变压器讲课稿.pptx

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1、常见 变压器电力变压器电力变压器接触调压器接触调压器三相干式变压器三相干式变压器第1页/共50页常见变压器电源变压器电源变压器环形变压器环形变压器控制变压器控制变压器第2页/共50页变压器的分类按用途：电力变压器、互感器、特殊用途变压器；按绕组数目：双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压器；按相数：单相变压器和三相变压器；按冷却介质和冷却方式：油浸式变压器和干式变压器；按铁芯结构：芯式变压器和壳式变压器；按调压方式：无励磁调压变压器、有载调压变压器；按容量大小：小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器。第3页/共50页变压器用途电力系统中实现电能的远距离高效输送、合理配电、安全用电。如：

2、电力变压器、配电变压器。供给特殊电源用的专用变压器。如：炼钢炉供电的电炉变压器，大型电解电镀、直流电力机车供电的整流变压器。测量用的仪用变压器。控制系统实现信号的传输控制变压器，直到仅传输信号的非常小的无线电变压器。第4页/共50页一、变压器的构造一、变压器的构造1.1.示意图示意图 U1U2 n1n2 原原线线圈圈副副线线圈圈铁铁芯芯2.2.构造：构造：（1 1）闭合铁芯）闭合铁芯 （绝缘（绝缘硅钢片叠合而成）硅钢片叠合而成）（2 2）原绕组（一次或）原绕组（一次或初级绕组）：其匝数用初级绕组）：其匝数用n n1 1表示表示（3 3）副绕组（二次或）副绕组（二次或次级绕组）：其匝数用次级绕组

3、）：其匝数用n n2 2表示表示（4 4）输入电压：）输入电压：U U1 1;输出电压：输出电压：U U2 2.单相变压器第5页/共50页变压器变压器文字符号文字符号：T T第6页/共50页二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理-互感现象互感现象 变压器通过闭合铁变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实芯，利用互感现象实现了电能（现了电能（U U1 1、I I1 1）到磁场能（变化的磁到磁场能（变化的磁场）再到电能（场）再到电能（U U2 2、I I2 2）转化。）转化。原原线线圈圈副副线线圈圈铁芯铁芯 U1U2n1n2 互感现象：在原副线圈中由于有互感现象：在原副线圈中由于有交变电交变电流流而发

4、生的互相感应现象。而发生的互相感应现象。第7页/共50页变压器的工作原理原线圈接交流电在铁芯中产生变化的磁通量在铁芯中产生变化的磁通量副线圈有交流电原线圈产生感应电动势副线圈产生感应电动势第8页/共50页变压器原副线圈的变压器原副线圈的端电压之比端电压之比等于这两等于这两个线圈的个线圈的匝数之比匝数之比n n2 2 n n1 1 U U2 2U U1 1 -升压变压器升压变压器n n2 2 n n1 1 U U2 2 U U1 1 -降压变压器降压变压器U U1 1/U/U2 2=n=n1 1/n/n2 2第9页/共50页 功率损耗功率损耗 交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。交流铁心

5、线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。1.1.铜损铜损(P Pcucu)在交流铁心线圈中在交流铁心线圈中,线圈电阻线圈电阻R R上的功率损耗称铜损，用上的功率损耗称铜损，用 P Pcu cu 表示。表示。P Pcu cu=RIRI2 2式中：式中：R R是线圈的电阻；是线圈的电阻；I I 是线圈中电流的有效值。是线圈中电流的有效值。2.2.铁损铁损(P PFeFe)在交流铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的在交流铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的功率损耗称铁损，用功率损耗称铁损，用 P PFeFe 表示。表示。铁损由磁滞和涡流产生。铁损由磁滞和涡流产生。+u ui i第10页/共50页（1 1

6、）磁滞损耗（）磁滞损耗（P Ph h）由磁滞所产生的能量损耗称为由磁滞所产生的能量损耗称为磁滞损耗磁滞损耗(P Ph h )。磁滞损耗转化为热能，引起铁心发热。磁滞损耗转化为热能，引起铁心发热。减少磁滞损耗的措施：减少磁滞损耗的措施：变压器和电机中选用硅钢等材料制作铁心，降低磁滞变压器和电机中选用硅钢等材料制作铁心，降低磁滞损耗。损耗。磁滞性：磁滞性：磁性材料中磁性材料中磁感应强度磁感应强度B B的变化总是滞后于的变化总是滞后于 外磁场变化外磁场变化HH（磁场强度）的性质。（磁场强度）的性质。第11页/共50页(2)(2)涡流损耗（涡流损耗（P Pe e）涡流损耗涡流损耗:由涡流所产生的功率损

7、耗。由涡流所产生的功率损耗。涡流涡流：交变磁通在铁心内产生交变磁通在铁心内产生感应电动势和电流，称为涡流。涡感应电动势和电流，称为涡流。涡流在垂直于磁通的平面内环流。流在垂直于磁通的平面内环流。涡流涡流损耗转化为热能，引起铁心发热。损耗转化为热能，引起铁心发热。减少涡流损耗措施：减少涡流损耗措施：提高铁心的电阻率（通常由于提高铁心的电阻率（通常由于硅钢片）。铁心用彼此绝缘的钢片硅钢片）。铁心用彼此绝缘的钢片叠成，把涡流限制在较小的截面内。叠成，把涡流限制在较小的截面内。第12页/共50页2.2.变压器的效率变压器的效率()变压器的损耗包括两部分：变压器的损耗包括两部分：铜损铜损 (P PCuC

8、u)：绕组导线电阻的损耗。与负载大小绕组导线电阻的损耗。与负载大小（正比于电流平方）有关。（正比于电流平方）有关。铁损铁损(P PFeFe)：变压器的效率为变压器的效率为一般一般 95959595%,负载为额定负载的负载为额定负载的(50(50(50(5075)%75)%时时,最大。最大。输出功率输出功率输入功率输入功率磁滞损耗磁滞损耗涡流损耗涡流损耗第13页/共50页变压器的基本结构第14页/共50页变压器的基本结构第15页/共50页变压器的基本结构一、铁芯作用：构成变压器的磁路系统，且固定绕组。构成：由0.27/0.3/0.35mm厚的冷轧硅钢片叠成，每片硅钢片的两面涂绝缘漆膜，且冲压成一

9、定形状。铁芯分铁芯柱、铁轭两部分。制造工艺：采用交叠式，主要使叠缝相互交叠，以减少接缝间隙，从而减少磁路的磁阻。芯柱截面是内接于的多级矩形。第16页/共50页2.绕组绕组是变压器的电路部分，它是用纸包的绝缘扁线或圆线绕成。右图为交叠式绕组3.3.其他结构部件以典型的油侵式电力变压器为例，其他结构部件有:油箱、储油柜、散热器、高压绝缘管套以及继电保护装置等第17页/共50页绕组绕组是变压器的电路部分，它是由铜或铝的绝缘导线绕制而成。为了便于绝缘，低压绕组靠近铁心柱，高压绕组套在低压绕组外面。feifei45第18页/共50页第19页/共50页油箱油浸式变压器均要有一个油箱，装入变压器油后，将组装

10、好的器身装入其中，以保证变压器正常工作。变压器油用作加强变压器内部绝缘强度和散热作用。feifei45第20页/共50页储油柜变压器在运行中，随着油温的变化，油的体积会膨胀和收缩，为了减少油与外界空气的接触面积，减小变压器受潮和氧化的概率，通常在变压器上部安装一个储油柜（俗称油枕）。feifei45第21页/共50页呼吸器变压器随着负荷和气温变化，各变压器油温不断变化，这样油枕内的油位随着整个变压器油的膨胀和收缩而发生变化，为了使潮气不能进入油枕使油劣化，将油枕用一个管子从上部连通到一个内装硅胶的干燥器（俗称呼吸器），硅胶对空气中水份具有很强的吸附作用，干燥状态状态为蓝色，吸潮饱和后变为粉红色

11、。吸潮的硅胶可以再生。feifei45第22页/共50页冷却器直接装配在变压器油箱壁上，对于强迫油循环风冷变压器，电动泵从油箱顶部抽出热油送入散热器管簇中，这些管簇的外表受到来自风扇的冷空气吹拂，使热量散失到空气中去，经过冷却后的油从变压器油箱底部重新回到变压器油箱内。无论电动泵装在冷却器上部还是下部，其作用是一样的。feifei45第23页/共50页绝缘套管变压器绕组的引出线从油箱内部引到箱外时必须经过绝缘套管，使引线与油箱绝缘。绝缘套管一般是陶瓷的，其结构取决于电压等级。1kV以下采用实心磁套管，1035kV采用空心充气或充油式套管，110kV及以上采用电容式套管。为了增大外表面放电距离，

12、套管外形做成多级伞形裙边。电压等级越高，级数越多。feifei45第24页/共50页分接开关变压器常用改变绕组匝数的方法来调压。一般从变压器的高压绕组引出若干抽头，称为分接头，用以切换分接头的装置叫分接开关。分接开关分为无载调压和有载调压两种，前者必须在变压器停电的情况下切换；后者可以在变压器带负载情况下进行切换。分接开关安装在油箱内，其控制箱在油箱外，有载调压分接开关内的变压器油是完全独立的，它也有配套的油箱、瓦斯继电器、呼吸器。feifei45第25页/共50页气体继电器气体继电器又称为瓦斯继电器，是变压器的一种保护装置，安装在油箱与储油柜的连接管道中，当变压器内部发生故障时（如绝缘击穿、

13、匝间短路、铁芯事故、油箱漏油使油面下降较多等）产生的气体和油流，迫使气体继电器动作。轻者发出信号，以便运行人员及时处理。重者使断路器跳闸，以保护变压器。feifei45第26页/共50页压力释放阀当变压器内部发生严重故障而产生大量气体时，油箱内压力迅速增加，为防止压器发生爆炸，油箱上安装压力释放阀。（注意打开阀芯）feifei45第27页/共50页变压器的型号 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。我场变压器型号：SFZ11-50000/110分类分类类别类别代表符号代表符号绕组耦合方式绕组耦合方式自耦自耦O相数相数单相单相D三相三相S冷却方式冷却

14、方式油浸自冷油浸自冷（表示缺省）（表示缺省）油浸风冷油浸风冷F油浸水冷油浸水冷S强迫油循环风冷强迫油循环风冷FP强迫油循环水冷强迫油循环水冷SP绕组数绕组数双绕组双绕组三绕组三绕组S绕组导线材质绕组导线材质铜铜铝铝L调压方式调压方式无励磁调压无励磁调压有载调压有载调压Z第28页/共50页冷却方式：油浸风冷额定容量：50000kVA接线方式：星角11点接线负载损耗：182.95kVA三相风冷有载调压额定频率：50HZ空载损耗：31.87kVA第29页/共50页2.2.互感器互感器 A电流互感器电流互感器电压互感器电压互感器V 使用时把原线圈与电路并联，原线圈匝数多于副线圈匝数 使用时把原线圈与电

15、路串联，原线圈匝数少于副线圈匝数第30页/共50页2023/3/21（二）（二）电流互感器 实现用低量程实现用低量程的电流表测量大电的电流表测量大电流。流。（被测电流）（被测电流）N1（匝数少）N2（匝数多）ARi1i2被测电流被测电流=电流表读数电流表读数 N2/N1第31页/共50页2023/3/21注意：1 1 1 1）二二次次绕绕组组绝绝不许开路，否否则则一一次次绕绕组组中中流流过过的的大大电电流流使铁心过热而烧坏绕组绝缘；使铁心过热而烧坏绕组绝缘；二二次次绕绕组组中中因因匝匝数数很很多多，将产生将产生高电压高电压，可能将绝缘击穿，危及安全。，可能将绝缘击穿，危及安全。2 2 2 2）

16、在在运运行行中中若若要要拆拆下下电电流流表表，应应先先将将二二次次绕绕组组短短路路后后再进行。再进行。3 3 3 3）铁铁心心和和二二次次绕绕组组的的一一端端必必须须可可靠靠接接地地，以以免免绝绝缘缘损损坏时，高压侧电压传到低压侧，危及仪表及人身安全。坏时，高压侧电压传到低压侧，危及仪表及人身安全。4 4 4 4）电流表内阻抗应很小，否则影响测量精度。）电流表内阻抗应很小，否则影响测量精度。第32页/共50页Ai1i2电流互感器作用：把被测的大电流通入电流互感器的原边，变换成副边的小电流，送到电流表或控制回路。结构特点：原边绕组匝数少、截面大，串入被测回路；副边匝数多、截面小，串接小阻抗仪表。

17、第33页/共50页电流互感器原理分析：正常运行时相当于变压器副边短路。被测的大电流计算：I1=ki I2I2-副边额定电流，规定为5A或1Aki-电流互感器的电流比。注意事项注意事项：1、电流互感器副方、电流互感器副方不允许开路。开路不允许开路。开路后，原方电流全为后，原方电流全为励磁作用，铁芯过励磁作用，铁芯过饱和，电压较高，饱和，电压较高，铁芯严重发热。铁芯严重发热。2、电流互感器副绕、电流互感器副绕组一端和铁芯须可组一端和铁芯须可靠接地。靠接地。第34页/共50页电压互感器作用：把被测的大电压通入电压互感器的原边，变换成副边的小电压，送到电压表或控制回路。结构特点：原边绕组匝数多、截面小

18、，并联接入被测回路；副边匝数少、截面大，串接线圈阻抗大的电压仪表。VU1U2第35页/共50页2023/3/21 2 2 2 2）铁铁心心和和二二次次绕绕组组的的一一端端必必须须可可靠靠接接地地，以以防防一一次次侧高压绕组绝缘损坏时，其上带上高电压而触电；侧高压绕组绝缘损坏时，其上带上高电压而触电；3 3 3 3）电电压压互互感感器器有有一一定定的的额额定定容容量量，使使用用时时不不宜宜接接 过多的仪表，否则将影响互感器的准确度。过多的仪表，否则将影响互感器的准确度。注意：1 1 1 1）二二次次绕绕组组绝绝不不允允许许短短路路，否否则则短短路路电电流流很很大大，将将互感器烧坏。为此应串联熔断

19、器作互感器烧坏。为此应串联熔断器作短路保护短路保护；第36页/共50页注意事项注意事项 ：1 1、电压互感器副边绝、电压互感器副边绝不允许短路。因短路电不允许短路。因短路电流将使绕组发热，破坏流将使绕组发热，破坏绝缘，危及人身和设备绝缘，危及人身和设备的安全。的安全。2 2、电压互感器铁心和、电压互感器铁心和副绕组的一端必须可靠副绕组的一端必须可靠接地，保障人身安全。接地，保障人身安全。原理分析：原理分析：正常运行时相当于变压器正常运行时相当于变压器副边开路。副边开路。被测的大电压计算：被测的大电压计算：U1=kv U2U2-副边额定电压，规定副边额定电压，规定为为100V或或100/30.5

20、Vkv-电压互感器的电压比电压互感器的电压比电压互感器第37页/共50页1、声音异常:变压器在正常运行时发出均匀的有节律的“嗡嗡”声，如果出现其他不正常声音，均为声音异常，产生的主要原因有以下几方面:当有大容量的动力设备起动时，负荷突然增大，变压器声音也会变大;过负荷，在夏季或农忙用电高峰时，配变会因为过负荷发出很高的沉重的“嗡嗡”声;第38页/共50页个别零件松动，如铁芯的穿芯螺丝夹得不紧，使铁芯松动，这时变压器发出强烈而不均匀的“噪音”;内部接触不良或绝缘击穿，变压器会发出放电的“噼啪”声;系统短路或接地时，通过的短路电流很大，使变压器的噪音也很大。当线路在导线连接处或T接处发生断线，刮风

21、时容易造成时接时断的接触而产生弧光或火花，这时变压器就会发出象青蛙“唧哇唧哇”的叫声;当低压线路发生接地或短路事故时，变压器就发出“轰轰”的响声。第39页/共50页2、油温异常:正常负荷及正常冷却情况下，变压器的油温不断升高，其主要原因有:由于涡流或夹紧铁芯用的穿芯螺丝绝缘损坏，均会使变压器油温升高;另外，绕组局部层间或匝间短路，内部接点有故障，接触电阻加大，二次线上有大电阻短路，也会使油温升高。第40页/共50页3、油色、油位异常:油色变化过重，油内出现碳质;在夏季重负荷运行时，油位就会升高，若超过最高温度标线刻度，就应适当放油;当变压器渗漏严重，就会使油位下降，若降到最低标线以下，应加油补

22、充。第41页/共50页4、高低压套管发生严重损伤并有放电现象，其主要原因是:套管密封不严，因进水使绝缘受潮而损坏;套管的电容芯子制造不良，内部游离放电;套管积垢严重，表面釉质脱落，或套管上有大的碎片和裂纹，均会造成套管闪络和爆炸事故。第42页/共50页5、三相电压不平衡，其主要原因有:三相负载不平衡，引起中性点位移，使三相电压不平衡;系统发生铁磁谐振，会使三相电压不平衡;内部发生匝间或层间短路，也会造成三相电压不平衡。第43页/共50页6、分接开关故障分接开关故障主要有:接触不良、触头烧坏、触头间短路、触头对地放电，油箱上有“吱吱”的放电声，产生这类故障的主要原因有:分接开关触头弹簧压力不足，

23、触头滚轮压力不匀，接触面减少，触头磨损严重，引起分接开关烧毁。分接开关接触不良，经受不住短路电流冲击而发生故障。第44页/共50页由于操作不当，使分接头位置切换错误，引起开关烧坏。相间绝缘距离不够，或绝缘材料性能降低，在过压作用下短路。油温过高，分接开关长期浸在高于常温的油中，使分接开关触头出现碳膜及油垢，触头发热，损坏触头。第45页/共50页7、引线部分故障:引线部分故障常有引线烧断、接线柱打火等现象发生。主要原因有:引线与接线柱连接松动，导致接触不良、发热;软铜片焊接不良，引线之间焊接不牢，造成过热或开焊，如不及时处理，将造成变压器不能运行或三相电压不平衡而烧坏用电设备。第46页/共50页8、线圈故障:其故障常表现为:绕组局部发生匝间或层间短路，造成三相电压不平衡，线圈对地放电等。其原因主要有:变压器进水受潮、油质劣化，绝缘能力下降。材料质量、制造、检修工艺不良都可能造成线圈故障。第47页/共50页总之，运行中的变压器由于受到电磁振动机械磨损、化学作用、大气腐蚀、电腐蚀及维护、运行管理不当，均会出现各种异常运行现象及较严重的故障现象，因此，只有加强对变压器各方面的运行管理，才能使变压器达到健康运行水平。第48页/共50页谢谢观看第49页/共50页感谢您的观看。第50页/共50页