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1、,電力變壓器的結(jié)構(gòu)及工作原理,電力變壓器的結(jié)構(gòu)及工作原理,主要內(nèi)容：,第三節(jié) 電力變壓器的工作原理,第二節(jié) 電力變壓器的結(jié)構(gòu),第四節(jié) 電力變壓器的故障分析和處理,第一節(jié) 電力變壓器的用途和分類,第五節(jié) 電力變壓器的試驗(yàn),第一節(jié) 電力變壓器的用途和分類,一、電力變壓器的用途,變壓器是傳輸電能而不改變其頻率的靜止的電能轉(zhuǎn)換器。,變壓器是電力系統(tǒng)中數(shù)量極多且地位十分重要的電氣設(shè)備，變壓器的總?cè)萘看蠹s是發(fā)電機(jī)總?cè)萘康?倍以上。其功能是將電力系統(tǒng)中的電能電壓升高或降低，以利于電能的合理輸送、分配和使用。 在電力系統(tǒng)中，輸送同樣功率的電能，電壓越高，電流就越小，輸電線路上的功率損耗也越??；輸電線的截面積也

2、可以減小，這樣就可以減少導(dǎo)線的金屬用量。,一、電力變壓器的用途,一、電力變壓器的用途,由于制造上的困難，發(fā)電機(jī)電壓不可能很高（目前在20KV以下），所以在發(fā)電廠中要用升壓變壓器將發(fā)電機(jī)電壓升到很高，才能將大量的電能送往遠(yuǎn)處的用電地區(qū)，如35KV、66KV、110KV、220kv、330kv、500kv等。而在用電負(fù)荷處，再用降壓變壓器將電壓降低到適當(dāng)?shù)臄?shù)值供用戶電氣設(shè)備使用。電力變壓器在傳輸電能的時(shí)候，本身也有一些有功損耗，但數(shù)量不大，因而傳輸效率很高。中小型變壓器的效率不低于95，大型變壓器效率可達(dá)到98以上。,二、電力變壓器的分類,1、按功能分： 電力變壓器按功能分，有升壓變壓器和降壓變壓

3、器兩大類。工廠變電所都采用降壓變壓器。終端變電所的降壓變壓器，也稱配電變壓器。,二、電力變壓器的分類,2、按容量分： 電力變壓器按容量系列分，有R8容量系列和R10容量系列兩大類。 R8容量系列指容量等級(jí)是按R81.33倍數(shù)遞增的，我國老的變壓器容量等級(jí)采用此系列，如：100kvA、135kvA、180kvA、240kvA、320kvA、420kvA、560kvA、750kvA、1000kvA等。 R10容量系列 指容量等級(jí)是按R10 1.26倍數(shù)遞增的。R10系列的容量等級(jí)較密，便于合理選用，是IEC（國際電工委員會(huì)）推薦采用的。我國新的變壓器容量等級(jí)采用此系列，如：100KVA、125kv

4、A、160kvA、200kvA、250kvA、315kvA、400kvA、500kvA、630kvA、800kvA、1000kvA。,二、電力變壓器的分類,3、按相數(shù)分： 電力變壓器按相數(shù)分，有單相和三相兩大類。工廠變電所通常都采用三相電力變壓器。,二、電力變壓器的分類,4、按調(diào)壓方式分： 電力變壓器按調(diào)壓方式分，有無載調(diào)壓（又稱無勵(lì)磁調(diào)壓）和有載調(diào)壓兩大類。工廠變電所大多數(shù)采用無載調(diào)壓變壓器。,二、電力變壓器的分類,5、按繞組結(jié)構(gòu)分： 電力變壓器按繞組結(jié)構(gòu)分，有單繞組自耦變壓器、雙繞組變壓器、三繞組變壓器。工廠變電所大多采用雙繞組變壓器。,二、電力變壓器的分類,6、按繞組絕緣及冷卻方式分類：

5、 電力變壓器按繞組絕緣及冷卻方式分，有油浸式、干式和充氣式（SF6）等。其中油浸式變壓器，又有油浸自冷式、油浸風(fēng)冷式、油浸水冷式和強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻式等。工廠變電所大多采用油浸自冷式變壓器。 所謂充氣式變壓器是指變壓器的磁路（鐵心）與繞組均位于一個(gè)充有絕緣氣體的外殼內(nèi)的變壓器。以往，一般情況下是采用SF6氣體，所以又稱氣體絕緣變壓器,二、電力變壓器的分類,7、按繞組導(dǎo)體材質(zhì)分： 電力變壓器按繞組導(dǎo)體材質(zhì)分，有銅繞組變壓器和鋁繞組變壓器兩大類。工廠變電所過去大多采用鋁繞組變壓器，但低損耗的銅繞組變壓器現(xiàn)在得到了越來越廣泛的應(yīng)用。,三、電力變壓器的型號(hào),特殊使用環(huán)境代號(hào),額定電壓,額定容量,特殊用途和

6、特殊結(jié)構(gòu)代號(hào),設(shè)計(jì)序號(hào),調(diào)壓方式,導(dǎo)線材料,繞組數(shù),油循環(huán)方式,冷卻方式,相數(shù),產(chǎn)品類別,三、電力變壓器的型號(hào),1、產(chǎn)品類別代號(hào) O-自耦變壓器，通用電力變壓器不標(biāo) H-電弧爐變壓器 C-感應(yīng)電爐變壓器 Z-整流變壓器 K-礦用變壓器 Y-試驗(yàn)變壓器,三、電力變壓器的型號(hào),2、相數(shù) D-單相變壓器 S-三相變壓器,三、電力變壓器的型號(hào),3、冷卻方式 F-風(fēng)冷式 W-水冷式 注：油浸自冷式和空氣自冷式不標(biāo)注,三、電力變壓器的型號(hào),4、油循環(huán)方式 N自然循環(huán) O強(qiáng)迫導(dǎo)向循環(huán) P強(qiáng)迫循環(huán),三、電力變壓器的型號(hào),5、繞組數(shù) S三繞組 注：雙繞組不標(biāo)注,三、電力變壓器的型號(hào),6、導(dǎo)線材料 L鋁繞組 注：

7、銅繞組不標(biāo)注,三、電力變壓器的型號(hào),7、調(diào)壓方式 Z有載調(diào)壓 注：無載調(diào)壓不標(biāo)注,三、電力變壓器的型號(hào),8、性能水平代號(hào)（設(shè)計(jì)序號(hào)）,三、電力變壓器的型號(hào),9、特殊用途或特殊結(jié)構(gòu)代號(hào) Z低噪聲用； L電纜引出 X現(xiàn)場組裝式； J中性點(diǎn)為全絕緣； CY發(fā)電廠自用變壓器,三、電力變壓器的型號(hào),10、變壓器的額定容量 變壓器的額定容量，單位為KVA。,三、電力變壓器的型號(hào),11、變壓器的額定電壓 變壓器的額定容量，單位為KV。,三、電力變壓器的型號(hào),例1： 一臺(tái)三相、油浸、風(fēng)冷、雙繞組、無勵(lì)磁調(diào)壓、鋁導(dǎo)線、20000 kVA、110 kV級(jí)電力變壓器產(chǎn)品，其性能水平符合GB/T 6451規(guī)定，該產(chǎn)品

8、的型號(hào)為：,SFL720000/110,三、電力變壓器的型號(hào),例2： 一臺(tái)三相、油浸、水冷、強(qiáng)迫油循環(huán)、雙繞組、有載調(diào)壓、銅導(dǎo)線、360000 kVA、220 kV級(jí)低噪聲用電力變壓器的產(chǎn)品，其性能水平符合GB/T 6451規(guī)定，該產(chǎn)品的型號(hào)為：,SWPZ7Z360000/220,第二節(jié) 油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu),油 浸 式 電 力 變 壓 器,油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu),器身,油箱,冷卻裝置,保護(hù)裝置,出線裝置,鐵心、繞組、絕緣結(jié)構(gòu)、引線、分接開關(guān),油箱本體（箱蓋、箱壁、箱底）和附件（放油閥門、油樣活門、接地螺栓、銘牌,散熱器和冷卻器,儲(chǔ)油柜（油枕）、油位表、防爆管（安全氣道）、吸濕器(呼吸器)、

9、溫度計(jì)、凈油器、氣體繼電器（瓦斯繼電器）,高壓套管、低壓套管,2.分接開關(guān),1.高壓套管,4.瓦斯繼電器,3.低壓套管,6.油枕,5.防爆管,8.吸濕器,7.油位表,10.銘牌,9.散熱器,12.油樣活門,11.接地螺栓,14.活門,13.放油閥門,16.溫度計(jì),15.繞組,18.凈油器,17.鐵芯,20.變壓器油,19.油箱,油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu),1 . 鐵芯,鐵芯在電力變壓器中是重要的組成部件之一。它由高導(dǎo)磁的硅鋼片疊積和鋼夾件夾緊而成，鐵心具有兩個(gè)方面的功能。 在原理上，鐵心是構(gòu)成變壓器的磁路。它把一次電路的電能轉(zhuǎn)化為磁能，又把該磁能轉(zhuǎn)化為二次電路的電能，因此，鐵心是能量傳遞的媒介體。

10、 在結(jié)構(gòu)上，它是構(gòu)成變壓器的骨架。在它的鐵心柱上套上帶有絕緣的線圈，并且牢固地對(duì)它們支撐和壓緊。,變壓器鐵芯渦流的形成,當(dāng)成塊的金屬放在變化的磁場中或者在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種電流在金屬內(nèi)自成閉合回路，猶如水的旋渦故稱渦流，由于成塊金屬的電阻很小，所以渦流很強(qiáng)，使成塊金屬大量發(fā)熱，同時(shí)電能遭到大量的浪費(fèi)。,1 . 鐵芯,為了減少鐵心的磁滯和渦流損耗，鐵心用厚度為0.30.5mm的硅鋼片沖剪成幾種不同尺寸，并在表面涂厚為0.010.13mm的絕緣漆，烘干后按一定規(guī)則疊裝而成。 由于硅鋼片比普通鋼的電阻串大，因此利用硅鋼片制成的鐵心可以進(jìn)一步減小渦流損耗。,1 . 鐵芯,接地片,

11、上夾件,鐵軛螺桿,拉螺桿,芯柱綁扎,鐵心磁導(dǎo)線,下夾件,鐵心的結(jié)構(gòu),1 . 鐵芯,鐵心的結(jié)構(gòu)形式和用途,單相兩柱式疊鐵心,鐵心片一搭接方式疊積，兩柱均套線圈，線圈以串、并聯(lián)絡(luò)線引出。結(jié)構(gòu)簡單而緊湊，工藝裝備少，但疊積工作量大。它是廣泛采用的單相鐵心基本結(jié)構(gòu)。 適用于各種單相變壓器。,1 . 鐵芯,鐵心的結(jié)構(gòu)形式和用途,單相單柱旁軛式疊鐵心,中間為一個(gè)心柱，兩邊為旁軛，軛的截面為心柱截面的1/2?？山档蜕稀⑾萝椄?，有助于減少附加損耗，但電工鋼片用量多。它實(shí)際上是垂直放置的單相殼式鐵心。 適用于高壓大容量單相電力變壓器活大電流單相變壓器。,1 . 鐵芯,鐵心的結(jié)構(gòu)形式和用途,單相兩柱旁軛式疊鐵心,

12、中間為兩個(gè)心柱，兩邊為旁軛，可降低上、下軛高，有助于減少附加損耗，但電工鋼片用量更多，體積大。有時(shí)在旁軛上安裝調(diào)壓和勵(lì)磁線圈。它是的派生結(jié)構(gòu)。 適用于高壓和超高壓大容量單相電力變壓器。,1 . 鐵芯,鐵心的結(jié)構(gòu)形式和用途,三相三柱式疊鐵心,在結(jié)構(gòu)上與單相兩柱式疊鐵心是同一類型，只是多了一個(gè)心柱，三柱線圈各自為一相引出。它是三相變壓器最廣泛應(yīng)用的典型結(jié)構(gòu)。 適用于各種三相變壓器,1 . 鐵芯,鐵心的結(jié)構(gòu)形式和用途,三相三柱旁軛式疊鐵心,中間為三個(gè)心柱，各自為一相，兩邊旁軛和上、下端軛截面為心柱截面的1/3，主要是用來降低鐵心的高度，便于運(yùn)輸。 適用于大容量三項(xiàng)電力變壓器。,1 . 鐵芯,鐵軛截面

13、、形狀、特點(diǎn)和適用范圍,多級(jí)圓形截面,鐵軛截面與心柱截面完全相同，磁通分布均勻，在采用冷軋電工鋼片時(shí)應(yīng)該這樣，是現(xiàn)代變壓器的主要鐵軛截面形狀。 廣泛用于現(xiàn)代的各種變壓器。,1 . 鐵芯,鐵軛截面、形狀、特點(diǎn)和適用范圍,多級(jí)橢圓形截面,與橢圓形心柱截面相配合的一種鐵軛截面，另外在有旁軛的鐵心中，鐵軛的截面需小于心柱的截面，當(dāng)各級(jí)相對(duì)應(yīng)時(shí)，一定做成多級(jí)橢圓形截面。 用于旁軛截面為橢圓形的旁軛式鐵心（五柱式鐵心）的變壓器。,1 . 鐵芯,鐵軛截面、形狀、特點(diǎn)和適用范圍,倒T形、倒多級(jí)T形截面,倒T形截面只用于直接縫鐵心，鐵軛片種類少，但要比心柱截面放大50%10%;倒多級(jí)T形截面用于斜接縫鐵心，與心

14、柱截面相同，既降低了框內(nèi)沿磁通密度，又縮短心柱小級(jí)的片長，節(jié)省材料。 倒T形截面多用于以前的中小型變壓器，倒多級(jí)T形可用于斜接縫的中型變壓器。,1 . 鐵芯,鐵軛截面、形狀、特點(diǎn)和適用范圍,正T形、正多級(jí)T形截面,使用情況同上，但是可利用小級(jí)處的較大空間引出內(nèi)線圈的引線，它們的缺點(diǎn)是心柱各小級(jí)的片長增加，浪費(fèi)材料。 分別用于直、斜接縫的高電壓、大容量變壓器。,1 . 鐵芯,鐵心的夾緊裝置,鐵心的夾緊裝置是使整個(gè)鐵心構(gòu)成一個(gè)整體的緊固結(jié)構(gòu)。它在結(jié)構(gòu)上應(yīng)滿足如下要求。 夾緊裝置一般是框架式，此夾持裝置在結(jié)構(gòu)上要承受鐵心本體的夾緊力、起吊器身的重力和變壓器在短路時(shí)所產(chǎn)生的電動(dòng)機(jī)械力，并確保冷軋硅鋼片

15、的電磁性能不減弱。夾緊裝置上的構(gòu)件主要承受拉伸、彎曲應(yīng)力，盡量避免承受剪切應(yīng)力。 夾緊裝置在結(jié)構(gòu)上應(yīng)能可靠地壓緊線圈、支撐引線、裝置器身的絕緣件，并應(yīng)具有器身在油箱中的定位結(jié)構(gòu)。,1 . 鐵芯,鐵心的夾緊裝置,夾緊時(shí)的力要均勻，鐵心片的邊緣應(yīng)不出現(xiàn)翹起，鐵芯片的接縫盡量要嚴(yán)合，在鐵心勵(lì)磁時(shí)噪聲要盡量小。 為防止鐵心多點(diǎn)接地和減少漏磁通在結(jié)構(gòu)鋼件中產(chǎn)生渦流損耗，結(jié)構(gòu)鋼件應(yīng)用絕緣件與鐵心本體隔開，并盡可能遠(yuǎn)離漏磁區(qū)。在結(jié)構(gòu)鋼件中更不能形成交鏈主磁通下的“短路匝”。 夾緊裝置與鐵心相貼處必須有可靠的絕緣。,1 . 鐵芯,鐵心的夾緊裝置,1-鋼螺母,5-膠木紙管,3-鋼墊圈,4-紙板墊圈,6-穿心螺桿

16、,2-輔助絕緣墊圈,1 . 鐵芯,變壓器鐵心的絕緣,鐵心的絕緣與變壓器其他絕緣一樣，占有重要的地位。鐵心絕緣不良，將影響變壓器的安全運(yùn)行。鐵心的絕緣有兩種，即鐵心片間的絕緣以及鐵芯片與結(jié)構(gòu)件件的絕緣。,1 . 鐵芯,變壓器鐵心的絕緣,鐵心片間的絕緣是把心柱和鐵軛的截面分成許多細(xì)條形的小截面，使磁通垂直通過這些小截面時(shí)，感應(yīng)出的渦流很小，產(chǎn)生的渦流損耗也就很小。 鐵心片間無絕緣時(shí)，磁通垂直通過的截面很大，感應(yīng)的渦流大，截面厚度增加1倍，渦流損耗將增大至4倍。 鐵心片間絕緣過小時(shí)，片間電導(dǎo)率增大，穿過片間絕緣的泄漏電流增大，將增加附加的介質(zhì)損耗。,1 . 鐵芯,變壓器鐵心的絕緣,鐵心片間絕緣過大時(shí)，鐵心就不能認(rèn)為是等電位的，必須把各片均連接起來接地，否則片間將出現(xiàn)放電現(xiàn)象，這是不方便的、不可取的?，F(xiàn)在鐵心用絕緣紙條做油道時(shí)，就需要把油道兩側(cè)的鐵心片連接起來，然后由一個(gè)接地銅片引出 因此，鐵心片間要有一定的絕緣，在標(biāo)準(zhǔn)測量方法下一般在60105/cm2。現(xiàn)在采用的冷軋取向電工鋼片的表面具有0.150.02mm的無機(jī)磷化膜，可以滿足這一要求，其他電工鋼片則需要涂漆，檢修時(shí)也需要涂漆，大型鐵心有