电力变压器的相关知识

知识点：电力变压器

一  概述 

电力变压器（中文符号简称B，国际文字符号为T），电力变压器是供配电系统中最关键的一次设备，主要用于公用电网和工业电网中，将某一给定电压值的电能转变为所要求的另一电压值的电能，以利于电能的合理输送、分配和使用。

二  电力变压器的分类及特点

 1. 按功能分

（1）升压变压器  在远距离输配电系统中，用来把较低电压升高为较高的电压等级。这样做的目的是减少在输电线路中电能的损失。

（2）降压变压器  直接供电给各类用户的终端变电所，采用降压变压器。

2．按相数分

（1）单相变压器  单相变压器一般供小容量的单相设备专用。

（2）三相变压器  三相变压器广泛用于供配电系统的变电所中。

3．按绕组导体的材质分

（1）铜绕组变压器  铜绕组变压器的损耗更低，所以尤其是大容量的铜绕组变压器已得到更为广泛的应用。

（2）铝绕组变压器 铝绕组变压器的损耗高，但是价格比铜绕组变压器便宜。

4．按绕组型式分

（1）双绕组变压器  用于变换一个电压的场所。

（2）三绕组变压器  用于需两个电压的场所，有一个一次绕组，两个二次绕组。

（2）自耦式变压器  大多用在实验室中作调压用。其一次侧与二次侧不仅有磁的连接还有电的连接。

 5． 按容量系列分，用 R10系列来确定变压器的容量，即按R10约等于1.26的倍数递增，常用的有50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000、2500、3150 KV·A等。

（1）小型变压器  容量在500KV·A以下的变压器。

（2）中型变压器  容量在630～6300KV·A之间的变压器。

（3）大型变压器  容量在8000 KV·A以上的的变压器。

6．按电压调节方式分

（1）无载调压变压器  一般用于对电压水平要求不高的场所，特别是10KV及以下的配电变压器。

（2）有载调压变压器  在10KV以上的电力系统和对电压水平要求较高的场所主要采用有载调压变压器。

7．按安装地点分

（1）户内式

（2）户外式

 8．按冷却方式和绕组绝缘分

（1）油浸式  油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水冷式和强迫油循环冷却方式

特点：绝缘和散热性能好，价格较低，便于检修；油的可燃性使其不便用于易燃易爆和安全要求较高的场合。

1）自冷式用于普通的中小容量的变压器采用。

2）水冷式和强迫油循环冷却方式 用于大容量的油浸式变压器采用。

3）风冷式  用通风机来加强变压器的散热冷却一般用于大容量变压器（2000KV·A及以上）和散热条件较差的场所。

（2）干式  浇注式、开启式、封闭式

特点：结构简单，体积小，重量轻，防火、防尘、防潮，价格贵，用在安全防火要求较高的场所，如大型建筑物内的变电所、地下变电所和矿井内变电所。

（3）充气式（SF6） 利用充填的气体进行绝缘和散热的变压器

特点：电气性能优良，用于安全防火要求较高的场所，并常与其他充气电器配合，组成成套装置。

 9．按用途分

（1）普通变压器

（2）防雷变压器

（3）配电变压器  6～10kV／0.4kV的变压器

（4）主变压器  安装在总降压变电所的变压器

三  电力变压器的结构

    1. 变压器的基本结构 

（1）电路部分： 一次绕组  与系统电路和电源连接的绕组，二次绕组 与负载连接的绕组。 

  （2）磁路部分： 变压器的铁心（表面涂有绝缘漆膜的硅钢片交错叠成铁心） — 由铁轭和铁心柱组成 。

 2．常用三相油浸式电力变压器

 

上图为 三相油浸式电力变压器的结构

1—信号温度计  2—铭牌  3—吸湿器  4—油枕(储油柜)  5—油位指示器

6—防爆管  7—瓦斯继电器  8－高压套管 9—低压套管  10—分接开关

11—油箱及散热油管 12—铁心  13—绕组及绝缘  14—放油阀  15—小车 16—接地端子

（1）油箱  箱体、箱盖、散热装置、放油阀

1）箱体  

箱体内有绕组、铁心和变压器的油；变压器油既有循环冷却和散热作用，又有绝缘作用；绕组与箱体(箱壁、箱底)有一定的距离，由油箱内的油绝缘。

 2）油箱的四种结构

①散热管油箱  散热管的管内两端与箱体内相通，油受热后，经散热管上端口流人管体，冷却后经下端口又流回箱内，形成循环，用于1600KV·A及以下的变压器。

②带有散热器的油箱 用于2000KV·A以上的变压器。

③平顶油箱

④波纹油箱（瓦楞型油箱）

(2) 高低压套管  

套管为瓷质绝缘管，内有导体，用于变压器一、二次绕组接入和引出端的固定和绝缘。 

（3）瓦斯继电器  

容量在800KV·A及以上的油浸式变压器、户内式的变压器容量在400KV·A及以上安装；其作用是在变压器油箱内部发生故障时进行瓦斯保护。

 (4) 储油柜（油枕） 内储有一定的油

1）作用：补充变压器因油箱渗油和油温变化造成的油量下降，当变压器油发生热胀冷缩时保持与周围大气压力的平衡

 2）储油柜附件：  

吸湿器 与油枕内油面上方空间相连通，能够吸收进入变压器的空气中的水分，以保证油的绝缘强度。

（5）防爆管  

作用：  防止油箱发生爆炸事故。当油箱内部发生严重的短路故障时，油的急剧分解产生大量的瓦斯气体，导致油箱内部压力剧增从而使防爆管的出口处玻璃会自行破裂，释放压力，并使油流向一定方向喷出。

（6）分接开关  

作用： 用于改变变压器的绕组匝数以调节变压器的输出电压。

3   三相干式电力变压器的结构

 

上图为环氧树脂浇注绝缘的三相干式电力变压器

1－高压出线套管和接线端子  2－吊环  3－上夹件  4－低压出线接线端子  5－铭牌

6－环氧树脂浇注绝缘绕组  7－上下夹件拉杆  8－警示标牌  9－铁心  10－下夹件

11－小车  12－三相高压绕组间的连接导体  13－高压分接头连接片

( 1）结构特点：

1）高低压绕组各自用环氧树脂浇注，并同轴套在铁心柱上；

2）高低压绕组间有冷却气道，使绕组散热；

3）三相绕组间的连线也由环氧树脂浇注而成，使所有带电部分都不暴露在外。

（2）容量  30KV·A到几千KV·A，最高可达上万KV·A。

（3） 高压侧电压有6、10、35KV；低压侧电压为230/400V。

注：我国生产的干式变压器有SC系列和SG系列等。

四  三相电力变压器的联结组别

 电力变压器的联结组别定义： 变压器一、二次绕组采用的联结方式的类型及相应的一、二次侧对应线电压的相位关系。

常用的联结组别： Yyn0、Dyn11、Yzn11、Yd11、YNd11

1  三相电力变压器的联结组别

上图为变压器Yyn0联结组别

a) 一、二次绕组接线  b) 一、二次电压相量  c) 钟表表示

一次线电压和对应二次线电压的相位关系如同时钟在零点（12点）时时针与分针的位置一样。（图中一、二次绕组上标 “·”的端子为对应“同名端”，即“同极性端”）Yyn0联结组别的一次绕组采用星形联结，二次绕组为带中性线的星形联结

1）特点  

①线路中可能有的3n(n=1、2、3…)次谐波电流会注入公共的高压电网中；

②中性线的电流规定不能超过相线电流的25％；

③变压器一次绕组的绝缘强度要求较低（与Dyn11比较），因而造价比Dyn11型的稍低。

2）使用 

 ①负荷严重不平衡或3n次谐波比较突出的场合不宜采用这种联结；

②在TN和TT系统中由单相不平衡电流引起的中性线电流不超过二次绕组额定电流的25%、且任一相的电流在满载都不超过额定电流时可选用。

（2）Dyn11联结组别的示意图如图下图所示，其一次线电压和对应二次线电压的相位关系如同时钟在11点时时针与分针的位置一样。

a)一、二次绕组接线  b)一、二次电压相量  c) 钟表表示

其一次绕组为三角形联结，二次绕组为带中性线的星形联结

1）特点 

①抑制高次谐波  3n次谐波电流在其三角形的一次绕组中形成环流，不致注入公共电网;

②承受单相不平衡电流的能力远远大于Yyn0联结组别的变压器 按规定，中性线电流容许达到相电流的75%;

2）使用 对于现代供电系统中单相负荷急剧增加的情况，尤其在TN和TT系统中，Dyn11联结的变压器得到大力的推广和应用。 

五  三相电力变压器的铭牌及主要技术数据

电力变压器全型号的表示和含义如下：

（1）额定电压  

U1N（线电压）－ 一次侧的额定电压

U2N（线电压）－ 二次侧的额定电压

用KV表示，低压也可用V表示。

（2）额定电流  指变压器在容许温升下一、二次绕组长期工作所容许通过的最大电流，分别用I1N （线电流）— 一次侧额定电流,I2N（线电流）— 二次侧额定电流 ，单位是A。

（3）额定容量  变压器在规定的环境条件下（最高气温为+40℃），室外安装时，在规定的使用年限（一般以20年计）内能连续输出的最大视在功率，通常用KV·A作单位。

油浸式变压器顶层油温的温升，规定不得超过周围气温的55℃，按规定的工作环境最高温度为+40℃计，则变压器顶层油温不得超过+95℃

六 电力变压器的并列运行条件

1. 定义  两台及以上的变压器一、二次绕组的接线端分别并联连接投入运行，即为变压器的并列运行。

2. 条件

（1）所有并列变压器的电压变比必须相同， 即U1N＝U2N，容许差值不得超过±5％。

原因：二次电压较高的绕组将向二次电压较低的绕组供给电流，这一二次绕组内的环流引起电能损耗，导致绕组过热甚至烧毁。

（2）并列变压器的联结组别必须相同 ，就是一次电压和二次电压的相序和相位应分别对应相同。

理由：比如一台Yyn0联结和一台Dyn11联结的变压器，它们的二次电压出现30?的相位差，这一?U将在两台变压器的二次侧产生一个很大的环流，可能导致变压器绕组烧坏。 

3）并列变压器的短路电压（阻抗电压）须相等或接近相等，容许差值不得超过±10%。

原因： 并列运行的变压器的实际负载分配和它们的阻抗电压值成反比，如果阻抗电压相差过大，可能导致阻抗电压小的变压器发生过负荷现象。

（4）并列变压器的容量应尽量相同或相近，其最大容量和最小容量之比不易超过3︰1。

理由：  如果容量相差悬殊，造成运行的不方便。当并列变压器的性能不同时，可能导致变压器间的环流增加，还很容易造成小容量的变压器发生过负荷情况。

相关推荐链接：

1、油浸式电力变压器结构设计cad图

2、电力变压器计算单