变压器的结构及工作原理 (2)精选PPT.ppt
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1、关于变压器的结构及工作原理(2)第1页,讲稿共171张,创作于星期日电力变压器的结构及工作原理电力变压器的结构及工作原理主要内容:主要内容:第三节第三节 电力变压器的工作原理电力变压器的工作原理第二节第二节 电力变压器的结构电力变压器的结构第四节第四节 电力变压器的故障分析和处理电力变压器的故障分析和处理第一节第一节 电力变压器的用途和分类电力变压器的用途和分类第五节第五节 电力变压器的试验电力变压器的试验第2页,讲稿共171张,创作于星期日第一节第一节电力变压器的用途和分类电力变压器的用途和分类第3页,讲稿共171张,创作于星期日一、电力变压器的用途一、电力变压器的用途变压器是传输电能而不改
2、变其频率的静止的电能转换器。变压器是电力系统中数量极多且地位十分重要的电气设备,变压器的总容量大约是发电机总容量的9倍以上。其功能是将电力系统中的电能电压升高或降低,以利于电能的合理输送、分配和使用。在电力系统中,输送同样功率的电能,电压越高,电流就越小,输电线路上的功率损耗也越小;输电线的截面积也可以减小,这样就可以减少导线的金属用量。第4页,讲稿共171张,创作于星期日一、电力变压器的用途一、电力变压器的用途第5页,讲稿共171张,创作于星期日一、电力变压器的用途一、电力变压器的用途由于制造上的困难,发电机电压不可能很高(目前在20KV以下),所以在发电厂中要用升压变压器将发电机电压升到很
3、高,才能将大量的电能送往远处的用电地区,如35KV、66KV、110KV、220kv、330kv、500kv等。而在用电负荷处,再用降压变压器将电压降低到适当的数值供用户电气设备使用。电力变压器在传输电能的时候,本身也有一些有功损耗,但数量不大,因而传输效率很高。中小型变压器的效率不低于95,大型变压器效率可达到98以上。第6页,讲稿共171张,创作于星期日二、电力变压器的分类二、电力变压器的分类1、按功能分:、按功能分:电力变压器按功能分,有升压变压器和降压变压器两大类。工厂变电所都采用降压变压器。终端变电所的降压变压器,也称配电变压器。第7页,讲稿共171张,创作于星期日二、电力变压器的分
4、类二、电力变压器的分类2、按容量分、按容量分:电力变压器按容量系列分,有R8容量系列和R10容量系列两大类。R8容量系列指容量等级是按R81.33倍数递增的,我国老的变压器容量等级采用此系列,如:100kvA、135kvA、180kvA、240kvA、320kvA、420kvA、560kvA、750kvA、1000kvA等。R10容量系列指容量等级是按R101.26倍数递增的。R10系列的容量等级较密,便于合理选用,是IEC(国际电工委员会)推荐采用的。我国新的变压器容量等级采用此系列,如:100KVA、125kvA、160kvA、200kvA、250kvA、315kvA、400kvA、500
5、kvA、630kvA、800kvA、1000kvA。第8页,讲稿共171张,创作于星期日二、电力变压器的分类二、电力变压器的分类3、按相数分:、按相数分:电力变压器按相数分,有单相和三相两大类。工厂变电所通常都采用三相电力变压器。第9页,讲稿共171张,创作于星期日二、电力变压器的分类二、电力变压器的分类4、按调压方式分:、按调压方式分:电力变压器按调压方式分,有无载调压(又称无励磁调压)和有载调压两大类。工厂变电所大多数采用无载调压变压器。第10页,讲稿共171张,创作于星期日二、电力变压器的分类二、电力变压器的分类5、按绕组结构分:、按绕组结构分:电力变压器按绕组结构分,有单绕组自耦变压器
6、、双绕组变压器、三绕组变压器。工厂变电所大多采用双绕组变压器。第11页,讲稿共171张,创作于星期日二、电力变压器的分类二、电力变压器的分类6、按绕组绝缘及冷却方式分类:、按绕组绝缘及冷却方式分类:电力变压器按绕组绝缘及冷却方式分,有油浸式、干式和充气式(SF6)等。其中油浸式变压器,又有油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水冷式和强迫油循环冷却式等。工厂变电所大多采用油浸自冷式变压器。所谓充气式变压器是指变压器的磁路(铁心)与绕组均位于一个充有绝缘气体的外壳内的变压器。以往,一般情况下是采用SF6气体,所以又称气体绝缘变压器第12页,讲稿共171张,创作于星期日二、电力变压器的分类二、电力变压器的分
7、类7、按绕组导体材质分:、按绕组导体材质分:电力变压器按绕组导体材质分,有铜绕组变压器和铝绕组变压器两大类。工厂变电所过去大多采用铝绕组变压器,但低损耗的铜绕组变压器现在得到了越来越广泛的应用。第13页,讲稿共171张,创作于星期日三、电力变压器的型号三、电力变压器的型号特殊使用环境代号额定电压额定容量特殊用途和特殊结构代号设计序号调压方式导线材料绕组数油循环方式冷却方式相数产品类别第14页,讲稿共171张,创作于星期日三、电力变压器的型号三、电力变压器的型号1、产品类别代号、产品类别代号O-自耦变压器,通用电力变压器不标H-电弧炉变压器C-感应电炉变压器Z-整流变压器K-矿用变压器Y-试验变
8、压器第15页,讲稿共171张,创作于星期日三、电力变压器的型号三、电力变压器的型号2、相数、相数D-单相变压器S-三相变压器第16页,讲稿共171张,创作于星期日三、电力变压器的型号三、电力变压器的型号3、冷却方式、冷却方式F-风冷式W-水冷式注:油浸自冷式和空气自冷式不标注第17页,讲稿共171张,创作于星期日三、电力变压器的型号三、电力变压器的型号4、油循环方式、油循环方式N自然循环O强迫导向循环P强迫循环第18页,讲稿共171张,创作于星期日三、电力变压器的型号三、电力变压器的型号5、绕组数、绕组数S三绕组注:双绕组不标注第19页,讲稿共171张,创作于星期日三、电力变压器的型号三、电力
9、变压器的型号6、导线材料、导线材料L铝绕组注:铜绕组不标注第20页,讲稿共171张,创作于星期日三、电力变压器的型号三、电力变压器的型号7、调压方式、调压方式Z有载调压注:无载调压不标注第21页,讲稿共171张,创作于星期日三、电力变压器的型号三、电力变压器的型号8、性能水平代号(设计序号)、性能水平代号(设计序号)性能水平代号电压等级kV性 能 参 数空 载 损 耗负 载 损 耗76、10符合GB/T6451组符合GB/T645135符合GB/T645186、10符合GB/T6451组35比GB/T6451平均下降10%96、10配电变压器符合表A26、10电力变压器比GB/T6451组平均
10、下降10%比GB/T6451平均下降10%35比GB/T6451平均下降20%106、10比GB/T6451组平均下降20%比GB/T6451平均下降15%35比GB/T6451平均下降30%116、10比GB/T6451组平均下降30%35比GB/T6451平均下降40%第22页,讲稿共171张,创作于星期日三、电力变压器的型号三、电力变压器的型号9、特殊用途或特殊结构代号、特殊用途或特殊结构代号Z低噪声用;L电缆引出X现场组装式;J中性点为全绝缘;CY发电厂自用变压器第23页,讲稿共171张,创作于星期日三、电力变压器的型号三、电力变压器的型号10、变压器的额定容量、变压器的额定容量变压器
11、的额定容量,单位为KVA。第24页,讲稿共171张,创作于星期日三、电力变压器的型号三、电力变压器的型号11、变压器的额定电压、变压器的额定电压变压器的额定容量,单位为KV。第25页,讲稿共171张,创作于星期日三、电力变压器的型号三、电力变压器的型号例例1:一台三相、油浸、风冷、双绕组、无励磁调压、铝导线、20000kVA、110kV级电力变压器产品,其性能水平符合GB/T6451规定,该产品的型号为:SFL720000/110第26页,讲稿共171张,创作于星期日三、电力变压器的型号三、电力变压器的型号例例2:一台三相、油浸、水冷、强迫油循环、双绕组、有载调压、铜导线、360000kVA、
12、220kV级低噪声用电力变压器的产品,其性能水平符合GB/T6451规定,该产品的型号为:SWPZ7Z360000/220第27页,讲稿共171张,创作于星期日第二节第二节油浸式电力变压器的结构油浸式电力变压器的结构第28页,讲稿共171张,创作于星期日油油浸浸式式电电力力变变压压器器油浸式电力变压器的结构油浸式电力变压器的结构器身器身油箱油箱冷却装置冷却装置保护装置保护装置出线装置出线装置铁心、绕组、绝缘结构、引线、分接开关油箱本体(箱盖、箱壁、箱底)和附件(放油阀门、油样活门、接地螺栓、铭牌散热器和冷却器储油柜(油枕)、油位表、防爆管(安全气道)、吸湿器(呼吸器)、温度计、净油器、气体继电
13、器(瓦斯继电器)高压套管、低压套管第29页,讲稿共171张,创作于星期日2.分接开关1.高压套管4.瓦斯继电器3.低压套管6.油枕5.防爆管8.吸湿器7.油位表10.铭牌9.散热器12.油样活门11.接地螺栓14.活门13.放油阀门16.温度计15.绕组18.净油器17.铁芯20.变压器油19.油箱油浸式电力变压器的结构油浸式电力变压器的结构第30页,讲稿共171张,创作于星期日1.铁芯铁芯铁芯在电力变压器中是重要的组成部件之一。它由高导磁的硅钢片叠积和钢夹件夹紧而成,铁心具有两个方面的功能。在原理上,铁心是构成变压器的磁路。它把一次电路的电能转化为磁能,又把该磁能转化为二次电路的电能,因此,
14、铁心是能量传递的媒介体。在结构上,它是构成变压器的骨架。在它的铁心柱上套上带有绝缘的线圈,并且牢固地对它们支撑和压紧。第31页,讲稿共171张,创作于星期日变压器铁芯涡流的形成变压器铁芯涡流的形成当成块的金属放在变化的磁场中或者在磁场中运动时,金属内将产生感应电流。这种电流在金属内自成闭合回路,犹如水的旋涡故称涡流,由于成块金属的电阻很小,所以涡流很强,使成块金属大量发热,同时电能遭到大量的浪费。1.铁芯铁芯第32页,讲稿共171张,创作于星期日为了减少铁心的磁滞和涡流损耗,铁心用厚度为0.30.5mm的硅钢片冲剪成几种不同尺寸,并在表面涂厚为0.010.13mm的绝缘漆,烘干后按一定规则叠装
15、而成。由于硅钢片比普通钢的电阻串大,因此利用硅钢片制成的铁心可以进一步减小涡流损耗。1.铁芯铁芯第33页,讲稿共171张,创作于星期日接地片上夹件铁轭螺杆拉螺杆芯柱绑扎铁心磁导线下夹件铁心的结构铁心的结构1.铁芯铁芯第34页,讲稿共171张,创作于星期日铁心的结构形式和用途铁心的结构形式和用途单相两柱式叠铁心铁心片一搭接方式叠积,两柱均套线圈,线圈以串、并联络线引出。结构简单而紧凑,工艺装备少,但叠积工作量大。它是广泛采用的单相铁心基本结构。适用于各种单相变压器。1.铁芯铁芯第35页,讲稿共171张,创作于星期日铁心的结构形式和用途铁心的结构形式和用途单相单柱旁轭式叠铁心中间为一个心柱,两边为
16、旁轭,轭的截面为心柱截面的1/2。可降低上、下轭高,有助于减少附加损耗,但电工钢片用量多。它实际上是垂直放置的单相壳式铁心。适用于高压大容量单相电力变压器活大电流单相变压器。1.铁芯铁芯第36页,讲稿共171张,创作于星期日铁心的结构形式和用途铁心的结构形式和用途单相两柱旁轭式叠铁心中间为两个心柱,两边为旁轭,可降低上、下轭高,有助于减少附加损耗,但电工钢片用量更多,体积大。有时在旁轭上安装调压和励磁线圈。它是的派生结构。适用于高压和超高压大容量单相电力变压器。1.铁芯铁芯第37页,讲稿共171张,创作于星期日铁心的结构形式和用途铁心的结构形式和用途三相三柱式叠铁心在结构上与单相两柱式叠铁心是
17、同一类型,只是多了一个心柱,三柱线圈各自为一相引出。它是三相变压器最广泛应用的典型结构。适用于各种三相变压器1.铁芯铁芯第38页,讲稿共171张,创作于星期日铁心的结构形式和用途铁心的结构形式和用途三相三柱旁轭式叠铁心中间为三个心柱,各自为一相,两边旁轭和上、下端轭截面为心柱截面的1/3,主要是用来降低铁心的高度,便于运输。适用于大容量三项电力变压器。1.铁芯铁芯第39页,讲稿共171张,创作于星期日铁轭截面、形状、特点和适用范围铁轭截面、形状、特点和适用范围多级圆形截面铁轭截面与心柱截面完全相同,磁通分布均匀,在采用冷轧电工钢片时应该这样,是现代变压器的主要铁轭截面形状。广泛用于现代的各种变
18、压器。1.铁芯铁芯第40页,讲稿共171张,创作于星期日铁轭截面、形状、特点和适用范围铁轭截面、形状、特点和适用范围多级椭圆形截面与椭圆形心柱截面相配合的一种铁轭截面,另外在有旁轭的铁心中,铁轭的截面需小于心柱的截面,当各级相对应时,一定做成多级椭圆形截面。用于旁轭截面为椭圆形的旁轭式铁心(五柱式铁心)的变压器。1.铁芯铁芯第41页,讲稿共171张,创作于星期日铁轭截面、形状、特点和适用范围铁轭截面、形状、特点和适用范围倒T形、倒多级T形截面倒T形截面只用于直接缝铁心,铁轭片种类少,但要比心柱截面放大50%10%;倒多级T形截面用于斜接缝铁心,与心柱截面相同,既降低了框内沿磁通密度,又缩短心柱
19、小级的片长,节省材料。倒T形截面多用于以前的中小型变压器,倒多级T形可用于斜接缝的中型变压器。1.铁芯铁芯第42页,讲稿共171张,创作于星期日铁轭截面、形状、特点和适用范围铁轭截面、形状、特点和适用范围正T形、正多级T形截面使用情况同上,但是可利用小级处的较大空间引出内线圈的引线,它们的缺点是心柱各小级的片长增加,浪费材料。分别用于直、斜接缝的高电压、大容量变压器。1.铁芯铁芯第43页,讲稿共171张,创作于星期日铁心的夹紧装置铁心的夹紧装置铁心的夹紧装置是使整个铁心构成一个整体的紧固结构。它在结构上应满足如下要求。夹紧装置一般是框架式,此夹持装置在结构上要承受铁心本体的夹紧力、起吊器身的重
20、力和变压器在短路时所产生的电动机械力,并确保冷轧硅钢片的电磁性能不减弱。夹紧装置上的构件主要承受拉伸、弯曲应力,尽量避免承受剪切应力。夹紧装置在结构上应能可靠地压紧线圈、支撑引线、装置器身的绝缘件,并应具有器身在油箱中的定位结构。1.铁芯铁芯第44页,讲稿共171张,创作于星期日铁心的夹紧装置铁心的夹紧装置夹紧时的力要均匀,铁心片的边缘应不出现翘起,铁芯片的接缝尽量要严合,在铁心励磁时噪声要尽量小。为防止铁心多点接地和减少漏磁通在结构钢件中产生涡流损耗,结构钢件应用绝缘件与铁心本体隔开,并尽可能远离漏磁区。在结构钢件中更不能形成交链主磁通下的“短路匝”。夹紧装置与铁心相贴处必须有可靠的绝缘。1
21、.铁芯铁芯第45页,讲稿共171张,创作于星期日铁心的夹紧装置铁心的夹紧装置1-钢螺母5-胶木纸管3-钢垫圈4-纸板垫圈6-穿心螺杆2-辅助绝缘垫圈1.铁芯铁芯第46页,讲稿共171张,创作于星期日变压器铁心的绝缘变压器铁心的绝缘铁心的绝缘与变压器其他绝缘一样,占有重要的地位。铁心绝缘不良,将影响变压器的安全运行。铁心的绝缘有两种,即铁心片间的绝缘以及铁芯片与结构件件的绝缘。1.铁芯铁芯第47页,讲稿共171张,创作于星期日变压器铁心的绝缘变压器铁心的绝缘铁心片间的绝缘是把心柱和铁轭的截面分成许多细条形的小截面,使磁通垂直通过这些小截面时,感应出的涡流很小,产生的涡流损耗也就很小。铁心片间无绝
22、缘时,磁通垂直通过的截面很大,感应的涡流大,截面厚度增加1倍,涡流损耗将增大至4倍。铁心片间绝缘过小时,片间电导率增大,穿过片间绝缘的泄漏电流增大,将增加附加的介质损耗。1.铁芯铁芯第48页,讲稿共171张,创作于星期日变压器铁心的绝缘变压器铁心的绝缘铁心片间绝缘过大时,铁心就不能认为是等电位的,必须把各片均连接起来接地,否则片间将出现放电现象,这是不方便的、不可取的。现在铁心用绝缘纸条做油道时,就需要把油道两侧的铁心片连接起来,然后由一个接地铜片引出因此,铁心片间要有一定的绝缘,在标准测量方法下一般在60105/cm2。现在采用的冷轧取向电工钢片的表面具有0.150.02mm的无机磷化膜,可
23、以满足这一要求,其他电工钢片则需要涂漆,检修时也需要涂漆,大型铁心有时要涂两遍漆。1.铁芯铁芯第49页,讲稿共171张,创作于星期日变压器铁心的绝缘变压器铁心的绝缘铁芯片与其夹紧结构件的绝缘是防止与结构件短接和短路。铁心片间短接总是不允许的,但是结构件间形成短路的回路顺着磁通方向而不交链磁通,或者交链磁通很小,则影响不大。如果两个单排的心柱螺杆短路形成的闭合回路是顺着磁通方向的,不易产生短路电流;拉螺杆与夹件等形成的闭合回路,交链测通小又不同相;而铁轭夹件和旁螺杆形成的闭合回路虽交链部分有磁通,但环流不经过铁心,且可作为三次谐波电流通路,因此它们之间不需要绝缘。1.铁芯铁芯第50页,讲稿共17
24、1张,创作于星期日变压器铁心的接地变压器铁心的接地铁心必须接地。铁心是其金属结构件在线圈的电场作用下,具有不同的电位,与油箱电位又不同。虽然它们之间电位差不大,也将通过很小的绝缘距离而断续放电。放电一方面使油分解,另一方面无法确认变压器在试验和运行中的状态是否正常。因此铁心及其金属结构件必须经油箱面接地(对于铁心柱和铁轭螺杆,则由于电容的耦合作用认为它们与铁心电位一样,不需接地),且要确保电气接通。1.铁芯铁芯第51页,讲稿共171张,创作于星期日变压器铁心的接地变压器铁心的接地1.铁芯铁芯第52页,讲稿共171张,创作于星期日变压器铁心的接地变压器铁心的接地1.铁芯铁芯第53页,讲稿共171
25、张,创作于星期日变压器铁心的接地变压器铁心的接地有拉螺杆和吊螺杆时,上、下夹件各自相接,期间又通过拉螺杆相接。这样只要用一接地片将铁心和上夹件相接,除垫脚令与箱底接地外,其余部分经吊螺杆与箱盖接地,且铁心片是一点接地。1.铁芯铁芯第54页,讲稿共171张,创作于星期日变压器铁心的接地变压器铁心的接地只有拉螺杆时,也用一接地片将铁心和上夹件相接,则铁心经上夹件、拉螺杆、下夹件,通过垫脚和箱底接地。1.铁芯铁芯第55页,讲稿共171张,创作于星期日变压器铁心的接地变压器铁心的接地上下夹件绝缘时,即旧产品种既无拉螺杆又无拉板的夹紧结构中,则用接地片将铁心分别与上下夹件相接。这样整个铁心又上夹件经铁芯
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