干式变压器培训材料Word文档格式.docx
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5、变压器的分类
变压器的种类很多，根据不同的分类标准会得出不同的分类结果。
按用途分：
分为电力变（用于电力系统的变压器）和特种变（其它各类变压器又称为杂类变压器）；
按相数分：
单相变压器，三相变压器和多相变压器；
按绕组分：
双绕组变压器，自耦变压器，三绕组变压器和多绕组变压器；
按冷却条件分：
油浸式变压器（包括油浸自冷，油浸风冷，强风冷却，强油水冷等），干式变压器和充气式变压器；
按调压方式分：
有载调压和无励磁调压等。
6、变压器产品型号的表示方法
变压器产品型号的表示方法我们用一个图来表示：
防护代号（一般不标，TH湿热，AT干热）
高压绕组额定电压等级（kV）
额定容量（kVA）
设计序号（1，2，3等；
半铜半铝加b）
调压方式（无励磁调压不标，Z表示有载调压）
导线材质（铜线不标，L表示铝线,B铜箔，LB铝箔）
绕组数（双绕组不标,S三绕组，F双分裂绕组）
循环方式（自然循环不标，P强迫循环）
冷却方式（J油浸自冷，亦可不标，G干式空气自冷，C干式浇注绝缘，F油浸风冷，S油浸水冷）
相数（D单相，S三相）
绕组耦合方式（一般不标，O自耦）
例如：
OSFPSZ—25000/220表示自耦三相强迫油循环风冷三绕组铜线有载调压，额定容量
25000kVA，高压绕组额定电压220kV级电力变压器。
有些厂家高压绕组额定电压等级后面还把低压绕组的电压等级也表示出来了的，这时，在高低压之间应该用冒号隔开。
如：
SCB9—1250/10：
0.4。
7、变压器的调压方式
变压器的调压方式分为两种，无励磁调压和有载调压。
所谓无励磁调压指的是变压器二次侧不带负载，一次侧也与电网断开（无电源励磁）的调压方式。
带负载进行变换线圈分接的调压，称为有载调压。
8、变压器的技术数据
对变压器性能的描述得依靠变压器得技术数据。
技术数据是变压器生产和使用、询价和订货时的主要依据。
变压器的技术数据一般都标在铭牌上。
变压器的技术数据内容包括：
①、相数和额定频率
变压器分为单相和三相两种。
一般均制成三相变压器以直接满足输配电的要求，小型变压器有制成单相的，特大型变压器为了满足运输的要求，做成单相运输到现场后组装成三相变压器。
变压器的额定频率就是所设计的变压器的运行频率，我国为50Hz。
当频率由50Hz变为60Hz时，变压器的电抗值增加1.2倍，负载损耗增加1.12倍，总损耗增加，温升增加，输出容量要降低，空载电流的无功分量和空载损耗要降低。
②、额定电压、额定电压组合和额定电压比
a、额定电压变压器的一个重要作用就是改变电压，因此额定电压是变压器的一个重要数据。
变压器的额定电压应与所连接的输变电线路的电压相符合，我国的输变电线路的电压等级（kV）为
0.38361015（20）3563110220330500
输变电线路电压等级就是线路终端的电压值，因此与线路终端侧连接的变压器的额定电压与上面的数值相同。
线路始端（电源端）电压考虑到线路的压降将比上面的数值高。
35kV以下电压等级的始端电压比电压等级高5％，而35kV及以上的要高10％，因此，变压器的额定电压也相应提高。
线路始端电压值（kV）为
0.43.156.310.515.7538.569121242363550
额定电压是指线电压，且均以有效值表示。
b、额定电压组合变压器的额定电压就是各绕组的额定电压，是指施加的或空载时产生的电压。
空载时，某一绕组施加额定电压，则变压器其它绕组都同时产生额定电压。
绕组之间额定电压组合是有规定的，比如高压为10（6）kV时，低压为0.4kV等。
c、额定电压比额定电压比是指高压绕组与低压或中压绕组的额定电压之比，所以额定电压比K≥1。
③、额定容量
变压器的主要作用就是传输电能，因此额定容量是它的主要数据。
它是表观容量的惯用值，表征传输电能的大小。
变压器的额定容量与绕组的额定容量有所区别：
双绕组变压器的额定容量即为绕组的额定容量；
多绕组变压器应对每个绕组的额定容量加以规定，其额定容量为最大绕组的额定容量；
当变压器容量由冷却方式而变更时，则额定容量是指最大的容量。
我国现在的变压器的额定容量等级是按
倍数增加的R10优先系数，只有30kVA和63000kVA以上的容量等级与优先系数有所不同，具体的容量等级见表
变压器的容量等级（kVA）
10
100
1000
10000
（120000）
125
1250
12500
（150000）
160
1600
16000
（180000）
20
200
2000
20000
（240000）
250
2500
25000
（360000）
（30）
315
3150
31500
等等
400
4000
40000
50
500
5000
50000
63
630
6300
63000
80
800
8000
（90000）
变压器的额定容量的大小与电压等级也是密切相关的。
电压低，容量大时电流大，损耗增大；
电压高、容量小时绝缘比例过大，变压器尺寸相对增大。
因此，电压低的容量必小，电压高的容量必大。
按国内传统习惯变压器也可按其额定容量大致分为：
小型变压器（≤1600kVA），中型变压器（630－6300kVA），大型变压器（8000－63000kVA）和特大型变压器（>
63000kVA）。
④、额定电流
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相系数（单相为1，三相为
），而算出的流经绕组线段的电流。
因此，变压器的额定电流就是各绕组的额定电流，是指线电流，也以有效值表示。
但是，组成三相组的单相变压器，如绕组为三角形联结，绕组的额定电流以线电流为分子，
为分母表示，例如500/
A。
变压器在额定容量运行时，绕组的电流为额定电流。
⑤、绕组的联结组标号
a、绕向与极性
线圈中感应电势的方向与线圈的绕向有关。
因此，绕向决不能搞错。
线圈的绕向分两种，即左绕向和右绕向。
绕组的绕向是按绕组的首端起头算起的线匝绕制方向。
左绕向：
由起绕端开始，线匝沿左螺旋方向前进（层式、螺旋式），或面对绕组起绕端观察时，线匝由起绕头开始，按逆时针方向旋转时为左绕向。
右绕向：
由起绕端开始，线匝沿右螺旋方向前进（连续式），或面对绕组起绕端观察时，线匝由起绕头开始，按顺时针方向旋转时为右绕向。
在变压器中，虽然原电压与付电压都是交变的，但在某一瞬间原绕组的两个端头中必定有一个具有高电位，另一端头具有低电位。
同时，付绕组也必定是一个端头为高电位，另一个端头为低电位，通常，把原付绕组中同时具有高电位或低电位的端头称作同名端，或同极性端。
端头的标号按国标规定：
一律把高压或低压绕组的同极性端标为首端或末端，高压绕组首端用英文字母大写的A、B、C，末端用大写的字母X、Y、Z表示；
低压绕组首端用小写字母a、b、c，末端用小写的字母x、y、z表示，中压绕组用大写字母右下角加m表示。
下面我们研究一下极性、绕向与感应电势三者之间的关系（原付绕组套在一个铁心柱上的情况）
1、绕向相同，标号相同，如图2－5－2－a，假设原绕组感应电势正方向是从AX，显然付绕组的感应电势也是从ax，即原付边感应电势同相位。
2、标号相同但绕向相反，如图2－5－2－b，如果原绕组感应电势从AX，则付绕组感应电势从xa，即原、付绕组感应电势反相，也就是相位差1800。
3、绕向相同但标号相反，如图2－5－2－c，可见原付绕组感应电势也是反相的。
4、绕向相反，标号相反，如图2－5－2－d，如果原电势从AX，由于付绕组的绕向相反，所以付电势反相，又由于标号是反标注的，所以付电势仍由ax，那么原付电势为同相位。
从上面的讨论可以看出，感应电势的方向决定于绕向，对于同一铁心柱上的二个绕组，如果绕向相同则感应电势的方向也相同，绕向相反则感应电势的方向也相反。
至于极性，则是人为规定的一种规律，由于极性也决定感应电势的方向，因此极性既不能搞错又要符合规律。
从图中可以看出，如要使原付感应电势保持同相或反相，改变付绕组的标号就能满足要求。
但在实际上这是不可能的，如2－5－2－d，按规律付绕组的端头a应标在上面，x标在下面，这是就相当于付绕组的绕向反了，为了保持感应电势同相，再将标号反过来象图d那样标注，那么在三相联结引线时，就要将引线结构进行很大的改动，这种改动往往是不可能的。
对三相变压器而言，各相绕组同极性端，是由铁心三相磁通的正方向所确定，当三相变压器其三相磁通在正常运行时，应满足的极性关系为ΦA＋ΦB＋ΦC＝0，这一关系确定了三相变压器绕组的电势也有一定的极性关系，当A、B、C绕组均为左绕向，则磁通按右手定则均向上，反之，A、B、C绕组的极性均向下端，则三绕组必为右绕向。
在三相变压器的设计中，若绕组的绕向有错误，绕组间的电势极性关系就不可能正确，变压器就不可能正常运行，甚至造成事故，如三相D接的绕组，其中一相绕组绕向有错误，联结成D后，则造成三相总电势不为零而形成短路，易发生绕组烧毁。
图2－5－2绕向、极性与感应电势的关系
b、绕组联结组
绕组的联结组是变压器高压侧或低压侧各相绕组之间的联结方式。
单相变压器除相线圈的内部联结外，没有线圈之间的联结，所以其联结符合用I表示。
三相绕组的联结方式最基本的有以下几种
1、星型联结，或写成Y接。
在星型接法中，将三相绕组的尾端直接联结在一起，三相首端引出。
2、有中性点引出的星型联结，或写成Y0接，接线同Y接，只是将中性点也要引出。
3、三角形联结，或写成D接。
联结方式之一是：
A接Y、B接Z、C接X；
之二是：
A接Z、B接X、C接Y。
A、B、C引出。
4、曲折型接法，或写成Z接。
它的接线特点是将一个铁心柱上的绕组分成两部份。
三种联结方式对高压绕组用Y、D、Z表示；
对中压和低压绕组分别用y、d、z表示。
有中性点引出时分别用符合YN、ZN和yn、zn表示。
变压器按高压、中压、低压绕组联结的顺序组合起来就是绕组的联结组。
高压为Y、低压为yn联结，则绕组联结组为Y，yn；
高压为YN、中压为yn、低压为d联结，则绕组联结组为YN，yn，d。
c、绕组联结组标号同侧绕组联结后，不同侧间电压相量有角度差—相位移。
这种绕组间的相位移用时钟序数表示。
它的含义是这样的：
把变压器高压侧的线电压相量作为时钟的长针，并且把它固定的指在12点。
把低压侧相应的线电压相量作为时钟的短针，它将随着不同的接法而指向不同的数字，即它是动的。
（用分针表示高压线端与中性点间的电压相量，且指向定点0（12）点；
用时针表示低压（或中压）线端与中性点间的电压相量，则时针所指的小时数就是绕组的联结组）。
如果高低压的线电压同相位，则短针也指向12点。
时钟上的12个数字将一个圆分成12等分，每一个等分就表示300的相位差。
这样，当原、付边电压有1800的相位差时，短针就应指向6点；
当原、付电压有300的相位差时，短针指向1点或11点均表示有300的相位差，到底指向几点，要看Uab是越前还是落后UAB,如果Uab是越前于UAB短针指向11点，如果落后则应指向1点。
同理可以确定其它相位差，短针指向的数字。
联结组标号＝联结组＋组别
原、付电压间的相位差决定于绕组的绕向和标号。
所以应根据这两点来判断原、付电压的相位差，如果不能判断，可通过向量图来帮助解决。
⑥、分接范围为了调整所需的电压，变压器的绕组要有分接抽头以改变电压比。
在分接抽头中：
主分接—与额定电压、额定电流和额定容量相对应的分接；
分接因数—某一分接时的匝数与主分接时匝数之比，既Ud/UN,或以百分数表示的（Ud/UN）×
100。
其中Ud为某分接的电压，UN为额定电压。
分接因数大于1的为正分接，小于1的为负分接，等于1时为主分接。
分接级（调压级）—相邻分接间以百分数表示的分接因数之差。
分接范围（调压范围）—最大、最小两个以百分数表示的分接因数与100相比的范围，如在（100＋a—100－b）内，则分接范围为＋a％、－b％。
如果a＝b，则分接范围为
±
a％。
分接工作能力—主分接的工作能力就是额定电压、额定电流和额定容量。
其它分接的工作能力就是其它分接的绕组分接电压、电流和容量。
一般情况下，是在高压绕组上抽出分接头。
因为高压绕组或其单独的调压绕组常常套在最外边，引出分接头方便；
其次是高压侧电流小，引出的分接引线和分接开关的载流部分截面小，分接开关接触部分容易解决。
双绕组变压器常用联结组的特性
联结组*
相量图
联结图
特性及应用
单相
I，I
（I，I0）
用于单相变压器时没有单独特性。
不能结成Y,Y联接的三相变压器组，因此时三次谐波磁通完全在铁心中流通，三次谐波电压较大，对绕组绝缘不利；
能结成其它联接的三相变压器组
三相
Y,yn
（Y，yn0）
绕组导线填充系数大，机械强度高，绝缘用量少，可以实现四线制供电，常用于小容量三柱式铁心的小型变压器上。
但有三次谐波磁通，将在金属结构件中引起涡流损耗
Y,zn
（Y，zn11）
在二次或一次侧遭受冲击过电压时，同一心住上的两个半线圈的磁势互相抵消，一次侧不会感应过电压或逆变过电压，适用于防雷性能高的配电变压器。
但二次绕组需增加15.5%的材料用量
Y,d
（Y，d11）
二次侧采用三角形结线，三次谐波电流可以循环流动，消除了三次谐波电压。
中性点不引出，常用于中性点非死接地的大中型变压器上
YN,d
（YN，d11）
特性同上。
中性点引出，一次侧中性点是稳定的，用于中性点死接地的大型高压变压器上
表2－5－1双绕组变压器常用联结组的特性
⑦、阻抗电压和负载损耗
双绕组变压器当二次绕组短路，一次绕组流过额定电流时施加的电压称为阻抗电压Uz，通常阻抗电压以额定电压的百分数表示，即uz％＝（Uz/UN）×
100％
阻抗电压百分数uz＝√ux2＋ur2其中ux为电抗电压百分数，ur为电阻电压百分数。
阻抗电压大小与变压器成本和性能、系统稳定性和供电质量有关。
从运行角度来看，希望短路阻抗值要小些，使变压器的输出电压随负载变化波动较小，从安全角度来看，希望短路阻抗值大些，使变压器短路电流倍数较小。
一般来说，中小型变压器的uz＝4％—10.5％，大型变压器uz＝12.5％—17.5％。
二次绕组短接，一次绕组流过额定电流时所汲取的有功功率称为负载损耗Pf。
.
⑧、温升和冷却方式
a、温升运行中，干式变压器和油浸式变压器一样，铁心由于磁滞损耗、涡流损耗，绕组由于电阻损耗、杂散损耗及引线损耗等而产生热量。
其中一部分热量储存于变压器的发热体中，使发热体本身温度升高，另一部分热量则周围的介质中。
干变所有的电磁载体，如铁心、绕组、引线以及漏磁场所能交链的结构件等，均为发热体，其中铁心和绕组则为主要的发热体。
发热体产生的热量，除使自身的温度升高外，也使周围介质温度升高，特别是局部温升过高可能造成绝缘过早损坏，或由于绝缘介质长期受高温作用而发生绝缘老化，也会逐渐丧失绝缘性能。
众所周知，变压器的寿命就是绝缘寿命，当要求变压器具有一定的寿命（20—30年），则其绝缘材料就应保证在一定温度下具有相应的寿命。
各种绝缘材料的耐热等级的允许最高工作温度是一定的。
如表
表2—8—1不同耐热等级的最高工作温度及变压器的温升限值
变压器部位
耐热等级
允许最高工作温度（℃）
温升限值（K）
测量方式
绕组
A
105
60
电阻法
E
120
75
B
130
F
155
H
180
C
220
150
铁心及结构件表面
应使相邻绝缘不损伤的温升
温度计法
由于应用场合对于干变的要求较严格，因此，干变常用的耐热等级为B、F、H绝缘材料。
提高绝缘材料的耐热等级，采用H级绝缘材料是干式变压器当前的发展方向。
干式变压器各部位的温度是不同的。
在额定运行条件下，并保证绝缘具有正常寿命时，各部位的温度不应超过相应的绝缘材料的允许最高工作温度。
干式电力变压器各部位的温升是指发热体对周围空气的温升，但周围空气温度在一年四季是变化的，负载也是随时间而变化的，因而变压器各部位的温度也是随时间而变化的。
变压器绝缘寿命取决于变压器整个绝缘系统的最热点温度，干式变压器在额定负载下，最热点温度不超过绝缘允许的最高工作温度，在此温度下干式电力变压器可连续运行20—25年。
对于不同耐热等级的干式电力变压器，绕组最热点与平均温度之差是不同的。
对于H级绝缘而言，由于绝缘的耐热等级提高，变压器体积的相对减少，散热条件变差，从而使温度增大。
在干式电力变压器中，虽然在一定的时间允许绕组最热点温度达到各耐热等级绝缘材料允许的最高温度，但是不能长时间维持此温度，否则也会影响绝缘的寿命。
为提高干式变压器的负载能力，对于容量较大的采用强迫风冷，以提高干变的散热效果。
干式变压器的铁心和绕组中产生的热量靠热传导、对流和辐射形式直接散于周围的冷却介质（空气）中去。
它的主要散热方式为对流散热。
对流分为自然对流和强迫对流两种。
（1）、自然对流
对流散热是使气体（空气）流过固体（发热体）表面，在发热体与空气之间发生热交换过程，参加自然对流过程的冷却介质层的厚度不大，空气的对流层一般为12—15mm。
为了提高绕组的冷却效果，在绕组内部设置了冷却气道，以增加散热面积，气道由于位于绕组内部，所以只有对流散热作用，而无辐射散热作用。
同时由于气道壁与空气的摩擦而产生气阻，对对流有一定的影响，故气道不是完全有效散热面。
（2）、强迫对流
在对流散热情况下，最大温差出现在紧贴于发热体表面的介质不动层中。
在自然对流时，空气流动速度约为每秒几十厘米。
当采用轴流风机或其它冷却系统来加速空气流动时，即可减少发热体表面空气不动层厚度，从而减少温差。
此时空气的流速将明显影响换热的效果。
b、冷却方式变压器的冷却方式由冷却介质种类及其循环种类来标志。
冷却介质种类和循环种类的字母代号如下表
表2—8—2冷却介质、循环种类的字母代号
冷却介质
矿物油或可燃性合成油
O
不燃性合成油
L
气体
G
水
W
空气
循环种类
自然循环
N
强迫循环（非导向）
强迫导向油循环
D
冷却方式由二个或四个字母代号表示，依次为线圈冷却介质及其循环种类；
外部冷却介质及其循环种类。
冷却方式的代号标志及其应用范围如表2—9—3。
表2—8—3冷却方式的代号标志及其应用范围
冷却方式
代号标志
适用范围
干式自冷
AN
一般用于小容量干式变压器。
由于空气比油的冷却作用差，因此容量偏小，电流密度应偏低时。
干式风冷
AF
线圈下部设有风道并用冷却风扇吹风，提高散热效果，用于500kVA以上变压器时是经济的。
油浸自冷
ONAN
油浸式变压器容量在≦6300kVA时采用。
线圈和铁心中热油上升，油箱壁上或散热器中冷油下降而形成循环冷却。
散热能力为500W/m2左右，但维护简单。
油浸风冷
ONAF
油浸式变压器容量在8000～31500kVA时采用。
以吹风加强散热器的散热能力。
空气流速为1～1.25m/s时可散热800W/m2左右，但风扇功率约占变压器总损耗的2％。
强油风冷式
OFAF
220kV及以上的油浸式变压器采用。
以强油风冷却器的油泵使冷油由下进入线圈间，热油由上进入冷却器吹风冷却。
当空气流速为6m/s时，油流量为25～40m3/h时可散热1000W/m2左右，但风扇和油泵的辅机损耗占总损耗的5％。
强油水冷式
OFWF
与上一种冷却方式相比，只是冷却介质为水，但强油水冷却器常另外放置。
当水流量为12～25m3/h，油流量为25～40m3/h时可散热10000W/m2左右。
强油导向风
冷和水冷式
ODAF和
ODWF
与OFAF和OFWF方式不同之处在于是把冷油直接导向线圈的线段内，线圈的热量可很快带走，使线圈最热点温度下降，提高线圈的温升限值（5K），但变压器绝缘结构复杂。
⑨、空载电流，空载损耗
当变压器二次绕组开路，一次绕组施加额定频率的额定电压时，一
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