变压器工作原理及运行维护

电力变压器的工作原理
<三>额定电流
均指线值电流。原、副边额定电流是指在额定容量和额定电压 时所长期允许通过的电流，单位有：安（A）
<四>额定频率
指工业用电频率，我国规定为50Hz。
<五>空载电流和空载损耗
ຫໍສະໝຸດ Baidu空载电流是指当向变压器的一个绕组（一般是一次侧绕组）施加额定 频率的额定电压时，其它绕组开路，流经该绕组线路端子的电流，称为空载 电流I。其较小的有功分量Ioa用以补偿铁心的损耗，其较大的无功量Ior用于 励磁以平衡铁心的磁压降。 通常Io以额定电流的百分数表示： Io%=(Io/IN)×100= 0.1～3% 空载电流的有功分量Ioa是损耗电流，所汲取的有功功率称空 载损耗Po，即指当以额定频率的额定电压施加于一个绕组的端子上，其余各 绕组开路时所汲取的有功功率。忽略空载运行状态下的施电线绕组的电阻损 耗时又称铁损。因此，空载损耗主要决定于铁心材质的单位损耗。
变压器工作原理
• 干式电力变压器特点
• 干式电力变压器承受热冲击能力 强，过负载能力大、难燃、防火 性能高、低损耗、局部放电量小、 • 噪声低、不产生有害气体、不污 染环境、对湿度、灰尘不敏感、 体积小、不开裂、维护简便。因 此，最适宜用于防火要求高，负 荷波动大以及污秽潮湿的恶劣环 境中。如：机场、发电厂、冶金 作业、医院、高层建筑、购物中 心、居民密集区以及石油化工、 核电站、核潜艇等特殊环境中。
电力变压器的工作原理
变压器的基本原理是电磁感应原理，现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理（如上 图）：当一次侧绕组上加上电压Ú1时，流过电流Í 1，在铁芯中就产生交变磁通Ø1，这些磁通称 为主磁通，在它作用下，两侧绕组分别感应电势É1，É2，感应电势公式为：E=4.44fNØm 式中：E--感应电势有效值 f--频率 N--匝数 Øm--主磁通最大值 由于二次绕组与一次绕组匝数不同，感应电势E1和E2大小也不同，当略去内阻抗压降后， 电压Ú1和Ú2大小也就不同。 当变压器二次侧空载时，一次侧仅流过主磁通的电流（Í 0），这个电流称为激磁电流。当二 次侧加负载流过负载电流Í 2时，也在铁芯中产生磁通，力图改变主磁通，但一次电压不变时， 主磁通是不变的，一次侧就要流过两部分电流，一部分为激磁电流Í 0，一部分为用来平衡Í 2， 所以这部分电流随着Í 2变化而变化。当电流乘以匝数时，就是磁势。 上述的平衡作用实质上是磁势平衡作用，变压器就是通过磁势平衡作用实现了一、二次侧的能 量传递。 变压器的变比：K=U1/U2=N1/N2
油浸式变压器 干式变压器
变压器工作原理
• 变压器的构造：
变压器主要由：铁芯、绕组、油箱、附件 等组成。
变压器工作原理
• 铁芯是变压器的磁路部分，由铁芯柱（柱上套装绕组）、 铁轭（连接铁芯以形成闭合磁路）组成，为了减小涡流和 磁滞损耗，提高磁路的导磁性，铁芯采0.35mm~0.5mm厚 的硅钢片涂绝缘漆后交错叠成。 • 小型变压器铁芯截面为矩形或方形，大型变压器铁芯截面 为阶梯形，这是为了充分利用空间。
• 当附近的设备着火、爆炸或发生其他情况，对于干式电力变压器具构 成严重威胁。 • 干式电力变压器跳闸和着火时，应按下列要求处理：
– 干式电力变压器跳闸后，经判断确认跳闸不是由内部故障所引起 ，可重新投入运行，否则作进一步检查； – 干式电力变压器跳闸后，停用风机；
– 干式电力变压器着火时，立即断开电源，停止风冷装置，并迅速 采取灭火措施。
变压器原理及运行维护
主讲：欧阳小青
目录：
电力变压器的用途和分类 电力变压器的结构 电力变压器的工作原理 电力变压器的运行与维护 干式变压器的运行与维护 油浸式变压器运行与维护 电力变压器的故障分析和处理
电力变压器的用途和分类
变压器的用途： 变压器是一种常见的电气设备， 可用来把某种数值的交变电压变换 为同频率的另一数值的交变电压，也可以改变交流电的数值及变换 阻抗或改变相位,以满足不同负载的需求。 变压器的分类： 按其用途不同，有电源变压器、电力变压器，调压变压器，仪用互 感器，隔离变压器。 按结构分为双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器及自耦变 压器。 按铁心结构分为壳式变压器和心式变压器。 按相数分为单相变压器、三相变压器和多相变压器。 按工作频率范围分为低频变压器、中频变压器、高频变压器 变压器的种类虽多，但基本原理和结构是一样的。
变压器工作原理
• 变压器的附件：
• • • • • • • • 1-铭牌； 3-吸湿器； 5-储油柜； 2-信号式温度计； 4-油标； 6-安全气道
7-气体继电器； 8-高压套管； 9-低压套管； 11-油箱； 13-器身； 15-小车 10-分接开关； 12-放油阀门； 14-接地板；
变压器工作原理
变压器工作原理
• 绕组是变压器的电路部分，采 用铜线或铝线绕制而成，原、 副绕组同心套在铁芯柱上。 • 为便于绝缘，一般低压绕组在 里，高压绕组在外，但大容量 的低压大电流变压器，考虑到
引出线工艺困难，往往把低压
绕组套在高压绕组的外面。
电力变压器的工作原理
三相变压器的结构及绕组联接 变 压 器 铁 芯
干式变压器的运行与维护
6、绝缘件线圈外观检查： 要点：绝缘件和绕注线圈表面有无碳化和放电痕迹，是否有龟裂。 7、外壳及变压器室的检查： 要点：检查是否有异物进入、雨水滴入和污染，门窗照明是否完好、 温度是否正常。
干式变压器的运行与维护
• • • • • 干式电力变压器有下列情况之一时立即停运： 响声明显异常增大，或存在局部放电响声； 发生异常过热现象； 冒烟或着火； 当发生危及安全的故障而有关保护装置拒动；
变压器工作原理
• 变压器的额定容量 、额定电压、额定 电流之间的关系为 ： • 单相变压器： S N U1N I1N U 2 N I 2 N
• 三相变压器：
S N 3U1N I1N 3U 2 N I 2 N
变压器工作原理

变压器三相绕组接线有两种 ：
1、星形联结
星形联结记作：“Y”或 “y”
干式变压器的运行与维护
干式变压器的预防性试验： 1、预防性试验宜为每三年一次，当发生故障时应视需要提前进行。预防性试验记录应详 尽、准确。测试内容包括： 测量绕组直流电阻、绕组绝缘电阻、铁芯绝缘电阻、工频耐压、感应耐压数据。 对曾经处于短期急救等超负载运行状态的干式电力变压器，还应测试空载损耗、负载 损耗、空载电流数据。 2、局部放电试验应每隔3～5年定期进行一次。当局放值大于50PC时，应进一步加强监视 和缩短测试周期；当局放值异常增大至100PC时，应停止运行。 3、 温控和温显装置应有一定数量的备品，或使用后重新送检合格的产品。预防性试验时 应将温控和温显装置送原制造厂或计量机构进行周期检定。超过使用期的装置都应及时更 新。 4、风冷装置电动机的绝缘电阻和噪声水平测量周期，应根据风冷装置的累积工作时间决 定。 5、有载调压开关预防性检查和试验的周期，宜每切换操作10000次或运行二年后进行一 次。检查和试验的内容为开关的外部状态、机械状态、绝缘完整性、选择开关的接触性能、 电动机及其驱动机构、位置指示以及保护继电器等的良好程度。同时测量开关的绝缘性、 电动机的绝缘性、限流电阻的电阻值、真空开关的密封性。
2、三角形联结 三角形联结记作：“D” 或“d”
干式变压器的运行与维护
干式变压器的日常维护及控制要点： 1、运行状况的检查： 要点：检查电压、电流、负荷、频率、功率因数、环境温度有无异常；及时记录 各种上限值，发现问题及时处理。 2、变压器温度检查： 要点：检查干式电力变压器温度是否正常，因为不仅影响到变压器的寿命，而且 会中止运行。在温度异常时，确保测温仪正常。温度计失灵，应及时修理更换。 3、异常响声、异常振动的检查： 要点：检查外壳、铁板有无振音，有无接地不良引起的放电声，附件有无常音及 异常振动，从外部能直接检测共振或异常噪音时，应立即处理。 4、风冷装置的检查： 要点：检查声音是否正常，确认有无振动和异常温度。风机应期手动试验。 5、嗅味： 要点：温度异常高时，附着的脏物或绝缘件是否烧焦，发生臭味，有异常应尽早 清扫、处理。
电力变压器的结构
油浸式变压器的主要部件组成： 1、铁芯。铁心是变压器中主要 的磁路部分。通常由含硅量较 高，厚度为 0.35 或 0.5 mm， 表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧 硅钢片叠装而成。 2、绕组。绕组是变压器的电路 部分，它是用纸包的绝缘扁线 或圆线绕成 。 3、油箱。 4、变压器的保护装置：主要 包括储油柜、吸湿器、安全 气道、气体继电器、净油器 温度计等。 5、出线套管。 6、调压装置。
油浸式变压器的运行与维护
• 变压器日常巡视检查一般包括以下内容： a.变压器的油温和温度计应正常，储油柜的油位应与温度 相对应，各部位无渗油、漏油； b.套管油位应正常，套管外部无破损裂纹、无严重油污、 无放电痕迹及其它异常现象； c.变压器音响正常； d.各冷却器手感温度应相近，风扇、油泵、水泵运转正常 ，油流继电器工作正常； e.水冷却器的油压应大于水压(制造厂另有规定者除外)； f.吸湿器完好，吸附剂干燥； g.引线接头、电缆、母线应无发热迹象； h.压力释放器、安全气道及防爆膜应完好无损； i.有载分接开关的分接位置及电源指示应正常； j.气体继电器内应无气体； k.各控制箱和二次端子箱应关严，无受潮；
三相变压器外观
三相变压器的联接
电力变压器的工作原理
变压器的主要参数： <一>额定电压 额定电压U1N/U2N 均指线值电压。原边额定电压U1N是指电源加在原绕组上的额定电压；副边额定 电压U2N是指原边加额定电压副边空载时副绕组的端电压，单位有：伏（V）或 千伏（kV）。 <二> 额定容量： 它是变压器额定工作条件下输出能力的保证值，是额定视在功率，单位有：伏安 （V•A）或千伏安（kV•A）或兆伏安（MV•A）。 一般容量在630kVA以下的为小型电力变压器；800~6300kVA的为中型电力变压 器；8000~63000kVA为大型电力变压器； 90000kVA及以上的为特大型电力变压器； 变压器视在功率计算公式：S=√3 UICOS￠
电力变压器的工作原理
<六>阻抗电压和负载损耗 双绕组变压器当一个绕组短接（一般为二次侧）另一绕组 流通额定电流而施加的电压称阻抗电压Uz，通常阻抗电压以额定电压 百分比表示 Uz%=(Uz/UN)*100%(且应折算到参考温度) 一个绕组短接（一般为二次）。另一绕组流通额定电流 时所汲取的有功功率称为负载损耗PR. 负载损耗＝最大一对绕组的电阻损耗＋附加损耗 附加损耗包括绕组温度损耗，并绕导线的环流损耗，结构 损耗和引线损耗，其中电阻损耗也称为铜耗，负载损耗也要折算到参 考温度 <七>温升和冷却方式 温升，变压器温升，对于空气冷却变压器是指测量部分的 温度与冷却空气温度之差； 一般规定：油浸式变压器上层油温不超过85℃ 干式变压器温度90℃启动风机，110 ℃报警，130 ℃跳闸
干式变压器的运行与维护
• 干式变压器的调压装置： • 无激磁调干式电力变压器的分接连接片调压范围为±5%Ue或±2×2．5%Ue， 应根据装设处电网运行电压水平来选定，并根据电网运行电压水平偏移幅度 进行低压侧电压水平校核，且应满足下列要求： • 1、按电源电压最低、变压器负荷最大，算出低压侧母线的最低电压UM，min ，并宜满足UM，min≧0.95Ue； • 2、按电源电压最高、变压器负荷最小，算出低压侧母线的最高电压UM，max ，并宜满足UM，max≦1.05Ue； • 当停电调节分接连接片时，还应记录分接连接片的调档范围。 • 干式变压器的温控装置： • 630KVA及以上的干式电力变压器应设温控或温控显装置。温控、温显装置应 满足抗震、电磁干扰不敏感、显示数字和动作正确，以及使用寿命的要求。 • 当采用膨胀式温控器时，膨胀式温控器还应满足干式电力变压器风机起停、 超温报警和超温跳闸和触发信号要求，其接点应能在测量范围内根据使用要 求设定。膨胀式温控器的质量保证期不应低于10年。 • 当采用电子式温控温显器时，其输入输出端子应采用接插件结构。电子式温 控温显器的质量保证期不应低于5年。 • 干式电力娈压器额定使用寿命不应少于20年。