变压器和互感器培训资料

什么是变压器变压器（Transformer）是一种静止电器，它通过线圈间的电磁感应，将一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能。作用变压、变流、变换阻抗、隔离电路。原理当交流电源电压U1加到一次绕组后，就有交流电流I1通过该绕组并在铁芯中产生交变磁通Φ。这个交变磁通不仅穿过一次绕组，同时也穿过二次绕组，两个绕组中将分别产生感应电势𝐸1和𝐸2。这时若二次绕组与外电路的负载接通，便会有电流I2流入负载Z，即二次绕组就有电能输出。变压器就将一次绕组输入的能量传递到了二次侧供用户使用。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成。铁芯的作用是加强两个线圈间的磁耦合。变压器铁芯内的交变磁通会产生磁滞损耗和涡流损耗。为了减小损耗，铁芯常用含硅5%厚度为0.35mm或0.3mm、0.27mm的冷轧硅钢片叠制而成，硅钢片的两面涂有绝缘用的硅钢片漆(0.01～0.13mm厚)并经过烘烤。线圈可以变换交流电压、电流和阻抗。线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈（或原线圈），其余的绕组叫次级线圈（或副线圈）。线圈通常采用绝缘铜线或铝线绕制而成。铁芯是变压器的磁路部分。由铁芯柱和铁轭组成。套绕组的部分称铁芯柱，连接铁芯柱的部分叫铁轭，磁通在铁芯中形成闭合回路。按铁芯型式，变压器可分为芯式和壳式两种。芯式变压器的绕组包围着铁芯，壳式变压器则是铁芯包围着绕组。由于芯式变压器的结构简单，绕组的布置和绝缘比较容易，我国主要采用芯式铁芯，只有特种变压器才采用壳式铁芯。绕组可分为同心式和交叠式两种。同心式绕组是把一次、二次绕组分别绕成直径不同的圆筒形线圈套装在铁芯柱上，高、低压绕组之间用绝缘纸相互隔开。低压绕组靠进铁芯，高压绕组在外层。这样可以降低绕组对地的绝缘水平，节省投资,同时便于从高压绕组引出分接头。交叠式绕组是把一次、二次绕组按一定的交替次序套装在铁芯柱上。这种绕组的高、低压绕组之间间隙较多。变压器分类电力变压器电力系统一次回路中供输、配、供用电的变压器。特殊用途变压器特殊电源、控制系统、电信装置中用的用途特殊、性能特殊、结构特殊的变压器。电力变压器按作用分：升压变压器、降压变压器、配电变压器、联络变压器配电变压器升压变压器降压变压器联络变压器(interconnectingtransformer)是在发电厂升压站中连接有交换功率的两种电压等级母线的变压器。大容量发电机一般采用发电机一双绕组变压器单元接线，以省去价格昂贵的发电机出口断路器。如发电厂升压站有两种电压等级的母线，并有功率交换时，需在升压站增设联络变压器。电力变压器按相数分单相变压器用于单相负荷和三相变压器组三相变压器用于三相系统的升、降电压多相变压器用于多相系统的升、降电压。按绕组数目分单绕组(自耦)变压器：不同电压的电力系统。也可做为普通的升压或降后变压器用。双绕组变压器：用于连接电力系统中的两个电压等级。多绕组变压器：一种电压等级输入变换得到多种不同电压等级。如分裂变压器。三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。电力变压器按调压方式分：有载调压变压器、无载调压变压器有载调压变压器无载调压变压器电力变压器按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器、充气式变压器干式变压器：依靠空气对流进行冷却，一般用于局部照明、电子线路等小容量变压器。油浸式变压器：依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。充气式变压器：依靠新型材料和工艺生产，优化体积和重量。特别是新绝缘介质SF6气体（高效绝缘、灭弧和不可燃）的使用，使其安全性能有效大幅提升。用于各种高压电力、电气设备检测和预防性试验的升压试验设备。电力变压器按绕组使用材料分：铜线变压器、铝线变压器按容量分：小型、中型、大型和特大型变压器特殊用途变压器按用途分类，主要有整流变压器、电炉变压器、电焊变压器、矿用变压器、船用变压器、中频变压器、试验变压器、调压变压器等。一、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，表示方法为如OSFPSZ-250000/220表明自耦三相强迫油循环风冷三绕组铜线有有载调压，额定容量250000kVA，高压额定电压220kV电力变压器。变压器的铭牌数据二、额定值三者关系：NNNNNNNNNNIUIUSIUIUS2211221133:三相:单相此外，额定值还有额定频率、效率、温升。)kV(UUNN21和额定电压指长期运行时所能承受的工作电压..,U,N2电压对三相变压器指的是线二次的开路电压是指一次侧加电压是指加在一次侧的额定1N1NUU)kVA(SN额定容量指铭牌规定的额定使用条件下所能输出的视在功率。)A(IINN21和额定电流指在额定容量下，允许长期通过的额定电流。在三相变压器中指的是线电流级最高温度（℃）105120130155180200220240绕组温升限值（K）607580105125135150170性能参考温度（℃）8095100120145155170190绝缘和分接开关变压器的绝缘分为外绝缘和内绝缘两种。外绝缘指的是油箱外部的绝缘；内绝缘指的是油箱内部的绝缘，主要是绕组绝缘和内部引线的绝缘以及分接开关的绝缘等，主要材料有变压器油、绝缘纸板、电缆纸、皱纹纸等。分接开关的作用是调整电压，分为无励磁调压分接开关和有载调压分接开关。高压绕组有若干分接头，低压绕组为固定匝数，通过改变高压绕组的匝数来改变低压绕组的输出电压。分接头之所以在高压绕组，一是高压绕组匝数多、电压高、电流小，分接开关的引线和开关的载流部分截面小，有利于分接开关的接触和调整分接开关时减小电弧；二是高压绕组布置在外层，便于引出接线。分接开关无励磁调压分接开关:10kV的配电变压器只有一对±5%的分接头，共3个抽头，表示为UN±5%；容量在8000kVA及以上，相电流在800A及以下，电压35kV及以上高压绕组有两对±2.5％分接头，共5个抽头。有载调压开关:是从变压器绕组（高压绕组）中引出若干分接头，通过有载分接开关，在保证不切断负载电流的情况下，由一个分接头“切换”到另一分接头，以变换绕组的有效匝数。单电阻、单臂、有载调压电路示意图(a)切换前；(b)K1接到“1”上；(c)K2离开“2”；(d)切换后油箱和冷却装置油箱油箱是变压器的承载部件，也是变压器的外壳，里面装满了变压器油，绕组和铁芯也放置在里面。油浸式电力变压器油箱按容量分为：吊器身式和吊箱壳式吊器身式：6300KVA及以下变压器吊箱壳式（钟罩式）：8000KVA及以上变压器冷却装置小容量：油浸自冷式，容量较小无散热管，仅靠油箱散热。容量稍大，加装散热片或散热管。大容量：为了提高冷却效果，加装冷却风扇，称风冷。50000KVA以上：强迫油循环水冷或风冷。储油柜(又称油枕)储油柜位于变压器油箱上方，通过气体继电器与油箱相通，作用：1、储油和补油的作用：使变压器的油箱总是装满油。2、减小空气与绝缘油的接触面积，从而减缓绝缘油被氧化和吸湿的速度。防爆管安装在变压器油箱顶盖上，是一个钢质园管，出口处有玻璃防爆膜密封，作为油箱内部发生故障而产生过高压力时的一种释放保护，所以又称为安全气道变压器的数学关系变压器的变比：（讨论变压器一、二次侧电压的关系）设：一次绕组的匝数为N1，二次绕组的匝数为N2，则有：一次绕组感应电势E1=4.44fN1φm(V)二次绕组感应电势E2=4.44fN2φm(V)KNNEE2121由于变压器一、二次侧的漏电抗和电阻都比较小，可忽略不计，故可近似地认为：U1≈E1；U2≈E2。即变压器一次侧的端电压有效值近似等于一次侧的感应电势有效值，二次侧端电压有效值近似电压二次侧感应电势的有效值。即公式：212121UUNN＝EE＝K一,二次电流的关系:由于变压器的内部损耗很小，可以忽略不计，则变压器的输出功率等于输入功率，即从而2211IUIUKUUII11221吸湿器和绝缘套管吸湿器里面装满了吸湿剂－－硅胶（氯化钙或氯化钴）变色硅胶受潮后由蓝色变为粉红色吸湿器的作用：1.使进入变压器储油柜上部空间的空气被吸湿，过滤掉工业粉尘和其它杂质2.呼吸作用高、低压绝缘套管变压器的套管是将变压器绕组的高、低压引线引到油箱外部的绝缘装置。作用：1.引线对地(油箱)的绝缘。2.固定和支持引线。套管结构：带电部分和绝缘部分带电部分：导电杆、导电管、电缆或铜排绝缘部分：外绝缘（瓷管）和内绝缘（变压器油）气体继电器（瓦斯继电器）安装地点：储油柜与箱盖的联管上作用：变压器内部故障的主保护（匝间短路、绕组与外壳击穿、相间短路、油面下降等）轻瓦斯作用于信号重瓦斯作用于跳闸电力变压器是依据电磁感应定律进行交流电能传递的静止电器。它是利用一次侧、二次侧匝数不等实现变压的；但一、二次侧的频率是相同的，等于电源的频率。2.变压器的结构由器身、油箱、保护装置、冷却装置四大部分组成，铁芯和绕组是它的主要部件。铁芯用导磁性能良好的铁磁性材料制成；一、二次侧绕组套装在铁芯柱上，它们之间没有电的连接，只有磁耦合。不同容量的变压器的冷却形式不一样，容量越大，冷却要求越高。3.变压器铭牌上的额定值，是正确、安全、可靠地使用变压器的依据。对于三相变压器，额定电压及额定电流均指线电压和线电流。总结答:变压器一、二次绕组套在同一铁芯上，当一次绕组接上交流电源后，绕组中流过励磁电流，产生励磁磁动势，在铁芯中产生交变主磁通，主磁通频率与电源电压频率相同。由电磁感应定律，一、二次绕组因交链该主磁通分别产生同频率的感应电动势。但由于一、二次绕组匝数不等，所以一、二次绕组感应电动势不等，若不考虑绕组阻抗压降时绕组的电压近似等于绕组电动势，因此一、二次绕组电压不等，变压器从而实现变压。但一、二次绕组感应电动势由同一个交变主磁通感应产生，所以频率相等，即变压器不能改变频率。•变压器是怎样变压的,为什么能变电压,而不能变频?在电机、变压器的发展过程中，曾经采用和目前应用的铁芯材料有：1.纯铁、软钢和无硅钢；2.硅钢片；3.铁镍合金（坡莫合金）；4.铁铝合金；5.非晶态合金；6.微晶合金;7.电工钢片绝缘层；8.高温超导体。互感器互感器（instrumenttransformer）又称为仪用变压器，是电流互感器和电压互感器的统称。能将高电压变成低电压、大电流变成小电流，用于量测或保护系统。其功能主