第二章电力变压器讲议

第二章电力变压器授课：黄安明电话：[phone]概述1.定义变压器是一种静止的电气设备。它利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能转变成另一种电压等级的交流电能。2.分类按用途分：电力变压器、特种变压器、仪用互感器。按冷却介质分：油浸式变压器、、干式变压器、3.作用⑴远距离输送电能；⑵满足各类不同负荷；⑶组成电力网；⑷测量和保护。发电厂电压通常为6.3KV、10.5KV,最高不超过20KV(P.20第二段)在远距离输送电能时，须将发电机的输出电压通过升压变压器将电压升高到几万伏或几十万伏，以降低输电线电流，从而减少输电线路上的能量损耗。S=IU输电线路将几万伏或几十万伏的高压电能输送到负荷区后，须经降压变压器将高电压降低，以适合于用电设备的使用。第一节变压器的工作原理与结构一、工作原理（例题）在忽略变压器内部损耗的情况下，变压器的一、二次电流之比与()之比成反比。A.一、二次侧电压瞬时值B.一、二次侧电压最大值C.一、二次侧电压有效值（例题）变压器的变比等于（）。A.一、二次电压瞬时值之比B.一、二次侧绕组匝数之比C.一、二次电压最大值之比D.一、二次侧感应电势之比（例题）当交流电源电压加到变压器的一次绕组后，以下说法正确的有（）。A.在变压器铁芯中将产生交变磁通B.在变压器铁芯中将产生不变磁通C.如果变压器的二次侧绕组与外电路负荷连通，就会有电能输出D.如果变压器的二次侧绕组与高压绕组连通，就会有电能输出（例题）变压器的一次绕组就是高压绕组。（）（例题）以下有关变压器绕组的说法，正确的有（）。A.匝数多的一侧电流大，电压高B.降压变压器匝数多的一侧为高压侧绕组C.降压变压器匝数少的一侧为低压侧绕组D.匝数少的一侧电压低，电流小电→磁→电根据电磁感应原理可以推出：一次侧绕组感应电势的有效值为：E1=4.44fN1m二次侧绕组感应电势的有效值为E2=4.44fN2mE1/E2=4.44fN1m/4.44fN2m=N1/N2又忽略其漏电抗和电阻，则有U1=E1；U2=E2得：E1/E2=U1/U2=N1/N2=K（变比）电压比又：U2=（N2/N1）U1如N1＞N2则U1＞U2降压如N1＜N2则U1＜U2升压变压器的输入功率：S1=I1U1变压器的输出功率：S2=I2U2忽略变压器的内部损耗，则有S1=S2即I1U1=I2U2I1/I2=U2/U1=N2/N1=1/K（反比）I2=（N1/N2）I1如N1＞N2则I1＜I2如N1＜N2则I1＞I2结论：匝数多的一侧电压高，电流小；匝数少的一侧电压低，电流大变压器就是通过改变一二次侧线圈的匝数（变比K）来达到改变电压大小的目的。二、变压器结构变压器：器身、油箱、冷却装置、保护装置、出线装置器身：铁芯：（磁路部分）①结构：由铁芯柱和铁轭组成②分类：心式(内铁式，电力变压器常用)、壳式（外铁式，特种变压器用）③材料：导磁性能好的硅钢片（冷轧和热轧）厚度有0.35、0.30、0.27mm绕组：（电路部分）用绝缘纸包住的铜线或铝线绕制而成。分为同心式和交叠式铁损和铜损的概念绝缘（变压器油、绝缘纸板、电缆纸、皱纹纸等）引线（调压装置，又叫分接开关，对电压进行有级调整。分接引线一般从高压绕组引出。）调压方式：无励磁调压：二次不带负载，一次与电网断开的调压。有载调压：带负载进行变换绕组分接的调压。油箱：油箱本体（吊身式和吊箱式）附件（油门闸阀等）冷却装置：散热器、冷却器大型变压器有强迫循环油水冷却和风冷却保护装置：储油柜：保证油箱充满油，并减少油面与空气的接触面。吸湿器：吸收空气水分，保证油干燥。（例题）变压器吸湿器的作用是（）。A.吸收空气中的水分B.吸收变压器油中的水分C.确保储油柜内上部空气的干燥D.吸收变压器油中的杂质测温元件气体继电器（位于储油柜与箱盖的联管之间）安全气道出线装置:高低压绝缘套管（起着固定引线和对地绝缘的作用）三、电力变压器的铭牌及技术参数代表变压器技术参数标在铭牌上，铭牌是选择和使用变压器的依据，按铭牌的规定值运行就叫额定运行。1、型号用一些字母和数字来代表变压器的主要特性2、相数有单相和三相3、额定频率f=50HZ（国标）4、额定电压UN：指变压器各绕组的线电压（有效值）。5、额定容量SN：变压器在额定工作状态下的输出功率。对于三相变压器其额定容量是三相容量之和。对于双绕组变压器的额定容量即为绕组的额定容量；多绕组变压器其容量是最大的绕组额定容量。电压低的容量必小，电压高的容量必大。6、额定电流IN：通过绕组的线电流（有效值）。单相IN=SN/UN三相IN=SN/(3UN)（例题）一台(三相）变压器的额定容量SN=3200kVA，额定电压为U1N/U2N=35/10.5kV，其一次(二次、高压、低压、变比)侧额定电流为（）A。A.52.8B.91.4C.304.8(提示3＝1.732)7、绕组联结组标号：把变压器绕组的联结方式分成不同组别并加以标记。三相变压器常用的联结方式：星形（Y）、三角形（D）、曲折形（Z）。星形（Yy）：线电压等于相电压乘以根号3；线电流等于相电流（U线=3U相；I线=I相）三角形（Dd）：线电流等于相电流乘以根号3；线电压等于相电压（U线=U相；I线=3I相）（例题）.三相变压器绕组为Dd联结时，绕组相电压就等于额定电压。（）（例题）三相变压器绕组为Y联结时，以下说法正确的有（）。A绕组相电流就等于绕组的最大电流B绕组线电压等于相电压乘以根号3C绕组相电流就等于线电流D绕组相电流就等于绕组的最小电流8、调压范围：适用电网电压的变化9、空载电流：当变压器二次绕组开路，一次绕组施加额定频率的额定电压时，一次绕组流过的电流10阻抗电压和短路损耗：当变压器二次绕组短路，一次绕组施加电压使其电流达到额定值，此时，所施加的电压称为阻抗电压，变压器从电源吸取的功率称为短路损耗。10、电压调整率：电压调整率是衡量变压器供电质量的数据。定义：二次空载电压和二次负载电压之差与二次额定电压的比（U2空－U2负）/U2额12、效率η：输出的有功功率与输入的有功功率之比。用百分数表示它与变压器的铁损和铜损有关13、温升和冷却方式⑴温升：（此概念放在下一节介绍）⑵冷却方式：自冷、风冷、水冷（注意冷却介质的不同）（例题）在大型变压器中，采用强迫油循环风冷却器时，冷却器中的冷却介质是()。A.水B.油C.风第二节变压器的运行一、变压器运行允许的条件1、允许温度与温升国家标准规定，变压器运行时其周围环境温度最高为400C绕组温度﹥铁芯﹥油规定：以上层油温为允许温度TN正常状态：TN≦85℃非正常时：TN﹤95℃强迫油循环时：TN﹤75℃温升：变压器运行温度与环境温度之差。(例题)水冷却变压器的温升是指变压器所测量部位的温度与冷却器入口处水温之差。（）稳定温升：温升达到稳定时的温度它决定于变压器的损耗和散热能力，与环境温度无关。2、变压器的过负载能力在不损害变压器绝缘和寿命的前提下，其在短时间内输出功率SZ所能超出额定容量的能力。⑴正常状态下,规定：室外变压器：SZ≤30%SN(额定容量)室内变压器：SZ≤20%SN⑵短路状态下变压器工作时，其短路电流的幅值为（25—30）IN，一般设计允许短路电流为25IN(额定电流)3、允许电压波动范围变压器的电源电压波动范围≤5%UN（额定电压）二、变压器的并列运行将两台以上变压器的一次侧和二次侧绕组分别接于公共的母线上，同时向负载供电。1、目的①提高供电的可靠性；②提高变压器运行的经济性；③减小总备用容量。2、条件①变压器的联结组标号相同；②变压器的电压比（变比K）相等（允许有±5%的差值）；③变压器的阻抗电压相等（允许有±10%的差值）；三、变压器油的运行1变压器油的作用：绝缘、散热、冷却2运行⑴试验：试验周期：1年试验项目：耐压、介质损耗、简化⑵运行管理经常要检查的内容：⑴充油设备的密封性；⑵储油柜、呼吸器的工作性能；⑶油色、油量是否正常；⑷取油样作色谱分析。四、变压器运行巡视检查1变压器巡视检查（1）检查内容：（看书）（2）检查周期：①630KVA及以上且无人值班：每周②合闸前及拉闸后：每次③有人值班的变电所：每班④强迫油循环的：每小时2变压器异常运行和常见故障分析变压器声音异常的原因：①启动大容量动力设备时；②过负载时；③系统短路或接地时；④带有可控硅整流器或电弧炉时第三节其它变压器干式变压器非晶态合金铁芯变压器低损耗油浸变压器卷铁芯变压器干式变压器：铁芯和绕组不浸在绝缘液体中。有包封绕组和不包封绕组按绝缘方式分类：1、环氧树脂绝缘干式变压器2、气体绝缘干式变压器3、H级绝缘干式变压器（可以连续耐220℃高温）第四节互感器P.44互感器电压互感器TV（PT）电流互感器TA（CT）1.作用测量和保护测量和保护高电压→低电压高压系统的电流→（5A或1A）(100V或100/3V)低压系统大电流→（5A或1A）2.工作原理：电磁感应电磁感应工作时相当于空载运行的工作时相当于短路运行的降压变压器变压器3.容量额定容量和最大容量5—100VA(二次负载功率)二次额定电流一般为5A4.运行a.连接方式：高压绕组与被测电路并联；一次线圈与被测电路串联；低压绕组与测量仪表电压线圈并联；二次线圈与测量仪表串联b.运行要求：二次绕组不能短路!二次线圈不能开路!二次线圈、铁芯和外壳应可靠接地。二次线圈和铁芯应可靠接地。1.电流互感器工作时，其二次侧不允许短路。（）2．电压互感器工作时，其绕组连接正确的是（）。A、低压绕组与测量仪表的电压线圈并联B、高压绕组与被测电路串联C、高压绕组与被测电路并联D、低压绕组与测量仪表的电压线圈串联3．电压互感器工作时相当于一台（）的变压器A断路运行B降压C升压D空载运行4．电流互感器是将（）改变为低压的标准的小电流。A高压系统中的直流电流B低压系统中的大电流C高压系统中的电流D高频电流