变压器运行基础知识.ppt

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1、变压器运行基础知识,变压器的原理、作用,、变压器原理：利用电磁感应原理，把一种交流电压和电流转换成相同频率的的另一种或几种交流电压和电流，是一种静止的电器。电磁感应：通过闭合回路的磁通量发生变化，而在回路中产生电动势的现象称为电磁感应；这样产生电动势称为感应电动势，如果导体是个闭合回路，将有电流流过，其电流称为感生电流；变压器，发电机、各种电感线圈都是根据电磁感应原理工作。2、作用：仅改变交流电的电压，进行能量的传递，而不能产生能量，遵守能量转换和守恒原理。,变压器的原理,变压器的原理,变压器由一次绕组和二次绕组和铁芯组成。当一次绕组加上交流电压时，则一次绕组中产生电流，铁芯中产生交变磁通。交

2、变磁通在一次、二次绕组中感应电动势，一次、二次侧的感应电动势之比等于一次、二次侧匝数之比。当二次侧接上负载时，二次侧电流也产生磁通，而主磁通由于外加电压不变而趋于不变，随之在一次侧增加电流，使磁势达到平衡，这样，一次侧和二次侧通过电磁感应而实现了能量的传递。,电力变压器的结构,每台较大容量的变压器，一般是由铁芯、绕组、油箱、绝缘套管等主要部分组成。铁芯和绕组是变压器进行电磁能量转换的有效部分，称为变压器的器身。油箱是油浸式变压器的外壳，箱内灌满了变压器油，变压器油起绝缘和散热作用。绝缘套管是将变压器内部的高低压引线引到油箱的外部，不但作为引线对地的绝缘，而且担负着固定引线的作用，以下分述各部分

3、的内容。,电力变压器的铁芯,铁芯是变压器的磁路，为提高变压器磁路的导磁率，铁芯材料采用高导磁性能的硅钢片，为减少交变磁通在铁芯中引起的涡流损耗，一铁芯通常是用0.280.35毫米相互绝缘的硅钢片迭成。变压器铁芯的基本结构有两种，一种叫心式铁芯，一种叫壳式铁芯。由于心式变压器结构比壳式简单且绕组与铁芯间的绝缘易处理，故电力变压器一般都制造成心式铁芯。,电力变压器的铁芯,三相心式变压器有三相三柱式和三相五柱式两种。三相三柱式是将A、B、C。三相的三个绕组分别放在三个铁芯柱上，三个铁芯柱与上下两个磁轭共同构成磁回路。三相五柱式与三相三柱式相比较，在铁芯柱两头多了两个分支铁芯，称为旁轭。旁轭没有绕组。

4、随着电力变压器单台容量的不断增大，其体积也相应地增大，与运输的高度限制发生矛盾，解决的办法之一是采用三相五柱式铁芯。它能将变压器的上下铁轭高度几乎各减去一半，即整个变一压器降低了一个铁轭的高度，而降低后，铁轭中的磁通密度仍保持原值。,电力变压器的铁芯,大容量变压器中，为节省材料和充分利用空间，铁芯柱的截面一般做成一个外接圆的多级阶梯形。随着变压器容量的不断增大，铁芯柱的直径也随着增大，阶梯的级数也随着增加。，为了使铁芯中发出的热量被绝缘油的循环时充分地带走，以达到良好的冷却效果，除铁芯柱的截面做成阶梯形外，还设有散热沟（油道），散热沟的方向做成与钢片平行的，也可做成垂直的,电力变压器的铁芯,铁

5、芯的装配有直接接缝、半直半斜接缝和全斜接缝低损耗的电力变压器。这样在磁力线改变方向时损耗可降到最低；这种装配方式使芯柱和轭部无空港螺孔，从而减小了由于冲孔产生的铁损。由于钢片无孔，钢片的夹紧采用环氧玻璃粘带绑扎。减少了附加损耗。变压器铁芯与油箱绝缘，铁芯地线经附加绝缘套管引至油箱外接地。,电力变压器的铁芯,电力变压器的铁芯是接地的，这是因为：运行中变压器铁芯及其他附件都处于绕组周围的电场内，如果不接地，铁芯及其他附件必然产生一定的悬浮电位，在外加电压的作用下，当该电位超过对地放电电压时，就会出现放电现象。为了避免变压器的内部放电，所以铁芯要接地。而且为了放止产生环流，变压器铁芯只能一点接地。,

6、电力变压器的绕组,绕组是变压器的电路部分，由绝缘导线组成。高低压绕组在铁芯柱上按同心圆筒的方式套装，在一般情况下，总是将低压绕组放在里面靠近铁芯处，以利于绝缘，把高压绕组放在外面，高低压绕组间，低压绕组与铁芯柱之间留有绝缘间隙的散热通道。同心绕组按其结构不同可分为圆筒形绕组，螺旋形绕组，连续式绕组，纠结式绕组、同屏蔽式绕组等形式。,电力变压器的绕组,容量稍大的变压器的低压绕组匝数很少，但电流却很大。所以要求线匝的横截面很大，通常用很多根导线（6根或更多）并联起来绕，螺旋形绕组每匝并联导线数量较多，而且是沿径向一根压着一根地叠起来绕。并联的导线绕成一个螺旋，中间隔以沟道。当螺旋形绕组并联导线更多

7、时（如12根）时，就把并联导线分成两组并排绕组，形成双螺旋式。,电力变压器的绕组,为了减少大型变压器在采用多股导线并绕时所产生的附加损耗，绕组往往需要作换位处理。通常采用换位导线；所谓换位导线，就是将多股分散的并绕导线，在绕制前，先按照一定的规律，360。连续地进行换位。在应用时。把换位导线当作一根导线来绕制。换位导线被广泛使用于大容量电力变压器。,电力变压器的绕组,为了使绕组有效地散热，绕组设有散热油道。在双绕组变压器强迫油循环导向冷却系统中。压力油在高低压绕组之间，有各自的流通路线。绕组中有纵向和横向油道，压力油在油箱中按指定的导向有规律地定向流动，保证所有的统组都有低温冷却油流过，把热量

8、带走，使绕组得到有效的冷却，所以冷却效果比较理想。因此。目前大型变压器几乎都采用这种强迫导向冷却的方式。,电力变压器的外壳,变压器铁芯和绕组就放置在油浸式变压器的外壳内。外罩按变压器容量的大小，结构基本上有芯式和吊罩式两种。大容量变压器由于体积重量大，如采用吊芯式外罩结构，在实际检修中比较困难。因此，大型电力变压器的外罩，都毫不例外地做成吊罩式。这种箱壳犹如一只钟罩，故又称钟罩式油箱。当变压器铁芯和绕组需进行检修时，吊去外面钟罩形状的外壳，即上节外罩，变压器铁芯和绕组便全部暴露在外了，可以作充分的检修。,电力变压器的外壳,吊外罩显然比吊铁芯和绕组容易得多，不需要特别重型的起重设备。随着变压器技

9、术的发展，变压器的性能和可靠性大大提高，越来越多的大型变压器采用全焊接结构，这样可减少变压器的渗漏点，便于运行维护，缺点是一旦变压器出现故障，必须切开变压器外壳；我厂主变压器的外罩为全焊接结构，启备变和高厂变采用钟罩式。,电力变压器的油枕,但当油温变化时，油的体积会膨胀或收缩，每个变压器设有一个油枕，油浸式变压器的壳体内充满了变压器油，油枕内的油通过瓦斯继电器的连通管与变压器壳体连通，变压器油既起冷却作用，又起绝缘作用。油中含杂质和水分将降低绝缘性能，变压器为全密封结构，变压器油不和外界空气接触。引起油面的升高和降低，油枕中一半是油，一半是空气。油和空气用胶囊隔离。,电力变压器的油枕,大型电力

10、变压器还在储油柜上部装一个呼吸器。当油受热膨胀后，储油柜的油面上升，胶囊内的空气通过呼吸器排到外面大气中去；当冷却时二油面下降，外部空气通过呼吸器的管子又进人胶囊内，呼吸器的下端装有能够吸收水分和杂质的物质。油枕上装有全封密式带磁性的油位指示器。,变压器油的作用,变压器油有以下几种主要作用：（1）绝缘作用 变压器油具有比空气高得多的绝缘强度。绝缘材料浸在油中，不仅可提高绝缘强度，而且还可免受潮气的侵蚀。（2）散热作用 变压器油的比热大，常用作冷却剂。变压器运行时产生的热量使靠近铁芯和绕组的油受热膨胀上升，通过油的上下对流，热量通过散热器散出，保证变压器正常运行。（3）消弧作用 在油断路器和变压

11、器的有载调压开关上，触头切换时会产生电弧。由于变压器油导热性能好，且在电弧的高温作用下能分触了大量气体，产生较大压力，从而提高了介质的灭弧性能，使电弧很快熄灭。,对变压器油的性能通常有以下要求：,（1）密度尽量小，以便于油中水分和杂质沉淀。（2）粘度要适中，太大会影响对流散热，太小又会降低闪点。（3）闪点应尽量高，一般不应低于135。（4）凝固点应尽量低。（5）酸、碱、硫、灰分等杂质含量越低越好，以尽量避免它们对绝缘材料、导线、油箱等的腐蚀。（6）氧化程度不能太高。氧化程度通常用酸价表示，它指吸收1克油中的游离酸所需的氢氧化钾量（毫克）。（7）安定度不应太低，安定度通常用酸价试验的沉淀物表示，

12、它代表油抗老化的能力。,瓦斯继电器,瓦斯继电器的作用是，当变压器出 现内部故障时，产生的气体将聚集在瓦斯继电器的上部，使油面降低。当油面降低到一定程度后，上浮筒便下沉，使水银接点接通，发出信号。如果是严重故障，油 流会冲击挡板，使之偏转，并带动挡板后的连动杆向上转动，挑动与水银接点卡环相连的连动环，使水银接点分别向与油流垂直的两侧转动，两水银接点同时接通，使开关跳闸或发出信号。,瓦斯继电器,常用瓦斯继电器有浮子式和挡板式两种。挡板式瓦斯继电器。是将浮子继电器的下浮子改为挡板结构。这两种瓦斯继电器的区别是，后者的挡板结构不随油面下降而动作，而是在油的流速达到每秒0.61.0米时才动作，所以挡板式

13、瓦斯继电器遇到油面下降或严重缺油时，不会造成严重瓦斯误动跳闸。,瓦斯继电器,新安装或大修后的变压器，在加油、滤油过程中，稍不注意就会将空气带入变压器的油箱内。投运前如果未将空气及时排出，则在变压器投运后，由于油温上升，油箱内的油将形成对流，将空气“赶出”油面，从而使瓦斯继电器动作。通常，内部存有的气体越多，瓦斯断电器的动作越频繁。在 投运初期，如果发现瓦斯继电器动作频繁，应根据变压器的音响、温度、油面以及加油、滤油情况进行综合分析。如果变压器运行正常，则可判定为进入空气所致。否则应取气体做点燃试验，以判断变压器本身是否存在故障以及故障性质，从而及时采取相应措施予以消除，避免故障扩大，保证变压器

14、安全运行。,压力释放阀,安全阀及自动复位泄压装置主要用于迅速释放变压器内可能产生的任何过大压力。以保证变压器不发生壳体结构严重变形、甚至爆炸或喷油着火等严重的损坏事故。当变压器发生故障时，由于某种原因没有立即切断电源，油箱内将产生很高的压力。为了防止油箱破坏，而装置防爆管。故障时，油箱内压力升高，油和气体通过压力释放阀喷出。,绝缘结构和绝缘磁管,变压器的绝缘可分为内绝缘和外绝缘：内绝缘是油箱内的各部分绝缘，外绝缘是套管上部对地和彼此之间的绝缘，内绝缘又可分为主绝缘和纵绝缘两部分。主绝缘是绕组与接地部分之间，以及绕组之间的绝缘。纵绝缘是同一绕组各部分之间的绝缘。变压器的绝缘套管，是将变压器内部的

15、高、低压引线引到变压器外罩外部，不但作为引线对地的绝缘，而且担负着固定引线的作用。,变压器的分级绝缘,分级绝缘就是压器的绕组靠近中性点的主绝缘水平绕组端部的绝缘水平低。相反，变压器首端与尾端绝缘水平一样的叫全绝缘。分级绝缘的变压器在运行中要注意事项：一般对分级绝缘的变压器规定：只许在中性点直接接地的情况下投入运行；如果几台变压器并联运行，投入运行后，若需将中性点断开时，必须投入零序过压保护，且投入跳闸位置,变压器电压的调整,电力系统正常运行时，必须控制电压的波动，电压变动范围一般规定不得超过额定值的5%。为了保证电压波动在一定范围内，就必须进行调压。用改变变压器绕组匝数进行调压是最常用的方法，

16、改变绕组匝数，即改变高压绕组的分接头，常在高压侧绕组进行。调压分为无励磁调压和有载调压，无励磁调压必须在变压器不带电的情况下进行，有载调压则可以带负荷进行。,变压器的分接开关,随着系统运行方式及负荷的不同，系统电压会发生波动，电压过低或过高都会影响电气设备的正常运行，甚至损坏设备影响安全生产，为了保证供电质量及电气设备的安全运行，必须根据系统电压的波动情况进行调压。调压通常的方法是改变变压器绕组的匝数来改变电压比，达到改变电压的目的。改变变压器绕组的匝数既在变压器绕组上设置计算好的分接头，通过该变分接头来改变线圈的匝数，连接和切换分头的机构就称为分接开关。,变压器的分接开关,变压器在高压绕组上

17、抽出适当的分头，通过改变这些分头的接法就可以改变电压，因为高压绕组是套在低压绕组的外边，引出分头进行连接比较方便，另外高压绕组电流小，引出线和分接开关的载流部分截面小，开关接触部分所选择的通流面也易解决。变压器调压的方式有两种，既有载调压和无载调压。所以分接开关也就分为有载分接开关和无载分接开关。,变压器的分接开关,无载调压方式又叫无激磁调压或无励磁调压，要求变压器必须停止运行，在不带电情况下变换绕组分接头这种分接开关叫做无载分接开关。有载调压方式是变压器运行中，在带有负荷的情况下允许改变绕组分接头，因此这种分接开关称为有载分接开关。启备变采用有载调压方式，主变、高厂变采用无载调压。,分裂变压

18、器,将变压器的低压绕组分裂成两个同容量绕组的变压器叫分裂变压器。分裂绕组变压器的用途，随着变压器容量的不断增大，当变压器副边发生短路时，短路电流很大，为有效地切除故障，必须在低压侧安装很大开断能力地断路器，当采用分裂绕组变压器后，由于分裂变压器地穿越阻抗较大，可有效地限制短路电流，我厂高厂变和启备变均采用分裂绕组变压器。,分裂变压器,分裂变压器的几个参数：穿越电抗：低压绕组的两个分支并联成一个绕组对高压绕组运行时的电抗。半穿越电抗：分裂绕组的一个分支对高压绕组运行的电抗。分裂阻抗：分裂变压器的一个分支对另一个分支运行时的阻抗。,分裂绕组变压器的结构原理,分裂绕组变压器与普通双绕组变压器的不同之

19、点在于，在它低压绕组中，在电磁参数上分裂成额定容量相等的两个完全对称的绕组，分裂绕组的布置形式决定了这两个绕组间仅有磁的联系，没有电的联系，为了获得良好的分裂效果，这种磁的联系是弱联系。由于低压侧两个绕组完全对称，所以它们与高压绕组之间所具有的短路电抗应相等，两个分裂绕组是相互独立供电的，但两个分裂绕组的容量相等，且为变压器额定容量的二分之一，或稍大于二分之一。,分裂变压器的优点：,限制短路电流明显。当分裂绕组一个支路短路时，由电网供给的短路电流经过分裂变压器的半穿越阻抗比穿越阻抗大，所供给的短路电流要比用双绕组变压器为小。同时分裂绕组另一路由电动机供给短路点的反馈电流，因受分裂阻抗限制，亦减

20、小很多。当分裂绕组的一个支路发生故障时，另一支路母线电压降低比较小。同样，当分裂变压器一个支路的电动机自启动，另一个支路的电压几乎不受影响.,干式变压器,浇注干式变压器的研制，在欧洲和日本已分别有四十多年和二十多年的历史。这种变压器不同于一般干式变压器，它的线圈是用电气和机械强度较高的环氧树脂浇注的，具有尺寸小、重量轻、耗电量少、噪音低、绝缘、防火、防潮情况好，以及安全可靠、安装方便。维护简单等特点。因此。它的应用范围和容量在不断扩大和增大。,干式变压器的绕组,高压绕组采用H级漆包线，多段圆筒式，层间绝缘采用F级诺麦克斯（NMN）复合绝缘，线圈内外用预浸树脂玻璃丝网格布加强，在真空状态下浇注固

21、化成型，局部放电量小于5PC，低压浇组采用铜（铝）箔绕制，层间绝缘采用D279环氧DMD预浸复合绝缘，经固化成型，使其成为一个坚固的刚体，一端部用树脂浇封固化成型，此种绝缘结构具有树脂层薄，散热快罗抗干裂，特别适用于短时过载及间断性高负荷。,干式变压器的铁芯,铁芯是变压器的核心部分之一，浇注干式变压器采用先进的工艺；高精度的剪切设备和优质的冷轧硅钢片，结构为45。，全斜接缝，无孔、拉板、预浸树脂玻璃丝无纬带梆扎，当采用步进叠装结构后，可降低空载损耗，激磁电流小，由于结构先进，叠装加工精细。保证了低损耗、低噪。,干式变压器的冷却方式,变压器采用空气自冷（AN）和强迫风汽（A F）两种冷却方式，可

22、根据需要配置风冷系统。当采用强迫空气冷却时，变压器输出容量可短时超负荷5 0，变压器正常运行时，需要合适的通风量，一般变压器为每IKW的损耗需要至少4m3/min的通风量，所以变压器应安装在通风环较好的地方，使线圈得到最佳的冷却效果。,干式变压器的温度控制系统,变压器可装有温度过热保护装置，温度限值由人工设定过热保护装置通过预埋在低压线圈内的pt100铂金电阻实现变压器温度检测与控制，该装置可提供如下功。巡回检测三相绕组温度值。显示最热一相绕组温度值。进行超温报警（声光警示），超温跳闸。风机启动，风机过载保护与计算机接口,变压器的主要参数,额定电压：变压器长时间运行所能承受的工作电压。变压器的

23、一个作用就是改变电压，因此额定电压是重要数据之一。额定电压是指在多相变压器的线路端子间或单相变压器的端子间指定施加的电压，或当空载时产生的电压，即在空载时当某一绕组施加额定电压时，则变压器所有其它绕组同时都产生电压。额定电压是指线电压。我国输变电线路电压等级（kV）为0.38、3、6、10、15（20）、35、63、110、220、330、500。线路始端（电源端）电压考虑了线路的压降将此等级电压高。因此，变压器的额定电压也相应提高，线路始端电压值（kV）0.4、3.15、6.3、10.5、15.75、38.5、69、121、242、363、550。35kV以下电压等级的始端电压比电压等级要高

24、5。而35kV及以上的要高10,变压器的主要参数,额定电流：变压器允许长期通过的工作电流。变压器的额定电流是由绕组的额定容量除以该绕组的额定电压及相应的系数（单相为1，三相为根号3）,而并得的电流经绕组线端的电流。是指线电流。,变压器的主要参数,额定容量：变压器额定电压、额定电流时连续运行能输送的容量。变压器的主要作用是传输电能，因此，额定容量是它的主要参数。额定容量是一个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以kVA或MVA表示，当对变压器施加额定电压时，根据它来确定在规定条件下不超过温升限值的额定电流。双绕组变压器的额定容量即为绕组的额定容量，（由于变压器的效率很高，通常一，二次侧的额

25、定容量设计成相等）多绕组变压器应对每个绕组的额定容量加以规定。其额定容量为量大的绕组额定容量；当变压器容量由冷却方式而变更时，则额定容量是指量大的容量。我国现在变压器的额定容量等级是按1.26的倍数增加的，如容量有100、125、160、200kVA等，只有30 kVA和63000 kVA以外的容量等级与优先数系有所不同。,变压器的主要参数,空载电流和空载损耗: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。通常Io以额定电流的百分数表示：Io%=(Io/IN)*100=0.13%空载电流的有功分量Ioa是损

26、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。,变压器的主要参数,短路损耗：将变压器二次短路，使一次侧电压逐渐升高，当二次绕组的短路电流达到额定值时，变压器所消耗功率，约等于变压器的铜耗。阻抗电压(短路阻抗)：将变压器二次绕组短路，使一次侧电压 逐渐升高，当二次绕组的短路电流达到额定值时，此时一次侧电压与额定电压比值百分数,变压器的主要参数,阻抗电压是涉及变压器成本、效率及运行的重要经济技术指标。同容量变压器，阻抗电压小的

27、成本低，效率高，价格便宜，另外运行时的压降及电压变动率也小，电压质量容易得到控制和保证。从变压器运行条件出发，希望阻抗电压小一些较好。从限制变压器短路电流条件出发，希望阻抗电压大一些较好，以免电气设备如断路器、隔离开关、电缆等在运行中经受不隹短路电流的作用而损坏，所以在制造变压器时，必须根据满足设备运行条件来设计阻抗电压，且应尽量小一些。,变压器的损耗,变压器的损耗分为铁损和铜损。变压器铁耗分基本铁耗和附加铁耗。基本铁耗主要是磁滞和涡流损耗。磁滞损耗与硅钢片材料的性质，磁通密度的最大值以及频率有关。涡流损耗主要与硅钢片厚度，磁通密度最大值，以及频率有关。附加铁耗主要有：在铁心接缝等处由于磁通密

28、度分布不均匀所引起的损耗；在拉紧螺杆、铁轭夹件，油箱壁等构件处所产生的涡流损耗。变压器铜耗分基本铜耗和附加铜耗。基本铜耗指原，副绕组内电流引起的欧姆电阻损耗。附加铜耗指由于基肤效应和邻近效应所引起电流的导线截面分布不均匀所产生的额外损耗。铜耗等于铁耗时效率最大。,变压器的接线组别,变压器的并列运行,变压器并联运行就是将两台或多台变压器的一、二次绕组分别接在各自的公共母线上，同时对负载供电。并联运行条件：电压比相等(允许相差0.5%)：目的是避免在并联变压器所构成的回路中产生环流。联结组别相同：联结组别一致，保证了副边电压的相位一致。各变压器的短路电压都相同(允许相差10%)：以使变压器的负载分

29、配与额定容量成正比。,电压互感器,电压互感器:又称仪用变压器，是一种电压变换装置。是将电力系统的高电压变成一定标准的低电压100V（小接地电流电网）或100/根号3V（接地电流电网）的电气设备。其工作原理、构造和接线方式都与变压器相同，主要区别在于电压互感器容量很小，通常只有几十VA或几百VA，并且在大多数情况下，它的负载是恒定的高阻抗，相当于变压器在低负载下运行，次级电压基本上等于次级感应电动势值。因此用电压互感器来间接测量电压，能准确反映高压侧的量值，保证测量精度。电压互感器初级电压有多高，其次级额定电压一般都是100V或100/根号3V。这样，与电压互感器次级线圈相连的各种仪表和继电器，

30、都可以统一制造而实现标准化。电压互感器二次绕组不允许短路。根据电压互感器的允许误差范围，可以把电压互感器的准确度分为0.2级、0.5级、1级和3级，,电流互感器,电流互感器:就是升压(降流)变压器。电流互感器是将高压系统中的电流或低压系统中的大电流变成一定量标准的小电流(5A或1A）的电气设备。电流互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等。它是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器，在测量交变电流的大电流时,为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流，另外线路上的电压都比较高如直接测量是非常危险的。电流互感器就起到变流和电气隔离作用，1次侧只有1到

31、几匝，导线截面积大，串入被测电路。2次侧匝数多,导线细,与阻抗较小的仪表(电流表/功率表的电流线圈)构成闭路。电流互感器二次绕组不允许开路。,THE END,变压器运行基础知识,变压器的原理、作用,、变压器原理：利用电磁感应原理，把一种交流电压和电流转换成相同频率的的另一种或几种交流电压和电流，是一种静止的电器。电磁感应：通过闭合回路的磁通量发生变化，而在回路中产生电动势的现象称为电磁感应；这样产生电动势称为感应电动势，如果导体是个闭合回路，将有电流流过，其电流称为感生电流；变压器，发电机、各种电感线圈都是根据电磁感应原理工作。2、作用：仅改变交流电的电压，进行能量的传递，而不能产生能量，遵守

32、能量转换和守恒原理。,变压器的原理,变压器的原理,变压器由一次绕组和二次绕组和铁芯组成。当一次绕组加上交流电压时，则一次绕组中产生电流，铁芯中产生交变磁通。交变磁通在一次、二次绕组中感应电动势，一次、二次侧的感应电动势之比等于一次、二次侧匝数之比。当二次侧接上负载时，二次侧电流也产生磁通，而主磁通由于外加电压不变而趋于不变，随之在一次侧增加电流，使磁势达到平衡，这样，一次侧和二次侧通过电磁感应而实现了能量的传递。,电力变压器的结构,每台较大容量的变压器，一般是由铁芯、绕组、油箱、绝缘套管等主要部分组成。铁芯和绕组是变压器进行电磁能量转换的有效部分，称为变压器的器身。油箱是油浸式变压器的外壳，箱

33、内灌满了变压器油，变压器油起绝缘和散热作用。绝缘套管是将变压器内部的高低压引线引到油箱的外部，不但作为引线对地的绝缘，而且担负着固定引线的作用，以下分述各部分的内容。,电力变压器的铁芯,铁芯是变压器的磁路，为提高变压器磁路的导磁率，铁芯材料采用高导磁性能的硅钢片，为减少交变磁通在铁芯中引起的涡流损耗，一铁芯通常是用0.280.35毫米相互绝缘的硅钢片迭成。变压器铁芯的基本结构有两种，一种叫心式铁芯，一种叫壳式铁芯。由于心式变压器结构比壳式简单且绕组与铁芯间的绝缘易处理，故电力变压器一般都制造成心式铁芯。,电力变压器的铁芯,三相心式变压器有三相三柱式和三相五柱式两种。三相三柱式是将A、B、C。三

34、相的三个绕组分别放在三个铁芯柱上，三个铁芯柱与上下两个磁轭共同构成磁回路。三相五柱式与三相三柱式相比较，在铁芯柱两头多了两个分支铁芯，称为旁轭。旁轭没有绕组。随着电力变压器单台容量的不断增大，其体积也相应地增大，与运输的高度限制发生矛盾，解决的办法之一是采用三相五柱式铁芯。它能将变压器的上下铁轭高度几乎各减去一半，即整个变一压器降低了一个铁轭的高度，而降低后，铁轭中的磁通密度仍保持原值。,电力变压器的铁芯,大容量变压器中，为节省材料和充分利用空间，铁芯柱的截面一般做成一个外接圆的多级阶梯形。随着变压器容量的不断增大，铁芯柱的直径也随着增大，阶梯的级数也随着增加。，为了使铁芯中发出的热量被绝缘油

35、的循环时充分地带走，以达到良好的冷却效果，除铁芯柱的截面做成阶梯形外，还设有散热沟（油道），散热沟的方向做成与钢片平行的，也可做成垂直的,电力变压器的铁芯,铁芯的装配有直接接缝、半直半斜接缝和全斜接缝低损耗的电力变压器。这样在磁力线改变方向时损耗可降到最低；这种装配方式使芯柱和轭部无空港螺孔，从而减小了由于冲孔产生的铁损。由于钢片无孔，钢片的夹紧采用环氧玻璃粘带绑扎。减少了附加损耗。变压器铁芯与油箱绝缘，铁芯地线经附加绝缘套管引至油箱外接地。,电力变压器的铁芯,电力变压器的铁芯是接地的，这是因为：运行中变压器铁芯及其他附件都处于绕组周围的电场内，如果不接地，铁芯及其他附件必然产生一定的悬浮电位

36、，在外加电压的作用下，当该电位超过对地放电电压时，就会出现放电现象。为了避免变压器的内部放电，所以铁芯要接地。而且为了放止产生环流，变压器铁芯只能一点接地。,电力变压器的绕组,绕组是变压器的电路部分，由绝缘导线组成。高低压绕组在铁芯柱上按同心圆筒的方式套装，在一般情况下，总是将低压绕组放在里面靠近铁芯处，以利于绝缘，把高压绕组放在外面，高低压绕组间，低压绕组与铁芯柱之间留有绝缘间隙的散热通道。同心绕组按其结构不同可分为圆筒形绕组，螺旋形绕组，连续式绕组，纠结式绕组、同屏蔽式绕组等形式。,电力变压器的绕组,容量稍大的变压器的低压绕组匝数很少，但电流却很大。所以要求线匝的横截面很大，通常用很多根导

37、线（6根或更多）并联起来绕，螺旋形绕组每匝并联导线数量较多，而且是沿径向一根压着一根地叠起来绕。并联的导线绕成一个螺旋，中间隔以沟道。当螺旋形绕组并联导线更多时（如12根）时，就把并联导线分成两组并排绕组，形成双螺旋式。,电力变压器的绕组,为了减少大型变压器在采用多股导线并绕时所产生的附加损耗，绕组往往需要作换位处理。通常采用换位导线；所谓换位导线，就是将多股分散的并绕导线，在绕制前，先按照一定的规律，360。连续地进行换位。在应用时。把换位导线当作一根导线来绕制。换位导线被广泛使用于大容量电力变压器。,电力变压器的绕组,为了使绕组有效地散热，绕组设有散热油道。在双绕组变压器强迫油循环导向冷却

38、系统中。压力油在高低压绕组之间，有各自的流通路线。绕组中有纵向和横向油道，压力油在油箱中按指定的导向有规律地定向流动，保证所有的统组都有低温冷却油流过，把热量带走，使绕组得到有效的冷却，所以冷却效果比较理想。因此。目前大型变压器几乎都采用这种强迫导向冷却的方式。,电力变压器的外壳,变压器铁芯和绕组就放置在油浸式变压器的外壳内。外罩按变压器容量的大小，结构基本上有芯式和吊罩式两种。大容量变压器由于体积重量大，如采用吊芯式外罩结构，在实际检修中比较困难。因此，大型电力变压器的外罩，都毫不例外地做成吊罩式。这种箱壳犹如一只钟罩，故又称钟罩式油箱。当变压器铁芯和绕组需进行检修时，吊去外面钟罩形状的外壳

39、，即上节外罩，变压器铁芯和绕组便全部暴露在外了，可以作充分的检修。,电力变压器的外壳,吊外罩显然比吊铁芯和绕组容易得多，不需要特别重型的起重设备。随着变压器技术的发展，变压器的性能和可靠性大大提高，越来越多的大型变压器采用全焊接结构，这样可减少变压器的渗漏点，便于运行维护，缺点是一旦变压器出现故障，必须切开变压器外壳；我厂主变压器的外罩为全焊接结构，启备变和高厂变采用钟罩式。,电力变压器的油枕,但当油温变化时，油的体积会膨胀或收缩，每个变压器设有一个油枕，油浸式变压器的壳体内充满了变压器油，油枕内的油通过瓦斯继电器的连通管与变压器壳体连通，变压器油既起冷却作用，又起绝缘作用。油中含杂质和水分将

40、降低绝缘性能，变压器为全密封结构，变压器油不和外界空气接触。引起油面的升高和降低，油枕中一半是油，一半是空气。油和空气用胶囊隔离。,电力变压器的油枕,大型电力变压器还在储油柜上部装一个呼吸器。当油受热膨胀后，储油柜的油面上升，胶囊内的空气通过呼吸器排到外面大气中去；当冷却时二油面下降，外部空气通过呼吸器的管子又进人胶囊内，呼吸器的下端装有能够吸收水分和杂质的物质。油枕上装有全封密式带磁性的油位指示器。,变压器油的作用,变压器油有以下几种主要作用：（1）绝缘作用 变压器油具有比空气高得多的绝缘强度。绝缘材料浸在油中，不仅可提高绝缘强度，而且还可免受潮气的侵蚀。（2）散热作用 变压器油的比热大，常

41、用作冷却剂。变压器运行时产生的热量使靠近铁芯和绕组的油受热膨胀上升，通过油的上下对流，热量通过散热器散出，保证变压器正常运行。（3）消弧作用 在油断路器和变压器的有载调压开关上，触头切换时会产生电弧。由于变压器油导热性能好，且在电弧的高温作用下能分触了大量气体，产生较大压力，从而提高了介质的灭弧性能，使电弧很快熄灭。,对变压器油的性能通常有以下要求：,（1）密度尽量小，以便于油中水分和杂质沉淀。（2）粘度要适中，太大会影响对流散热，太小又会降低闪点。（3）闪点应尽量高，一般不应低于135。（4）凝固点应尽量低。（5）酸、碱、硫、灰分等杂质含量越低越好，以尽量避免它们对绝缘材料、导线、油箱等的腐

42、蚀。（6）氧化程度不能太高。氧化程度通常用酸价表示，它指吸收1克油中的游离酸所需的氢氧化钾量（毫克）。（7）安定度不应太低，安定度通常用酸价试验的沉淀物表示，它代表油抗老化的能力。,瓦斯继电器,瓦斯继电器的作用是，当变压器出 现内部故障时，产生的气体将聚集在瓦斯继电器的上部，使油面降低。当油面降低到一定程度后，上浮筒便下沉，使水银接点接通，发出信号。如果是严重故障，油 流会冲击挡板，使之偏转，并带动挡板后的连动杆向上转动，挑动与水银接点卡环相连的连动环，使水银接点分别向与油流垂直的两侧转动，两水银接点同时接通，使开关跳闸或发出信号。,瓦斯继电器,常用瓦斯继电器有浮子式和挡板式两种。挡板式瓦斯继

43、电器。是将浮子继电器的下浮子改为挡板结构。这两种瓦斯继电器的区别是，后者的挡板结构不随油面下降而动作，而是在油的流速达到每秒0.61.0米时才动作，所以挡板式瓦斯继电器遇到油面下降或严重缺油时，不会造成严重瓦斯误动跳闸。,瓦斯继电器,新安装或大修后的变压器，在加油、滤油过程中，稍不注意就会将空气带入变压器的油箱内。投运前如果未将空气及时排出，则在变压器投运后，由于油温上升，油箱内的油将形成对流，将空气“赶出”油面，从而使瓦斯继电器动作。通常，内部存有的气体越多，瓦斯断电器的动作越频繁。在 投运初期，如果发现瓦斯继电器动作频繁，应根据变压器的音响、温度、油面以及加油、滤油情况进行综合分析。如果变

44、压器运行正常，则可判定为进入空气所致。否则应取气体做点燃试验，以判断变压器本身是否存在故障以及故障性质，从而及时采取相应措施予以消除，避免故障扩大，保证变压器安全运行。,压力释放阀,安全阀及自动复位泄压装置主要用于迅速释放变压器内可能产生的任何过大压力。以保证变压器不发生壳体结构严重变形、甚至爆炸或喷油着火等严重的损坏事故。当变压器发生故障时，由于某种原因没有立即切断电源，油箱内将产生很高的压力。为了防止油箱破坏，而装置防爆管。故障时，油箱内压力升高，油和气体通过压力释放阀喷出。,绝缘结构和绝缘磁管,变压器的绝缘可分为内绝缘和外绝缘：内绝缘是油箱内的各部分绝缘，外绝缘是套管上部对地和彼此之间的

45、绝缘，内绝缘又可分为主绝缘和纵绝缘两部分。主绝缘是绕组与接地部分之间，以及绕组之间的绝缘。纵绝缘是同一绕组各部分之间的绝缘。变压器的绝缘套管，是将变压器内部的高、低压引线引到变压器外罩外部，不但作为引线对地的绝缘，而且担负着固定引线的作用。,变压器的分级绝缘,分级绝缘就是压器的绕组靠近中性点的主绝缘水平绕组端部的绝缘水平低。相反，变压器首端与尾端绝缘水平一样的叫全绝缘。分级绝缘的变压器在运行中要注意事项：一般对分级绝缘的变压器规定：只许在中性点直接接地的情况下投入运行；如果几台变压器并联运行，投入运行后，若需将中性点断开时，必须投入零序过压保护，且投入跳闸位置,变压器电压的调整,电力系统正常运

46、行时，必须控制电压的波动，电压变动范围一般规定不得超过额定值的5%。为了保证电压波动在一定范围内，就必须进行调压。用改变变压器绕组匝数进行调压是最常用的方法，改变绕组匝数，即改变高压绕组的分接头，常在高压侧绕组进行。调压分为无励磁调压和有载调压，无励磁调压必须在变压器不带电的情况下进行，有载调压则可以带负荷进行。,变压器的分接开关,随着系统运行方式及负荷的不同，系统电压会发生波动，电压过低或过高都会影响电气设备的正常运行，甚至损坏设备影响安全生产，为了保证供电质量及电气设备的安全运行，必须根据系统电压的波动情况进行调压。调压通常的方法是改变变压器绕组的匝数来改变电压比，达到改变电压的目的。改变

47、变压器绕组的匝数既在变压器绕组上设置计算好的分接头，通过该变分接头来改变线圈的匝数，连接和切换分头的机构就称为分接开关。,变压器的分接开关,变压器在高压绕组上抽出适当的分头，通过改变这些分头的接法就可以改变电压，因为高压绕组是套在低压绕组的外边，引出分头进行连接比较方便，另外高压绕组电流小，引出线和分接开关的载流部分截面小，开关接触部分所选择的通流面也易解决。变压器调压的方式有两种，既有载调压和无载调压。所以分接开关也就分为有载分接开关和无载分接开关。,变压器的分接开关,无载调压方式又叫无激磁调压或无励磁调压，要求变压器必须停止运行，在不带电情况下变换绕组分接头这种分接开关叫做无载分接开关。有

48、载调压方式是变压器运行中，在带有负荷的情况下允许改变绕组分接头，因此这种分接开关称为有载分接开关。启备变采用有载调压方式，主变、高厂变采用无载调压。,分裂变压器,将变压器的低压绕组分裂成两个同容量绕组的变压器叫分裂变压器。分裂绕组变压器的用途，随着变压器容量的不断增大，当变压器副边发生短路时，短路电流很大，为有效地切除故障，必须在低压侧安装很大开断能力地断路器，当采用分裂绕组变压器后，由于分裂变压器地穿越阻抗较大，可有效地限制短路电流，我厂高厂变和启备变均采用分裂绕组变压器。,分裂变压器,分裂变压器的几个参数：穿越电抗：低压绕组的两个分支并联成一个绕组对高压绕组运行时的电抗。半穿越电抗：分裂绕

49、组的一个分支对高压绕组运行的电抗。分裂阻抗：分裂变压器的一个分支对另一个分支运行时的阻抗。,分裂绕组变压器的结构原理,分裂绕组变压器与普通双绕组变压器的不同之点在于，在它低压绕组中，在电磁参数上分裂成额定容量相等的两个完全对称的绕组，分裂绕组的布置形式决定了这两个绕组间仅有磁的联系，没有电的联系，为了获得良好的分裂效果，这种磁的联系是弱联系。由于低压侧两个绕组完全对称，所以它们与高压绕组之间所具有的短路电抗应相等，两个分裂绕组是相互独立供电的，但两个分裂绕组的容量相等，且为变压器额定容量的二分之一，或稍大于二分之一。,分裂变压器的优点：,限制短路电流明显。当分裂绕组一个支路短路时，由电网供给的

50、短路电流经过分裂变压器的半穿越阻抗比穿越阻抗大，所供给的短路电流要比用双绕组变压器为小。同时分裂绕组另一路由电动机供给短路点的反馈电流，因受分裂阻抗限制，亦减小很多。当分裂绕组的一个支路发生故障时，另一支路母线电压降低比较小。同样，当分裂变压器一个支路的电动机自启动，另一个支路的电压几乎不受影响.,干式变压器,浇注干式变压器的研制，在欧洲和日本已分别有四十多年和二十多年的历史。这种变压器不同于一般干式变压器，它的线圈是用电气和机械强度较高的环氧树脂浇注的，具有尺寸小、重量轻、耗电量少、噪音低、绝缘、防火、防潮情况好，以及安全可靠、安装方便。维护简单等特点。因此。它的应用范围和容量在不断扩大和增