第一章 电力变压器-2

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一篇 供配电设备,掌握各种变压器的基本结构,熟练掌握变压器运行、维护的基本要求,第一章 电力变压器,一、变压器的分类,（,1,）变压器按照,用途可,分为：,电力变压器,（又可分为升压变压器、降压变压器，配电变压器、联络变压器、厂用变压器等）；,特种变压器,（电炉变压器、整流变压器、电焊变压器等）；,仪用互感器,（电压互感器、电流互感器）；,试验用的高压变压器和调压器,等。,一、变压器的分类,（,2,）按照,相数,可以分为：,单相变压器、三相变压器和多相（如整流用六相）变压器等。,（,3,）按照,结构,可分为：,双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器和低压分裂绕组变压器等。,（,4,）按,铁芯结构,不同可分为：,芯式变压器和壳式变压器。,一、变压器的分类,（,5,）按照,调压方式,可分为：,无激磁调压变压器和有载调压变压器。,（,6,）按照,冷却方式,可分为：,干式空冷变压器、干式浇铸绝缘变压器、,油浸自冷变压器、油浸风冷变压器、油浸水冷变压器、,强迫油循环风（水）冷变压器、,充气式变压器等。,二、变压器的型号,1.,电力变压器型号,型号是说明该变压器的结构和性能特点的基本代号，并标明额定容量、额定电压等。,近年来，我国变压器制造部门设计制造了损耗值较低的,S,系列变压器和干式变压器。,我国,电力变压器,国家标准规定，国产电力变压器型号含义如表,1-1,所示，应按照表,1-l,中所列代表符号（一般是用汉语拼音字母）顺序组成基本代号，基本代号后面用短横线“,-”,隔开，再写明额定容量（,kVA,）高压绕组电压等级（,kV,）。,例：参照 表,1-1 1-2,SL-500/10,表示三相、自冷、油浸、双绕组、铝导线、,500kVA,、,10kV,电力变压器。,二、变压器的型号,SFPSZL-63 000/110,表示三相、风冷、强迫油循环、三绕组、有载调压、铝导线、,63 000kVA,、,110kV,电力变压器。,OSSPSZL-120 000/220,表示三相、水冷、强迫油循环、三绕组、有载调压、铝导线、,120 000kVA,、,220kV,自耦电力变压器。,SC-800/10,表示三相、铜绕组、固体成型绝缘、,800kVA,、,10kV,。,变压器型号,SFPSZ-63000,110,的含义是什么,?,二、变压器的型号,第一个,S,表示三相，,F,表示风冷，,P,表示强迫油循环，第二个,S,表示三绕组，,Z,表示有载调压，,63000,表示额定容量为,63000kVA,，,110,表示高压侧额定电压为,110kV,。,应注意，我国制造的电气设备表示高压侧额定电压等级时，通常是将,6kV,与,10kV,的各种设备均用,10kV,表示。,电力变压器图片集,二、变压器的型号,2.,特种变压器产品型号,除电力变压器外，按产品用途分类所规定的符号见表,1-2,。,表,1-2,特种变压器产品型号字母含义,3.,变压器的额定值,（,1,）相数和额定频率,电力变压器一般均制成三相变压器以直接满足输配电的要求；,小型变压器,可制成单相；,特大型变压器,为满足运输的要求，可做成单相后组成三相变压器组。,变压器额定频率是所设计的运行频率，我国为,50Hz,。,（,2,）额定容量,铭牌上标注的额定容量是,变压器的额定视在功率,，一般用,kVA,表示，是在额定电压、额定电流下连续运行时所输出的容量。,二、变压器的型号,（,3,）额定电压,变压器的,额定电压,是指,规定的加到一次侧绕组的电压,，一般为,该变压器接入电力系统的额定电压,。,二、变压器的型号,变压器,二次侧额定电压,是,指该变压器在空载一次侧加上额定电压时，二次侧的端电压,。通常二次侧额定电压比电力系统额定电压高,5%,，高出部分是变压器在额定负荷时的内部压降，即阻抗电压或称短路电压，其目的是为了保证线路末端的电压不低于标准要求。,（,4,）额定电流,变压器一、二次侧额定电流，是在额定容量和允件温升条件下，变压器一、二次侧,允许长期通过,的电流。,二、变压器的型号,1.,三相电力变压器,交流电力系统中的变压器绝大多数是三相变压器，当三相负荷对称时，各相电流、电压的大小相等，而相位互差,120,。,三相变压器有,独立磁路,和,相关磁路,两种铁芯结构。其中相关铁芯磁路的变压器是将三个铁心柱和铁扼联接成一个三相磁路，组成三相一体心式变压器，称为,三相芯式变压器,，其特点是消耗的铁磁材料少，价格低，在发电厂和电力系统中较广泛采用。,三、三相电力变压器及其接线组别,由三台单相变压器组成的三相变压器，,各相磁路是独立的,，称为,三相变压器组,。,这是在需要特大容量变压器的场所以及运输条件受到限制的地方，为了运输方便或减少备用容量，往往采用三相变压器组。,三、三相电力变压器及其接线组别,变压器的联接组别表示了三相变压器高、低压侧电压（一般指线电压）之间的,相位关系,及两侧,三相绕组的联接方式。,三相绕组的联接方式有三种，即星形、三角形和曲折形连接，最基本的连接方式是,星形和三角形,两种。,三、三相电力变压器及其接线组别,2,、变压器的连接组别,（,1,）,星型联接,星形连接指将变压器三相绕组的末端连在一起，成为一个公共点（称为中心点，用,N,表示），三个首端分别引出，用符号,“,Y,（或,y,）”,表示，新旧国标中表示方法一致。,三、三相电力变压器及其接线组别,（,2,）,三角形联接,三角形连接指将变压器三相绕组的首尾两端顺次连接形成闭合回路，三个连接点分别引出，用符号,“,D,（或,d,）”,表示，旧国标中用符号“”表示。高、中、低压绕组均为三角形连接时，即为,D,，,d,，,d,。,大写,字母表示,高压,绕组的联接方法，,小写,字母表示,低压,绕组联接方法。,由于三绕组变压器高、低压侧绕组联接方法不同，两侧电压相位的关系也不相同，但不同联接组别其两侧电压之间的相位关系总是,30,的倍数，可以用,时钟表示法,表示联接组别。,三、三相电力变压器及其接线组别,国产电力变压器常用的联接组为,Y,d11,和,Y,y0,两种，又因为星型联接的中性点是否有引出又可在,Y,后加,N,表示中性点有引出的情况。如：,YN,d11,即表示高压侧为中性点有引出的星型联接，低压侧为三角形联接，两侧电压相位差为,1130=330,的变压器。,为什么大部分的变压器均为,Y,d11,联接 ？,三、三相电力变压器及其接线组别,为了消除发电机以及电力系统中的三次谐波，大部分的变压器均为,Y,d11,联接,这是因为三个绕组中的三次谐波的大小相等、相位相同，在三角形绕组中形成环流，这样在线电压和电流中不会存在三次谐波，从而保证了电力系统的波形质量。,只有自耦变压器由于其结构特点而仅有,YN,yn0,的接线方式，用,YN,a,表示。,四、,SF6,气体绝缘变压器简介,SF6,气体绝缘变压器,(,以下简称,GIT),使用不燃的、防灾性与安全性都很好的,SF6,气体作为绝缘介质，迄今已被公认为是唯一电压可达,275,500kV,，容量可达,300MVA,的一种防灾性能优越且技术成熟的电力变压器。,它特别适合于地下变电所以及人口密集、场地狭窄的市区变电所使用。,GIT,在国外已有,30,多年安全运行的经验，无论制造与运行维护都已有成熟的技术。,四、,SF6,气体绝缘变压器简介,据文献记载，美国于,1956,年起开始生产,GIT,，而欧洲国家是在接受了美国技术之后，于,60,年代初开始生产,GIT,的。但是无论是在美国还是在欧洲，迄今为止，尽管,GIS,得到了广泛的应用，而,GIT,的生产及制造还都较少。,日本是继美国之后于,1967,年研制出首台,69kV,、,3000kVAGIT,的。,四、,SF6,气体绝缘变压器简介,此后，由于日本的特殊国情，如土地狭窄、大城市的人口密集、个别地区负荷密度极高、许多城区需要建设地下变电所以及,90%,以上的配电装置均采用,GIS,等等，促使,GIT,在日本自,80,年代中期起取得了迅速的发展。,到,1994,年末，全日本累计的,GIT,产量已达,18000MVA,，在世界上形成了“一枝独秀”的局面。,目前，日本总共有,9,个厂家可以制造气体绝缘变压器，,四、,SF6,气体绝缘变压器简介,日本所生产的,GIT,主要还是满足日本国内市场的需要，仅少量出口到其它国家和地区，前些年以三菱公司出口到香港地区较多，主要是,132kV,级产品；近二年则以东芝公司出口到北京为主。,日本所生产的,GIT,，以单台容量在,30MVA,以下，电压为,22,、,33,、,66,、,77kV,者占绝大多数，而生产过,110kV,级及以上电压的,GIT,的厂家仅东芝、三菱、日立、富士电机,4,家。其中三菱公司生产过近,60,台，东芝公司生产过,30,多台，而富士电机公司则仅生产过,5,台。,四、,SF6,气体绝缘变压器简介,据最新报道，三菱公司已研制出最新型的,500kV,级的单相,GIT,的样品，其容量为,300/3MVA,，它是采用液体冷却与,SF6,气体绝缘，铁心采用壳式结构。这种结构对解决大型,GIT,的运输问题十分有利。,预期在下个世纪，该公司还将研制出,500kV,、,1000/3MVA,的,GIT,。,四、,SF6,气体绝缘变压器简介,这里要特别强调的是日本并不是所有的地下变电所都采用,GIT,。例如在东京地区共有,13,个,275kV,的,地下变电所,，仅有,2,个变电所采用了,GIT,。其中有,1,个还是,1997,年底才投产的。在大阪与名古屋等大城市也有类似情况。再以日本第三大电力公司的中部电力公司,(,总容量,3000,多万,kW),为例，属于该公司管辖范围内的已运行的,GIT,仅有,45,台，其中,275kV,级的大容量,GIT,仅,3,台，其余单台容量均在,30MVA,以下。,由此可见，即使在日本，,GIT,也仅应用在一些特殊的场所。,四、,SF6,气体绝缘变压器简介,我国在,1985,年前后由常州变、北京二变相继开发成功了,10kV,级的,GIT,，但迄今为止，由于价格等原因，加之,10kV,级环氧浇注式干变的大量涌现，使得,10kV,级,GIT,的销售一直不畅，据悉,10,多年间总共销售量尚不足百台。,此外，前几年曾有过清华大学与北京二变共同研制开发,110kV,级,GIT,的报道，但迄今为止尚未见有正式产品投产的消息发表。,可见在,GIT,的这个领域，我国的发展是缓慢的。,四、,SF6,气体绝缘变压器简介,在进口方面，在,80,90,年代中期，我国的上海、北京、广州的有关企业曾先后从日本引进过少数几台,10,35kV,级的,GIT,，但由于价格太贵,(,为同容量油浸变价格的,5,8,倍,),，因而这样的引进难以继续。,1995,年深圳供电局引进三菱公司的,3,台,50MVA/110kVGIT,，可谓我国供电部门正式引进,110kV,级,GIT,的第一步，但这几台,GIT,的引进价格也很贵，难于为一般供电部门所接受。,四、,SF6,气体绝缘变压器简介,到了,1997,1998,年，由于北京城网改造的飞速发展，一部分重要城区的变电所建设急需引进,110kV,级,GIT,，这时，销售方厂家之间都瞄准了未来的中国市场而展开了激烈的价格战，使得北京供电局能以较为合理的价格在这两年间先后从东芝公司引进了十多台,50,63MVA/110kV,的,GIT,。这样短时间、大规模的引进，引起了国内的许多供电部门与制造厂家的关注。,总的说来，,110kV,级的,GIT,是迄今为止尚不能实现国产化的一种产品。,四、,SF6,气体绝缘变压器简介,SF6,气体绝缘变压器与普通油浸式变压器的主要不同之处在于其绝缘冷却介质和冷却机理不同。,SF6,气体绝缘变压器整个器身置于充有,SF6,气体的箱体中。,SF6,气体不燃、无毒、绝缘强度高，消弧性能好，是比较理想的绝缘介质。,但是其传热能力和散热能力均较变压器油差一个数量级，因此，自冷式气体绝缘变压器不可能做得很大，一般最大不超过,5 000,kVA,，容量大时就要采用强气循环，就是采用气体循环风机来促进,SF6,气体的流动，增加其流速。为获得更好的散热效果，还可以采用风冷却器强迫风冷或采用水冷却器强迫水冷。,SF6,气体有哪些化学性质？,四、,SF6,气体绝缘变压器简介,SF6,气体不溶于水和变压器油，在炽热的温度下，它与氧气、氩气、铝及其他许多物质不发生作用。,但在电弧和电晕的作用下，,SF6,会分解，产生低氟化合物，这些化合物会引起绝缘材料的损坏，且这些低氟化合物是巨毒气体。,SF6,的分解反应与水分有很大关系，因此,要有去潮措施,。,SF6,气体有哪些良好的灭弧性能？,四、,SF6,气体绝缘变压器简介,1, 弧柱导电率高，燃弧电压很低，弧柱能量较小。,2, 当交流电流过零时，,SF6,气体的介质绝缘强度恢复快，约比空气快,100,倍，即它的灭弧能力比空气的高,100,倍,3,SF6,气体的绝缘强度较高,第二节 油浸式变压器,油浸变压器主要组成部分有铁芯、绕组、套管、分接头装置、冷却装置、油箱及其附件，参见图,1-1,。把铁芯和绕组合称为变压器的器身。,1-,铭牌；,2-,信号式温度计；,3-,吸湿器；,4-,油表；,5-,储油柜；,6-,安全气道；,7-,气体继电器；,8-,高压套管；,9-,低压套管；,10-,分接开关；,11-,油箱；,12-,放油阀门；,13-,器身；,14-,接地板；,15-,小车。,油浸变压器有哪些主要部件？,第二节 油浸式变压器,变压器的主要部件有：铁芯、绕组、油箱、油枕呼吸器、防爆管、散热器、绝缘套管、分接开关、气体继电器、温度器、净油器等。,第二节 油浸式变压器,电力变压器,一、铁芯,第二节 油浸式变压器,铁芯,既是变压器的,磁路,，又是其,支撑骨架,，它由,铁芯柱、铁轭和夹紧装置,组成，铁芯柱上套绕组，铁轭使整个磁路闭合，可以取得较高的导磁率，以使用较小的磁化力建立较大的工作磁通，同时使一、二次绕组间交链紧密。,第二节 油浸式变压器,铁芯一般用厚度为,0.35,0.5mm,厚的冷轧硅钢片叠成，片间涂以,0.01,0.03mm,厚的,漆膜,，以避免片间短路、减少磁滞损耗。,第二节 油浸式变压器,铁芯可分为心式和壳式两种，如图,1-2,所示。心式结构比较简单，绕组安置及绝缘处理较容易，所以我国生产的电力变压器多采用,心式结构,。,芯式变压器,的原、副绕组套装在铁芯的两个铁芯柱上，结构比较简单，有较多的空间装设绝缘，装配较容易，适用于容量大、电压高的变压器，,一般电力变压器均采用芯式结构。,第二节 油浸式变压器,壳式变压器,的铁芯包围着绕组的上下和侧面，这种结构的变压器机械强度较好，铁芯容易散热，但外层绕组的铜线用量较多，制造也较为复杂，,小型干式变压器多采用这种结构形式。,第二节 油浸式变压器,变压器的铁芯需要接地吗？,第二节 油浸式变压器,运行中变压器的铁芯及其他附件都处于绕组周围的电场内，如不接地，铁芯及其他附件必然感应一定的电压，在外加电压的作用下，当感应电压超过对地放电电压时，就会产生放电现象。为了避免变压器的内部放电，所以要将铁芯接地。,二、绕组,第二节 油浸式变压器,绕组,是变压器的,电路部分,，由电解铜线或铝线绕制，导线外面包几层经绝缘油浸渍的高强度绝缘纸，也有用漆包、纱包或丝包线绕制的。,按照,高低压绕组之间的相对位置不同,，绕组可分为,同心式或交迭式,。,第二节 油浸式变压器,1.,同心式绕组,我国生产的电力变压器多采用同心式，三相变压器每相的一、二次绕组同心地套装在一根铁芯柱上，由于低压绕组对铁芯绝缘要求低，一般把,低压绕组布置在内层。,第二节 油浸式变压器,一、二次绕组间留有,空隙,，是,用于散热的油通道,，工作时不能堵塞，如图,1-8,示。,第二节 油浸式变压器,圆筒式,螺旋式,连续式,第二节 油浸式变压器,2.,交迭式绕组,第二节 油浸式变压器,图,1-11,三绕组变压器的绕组结构,3.,三绕组变压器,三绕组变压器，每相有,高、中、低,三个绕组，一般铁心为心式结构，三个绕组同心地套在一个铁心柱上。,第二节 油浸式变压器,为,绝缘,方便起见，高压绕组,1,放在最外边，至于中、低压绕组，,根据相互间传递功率较多的两个绕组应靠得近些的原则,，用在不同场合的变压器有不同的安排。,升压变压器,的功率传递主要是由低压向中压和高压侧传送，则将,低压绕组放在中间,，如图,1-11,（,a,）所示；,降压变压器,则将,低压绕组放在靠近铁心侧,，如图,1-11,（,b,）所示。,三绕组变压器三个绕组的容量，可以根据实际需要不等设计。,第二节 油浸式变压器,变压器,铭牌上的额定容量,是指其中,最大的一个绕组的容量,。,如将额定容量作为,100,，则按国家标准，国产三绕组变压器三个绕组的容量比按高压绕组,/,中压绕组,/,低压绕组的顺序为：,100/100/100,；,100/50/100,；,100/100/50,。,应注意：三绕组容量仅代表每个绕组通过功率的能力，并不说明三绕组变压器在具体运行时同时按比例传递功率。,第二节 油浸式变压器,变压器正常运行时绕组的哪部分最热？,第二节 油浸式变压器,绕组和铁芯的温度都是上部高下部低。一般结构的油浸式变压器绕组，经验证明，温度最热高度方向的,70%-75%,处，横向自绕组内径算起的三分之一处，每台变压器绕组的最热点应有试验决定。,变压器绕组绝缘损坏是由什么原因引起的？,第二节 油浸式变压器,原因有：,1.,线路短路故障。,2.,长期过负荷运行，绝缘严重老化。,3.,绕组绝缘受潮。,4.,绕组接头或分接开关接头接触不良。,5.,雷电波侵入，使绕组过电压。,