第一节变压器的概述一、变压器的用途和分类变压器是一种静止的电气设备,它能把某一数值的交变电压变换为频率相同而大小不同的交变电压,以适应各种用电设备或安全用电和节约用电的需要。因此,变压器的应用很广泛。变压器的种类很多,可以按用途、绕组数、冷却方式等进行分类。1.按用途分类(1)电力变压器。用在输配电系统里,容量从几十kVA至几十万kVA,电压等级从几百V至几百kV。(2)调压变压器。输出电压可以根据需要调节。如:自耦调压变压器、感应调压器、移圈调压器等。(3)仪用互感器。分电压互感器和电流互感器两种,供测量高电压和大电流之用,或向继电保护系统提供控制电压和控制电流。(4)高压试验变压器。供电气设备高压试验之用。(5)控制变压器。是控制系统中的小容量变压器。(6)供给特殊电源用的变压器。如冶炼金属用的电炉变压器、硅整流器用的整流变压器、焊接金属用的电焊变压器等。2.按铁芯形式分类主要有铁芯式变压器和铁壳式变压器两大类型。此外,还有辐射形铁芯,渐开线)双绕组变压器。这种变压器应用很广泛,它具有两个彼此绝缘的绕组,其中一个绕组接交流电源,称为原边绕组(或原边);另一个绕组接负载,称为副边绕组(或副边)。(2)自耦变压器。它的绕组的一部分是高压边和低压边所共有的,另一部分只属于高压边,通常用在电压变化不太大的地方,具有节省材料、体积小、重量轻等优点。(3)三绕组变压器。它具有3个互相绝缘、不同电压的绕组。用在需要两种不同副边电压的地方。(4)多绕组变压器。这种变压器具有一种输入电压、多种输出电压的用途,一般用于特殊场合。4.按相数分类变压器按相数分类有单相变压器、三相变压器和多相变压器(如整流用的六相变压器)。5.按冷却介质和冷却方式分类(1)油浸变压器。这种变压器的铁芯与绕组完全浸没在变压器油里。它可分为油浸自冷、油浸风冷、强迫循环风冷、强迫循环水冷等冷却方式的变压器。(2)干式变压器。这种变压器不用变压器油,依靠辐射和周围空气的冷却作用,将热量散发到空气中去。(3)充气式变压器。这种变压器的铁芯和绕组放在密封的铁箱内,充以绝缘性能好、传热快、化学性能稳定的气体。现在用得最多的气体是六氟化硫(SF6)。二、变压器的铭牌数据变压器铭牌上记载着这台变压器的型号、额定数值等技术数据。现以电力变压器的铭牌为例说明如下。1.变压器型号根据国家标准《电力变压器》的规定,变压器产品型号的代表符号按表3.1中的顺序排表3.1变压器型号的代表符号序号单相三相绕组外冷却介质矿物油气体空气成型固体不标注续表序号箱壳外冷却介质空气自冷循环方式自然循环强迫循环强迫导向导体内冷蒸发冷却不标注绕组数双绕组三绕组调压方式无励磁调压有载调压不标注导线材质铜线铝线不标注标准系列油浸电力变压器按表3.1所列序号的顺序,组成它的基本型号,其后以短横线隔开,加注额定容量(kVA)/高压线圈电压等级(kV),即为变压器型号。如:S—500/10表示:三相自冷矿物油浸双绕组500kVA,10kV级电力变压器。SFPSZ—63000/110表示:三相强迫循环风冷三绕组有载调压63000kVA,110kV级电力变2.额定值(1)额定容量(Se)。在额定工作条件下,变压器输出的视在功率的保证值,三相变压器的额定容量是指三相容量的总和,单位是kVA(千伏安)或VA(伏安)。(2)额定电压(U1e和U2e)。原边额定电压(U1e)是指加到原绕组上电源的线电压额定值。副边额定电压(U2e)是当原绕组所接的电压为额定电压,调压开关接在额定分接头上,变压器空载时副边的线e)。可根据额定容量和额定电压计算出额定电流,单位是A。(4)额定频率(f)。我国规定为50Hz。(5)阻抗电压(Ub)。是额定电流通过绕组时产生的阻抗电压降占额定电压的百分比。(6)温升限度。包括绕组温升限度和油面温升限度,单位以表示。此外,铭牌上还给出相数、连接组别和接线图、使用条件、冷却方式等,还标出变压器的总重、油重等数据。第二节变压器的基本结构变压器由铁芯和绕组两大部分组成,此外还有油箱和其他附件,如图3.1电力变压器外形图。一、铁芯铁芯是变压器的磁路部分。根据铁芯的结构不同,变压器可分为芯式和壳式两大类,如图3.2所示。为了减少铁芯中的损耗,铁芯多用厚度为0.35~0.5mm的硅钢片叠成(硅钢片两面涂有绝缘漆),然后将铁芯夹紧,成为一个整体。容量较大的变压器铁芯用长条形硅钢片叠成,如图3.3所示。小容量变压器的铁芯用山字形、F字形、日字形以及卷片式(C形)铁芯,如3.4示。卷片式铁芯不用加工比较方便,且有较好的工作特性,还具备重量轻,体积小的优点。图3.1油浸式电力变压器1—湿度计2—吸湿器3—储油柜5—安全气道6—气体继电器7—高压套管8—低压套管9—分接开关10—油箱11—铁芯12—线芯式变压器和壳式变压器图3.3变压器铁芯的叠装图3.4小型变压器铁芯形式(a)山字形(b)口字形字形二、绕组绕组(又称线圈)是变压器的电路部分,它用包有绝缘材料的铜导线或铝导线绕制而成。小容量变压器的圈可做成长方形或正方形,电力变压器和其他容量较大的铁芯式变压器的线圈都做成圆筒形。根据将高、低压绕组分别套在铁芯上的相互位置不同,可分为同心式绕组和交叠式绕组,如图3.5所示。图3.5绕组形式(a)同心式绕组(b)交叠式绕组同心式绕组是在同一个铁芯柱上套有2个直径不同的圆筒形线(a)所示。一个为高压绕组,另一个为低压绕组。从绝缘方面考虑,低压绕组最好放在内层,高压绕组放在外层。这种绕组结构简单,便于制造,应用广泛。交叠式绕组是高、低压绕组交替地套在铁芯柱上,如图3.5(b)所示。为了便于绝缘,通常在靠近铁轭处放置低压绕组,中间放置高压绕组。这种绕组较复杂,但机械强度高,引线方便,一般用于低电压、大电流的变压器(如电焊变压器等)。变压器绕组接线端的标志一般规定:表示。末端用X,Y,Z表示。第三节其他附件1.变压器的油箱和冷却方式油箱是油浸式变压器的外壳。变压器的铁芯和绕组装配成一个整体后,浸放在盛满变压器油的油箱中。变压器油起着绝缘和冷却两种作用。油箱的形状与变压器的冷却方式有密切关系。变压器运行中要产生铜耗和铁耗。这些消耗都将转变为热量,使变压器的铁芯和绕组发热,温度升高,加速绝缘老化。为此,必须对变压器采取冷却措施。变压器主要有以下几种冷却方式:(1)油浸自冷式。浸没在油中的变压器铁芯和绕组中产生的热量,传给与它们接触的变压器油,使得热油上升,上面的冷油受排挤而下降,形成了变压器油的自然对流。这样热量被热油带走而传给油箱,再依靠油箱壁的辐射和周围空气的自然对流,把热量散发到空气中去。这种冷却方式运行可靠,不需附属设备,所以在中、小型容量的变压器中得到广泛使用。对于几百kVA以上的中型变压器,单靠油箱外表面散热就显得不够,常采用的方法是在 油箱壁上焊接油管,如图3.6所示,以加大散热表面和促进油箱内油的对流作用,可以更迅速地 把热量散发出去。 (2)油浸风冷式。对大容量的大型变压器,除加大散热表面以外,还要在散热器上加装风扇, 如图3.7 所示。 (3)强迫油循环冷却式。这种冷却方法是将变压器内的热油抽出,经冷却系统冷却后再送 回变压器油箱中。这种方法冷却速度很快,但结构复杂,只用于巨型变压器中。 图3.6 油箱壁上焊接油管散热的变压器 图3.7 风冷式可卸散热器部分结构图 2.储油柜 储油柜又名油枕,是一个卧式的圆筒形容器,装在油箱斜上方,经油管与油箱连通,如图 3.8 所示。当变压器油的体积随着油的温度升、降而膨胀或收缩时,依靠储油柜的作用,保证 油箱内充满变压器油,使油箱内的油不与空气接触。减慢了油的劣化速度。另外还应用油标 管以监视油位变化。储油柜内应保持规定的油位。 图3.8 油箱附件 1—油箱 2—储油柜 3—气体继电器 4—安全气道 3.呼吸器 呼吸器又名吸湿器,由铁管和玻璃容器组成。玻璃容器内装有干燥剂,通过铁管与储油柜 相通。当变压器油的体积膨胀或收缩时,储油柜排出和吸入的空气都要经过呼吸器过滤并吸 收空气中的水分。注意,干燥剂为蓝色,吸水后变为淡红色。如已变成淡红色,则须更换。干燥 剂烘干后仍可继续使用。 4.安全气道 安全气道又名防爆管,是一根铁管,下端接在油箱盖上,上端管口用玻璃或薄胶木板封口, 如图3.8 所示。当变压器内部发生严重故障时,温度升高,油剧烈分解产生大量气体,使油箱内 压力剧增,这时安全气道上端口防爆膜(即封口玻璃或薄胶木板)被冲破,油、气体从管口喷出, 防止变压器油箱爆炸或变形。 5.绝缘套管 变压器的高、低压绕组的引出线必须经过绝缘套管,使引出线.分接开关 分接开关又名调压开关,是调整电压变化的装置。通常在电力变压器的高压绕组上都设 有分接头(也叫抽头)。通过调压开关改变分接头的连接,就可以改变原、副绕组的匝数比。达 到了调节副边电压的目的。调压开关有两大类:一类是无载调压开关,必须使变压器脱离电源 后才能操作,这种开关结构简单,使用较广,调压范围为5%,另一类是有载调压开关,可在变 压器不间断供电的情况下操作。 7.气体继电器 气体继电器又名瓦斯继电器,是变压器的主要保护装置,装在变压器的油箱和储油柜之 间的管道中,如图3.8 所示。图3.9 是其外形。当变压器油受热分解产生的气体过量后,气体 继电器可自动接通信号回路,发出信号。当变压器内部发生严重故障时,气体继电器可自动接 通跳闸 图3.9 气体继电器外形 回路,切断电源,避免故障扩大。 8.测量装置 在变压器运行时,需要监视变压器的油面温度。小型油浸变压器可使用水银温度计,较大 的变压器通常用压力式温度计,如图3.10 所示。当变压器油温变化时,表头指针(黑针)偏转, 指示出相应的温度值。当变压器油达到某一温度值(此温度值通过表头的黄针调节显示,根据 变压器的使用说明调节)时,可自动接通信号电路发出信号或接通冷却系统进行冷却。当变压 器油温度过高(此温度值通过表头红针显示)时,可自动接通跳闸电路,切断电源,避免事故发生。 图3.10 压力式温度计 第四节 检修安全注意事项 (1)检修所用吊装工具、梯子、架子等必须事先进行严格检查,认定合格后方可使用。 (2)吊装工作中应由经验丰富的检修人员监督,协助吊装作业。 (3)检修人员应着装整洁,在变压器上部的作业人员,不得在衣袋里装带任何物件,不得向 下扔零部件和工具,从入孔进入油箱的作业人员,应确保工具不得掉入箱内。 (4)现场使用的临时开关应可靠固定,并有足够的离地高度。 (5)临时照明灯具,应使线路绝缘良好,并应装设在免受机械损伤的适当场所。 (6)注油时应设专人对变压器进行仔细检查,防止跑油、漏油。放油前,应检查储油柜上的 注油孔是否打开,安全气道与储油柜的连通管是否畅通,防止负压损坏防爆玻璃膜。 (7)检查变压器器身时,应考虑设置临时工作围栏。 (8)对变压器作电气试验时,他人不得在变压器上作与试验无关的工作。 (9)对变压器器身作检查试验(如测直流电阻或通电试验)时,严防因感应高压打火或中断 电流时的电弧引燃油纸等绝缘物。 (10)处理变压器引线焊接头及在器身周围进行明火作业时,必须有切实可行的防火措施。

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