第二章電力變壓器工作原理課件.ppt
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1、第二章第二章 電力變壓器電力變壓器電力變壓器的結(jié)構(gòu)和原理電力變壓器的結(jié)構(gòu)和原理第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 第二節(jié)第二節(jié) 變壓器運行與保護變壓器運行與保護第三節(jié)第三節(jié) 變壓繞組的直流電阻及絕緣電阻的測變壓繞組的直流電阻及絕緣電阻的測 量方法量方法第四節(jié)第四節(jié) 變壓器的異常運行及故障判斷和處理變壓器的異常運行及故障判斷和處理方法方法 第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的基本工作原理和變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)教學要求教學要求(1)了解變壓器的用途、分類(2)了解變壓器的主要結(jié)構(gòu)(3)掌握變壓器的基本工作原理(4)掌握變壓器的額定參數(shù)在輸電過程中,電壓必須進行調(diào)整。在輸
2、電過程中,電壓必須進行調(diào)整。用電器用電器額定工作電壓額定工作電壓用電器用電器額定工作電壓額定工作電壓隨身聽隨身聽3V機床上的照明燈機床上的照明燈36V掃描儀掃描儀12V防身器防身器3000V手機充電器手機充電器4.2V 4.4V 5.3V黑白電視機顯像管黑白電視機顯像管12萬伏萬伏錄音機錄音機6V 9V 12V彩色電視機顯像管彩色電視機顯像管34萬伏萬伏 在在我們使用的各種用電器中,所需的電源電壓我們使用的各種用電器中,所需的電源電壓各不相同,而日常照明電路的電壓是各不相同,而日常照明電路的電壓是220V,那么,那么如何解決這一問題呢?如何解決這一問題呢?生活中需要各種電壓生活中需要各種電壓需
3、改變電壓,以適應各種不同電壓的需要。需改變電壓,以適應各種不同電壓的需要。第一章第一章 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)1-1 變壓器在電力系統(tǒng)中的應用變壓器在電力系統(tǒng)中的應用1-1 變壓器在電力系統(tǒng)中的應用變壓器在電力系統(tǒng)中的應用1.1.電力傳輸電力傳輸 2.2.變壓器的容量變壓器的容量 2.2.示意圖示意圖一、變壓器的構(gòu)造一、變壓器的構(gòu)造3.3.電路圖中符號電路圖中符號鐵芯與線圈互相絕緣鐵芯與線圈互相絕緣n1n21.1.構(gòu)造:構(gòu)造:(1 1)鐵芯)鐵芯 (2 2)原線圈)原線圈(初級線圈初級線圈)(3 3)副線圈)副線圈(次級線圈次級線圈)變壓器通過閉合鐵芯,利用互感現(xiàn)
4、象實現(xiàn)了:變壓器通過閉合鐵芯,利用互感現(xiàn)象實現(xiàn)了:電能電能 磁場能磁場能 電能電能轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化(U1、I1)(變化的磁場變化的磁場)(U2、I2)二、變壓器的工作原理二、變壓器的工作原理思考:思考:若給原線圈接直流電壓若給原線圈接直流電壓U1,副線圈電壓副線圈電壓U2?=0互感現(xiàn)象 變壓器通過閉合鐵芯,利用互感現(xiàn)象實現(xiàn)了:變壓器通過閉合鐵芯,利用互感現(xiàn)象實現(xiàn)了:電能電能 磁場能磁場能 電能電能轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化(U1、I1)(變化的磁場變化的磁場)(U2、I2)二、變壓器的工作原理二、變壓器的工作原理思考:思考:若給原線圈接直流電壓若給原線圈接直流電壓U1,副線圈電壓副線圈電壓U2?=0互感現(xiàn)象1、n2 n
5、1 U2U1升壓升壓變壓器變壓器2、n2 n1 U2 U1降壓降壓變壓器變壓器 實驗和理論分析都表明:理想實驗和理論分析都表明:理想變壓器原、副線圈的變壓器原、副線圈的電壓電壓跟它們的跟它們的匝數(shù)匝數(shù)成成正比。正比。原、副線圈中產(chǎn)生的感應電原、副線圈中產(chǎn)生的感應電動勢分別是:動勢分別是:E E1 1=n=n1 1/t tE E2 2=n=n2 2/t t若不考慮原副線圈的內(nèi)阻有若不考慮原副線圈的內(nèi)阻有 U U1 1=E=E1 1 U U2 2=E=E2 2 三、理想變壓器的變壓規(guī)律三、理想變壓器的變壓規(guī)律理想變壓器輸入功率等于輸出功率理想變壓器輸入功率等于輸出功率即即:U1I1=U2I2P入入
6、=P出出四、理想變壓器的電流規(guī)律四、理想變壓器的電流規(guī)律理想變壓器原、副線圈的理想變壓器原、副線圈的電流電流跟它跟它們的們的匝數(shù)匝數(shù)成成反比反比此公式只適用于一個副線圈的變壓器此公式只適用于一個副線圈的變壓器一、變壓器的構(gòu)造一、變壓器的構(gòu)造 1 1示意圖示意圖 2 2符號符號二、變壓器的工作原理:二、變壓器的工作原理:1 1、互感互感現(xiàn)象:變壓器只能改變現(xiàn)象:變壓器只能改變交流電交流電的電壓和電流的電壓和電流 2 2、能量轉(zhuǎn)化:電能、能量轉(zhuǎn)化:電能磁場能磁場能電能電能 3 3、理想變壓器:理想變壓器:三、理想變壓器的三、理想變壓器的變壓變壓、變流變流規(guī)律:規(guī)律:小結(jié)P入入P出出1-2 變壓器的
7、基本工作原理及分類 變壓器的分類按用途分:按用途分:街頭變壓器街頭變壓器各式變壓器各式變壓器可拆式變壓器可拆式變壓器變電站的大型變壓器變電站的大型變壓器形形色色的變壓器形形色色的變壓器按相數(shù)分:單相變壓器單相變壓器三相變壓器三相變壓器按繞組形式分:干式變壓器干式變壓器油浸式變壓器油浸式變壓器按冷卻介質(zhì)分:強迫油循環(huán)電力變壓器強迫油循環(huán)電力變壓器按鐵心形式分:1-3變壓器的基本結(jié)構(gòu)1-3變壓器的基本結(jié)構(gòu)鐵心鐵心 作用:磁路的構(gòu)成部分。為了減少鐵心中的磁滯和渦流損耗,作用:磁路的構(gòu)成部分。為了減少鐵心中的磁滯和渦流損耗,鐵心均用鐵心均用0.350.5mm厚的熱軋或冷軋硅鋼片疊厚的熱軋或冷軋硅鋼片疊
8、成,片間涂以成,片間涂以0.010.013mm厚的漆膜,以避免片間短路。厚的漆膜,以避免片間短路。繞組繞組 作用:作用:電路的組成部分,用紙包、紗包或漆包的絕緣扁線或圓電路的組成部分,用紙包、紗包或漆包的絕緣扁線或圓線繞成線繞成。感應電勢、通過電流、實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。感應電勢、通過電流、實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。絕緣結(jié)構(gòu)絕緣結(jié)構(gòu) 作用:實現(xiàn)變壓器的絕緣,包括外部絕緣和內(nèi)部絕緣。作用:實現(xiàn)變壓器的絕緣,包括外部絕緣和內(nèi)部絕緣。油箱和其它附件油箱和其它附件 作用:鐵心和繞組組成變壓器的器身,器身放置在裝有變壓作用:鐵心和繞組組成變壓器的器身,器身放置在裝有變壓器油的油箱內(nèi),在油浸變壓器中,變壓器油既是絕緣
9、介質(zhì),又器油的油箱內(nèi),在油浸變壓器中,變壓器油既是絕緣介質(zhì),又是冷卻介質(zhì)。是冷卻介質(zhì)。低壓低壓高壓高壓1-4變壓器的額定值額定容量額定容量指在額定狀態(tài)下變壓器的視在功率額定容量以伏安(VA)、千伏安(KVA)或兆伏安(MVA)為單位。對三相變壓器,額定容量指三相的總?cè)萘?。額定電壓額定電壓以伏(V)或千伏(kV)為單位。對三相變壓器,額定電壓指線電壓。額定電流額定電流以安(A)或千安(kA)為單位。對三相變壓器,額定電壓指線電流。額定頻率以赫茲(Hz)為單位。我國額定工頻為50Hz。1-4變壓器的額定值3)雙繞組變壓器原、副邊容量按相等進行設計)雙繞組變壓器原、副邊容量按相等進行設計4)U1N指
10、電源加到變壓器原邊的電壓;指電源加到變壓器原邊的電壓;U2N指原邊加上指原邊加上額定電壓時的副邊開路電壓,空載電壓,副邊電流為零額定電壓時的副邊開路電壓,空載電壓,副邊電流為零5)分析變壓器和電機時,所說的負載一般是指電流而不)分析變壓器和電機時,所說的負載一般是指電流而不是阻抗是阻抗注意:1 1)額定工作狀態(tài)下變壓器的效率、溫升等數(shù)據(jù),均屬于)額定工作狀態(tài)下變壓器的效率、溫升等數(shù)據(jù),均屬于額定值額定值 2)2)除額定值以外,銘牌上還標有變壓器的相數(shù),聯(lián)結(jié)組除額定值以外,銘牌上還標有變壓器的相數(shù),聯(lián)結(jié)組標號和繞組聯(lián)結(jié)圖、阻抗電壓等標號和繞組聯(lián)結(jié)圖、阻抗電壓等型號 型號表示一臺變壓器的結(jié)構(gòu)、額定
11、容量、電壓等級、冷卻方式等內(nèi)容,表示方法為如OSFPSZ-250000/220表明自耦三相強迫油循環(huán)風冷三繞組銅線有載調(diào)壓,額定容量250000kVA,高壓額定電壓220kV電力變壓器。第二節(jié) 變壓器的運行與保護教學要求教學要求(1)變壓器的負荷能力變壓器的負荷能力(2)變壓器的運行與維護變壓器的運行與維護 2.1 2.1 變壓器的負荷能力變壓器的負荷能力 變壓器的負荷能力指在短時間內(nèi)所能輸出的超過額定容量的功率。負荷能力的大小和持續(xù)時間決定于:變壓器的電流和溫度是否超過規(guī)定的限值。在整個運行期間,變壓器總的絕緣老化是否超過正常值,即在過負荷期間絕緣老化可能多一些,在欠負荷期間絕緣老化要少一些
12、,只要二者互相補償,總的不超過正常值,能達到正常預期壽命即可。2.1.12.1.1變壓器發(fā)熱時的特點變壓器發(fā)熱時的特點油浸式變壓器各部分的溫升分布 油浸變壓器溫度沿高度的分布圖 2.1.2 2.1.2 穩(wěn)態(tài)溫升穩(wěn)態(tài)溫升 (1 1)變壓器長期穩(wěn)定運行,各部分溫升達到穩(wěn)定值。(2)由于發(fā)熱很不均勻,各部分溫升通常都用平均溫升和最大溫升來表示。2.1.3 2.1.3 變壓器的絕緣老化變壓器的絕緣老化1.變壓器的絕緣老化現(xiàn)象(1)在長期運行中由于受到大氣條件和其他物理化學作用的影響,使絕緣材料的機械、電氣性能衰減,逐漸失去其初期所具有的性質(zhì),產(chǎn)生絕緣老化現(xiàn)象。(2)變壓器的絕緣老化,主要是受溫度、濕度
13、、氧氣和油中的劣化產(chǎn)物的影響,其中高溫是促成老化的直接原因。2.變壓器的壽命 (1)變壓器的預期壽命指當變壓器絕緣的機械強度降低至其初始值15%20%所經(jīng)過的時間。(2)研究表明,變壓器繞組熱點溫度在800C 1400C范圍內(nèi),變壓器的預期壽命和繞組熱點溫度的關(guān)系為3.等值老化原則 等值老化原則使變壓器在一定時間間隔T(一年或一晝夜)內(nèi)絕緣老化或所損耗的壽命等于在時間間隔T內(nèi)恒定溫度98時變壓器所損耗的壽命,用公式表示為2.1.4 2.1.4 變壓器的正常過負荷變壓器的正常過負荷 正常容許過負荷的條件是:(1)保證在指定的時間段內(nèi)(保證在指定的時間段內(nèi)(1 1天或天或1 1年),年),變壓器絕
14、緣的損耗等于額定損耗;變壓器絕緣的損耗等于額定損耗;(2 2)最大負載不應超過額定容量的)最大負載不應超過額定容量的1.51.5倍;倍;(3 3)上層油溫不超過上層油溫不超過950C;繞組最熱點溫;繞組最熱點溫度不超過度不超過1400C。滿足此條件變壓器可長期。滿足此條件變壓器可長期運行。運行。1.等值空氣溫度 等值空氣溫度指某一空氣溫度,在一定時間間隔內(nèi)如維持此溫度不變,當變壓器帶恒定負荷時,絕緣所遭受的老化等于空氣溫度自然變化時和同樣恒定負荷情況下的絕緣老化,用算式表示為2.變壓器的壽命 變壓器的預期壽命指當變壓器絕緣的機械強度降低至其初始值15%20%所經(jīng)過的時間。研究表明,變壓器繞組熱
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