2019年物业管理之变压器工作原理及培训课件170p.pptx
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1、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: 第三节 电力变压器的工作原理 第二节 电力变压器的结构 第四节 电力变压器的故障分析和处理 第一节 电力变压器的用途和分类 第五节 电力变压器的试验 第一节 电力变压器的用途和分类 一、电力变压器的用途 变压器是传输电能而不改变其频率 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
2、的截面积也可以减小,这样就可以减少导线 的金属用量。 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。 二、电力变压器的分类 1、按功能分: 电力变压器按
3、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。 二、电力变压器的分类 2、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R10 1.26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
4、量等级采用 此系列,如:100KVA、125kvA、160kvA、200kvA、 250kvA、315kvA、400kvA、500kvA、630kvA、800kvA 、1000kvA。 二、电力变压器的分类 3、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。 二、电力变压器的分类 4、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。 二、电力变压器的分类 5、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、双绕组变压器、三绕组变压器。工厂变电 所大多采用双绕组
5、变压器。 二、电力变压器的分类 6、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 二、电力变压器的分类 7、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
6、泛的应用。 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 三、电力变压器的型号 1、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-试验变压器 三、电力变压器的型号 2、相数 D-单相变压器 S-三相变压器 三、电力变压器的型号 3、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 三、电力变压器的型号 4、油循环方式 N自然循环 O强迫导向循环 P强迫循环 三、电力变压器的型号 5、绕组
7、数 S三绕组 注:双绕组不标注 三、电力变压器的型号 6、导线材料 L铝绕组 注:铜绕组不标注 三、电力变压器的型号 7、调压方式 Z有载调压 注:无载调压不标注 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 电压等 级 kV 性 能 参 数 空 载 损 耗负 载 损 耗 76、10符合GB/T 6451组符合GB/T 6451 35符合GB/T 6451 86、10符合GB/T 6451组 35比GB/T 6451平均下降10% 96、10配电变压 器符合表A2 6、10电力变压器比GB/T 6451组平均下降 10% 比GB/T 6451平均 下降10% 35比GB/
8、T 6451平均下降20% 106、10比GB/T 6451组平均下降20%比GB/T 6451平均 下降15% 35比GB/T 6451平均下降30% 116、10比GB/T 6451组平均下降30% 35比GB/T 6451平均下降40% 三、电力变压器的型号 9、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 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,单位为KVA。 三、电力变压器的型号 11、变压器的额定电压 变压器的额定容量,单位为KV。 三、电力变压器的型号 例1: 一台三相、油浸、风冷、双绕组、无励
9、磁调 压、铝导线、20000 kVA、110 kV级电力变压器 产品,其性能水平符合GB/T 6451规定,该产品 的型号为: SFL720000/110 三、电力变压器的型号 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、360000 kVA、220 kV 级低噪声用电力变压器的产品,其性能水平符 合GB/T 6451规定,该产品的型号为: SWPZ7Z360000/220 第二节 油浸式电力变压器的结构 油 浸 式 电 力 变 压 器 油浸式电力变压器的结构 器身 油箱 冷却装置 保护装置 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)
10、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、 气体继电器(瓦斯继电器) 高压套管、低压套管 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 1 . 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
11、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,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。 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 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
12、厚为0.010.13mm的绝缘漆,烘干后按一定 规则叠装而成。 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 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 1 . 铁芯 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 旁轭,轭的截面为心柱截 面的1/2。可降低上、下 轭高
13、,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
14、1 . 铁芯 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压 器。 1 . 铁芯 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
15、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
16、于直、斜接缝的高电压、 大容量变压器。 1 . 铁芯 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
17、。 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 . 铁芯 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 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 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
18、,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 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
19、轧取向电工钢片的表 面具有0.150.02mm的无机磷化膜,可以满足这一要求 ,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 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
20、缘。 1 . 铁芯 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 变压器铁心的接地 1 . 铁芯 变压器铁心的接地 1 . 铁芯 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
21、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 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 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 夹件经铁芯片,在通过垫 脚和箱底接地,这种情况 需要注意上下接地片位置 要对称,即在铁心的同一 层上,否则将产生电位 差。 1 . 铁芯 变压器铁心的接地 有拉板时,上下夹件由拉 板连接,而垫脚与箱底一 般是绝缘的。用一
22、接地片 将铁心和上夹件并联后再 由10KV套管引出接地,或 者铁心和上夹件由两个套 管接地。才用一个接地套 管时指监视器身的绝缘, 采用两个接地套管时还可 检查铁心有无多余接地 点。 1 . 铁芯 变压器铁心的接地 接地片为0.3mm厚的紫铜片,宽度为20、30mm或 40mm,铜带表面要搪锡,以减少接触电阻。 1 . 铁芯 变压器铁芯多点接地的故障特征 油中气体不断增加并析出(电弧放电故障时,气体析出量较 之更高、更快),可能导致气体继电器动作发信号,甚至使变 压器跳闸。 铁芯局部过热,使铁芯损耗增加,甚至烧坏; 过热造成的温升,使变压器油分解,产生的气体溶解 于油中,引起变压器油性能下降,
23、油中总烃大大超标; 1 . 铁芯 2.绕组 绕组是变压器最基本的组成部分,它与 铁心合称电力变压器本体,是建立磁场和传 输电能的电路部分。电力变压器绕组由高压 绕组,低压绕组,对地绝缘层(主绝缘), 高、低压绕组之间绝缘件及由燕尾垫块,撑 条构成的油道,高压引线,低压引线等构 成。 不同容量、不同电压等级的电力变压器,绕组形式 也不一样。一般电力变压器中常采用同心式和交叠 式两种结构形式。 2.绕组 同心式绕组是把高压绕组与 低压绕组套在同一个铁心上 ,一般是将低压绕组放在里 边,高压绕组套在外边,以 便绝缘处理。但大容量输出 电流很大的电力变压器,低 压绕组引出线的工艺复杂, 往往把低压绕组
24、放在高压绕 组的外面。同心式绕组结构 简单、绕制方便,故被广泛 采用。 按照绕制方法的不 同,同心式绕组又可分为圆 筒式、螺旋式、连续式、纠 结式等几种。 2.绕组 交叠式绕组又叫交错式 绕组,在同一铁心上, 高压绕组、低压绕组交 替排列、间隙聚焦国、 绝缘较复杂、包扎工作 量较大。它的优点是力 学性能较好,引出线的 布置和焊接比较方便、 漏电抗较小,一般用于 电压为35KV及以下的 电炉变压器中。 2.绕组 变压器高低压绕组的排列方式,是由多种因素决定的。但 就大多数变压器来讲,是把低压绕级布置在高压绕组的里 边。这主要是从绝缘方面考虑的。理论上,不管高压绕组或 低压绕组怎样布置,都能起变压
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- 2019 物业管理 变压器 工作 原理 培训 课件 170
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