1、特变电工鲁缆公司培训班特变电工鲁缆公司培训班莱芜职业技术学院 电力变压器培训讲义电力变压器培训讲义 电力变压器在电力系统中的地位电力变压器在电力系统中的地位 变压器的工作原理变压器的工作原理 变压器的基本原理是电磁感应原理。变压器的基本原理是电磁感应原理。是是“电生磁、磁生电电生磁、磁生电”现象的一个具现象的一个具体应用。右图为一单相双绕组（或三体应用。右图为一单相双绕组（或三相中一相）变压器。相中一相）变压器。与电源相连的线圈，接收交流电能，与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次绕组称为一次绕组 与负载相连的线圈，送出交流电能，与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次绕组称为二次绕组 其遵
2、循以下公式：其遵循以下公式：U1*I1=U2*I2U1/U2=N1/N2=k=I2/I1 按用途：电力变压器、试验变压器、测量变压器等 按绕组结构：双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压器 按铁芯结构：芯式变压器和壳式变压器 按相数：单相、三相、多相 按冷却方式：油浸式（油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷）、干式、充气式 按调压方式：无激磁调压、有载调压 按中性点绝缘水平：全绝缘和半绝缘 变压器的分类变压器的分类符号表示符号表示分类类别代表符号新型号旧型号绕组耦合方式自 耦OO相数单 相三 相DSDS冷却方式空气自冷式风冷式水冷式强迫油循环油浸风冷油浸水冷强油循环风冷强
3、油循环水冷干式空气自冷干式绕组绝缘不表示FWPFWFPWPGC不表示FSPFSFPSPKC分类类 别代表符号新型号旧型号绕组数双绕组三绕组分 裂不表示SF不表示SF绕组导线材质铜铝不表示不表示不表示L调压方式无激磁调压有 载 调 压不表示Z不表示ZSz10-5000/110器身：器身：铁芯：起磁路作用。绕组：起电路作用。绝缘件：绝缘和固定作用。附件：附件：油箱及冷却装置：油箱用来存放油和支撑器身之用。冷却装置是使油循环冷却，达到降温之用。出线套管：为了将绕组的端头从油箱内引出至油箱外面并要有足够对地元间绝缘距离。变压器油：第一是绝缘，第二是冷却作用。调压装置：用来改变绕组匝数，调整电压之用。保
4、护装置：保护装置： 储油柜：减少油与空气接触面，调节油量和注油用。 压力释放阀：内部发生故障，防止内部过高压力。 吸湿器：吸入空气中杂质和水分，过空气用。 气体继电器：当内部发生匝间短路，绝缘击穿，铁芯故障等产生气体时，或油箱漏油等使油面降低时保护。 温度传感器：监视变压器内部（绕组、上层油温）问题是否正常。铁芯铁芯一、铁芯材料 铁芯是变压器的主磁路，相当于磁的通道，又是它的机械骨架。铁芯由铁芯柱和铁轭两部分组成。铁芯柱上套绕组，铁轭将铁芯柱连接起来形成闭合磁路。 铁芯材料：为了提高磁路的导磁性能，减少铁芯中的磁滞涡流损耗，铁芯一般用高导磁率的磁性材料硅钢片叠装。硅钢片厚度为0.230.5，两
5、面涂以厚0.010.13 的绝缘漆膜。硅钢片有热轧和冷轧之分。冷轧硅钢片又分为有取向和无取向两种。通常变压器铁芯采用有取向的冷轧硅钢片。这种硅钢片沿辗轧方向有较高的导磁性能和较小的损耗。 武钢、宝钢、日本新日铁、韩国浦项硅钢片过厚和过薄各有什么特点？硅钢片过厚和过薄各有什么特点？ 30P120(0.3mm/120的损耗值)硅钢片表面为什么要涂绝缘漆，其要求如何硅钢片表面为什么要涂绝缘漆，其要求如何 ？硅钢片.doc铁轭夹件铁芯铁芯二、铁芯型式二、铁芯型式变压器铁芯的结构有心式和壳式两类。心式结构的特点是铁心柱被绕组包围。心式结构比较简单，绕组的装配及绝缘比较容易。因此，电力变压器的铁芯主要采用
6、心式结构。壳式结构的特点是铁芯保卫绕组的顶面、底面和侧面。壳式结构的机械强度好，但制造复杂，铁芯用材料较多，只在一些特殊变压器（如电炉变压器）中采用。三相变压器的磁路系统有什么特点三相变压器的磁路系统有什么特点 磁路系统.doc铁芯铁芯三、铁芯截面铁芯柱的截面一般做成阶梯形，以充分利用绕组内圆空间。当铁芯柱直径超过380时，还设有油道，以改善铁芯内部的散热条件。铁轭的截面有矩形、T形和阶梯形。铁轭的截面积一般比铁芯柱截面积大（510）%，以减少空载电流和空载损耗。 绕组绕组 变压器的绕组是电流的通路，靠绕组通入电流，并借电磁感应作用产生感应电动势。按照高、低压绕组在铁心上的排列方式，变压器的绕
7、组可分为同心式和交叠式两类。同心式绕组的高、低压绕组同心地套在铁心柱上。交叠式绕组的高低压绕组交替的放置在铁芯柱上。 同心式绕组结构简单，制造方便，故电力变压器多采用这种型式。交叠式绕组机械强度好，引出线布置方便，多用于低电压的电焊、电炉变压器及壳式变压器中。绕组变压器绕组的绝缘水平绝缘等级YAEBFHC允许温度（）95105120130155180220为什么变压器运行时考虑温度同时还要考虑温升？为什么变压器运行时考虑温度同时还要考虑温升？温度与温升温度与温升.doc绕组绕组绕组的绕制绕组的绕制 同心式绕组根据其绕制方法的不同，可分为圆筒式、螺旋式、连续式、纠结式、等。 连续式绕组和纠结式绕
8、组、箔式绕组各有什么优缺点连续式绕组和纠结式绕组、箔式绕组各有什么优缺点 连续式绕组和纠结式绕组.doc变压器绕组的油流冷却方式变压器绕组的油流冷却方式 ：1)自然循环冷却方式。 2）强迫油循环冷却方式 3）强迫油循环导向冷却方式 变压器冷却方式变压器冷却方式 主变主变ONAN ONAN 接地变接地变AN/AF(1200/1440,AN/AF(1200/1440,温度达温度达100100时时自动投入自动投入) )变压器的冷却方式是由冷却介质和循环方式决定的：由于油浸变压器还分为油箱内部冷却方式和油箱外部冷却方式，因此油浸变压器的冷却方式是由四个字母代号表示的。第一个字母：与绕组接触的冷却介质O
9、矿物油或燃点大于300的绝缘液体K燃点大于300的绝缘液体L燃点不可测出的绝缘液体第二个字母：内部冷却介质的循环方式N流经冷却设备和绕组内部的油流是自然地热对流循环F冷却设备中的油流是 强迫循环，流经绕组内部的油流是热对流循环D冷却设备中的油流是强迫循环，至少在主要绕组内的油流是强迫导向循环第三个字母：外部冷却介质A-空气W水第四个字母：N自然对流F强迫循环（风扇、泵等）绕组接线绕组接线Sz10-5000/110yn0,d11DKSCB-1200/35-800/0.4Znyn11绝缘件绝缘件绝缘纸板：它是由硫酸盐纸浆压制而成的，厚度有0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0数种，浸油后绝
10、缘性能得到提高。 电缆纸：常用的电缆纸厚度有0.08、0.12、0.17等。 胶纸制品：是用单面涂以酚醛树脂的胶纸卷制纸筒或纸管，再经烘烤及涂漆处理而成，具有良好的电气性能和机械强度。木料：常用的有水曲柳、白桦木等。 漆布（绸）或漆布带：具有良好的电气性能及较高的强度和弹性多用来包扎引线弯曲处或用于绑扎质量要求较高的部位。电瓷制品：用作套管的外绝缘。环氧制品：用来浸渍绑扎铁心立柱的玻璃丝带，有时也制成板杆、圈和筒，作成绝缘零件。保护装置保护装置主变储油柜 (长沙泰时BP1-N-节数.b） 开关油枕（沈阳洪达/沈变研究所）压力释放阀（美国 208-60Z） 吸湿器 （衡阳圣达、3kg）气体继电器
11、（沈阳银海/沈特继QJ12-80） 保护继电器（德国MR RS2001）测温装置（瑞典AKM35、AKM34）气体继电器气体继电器是变压器的一种保护装置，安装在储油柜与油箱的连接管道中。当变压器发生故障时（如绝缘击穿、匝间短路、铁心事故、油箱漏油使油面下降较多等）产生的气体和油流，迫使气体继电器动作。轻者发出信号，以便运行人员及时处理，重者使断路器跳闸，来达到保护变压器的目的。沈阳银海/沈特继QJ12-80，属于单信号双独立跳闸。德国MR RS2001，只有挡板，带两个独立干簧开关的保护继电器,运行“INSERVCE”动作“OFF”。根据气体继电器的结构说明其实现保护的原理根据气体继电器的结构
12、说明其实现保护的原理开口杯动作于信号挡板动作于跳闸测温装置测温装置监测变压器的油面和绕组温度绕组温度指示控制器的工作原理绕组温度指示控制器的工作原理绕组温度指示控制器绕组温度指示控制器AKM35系列绕组温度指示控制器是采用模拟测量方法来间接地测得绕组热点温度，即温度T1为变压器顶层油温T2与变压器铜油温差T之和， T1= T2+ T。绕组温度是变压器顶层油温使仪表内弹性波纹管产生对应的角位移量，叠加仪表内发热元件产生的角位仪移量，从而指示变压器绕组温度。发热元件是通过匹配器及变压器CT二次侧负载情况变化而补偿不同的铜油温差。绕组温度指示控制器绕组温度指示控制器散热器散热器 常用的变压器冷却装置
13、有哪几种？各适用在什么场常用的变压器冷却装置有哪几种？各适用在什么场合：合：自然冷却装置。不吹风散热器，简称散热器，用于小容量的变压器中；吹风冷却装置。风冷散热器，用于中等容量的变压器中；强迫风冷冷却装置。风冷却器，用于大容量变压器中；强油水冷冷却装置。水冷却器，用于大容量且冷却水源较好的变压器中。小型变压器 630KVA及以下中型变压器 8006300KVA大型变压器8000 63000KVA中型变压器90000KVA及以上出线套管出线套管 1KV1KV以下采用实心瓷套管以下采用实心瓷套管;10;1035KV35KV采用空心采用空心充气或充油式套管；充气或充油式套管；110KV110KV及以
14、上采用电容式及以上采用电容式套管套管 高压套管高压套管BRDLW-126/630-4(沈变、南京智达沈变、南京智达)高压中性点套管高压中性点套管BRDW-72.5/630-3沈变、南沈变、南京智达京智达)低压套管低压套管BFW-40.5/1250-3（衡阳、南京智达）（衡阳、南京智达）高压套管上的末屏高压套管上的末屏变压器油（克拉玛依变压器油（克拉玛依#25#25环氧基油）环氧基油） 变压器油在变压器中主要作用是什么变压器油在变压器中主要作用是什么 变压器油的绝缘标准(kV)使用电压新油标准运行油标准35kV以上4035356kV35306kV以下2520酸价：新油不应超过0.05KOHmg/
15、g，运行中油不应超过0.4KOHmg/g。闪点：新油不低于130，运行中的油应不比新油低5以上，也不应比最近一次的测定值低5以上。酸碱度：用pH值表示，pH 4.6为中性，pH值=4.14.5为弱性，pH 4为酸性。新油一般为5.45.6。游离碳：没有。机械混合物：没有。水分：无。 分接开关分接开关 有载调压分接开关有载调压分接开关 无激磁调压分接开关无激磁调压分接开关变压器的调压分接开关为什么一般都装在高压绕组上变压器的调压分接开关为什么一般都装在高压绕组上 有载分接开关的工作原理有载分接开关的工作原理 变压器的绝缘变压器的绝缘变压器绝变压器绝缘缘空气空气 高压线圈与低压线圈之间，线圈与铁心
16、及油箱之间，不同相线圈之间的绝缘线圈匝间、层间、饼间绝缘，即同一线圈不同电位的各部分间的绝缘试试 验验 部部 分分 例行试验、型式试验、有关特殊试验例行试验、型式试验、有关特殊试验 电压比测量及电压矢量关系校正电压比测量及电压矢量关系校正检查变比是否与铭牌相符，以保证对电压的正确变换；检查分解开关的位置是否正确；在变压器发生故障后，通过测量变比来检查绕组匝间是否存在匝间短路；判断变压器是否可以并联运行。绕组电阻测量绕组电阻测量线组电阻测定是检查线圈内部导线的焊接质量，引线与线圈的焊接质量，线圈所用导线的规格是否符合设计，以及分接开关、套管等载流部分的接触是否良好。其三相电流不平衡率要求：高压侧
17、绕组小于2%，低压侧绕组1%。 绝缘电阻绝缘电阻对发电机、变压器等电容量较大设备来说，由于其绝缘均为多层介质，绝缘良好时存在明显的吸收现象，绝缘电阻达到稳态值所需时间较长，稳态电阻也高，吸收比大于1。也就存在了绝缘电阻、吸收比、极化指数的概念。（在直流电压下，绝缘电阻中泄露电流随时间而变化的现象成为绝缘介质的吸收现象。）顺序号双线圈变压器兆欧表电压等级被测线圈接地部位1低压外壳及高压5000V2高压外壳及低压5000V3（高压及低压）（外壳）5000V4铁芯（外壳）2500V5夹件（外壳）2500V电介质的损耗电介质的损耗加压后两极间真空和无损极化（电子式极化和离子式极化）在外回路造成电流ic
18、（无损耗、瞬时）。有损极化（偶极子转向极化和夹层极化），在外回路造成吸收电流ia(衰减慢)。存在电导，在外回路造成恒定电流ig(泄漏电流)。电介质的损耗电介质的损耗当给介质施加相对较低的电压（小于介质中发生游离的电压）时，介质中的能量损耗有两种：一种是有损极化引起的损耗；另一种是电导引起的损耗。介质的能量损耗简称介质损耗。直流电压下，介质只在加压时发生一次极化。交流电压下，介质除电导损耗外，还有周期性极化引起的极化损耗，这时总的介质损耗需引入一个新的物理量来表示。tg=IR/ICP=(U/R)/UWCP=1/WRCPP=UIR=UICPtg =U2wCxtg介质损耗率测量介质损耗率测量 介质损
19、耗率反映介质在交流下的损耗大小（仅取决于介质本身），即整体绝缘的功率损耗，如绝缘受潮、老化、油质劣化、绝缘表面附着油泥及局部缺陷等都能反映 为什么高压套管要单独做介损试验为什么高压套管要单独做介损试验U2wCxtg= U2wC1tg1+ U2wC2tg2tg=(C1tg1 + C2tg2)/CxUN为63KV及以上的试品，取10KV或大于10KV,但不超过绕组绕端较低电压的60%CX=CN*R4/R3Tg=106C4(以F计)=C4（以F计）外施耐压试验外施耐压试验外施耐压试验是对绕组连同套管按要求施加高于绕组额定电压一定倍数的工频试验电压值，持续1min的试验。它对考核变压器主绝缘强度，检查
20、局部缺陷，具有决定性作用。考虑到为分级绝缘，试验电压降低到140KV。额定电压（kV）出厂试验电压（kV） 交接试验电压（kV）31815358547110200170220359340感应耐压试验感应耐压试验感应耐压试验是用以考核试品绕组匝间、层间、段间及相间的绝缘强度。该试验应在外施耐压试验之后进行。当最高工作电压超过300kV时，可用操作冲击试验代替该试验试验电压的频率应不小于试验电压的频率应不小于100Hz，最好频率为，最好频率为150400Hz 感应试验时，在试验电压的持续时间内，如果电源监视的电压和电流不发生变化，没有放电声，并且在感应耐压试验的前后，空载试验数据无明显差异时，则试
21、品承受了感应耐压的考核，试验合格tff120n E=4.44NfmE=4.44Nfm局部放电局部放电局部放电是由绝缘局部区域内的绝缘弱点造成，它的存在虽不会使电气设备的绝缘立即发生击穿，但它会导致大的发展。局部放电试验是非破坏性试验，检查变压器结构是否合理和工艺水平好坏的重要试验手段，是保证变压器安全运行的重要指标。只要某处场强超过了出现局放的最小场强，就可能导致局放。主要出现在线圈出线根部可测量的局放特性：局放的起始电压和熄灭电压、单次局放的视在放电电荷量、每次内放电的脉冲个数等分级绝缘：相对地和相间全绝缘:相间本次试验的试验方案：预加电压1.1Um/1.732, 试验5min测量电压1.5
22、Um/1.732，试验5min加压U1=200KV，试验时间30s(感耐)测量电压1.5Um/1.732，试验5min测量电压1.1Um/1.732，试验5minUm为相电压， 1.5Um/1.732=109 KV 线端雷电全波冲击试验线端雷电全波冲击试验雷电全波冲击试验可以检查变压器每一线端对地、对其他绕组以及被试绕组本身的冲击耐受电压国家标准规定的雷电全波冲击电压的标准波形为：T1=1.2s30%，T2=50s20%T1为视在波前时间T2为视在板峰值时间雷电全波冲击试验，对绕组所加的电压高压侧冲击电压为480KV，低压侧加200KV，因为是分级绝缘，高压中性点所加电压为325KV。截波冲击
23、试验时，对绕组所加的电压高压侧冲击电压为530KV，低压侧加220KV。 空载损耗与空载电流的测量空载损耗与空载电流的测量空载损耗与空载电流是变压器运行的重要参数，通过测量验证这两项指标是否在国家标准允许的范围内，并且检查和发现试品磁路（铁心）中的局部缺陷和整体缺陷。在低压侧施加1.0Ur电压，空载电流为0.12% ，空载损耗为32400W。符合技术要求。 短路阻抗及负载损耗的测量短路阻抗及负载损耗的测量阻抗电压和负载损耗是变压器运行的重要参数，通过测量，验证这两项指标是否在国家标准允许的范围内，并且从中发现设计与制造绕组及载流回路中的缺陷和结构的缺陷，如铁心片间短路；绕组变形；匝间、段间短路
24、；结构件和箱等发热。本次试验在高压侧加额定电流测试：设计值： Po =184kw , Zk%=10.5%， 实测Po =176.7kw ,Zk（1，9，17）%=11.01%，10.43%，10.18%Uk%反映了变压器在额定负载下运行时漏阻抗压降大小，在运行的角度，Uk要小一些，使变压器输出电压随负载变动波动小一些。Uk太小了，变压器由于某原因短路时电流太大，可能损坏变压器。一般大型变压器Uk =12.5%17.5%（800063000KVA），中小型Uk =4%10.5%。三相变压器零序阻抗测量三相变压器零序阻抗测量零序阻抗是三相电流当相序为零时绕组中的阻抗。向用户提供该数据，是为了准确的
25、计算事故状态下短路电流的零序分量，以便调整继电保护电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式电力系统中性点，指电力系统中作星形连接的变压器和发电机的中性点。中性点非有效接地中性点非有效接地，又称小接地电流系统：不接地、经消弧线圈接地、经高阻抗接地中性点有效接地中性点有效接地，又称大接地电流系统：直接接地、经低阻抗接地站用兼接地变站用兼接地变站用兼接地变的由来站用兼接地变的由来在三角形接线的配电系统，要造成系统的中性点，必须接入接地变压器。接地变压器有二种：Z型接地变压器（ZN、ZN，yn）和星形/三角形接线变压器（YN，d）。现在，多用Z型接地变压器，其中性点可接入消弧线圈。DKSCB-1200/35-800/0.4 DK-树脂绝缘干式接地变 S-三相 C-固体绝缘，成型固体 B-低压箔式绕组44站用变的负荷分配#1、#2站用兼接地变互为暗备用接线，对于成组出现的负荷，如USP电源、直流系统电源、二次交流屏电源等均分别接于、母线上。根据负荷计算，站用变容量选择为120KVA，由于本工程需预留两台800KVA/380V柴油发电机，该发电机将分别接在两段380V母线上，分别通过#1和#2站用变压至35KV,送至风电场偏航电机用电，因此站用变容量均按800KVA选择。谢谢！谢谢！
