干变培训讲义(沈阳变压器研究所)

沈阳变压器研究所变压器发展史z变压器：是根据电磁感应原理，所制成的传输交流电能并改变交流电压的静止装置.a）发明阶段（1831~1885）法拉第、亨利1831.8.29——变压器的雏形/单心闭合磁路（法拉第感应线圈）同年11.24—报告英国皇家学会1830.8——变压器的雏形/双心开路磁路（亨利）1882年论文发表《美国科学和艺术杂志》第7期1868——格罗夫感应线圈（英国物理学家格罗夫）是世界上第一只交流感应线圈1882.10——二次发电机高兰德（法）—吉布斯（英）—交流远距离输电1885.5.1——(Z-D-B)变压器/齐伯诺夫斯基/德里/布拉什（匈牙利甘茨工厂）(闭路铁心，原边并联)1885——布拉什首先引入单词“Transformer”(变压器)，定格为变压器，现代交流电机基础b）完善阶段（1886~1930）1890——对称三相铁心“三相交流电之父”—多利沃（俄国），提出三相电流可以产生旋转磁场1891——不对称三相铁心西门子公司采用了框式铁心1891——油浸变压器西屋公司制成第一台充油变压器(10kV电压)1900——三相五柱式1900——发明了硅钢片c）提高阶段（1930~）1930~1950——干变是空气自冷的浸渍（漆）式，耐热等级为A级或B级，1964年，德国AEG公司研制出第一台环氧浇注干变（400kVA/20kV）沈阳变压器研究所干式变压器概况z在世界变压器市场中各种变压器所占比例z干变现状在欧美发达国家：干变占配电40%~50%在我国：大、中城市占配电15%~20%北京/上海/广州等占配电50%左右我国干变总产量90年起，每年以25%速度递增99年达10000MVA，2004年达32000MVA（2573+627）05年推算可达40000MVA目前，我国已成为世界上干变产销量最大的国家之一，无论在工厂规模、产品容量、电压等方面均已处于世界领先水平。年份油浸变%干式变%其它类型%199877167201067258沈阳变压器研究所干式变压器应用场合1.城市及大型工矿区要求防火、防爆的场所，如高层建筑、地铁、机场、医院、交通枢纽、通讯中心、重要市政设施、城市人口密集区、商业中心等处的6~10kV配电变压器及35kV电力变压器。2.火电厂、水电厂、核电厂的自用变压器、发电机的励磁变压器3.部分化工、冶金企业的整流变压器与电炉变压器4.地铁等的牵引变压器5.其它不易采用油变的场所沈阳变压器研究所干式变压器分类•分类方式1.相数2.冷却方式3.绕组数4.绕组导线材质5.调压方式6.绝缘介质•产品型号见JB/T3837-1996《变压器类产品型号编制办法》•性能水平代号：7型、8型、9型、10型沈阳变压器研究所干式变压器种类1.浸渍式a）以NOMEX纸为原料真空压力浸渍（VPI）敞开通风式（OVDT）——西屋公司,其核心是用NOMEX纸做导线绝缘和纸层间垫块，绕组绕制后在真空罐中进行压力浸渍。真空压力浸渍包封式（VPE）（又称VDT）——美国海军舰船变压器技术上发展而成b）不用NOMEX纸的OVDT真空浸渍（VI）敞开通风式——德国MORA干变/宁波甬嘉2.缠绕式法国塞格迈(SECURAMID)——以NOMEX纸为原料、云南变绕包式（国产）——以玻璃丝布为原料3.树脂浇注a）铜箔/铝箔——德国TU、富士电机、济南西门子b）薄绝缘/厚绝缘——德国M&C、EFACEC、北变c）带填料/不带填料(硅微粉填料)——HTT（上海沪光、许继）4复合绝缘高压浇注—低压浸渍/箔式气体绝缘（SF6）5电缆型沈阳变压器研究所干式变压器特点1.阻燃2.防潮和耐尘3.超铭牌运行能力强4.维护简便沈阳变压器研究所干式变压器标准GB6450-1986《干式电力变压器》对应IEC60726—1982《干式电力变压器》引用了GB1094《电力变压器》有关条款GB/T10228-1997《干式电力变压器技术参数和要求》表1-表5表1：10kV级非包封绕组的无励磁调压配电变压器表2：10kV级非包封绕组的有载调压配电变压器表3：10kV级包封绕组的无励磁调压配电变压器表4：10kV级包封绕组的有载调压配电变压器表5：35kV级包封绕组的无励磁调压配电变压器说明：1参考温度:是与温度有关的技术参数，如负载损耗、阻抗电压等，均校正到统一温度，此温度即为。绕组最高温升+20K2温升限值:具有一定的绝缘老化寿命的条件下，绕组温升允许的最热点温度3绝缘水平4试验项目:例行试验，型式试验和特殊试验5外壳防护等级:按GB4208-1993规定沈阳变压器研究所技术参数的确定参数确定根据GB标准及用户订货合同来决定。《干式变压器》—GB6450和《干式电力变压器的技术参数和要求》—GB/T10228主要参数有：•相数•额定频率•额定电压：指高压额定分接的电压•额定容量：指自然冷却时的最大容量•绕组联结组•调压范围及级数•性能数据•额定使用条件•冷却方式•温升限值•绝缘水平：绝缘水平应符合GB311《高压输变电设备绝缘配合》以及GB6450规定。•噪声水平•其它、重量外形等要求沈阳变压器研究所性能参数的标准规定1.型号2.电压组合3.联结组标号如：YNd11、Dyn114.额定频率50HZ5.空载电流+30%6.空载损耗+15%7.负载损耗+15%8.阻抗电压主分接当Uk≥10%时，偏差±7.5%当Uk10%时，偏差±10%其它分接偏差±10%9.绝缘水平全绝缘/分级绝缘10.噪声参照JB/T10088—2004《6kV~500kV级电力变压器声级》和企业标准11.局放10Pc12.冷却方式AN/AF总损耗+10%沈阳变压器研究所新标准(报批稿)将干变标准并到GB1094《电力变压器》，为其中的第11部分，跟IEC60076一致本部分与GB6450—1986相比主要变化如下：—增加了“规范性引用文件”；—取消了“包封线圈的干式变压器”、“非包封线圈的干式变压器”和“密封型干式变压器”的定义；—增加了一些“使用条件”，并增加了“运输和贮存条件”；—对用于特殊使用条件的变压器的温升限值和绝缘水平修正的有关规定进行了修改；—对标称系统电压为10kV级的变压器的额定短时外施耐受电压进行了修改；—增加了“气候、环境和燃烧性能等级”的技术要求、试验项目和试验方法；—对“局部放电测量”的有关技术要求和试验方法进行了修改；—对“温升试验”的有关要求进行了修改；—增加了“防止直接接触的保护”、“接地沈阳变压器研究所电磁计算一般程序1.根据设计任务书确定各原始技术数据2.计算铁心柱直径、选择铁心柱和铁轭截面3.根据硅钢片牌号，初选铁心柱磁密，计算每匝电势4.计算高低压绕组匝数5.根据正常及过电压下的电气计算，进行绕组铁心等部分的绝缘设计，确定变压器的主纵绝缘结构6.高低压绕组设计7.磁路系统设计和空载特性计算8.散热及冷却装置设计9.温升计算10.安匝平衡与短路电动力计算11.重量计算12.其它特殊计算沈阳变压器研究所变压器基本工作原理一、电磁规律1．克希霍夫第一定律：在电路的节点上，电流的代数和等于零——电路定律2．克希霍夫第二定律：在闭合回路中所有的电势之和等于所有的压降之和——电势平衡定律。如果将回路中的压降看作为负的电势，则回路中的电势总和等于零。3．磁路定律在同一磁路上有几个绕组就产生几个磁势，磁通决定于磁势的总和，即合成磁势。4．法拉第电磁感应定律当磁通在绕组中交变时，感应电势由下式决定：式中：表示磁链对时间的变化率，，这是磁生电的规律。是变压器原绕组将电功率传递给副绕组的基础。磁路的磁阻—磁势—磁路中的磁通—RF00φφRF=210•••+=FFFdtdeΨ−=dtdΨφw=Ψ沈阳变压器研究所变压器基本工作原理二、基本工作原理如果在某一绕组的两端施加某一电源的交流电压，则在该绕组中将流过一个交变电流。在这个交变电流的作用下，铁心中将激励一个交变磁通。而这个交变磁通将在所有两个绕组中感应出交流电压来，这种电压叫做感应电压。如果在另一个绕组的两端接上某一个负载，则在该绕组与负载所构成的闭合电路中将有交流电流流过，这样就达到了由电源向负载传输交流电能并改变交流电压的目的。1.各物理量的空间正方向及相位关系2.变压器空载运行时的电路方程3.变压器负载运行时的电路方程4.变压器短路运行时的电路方程2022221010110111ssssXIjEEEURIXIjERIEEU••••••••••••⋅+=+=+⋅+=++=2222202222222111'1101111111RIXIjXIjERIEEEURIXIjXIjERIEEEUsLssLs••••••••••••••••••−⋅−⋅+=−−+=+⋅+⋅+=+++=22222111'1110RIXIjERIXIjEU•••••••−⋅−=+⋅+=沈阳变压器研究所变压器基本概念三、变压器联结组１．绕向和极性绕向分左绕向和右绕向左绕向：从起绕头开始，线匝沿左螺旋前进就是左绕向，线匝沿右螺旋前进就是右绕向。极性：把原付绕组同时具有高电位（低电位）的端头称为同名端，或同极性端。表示法：高压绕组首端：Ａ、Ｂ、Ｃ；末端：Ｘ、Ｙ、Ｚ；低压绕组首端：ａ、ｂ、ｃ；末端：ｘ、ｙ、ｚ；左绕向右绕向沈阳变压器研究所变压器基本概念三、变压器联结组２．绕向、极性与感应电势三者之间的关系a)绕向相同，标记相同b)绕向相反，标记相同c)绕向相同，标记相反d)绕向相反，标记相反a)b)c)d)AXaxAXaxAXxaAXxaφφφφxaaxAXAXXAaxaxXA沈阳变压器研究所变压器基本概念三、变压器联结组２．绕向、极性与感应电势三者之间的关系同柱线圈间的绕向与端子标记和线圈电压的方向符合乘法符号法则线圈绕向端子标记电压方向+（相同）+（相同）+（相同）-（相反）+（相同）-（相反）+（相同）-（相反）-（相反）-（相反）-（相反）+（相同）沈阳变压器研究所变压器基本概念三、变压器联结组3．接法①星形联结Y（y）②有中性点引出的星形联结YN（yn）③三角形联结D（d）④曲折形联结Z（z）对高压绕组应用大写字母Y、D或Z表示；对低压绕组用同一字母的小写形式y、d或z表示；对有中性点引出的星形联结应用YN（yn）表示。4．联结组标号联结组标号=联结组+组别联结组：将变压器的三相原、副绕组分别按Y、D、YN等不同接法进行配合，就可得出许多的联结组。如Yyn0、Yd11等。组别——钟时序数（时钟表示法）举例Yy0，Yy6，Yy4，Yd11，Yd1，Yz11沈阳变压器研究所变压器基本概念四、三相变压器的激磁电流、磁通和电势波形z磁路饱和对激磁电流和磁通的影响z三相变压器的激磁电流和电势波形1.三相系统三次谐波特点三次谐波频率为基波的3倍三相三次谐波大小相等，相位相同2.Yy联结，激磁电流和电势波形激磁电流平顶波，电势尖顶波3.Yd联结，激磁电流和电势波形激磁电流和电势均为正弦波波形沈阳变压器研究所变压器基本概念五、变压器的并联运行z为什么要并联运行？z并联运行的要求z并联运行的条件1.变比相等2.具有相同的联结组别3.阻抗电压值相等沈阳变压器研究所铁心结构与空载特性铁心结构形式种类型式磁通分布和相量图结构特征适用范围1单相双柱式两个铁心柱上均套装绕组，两个绕组既可串联也可并联中小型单相变压器2单相单柱旁轭式可减小铁心片宽一半，降低变压器运输高度，叠装工作量大。大型单相变压器及特种变压器3三相三柱式分别在三个铁心柱上套装绕组应用最广•Φ•Φ•Φ•ΦA•ΦB•ΦC•ΦA•ΦB•ΦC•Φ21•Φ21•Φ21•Φ21•Φ21•Φ21•Φ+•Φ=•Φ2121沈阳变压器研究所铁心结构与空载特性铁心结构铁心作用:是变压器的磁路和内部骨架磁路作用：将变压器一次电路的电能转化为磁能，再由磁能转换为二次电路的电能传输给用电设备。变压器是电能转换的媒介。铁心由磁导率很高的晶粒取向冷轧硅钢片叠装并经夹紧装置构成平面心式铁心铁心柱和铁轭均在同一平面内心式铁心：绕组包围铁心的结构铁心柱:套有绕组的称其为铁心柱铁轭：不套绕组只起闭合磁路作用的称其为铁轭单相双柱：铁心柱和铁轭截面相同，