低压绕组的联结组问题其实质为电路理论中互感线圈的同名端问题其实质为电路理论中互感线圈的同名端问题 4040404040目录退出下一页上一页最后一页由电路图表达获得三相变压器的具体连接4141414141目录退出下一页上一页最后一页1-1-5 5自耦自耦变压变压器器U U1 1 U U2 2u u2 2 u u1 1+-
17、+-U U1 1 I I1 1 U U2 2 I II I2 2 原付原付边边共用一部分共用一部分绕组绕组的的变压变压器。器。(一)特点:(一)特点:1 1、原付、原付绕组绕组既有磁的既有磁的联联系,又有系,又有电电的的联联系。系。2 2、能量、能量传递传递,既有磁,既有磁场传递场传递的,又有直接的,又有直接传递传递的。的。4242424242目录退出下一页上一页最后一页三相自耦变压器4343434343目录退出下一页上一页最后一页1-1-6 6互感器互感器 互感器是电流互感器和电压互感器的合称。互感器是电流互感器和电压互感器的合称。互感器的主要功能是互感器的主要功能是:(1 1)可使仪表和继
18、电器标准化。如电流互感器副绕组的额)可使仪表和继电器标准化。如电流互感器副绕组的额定电流都是定电流都是5 5A A;电压互感器副绕组的电压通常都规定为电压互感器副绕组的电压通常都规定为100100V V。(2 2)可使测量仪表、继电器等二次设备与一次主电路隔离。可使测量仪表、继电器等二次设备与一次主电路隔离。降低仪表及继电器的绝缘水平,简化仪表构造,同时保降低仪表及继电器的绝缘水平,简化仪表构造,同时保证工作人员的安全。证工作人员的安全。(3 3)可以避免短路电流直接流过测量仪表及继电器的线圈。)可以避免短路电流直接流过测量仪表及继电器的线圈。4444444444目录退出下一页上一页最后一页1
19、.1.电流互感器电流互感器 电流互感器简称电流互感器简称CTCT(文字符号为文字符号为TATA,单二次绕组电流互感器图形符号单二次绕组电流互感器图形符号为为,是变换电流的设备。,是变换电流的设备。(1 1)工作原理和接线方式)工作原理和接线方式 电流互感器由一次绕组、铁芯、二次绕组组成。其结构特点是:一次电流互感器由一次绕组、铁芯、二次绕组组成。其结构特点是:一次绕组匝数少且粗,有的型号还没有一次绕组,利用穿过其铁芯的一次绕组匝数少且粗,有的型号还没有一次绕组,利用穿过其铁芯的一次电路作为一次绕组(相当于电路作为一次绕组(相当于1 1匝);而二次绕组匝数很多,导体较细。匝);而二次绕组匝数很多
20、,导体较细。电流互感器的一次绕组串接在一次电路中,二次绕组与仪表、继电器电流互感器的一次绕组串接在一次电路中,二次绕组与仪表、继电器电流线圈串联,形成闭合回路,由于这些电流线圈阻抗很小,工作时电流线圈串联,形成闭合回路,由于这些电流线圈阻抗很小,工作时电流互感器二次回路接近短路状态。电流互感器二次回路接近短路状态。电流互感器的变流比电流互感器的变流比K Ki i用表示,则用表示,则 式中,式中,I I1N1N、I I2N2N分别为电流互感器一次侧和二次侧的额定电流值,分别为电流互感器一次侧和二次侧的额定电流值,N N1 1、N N2 2为其一次和二次绕组匝数。变流比一般表示成如为其一次和二次绕
21、组匝数。变流比一般表示成如100/5100/5A A形式。形式。4545454545目录退出下一页上一页最后一页图图4-154-15LQZ-10LQZ-10型电流互感器的外形图型电流互感器的外形图 图图4-164-16LMZJ1-0.5LMZJ1-0.5型电流互感器的外形图型电流互感器的外形图(3 3)电流互感器使用注意事项)电流互感器使用注意事项 电流互感器在工作时二次侧不得开路。电流互感器在工作时二次侧不得开路。电流互感器二次侧有一端必须接地电流互感器二次侧有一端必须接地 电流互感器在接线时,必须注意其端子的极性电流互感器在接线时,必须注意其端子的极性4646464646目录退出下一页上一
22、页最后一页2.2.电压互感器电压互感器 电压互感器简称电压互感器简称PTPT,是变换电压的设备。是变换电压的设备。文字符号为文字符号为TVTV,单相式电压互感器图形符号为单相式电压互感器图形符号为(1 1)工作原理和接线方式)工作原理和接线方式 电压互感器的基本结构原理如图电压互感器的基本结构原理如图4-174-17所示,它由一次绕组、二所示,它由一次绕组、二次绕组、铁芯组成。一次绕组并联在线路上,一次绕组匝数较次绕组、铁芯组成。一次绕组并联在线路上,一次绕组匝数较多,二次绕组的匝数较少,相当于降低变压器。二次绕组的额多,二次绕组的匝数较少,相当于降低变压器。二次绕组的额定电压一般为定电压一般
23、为100100V V。二次回路中,仪表、继电器的电压线圈与二次回路中,仪表、继电器的电压线圈与二次绕组并联,这些线圈的阻抗很大,工作时二次绕组近似于二次绕组并联,这些线圈的阻抗很大,工作时二次绕组近似于开路状态。开路状态。图图4-174-17电压互感器的结构原理电压互感器的结构原理4747474747目录退出下一页上一页最后一页电压互感器的变压比用电压互感器的变压比用K Ku u表示表示式中,式中,U U1N1N、U U2N2N分别为电压互感器一次绕组和二分别为电压互感器一次绕组和二次绕组额定电压,次绕组额定电压,N N1 1、N N2 2为一次绕组和二次绕组为一次绕组和二次绕组的匝数。变压比
24、的匝数。变压比KuKu通常表示成如通常表示成如10/0.110/0.1kVkV的形式。的形式。电压互感器有单相和三相两大类,在成套装置内,电压互感器有单相和三相两大类,在成套装置内,采用单相电压互感器较为常见。采用单相电压互感器较为常见。4848484848目录退出下一页上一页最后一页(3 3)电压互感器使用注意事项)电压互感器使用注意事项电压互感器在工作时,其一、二电压互感器在工作时,其一、二次侧不得次侧不得短路短路电压互感器二次侧有一端必须接电压互感器二次侧有一端必须接地地电压互感器在接线时,必须注意电压互感器在接线时,必须注意其端子的极性其端子的极性图图4-194-19JDZ-3JDZ-
25、3、6 6、1010型型 电压互感器外型结构电压互感器外型结构图图4-204-20JSW-10JSW-10型电压互感器外型结构型电压互感器外型结构4949494949目录退出下一页上一页最后一页第二节变压器的运行与保护教学要求教学要求(1)变压器的负荷能力变压器的负荷能力(2)变压器的运行与维护变压器的运行与维护 2.1 变压器的负荷能力变压器的负荷能力指在短时间内所能输出的超过额定容量的功率。负荷能力的大小和持续时间决定于:变压器的电流和温度是否超过规定的限值。在整个运行期间,变压器总的绝缘老化是否超过正常值,即在过负荷期间绝缘老化可能多一些,在欠负荷期间绝缘老化要少一些,只要二者互相补偿,
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