變壓器基礎知識

2017年7月一.變壓器基本原理二.變壓器的分類三.變壓器型號及技術參數四.變壓器結構五.變壓器組件題綱一、變壓器基本原理

變壓器是通過電磁感應原理，或者說利用互感作用從一個電路向另一個電路傳遞電能的一種電器。兩個互相絕緣的繞組套在同一鐵芯上，它們之間有磁的耦合，沒有電的直接聯系。當一次側接到交流電源時，在外施電壓作用下，原繞組中有交流電流過，并在鐵心中產生交變磁通，且這一磁通同時交鏈一、二次繞組，根據電磁感應定律，一、二次繞組分別感應出電動勢。二次側有了電勢便向負載供電，實現了能量傳遞。一、二次繞組的感應電動勢之比就是它們的匝數之比。改變一、二次側繞組的匝數，就可以改變輸出電壓，這就是變壓器的基本工作原理。二、變壓器的分類

變壓器按用途一般分為電力變壓器和特種變壓器二大類。電力變壓器指的是電力系統一次回路中供輸、配、供電用的變壓器；特殊變壓器是特殊電源、控制系統、電信裝置中用的用途特殊、性能特殊、結構特殊的變壓器。1.電力變壓器分類（1）按作用分類：升壓變壓器、降壓變壓器、配電變壓器、聯絡變壓器等。（2）按結構分類：雙繞組變壓器、三繞組變壓器、多繞組變壓器、自耦變壓器等。（3）按相數分類：單相變壓器，三相變壓器。（4）按冷卻方式分類：油浸自冷變壓器，干式空氣自冷變壓器、干式澆鑄絕緣變壓器、油浸風冷變壓器、油浸水冷變壓器、強迫油循環風冷變壓器、強迫油循環水冷變壓器等。二、變壓器的分類（5）按繞組使用材料分類：銅線變壓器、鋁線變壓器。（6）按調壓方式分類：無載調壓變壓器，有載調壓變壓器。2.特種變壓器分類按用途分類主要有整流變壓器、電爐變壓器、電焊變壓器、礦用變壓器、船用變壓器、牽引變壓器、試驗變壓器、調壓變壓器等。三.變壓器型號及技術參數1.變壓器型號按照國家規定，從1965年10月1日起，變壓器一律實行漢語拼音字母的新型號。國產變壓器一般遵循此規定，少部分進口變壓器未按此規定。S—在第一位代表三相，在第三、四位則代表三繞組；F—代表油浸風冷；Z—代表有載調壓；J—代表油浸自冷；L—代表鋁繞組(或防雷)；P—代表強迫油循環；D—代表單相，在末位表示移動式；O—代表自耦，在第一位代表降壓，在末位表示升壓；X—代表消弧線圈。三.變壓器型號及技術參數2.變壓器的參數（1）產品型號示例1：ODFS-334000/500表示一臺自耦單相、油浸、風冷、三繞組、無載調壓、銅導線、334000kVA、500kV級電力變壓器。示例2：SSPSZ10-360000/220表示一臺三相、油浸、水冷、強迫油循環、三繞組、有載調壓、銅導線、360000kVA、220kV級電力變壓器（損耗水平為10型）。三.變壓器型號及技術參數（2）容量比對多繞組變壓器需給出容量比，如(100/100/100)%、(100/50/100)%、(100/100/50)%。（3）頻率：50Hz或60Hz。（4）電壓組合如某三圈變壓器電壓組合220±8×1.25%/121/38.5kV，電壓組合所出現的電壓為額定電壓。（5）聯結組標號用一組字母和時鐘序數指示高壓、中壓（如果有）及低壓繞組的聯結方式，且表示中壓、低壓繞組對高壓繞組相位移關系的通用標號。如某三圈變壓器聯結組標號Ynyn0d11。三.變壓器型號及技術參數（6）冷卻方式

一般用四個字母順序代號標志變壓器的冷卻方式。如ONAN，ONAF，OFAF，ODAF，ODWF。第一個字母表示變壓器內部與繞組接觸的冷卻介質，oil；第二個字母表示變壓器內部冷卻介質的循環方式，natural、force、direct；第三個字母表示變壓器外部冷卻介質，air、water；第四個字母表示變壓器外部冷卻介質的循環方式，natural、force；（7）絕緣水平：變壓器運行時各部分所承受的電壓包括設備最高工作電壓以及可能出現的各種過電壓，根據這些電壓值所決定的試驗電壓以及相應的絕緣水平是變壓器絕緣設計的基礎。

三.變壓器型號及技術參數（8）阻抗電壓

當一個繞組接成短路時，在另一個繞組中為產生額定電流所施加額定頻率的電壓。常以額定電壓為基準，用百分數表示。短路阻抗是變壓器設計計算中一個十分重要的參數，它的大小涉及到變壓器的成本、效率、電壓變化率、機械強度、短路電流大小等。為降低負載損耗，提高效率，減小電壓波動率，短路阻抗應該??；為降低短路電流和增加變壓器耐受短路時的機械強度，短路阻抗應該大，在正常情況下減小短路阻抗成本會適當降低。三.變壓器型號及技術參數（9）損耗變壓器的損耗一般分為空載損耗和負載損耗?？蛰d損耗：當額定頻率的額定電壓施加到一個繞組的端子，其他繞組開路時所吸取的有功功率。負載損耗：在一對繞組中，當額定電流流經一個繞組的線路端子，且另一繞組短路時，在額定頻率及參考溫度下所吸取的有功功率。（10）變壓器并聯運行的條件額定電壓比相同；聯結組別相同；額定阻抗電壓相同。四、變壓器結構器身鐵心繞組引線（包括調壓裝置、引線夾件等）絕緣附件（包括油枕、油門閘閥等）油箱本體油箱冷卻裝置（包括散熱器、風扇、油泵等）保護裝置（包括防爆閥、氣體繼電器、測溫元件、呼吸器等）出線裝置（包括套管等）變壓器四、變壓器結構1.鐵芯：是變壓器磁的通路，主要是心式鐵心結構，鐵心分單相三柱、三相三柱、三相五柱等結構，全斜接縫，多級步進搭接，減少鐵心接縫部位的磁場畸變，降低局部渦流損耗。鐵心片采用高導磁、低損耗、冷軋取向硅鋼片。硅鋼片一般選用武鋼、寶鋼、日本新日鐵等，代表牌號為27Q100，23RK090，30ZH120。2.繞組：是變壓器電的通路。由銅線繞成完成后，套在鐵芯柱上。線圈繞制形式一般為連續式、糾結式、螺旋式等。

3.器身套裝：采用整體套裝，單個線圈和線圈組裝都采用恒壓干燥，以穩定繞組的軸向尺寸，器身壓板和托板采用大厚度整張熱壓絕緣紙板，保證了絕緣性能和機械強度，提高了繞組的抗短路能力。四、變壓器結構4.引線：采用銅絞線、銅排、銅管或銅棒作為載流導體，包一定厚度的絕緣，保證引線的溫升和電氣強度。四、變壓器結構四、變壓器結構

5.油箱：就是大家所說的殼體，油浸式變壓器油箱是保護變壓器器身的外殼和盛油的容器，又是裝配變壓器外部結構件的骨架。一般分為筒式油箱和鐘罩式油箱。鐘罩式油箱由上節油箱和下節油箱組成。四、變壓器結構五、變壓器組件1.儲油柜：一般有膠囊式儲油柜和金屬波紋式儲油柜。當變壓器油的體積因熱脹冷縮時，起儲油和補油作用，保證油箱充滿油。同時減少變壓器油與空氣的接觸面，降低油的劣化速度。油枕側面的油位計，可以監視油位的變化。儲油柜容積約為油箱容積的1/10。五、變壓器組件2.冷卻裝置：分為三種：片式散熱器、強迫油循環風冷卻器、強迫油循環水冷卻器。變壓器在運行時產生的損耗（空載+負載）都轉變為熱能，并以多種方式向周圍散出。但因為變壓器運行時產生連續的熱量，且整體外表面面積時有限的，所以就必須附加一些冷卻系統（熱交換器）。以達到盡快地將電力設備的溫度降低，保證設備的安全性。五、變壓器組件五、變壓器組件五、變壓器組件3.分接開關：分為：有載調壓和無載調壓。a、有載調壓分接開關：可在帶負荷的情況下切換分接頭。b、無載調壓分接開關：必須在停電的情況下切換分接頭。五、變壓器組件4.套管：繞組引出線通過套管引到油箱外，以便連接外電路。五、變壓器組件5.保護裝置：包括速動油壓繼電器、壓力釋放閥、氣體繼電器、油面溫度計、繞組溫度計、油位計（裝在儲油柜上）以及必要的監測裝置等。五、變壓器組件（1）速動油壓繼電器：是一種以油箱內部壓力變化速度作為測量信號源的壓力保護繼電器。當油箱內部變壓器油在單位時間內的壓力升高速度達到整定限值時，速動油壓繼電器將迅速動作使控制回路及時發出信號，保護變壓器油箱的安全。（2）壓力釋放閥：用來保護油浸式變壓器等電氣設備過壓力保護的安全裝置，可以避免油箱變形或爆裂。當油浸式變壓器內部發生事故時，油箱內的油被氣化，產生大量氣體，使油箱內部壓力急劇升高。此壓力如不及時釋放，將造成油箱變形或爆裂。安裝壓力釋放閥就是當油箱內壓力升高到壓力釋放閥的開啟壓力時，壓力釋放閥在2ms內迅速開啟，使油箱內的壓力很快降低。五、變壓器組件五、變壓器組件（3）氣體繼電器：是油浸式變壓器一種主要保護裝置。因變壓器內部故障而使油分解產生氣體或造成油流沖動時，使氣體繼電器的接點動作，以接通指定的控制回路，并及時發出信號或自動切除變壓器。

五、變壓器組件（4）溫控器：測量變壓器油頂層溫度（油面溫控器）或變壓器繞組溫度（繞組溫控器），并帶有電氣接點用于控制變壓器冷卻系統及發出報警（跳閘）信號的保護儀器。五、變壓器組件（5）充氮