《变压器讲课稿》PPT课件.ppt

,几万伏,220V,常见 变压器,电力变压器,接触调压器,三相干式变压器,常见变压器,电源变压器,环形变压器,控制变压器,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。,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：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。,一、变压器的构造,1.示意图,原线圈,副线圈,铁芯,2.构造：,（1）闭合铁芯（绝缘硅钢片叠合而成）,（2）原绕组（一次或初级绕组）：其匝数用n1表示,（3）副绕组（二次或次级绕组）：其匝数用n2表示,（4）输入电压：U1;输出电压：U2.,单相变压器,变压器文字符号：T,二、变压器的工作原理,-互感现象,变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能（U1、I1）到磁场能（变化的磁场）再到电能（U2、I2）转化。,原线圈,副线圈,铁芯,互感现象：在原副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应现象。,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,变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比,n2 n1 U2U1-升压变压器,n2 n1 U2 U1-降压变压器,U1/U2=n1/n2,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。,1.铜损(Pcu),在交流铁心线圈中,线圈电阻R上的功率损耗称铜损，用Pcu 表示。,Pcu=RI2,式中：R是线圈的电阻；I 是线圈中电流的有效值。,2.铁损(PFe),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PFe 表示。,铁损由磁滞和涡流产生。,（1）磁滞损耗（Ph）,由磁滞所产生的能量损耗称为磁滞损耗(Ph)。,磁滞损耗转化为热能，引起铁心发热。,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，降低磁滞损耗。,磁滞性：磁性材料中磁感应强度B的变化总是滞后于 外磁场变化H（磁场强度）的性质。,(2)涡流损耗（Pe）,涡流损耗:由涡流所产生的功率损耗。,涡流：交变磁通在铁心内产生感应电动势和电流，称为涡流。涡流在垂直于磁通的平面内环流。,涡流损耗转化为热能，引起铁心发热。,减少涡流损耗措施：,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叠成，把涡流限制在较小的截面内。,2.变压器的效率(),变压器的损耗包括两部分：,铜损(PCu)：绕组导线电阻的损耗。与负载大小（正比于电流平方）有关。,铁损(PFe)：,变压器的效率为,一般 95%,负载为额定负载的(5075)%时,最大。,输出功率,输入功率,3.1.4 变压器的基本结构,3.1.4 变压器的基本结构,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。,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.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,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,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,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,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。吸潮的硅胶可以再生。,feifei45,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,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，套管外形做成多级伞形裙边。电压等级越高，级数越多。,feifei45,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,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、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,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,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,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,2.互感器,电流互感器,电压互感器,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路串联，原线圈匝数少于副线圈匝数,2023/7/11,（二）电流互感器,实现用低量程的电流表测量大电流。,被测电流=电流表读数 N2/N1,2023/7/11,注意：1）二次绕组绝不许开路，否则一次绕组中流过的大电流使铁心过热而烧坏绕组绝缘；二次绕组中因匝数很多，将产生高电压，可能将绝缘击穿，危及安全。2）在运行中若要拆下电流表，应先将二次绕组短路后再进行。3）铁心和二次绕组的一端必须可靠接地，以免绝缘损坏时，高压侧电压传到低压侧，危及仪表及人身安全。4）电流表内阻抗应很小，否则影响测量精度。,3.7.3 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。,3.7.3 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：1、电流互感器副方不允许开路。开路后，原方电流全为励磁作用，铁芯过饱和，电压较高，铁芯严重发热。2、电流互感器副绕组一端和铁芯须可靠接地。,3.7.4 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，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。,2023/7/11,2）铁心和二次绕组的一端必须可靠接地，以防一次侧高压绕组绝缘损坏时，其上带上高电压而触电；3）电压互感器有一定的额定容量，使用时不宜接 过多的仪表，否则将影响互感器的准确度。,注意：1）二次绕组绝不允许短路，否则短路电流很大，将互感器烧坏。为此应串联熔断器作短路保护；,注意事项：1、电压互感器副边绝不允许短路。因短路电流将使绕组发热，破坏绝缘，危及人身和设备的安全。2、电压互感器铁心和副绕组的一端必须可靠接地，保障人身安全。,原理分析：正常运行时相当于变压器副边开路。被测的大电压计算：U1=kv U2U2-副边额定电压，规定为100V或100/30.5Vkv-电压互感器的电压比,3.7.4 电压互感器,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;,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。,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。,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，应加油补充。,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。,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。,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，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。,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。,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。,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。,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。,谢谢观看,