变电站值班员专业知识讲座_精品文档.ppt
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变电站值班员,专业知识,变压器工作原理,变压器-利用电磁感应原理,从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器是电能传递或作为信号传输的重要元件1.变压器-静止的电磁装置变压器可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能变压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。
与电源相连的线圈,接收交流电能,称为一次绕组与负载相连的线圈,送出交流电能,称为二次绕组,一、变压器分类及用途电力变压器:
电力系统传输电能的升压变压器/降压变压器/配电变压器等。
电炉变压器(专用)给电炉(如炼钢炉)供电。
电焊变压器(专用)给电焊机供电。
整流变压器(专用):
给直流电力机车供电。
仪用变压器:
用在测量设备中。
电子变压器:
用在电子线路中。
变压器的类型和结构1、类型除了按以上用途分类外,变压器还可以按相数/绕组数目/铁心形式/冷却方式等特征分类。
按相数分:
单相/三相/多相等按绕组数:
双绕组/自耦/三绕组/多绕组铁心形式:
心式/壳式冷却方式:
干式/油浸式等,环氧树脂浇注干式变压器,330KV变压器,高燃点全密封变压器,直流变压器,220KV变压器,110KV变压器,图中:
1-箱盖2-箱壳3-高,低压出线绝缘套管4-拆卸式散热器5-净油器6-安全气道7-储油柜8-箱盖吊攀9-油位计10-吸湿器11-吊攀12-车架,变压器油箱油箱是油浸式变压器的外壳,器身就放置在灌满了变压器油的油箱内。
变压器油有两种作用,一方面作为绝缘介质;另一方面作为散热的媒介,即通过变压器油的循环,将绕组和铁芯中散发出来的热量,带给箱壁或散热器、冷却器进行冷却。
油箱都是用钢板焊接成的,其结构要求具有一定的机械强度,除了应满足变压器在运行时的一些要求外,还应满足变压器在检修和运输时的一些要求。
变压器主要部件是绕组和铁心(器身)。
绕组是变压器的电路,铁心是变压器的磁路。
二者构成变压器的核心即电磁部分。
除了电磁部分,还有油箱/冷却装置/绝缘套管/调压和保护装置等部件。
(1)铁心型式:
心式(结构简单工艺简单应用广泛)/壳式(用在小容量变压器和电炉变压器)。
材料:
一般由0.35mm/0.5mm冷轧(也用热轧)硅钢片叠成。
铁心交叠:
相邻层按不同方式交错叠放,将接缝错开。
偶数层刚好压着奇数层的接缝,从而减少了磁阻,便于磁通流通。
铁心柱截面形状:
小型变压器做成方形或者矩形;大型变压器做成阶梯形。
容量大则级数多。
叠片间留有间隙作为油道(纵向/横向)。
2)绕组一般用绝缘扁铜线或圆铜线在绕线模上绕制而成。
绕组套装在变压器铁心柱上,低压绕组在内层,高压绕组套装在低压绕组外层,以便于绝缘。
(3)油/油箱/冷却/安全装置器身装在油箱内,油箱内充满变压器油。
变压器油是一种矿物油,具有很好的绝缘性能。
变压器油起两个作用:
在变压器绕组与绕组、绕组与铁心及油箱之间起绝缘作用。
变压器油受热后产生对流,对变压器铁心和绕组起散热作用。
1油箱/2储油柜/3气体继电器/4为安全气道。
变压器运行时产生热量,使变压器油膨胀并流进储油柜中。
储油柜使变压器油与空气接触面变小,减缓了变压器油的氧化和吸收空气水分的速度。
从而减缓了油的变质。
故障时,热量会使变压器油汽化,触动气体继电器发出报警信号或切断电源。
如果是严重事故,变压器油大量汽化,油气冲破安全气道管口的密封玻璃,冲出变压器油箱,避免油箱爆裂。
吸湿器是一个圆形的容器,它是目前使用得较多的一种悬挂式吸湿器。
上端通过联管接到油枕,下端有孔与大气相通。
在变压器运行中,绝缘油的温度变化时,油枕要发生吸气和排气作用,空气就是通过吸湿器而进出油枕的。
吸湿器下端的空气进口处设有油封装置。
在容器内部装满硅胶或氯化钙等吸潮剂,用以除去吸入空气中的尘埃和水分,所以吸湿器又叫做空气滤过器。
通常把吸湿器安装离地面1.5-2m的高度,以便于检查和维护。
吸湿器,净油器净油器是用来改善运行中的绝缘油特性,防止油过快老化的装置,也称为温差循环滤器。
其主要部分是用钢板焊成的圆筒形净油罐,通过上、下油阀门和连接法兰装到变压器的油箱上。
罐内充满硅胶之类的吸附剂。
在运行中,由于上、下油层之间的温差,使得绝缘油从上向下经过净油器形成对流,绝缘油与吸附剂接触之后,其中的水分、渣滓、酸和氧化物等被吸附剂吸收,从而使油质保持清洁,延长绝缘油的使用年限。
电容式瓷套管变压器的瓷套管,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。
因此,必须具有制造标准中规定的电气强度和足够的机械强度。
变压器瓷套管中的导体是载流元件之一,在变压器运行中,长期通过负载电流;短路时通过短路电流,因此瓷套管必须具有良好的热稳定性。
变压器瓷套管有各种各样的外型,如下图,油浸式电力变压器的冷却方式,按容量的大小,可分为以下几种:
1、自然油循环自然冷却(油浸自冷式)2、自然油循环风冷(油浸风冷式)3、强迫油循环水冷却4、强迫油循环风冷却,变压器的额定值
(1)额定电压U1N/U2N单位为V或者kV。
U1N为正常运行时1次侧应加的电压。
U2N为1次侧加额定电压、2次侧处于空载状态时的电压。
三相变压器中,额定电压指的是线电压。
(2)额定容量SN单位为VA/kVA/MVASN为变压器的视在功率。
通常把变压器1、2次侧的额定容量设计为相同。
(3)额定电流I1N/I2N单位为A/kA。
是变压器正常运行时所能承担的电流,在三相变压器中均代表线电流。
(3)额定频率fN单位为Hz,fN=50Hz此外,铭牌上还会给出三相联接组以及相数m/阻抗电压Uk/型号/运行方式/冷却方式/重量等数据。
额定容量:
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30kVA和63000kVA以外的容量等级与优先数系有所不同。
变压器的容量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。
三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系数(单相为1,三相为),而并得的电流经绕组线端的电流。
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(要注意组成三相的单相变压器)额定频率额定频率是指对变压器所设计的运行频率,我国标准规定频率为50HZ。
三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系数(单相为1,三相为),而并得的电流经绕组线端的电流。
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(要注意组成三相的单相变压器)额定频率额定频率是指对变压器所设计的运行频率,我国标准规定频率为50HZ。
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。
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。
空载电流Io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。
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,多绕组变压器则有任意一对绕组组合的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;对于水冷却变压器是指测量部分的温度与冷却器入口处的水温之差(一般按运行在海拔高度1000m及以下)油浸式变压器线圈和顶层油温升限值是这样得来的,因为A级绝缘在98产生的绝缘损坏为正常损坏,而保证变压器正常寿命的年平均气温是20,线圈最热点与其平均温度之差为13K,所以线圈温升限值为98-20-1365K。
油正常运行的最高温度为95,最高气温为40,所以顶层油温升限值为95-4055K,电压互感器和电流互感器,电压互感器和电流互感器原理和作用互感器和变压器的工作原理相同,都是运用电磁感应原理来工作的.变压器的作用是将一种等级的电压变换成另一种等级的同频率的电压,它只能实现电压的变换,不能实现功率的变换.互感器分为电压互感器和电流互感器.电压互感器的作用是供给测量仪表,继电器等电压,从而正确的反映一次电气系统的各种运行情况.使测量仪表,继电器等二次电气系统与一次电气系统隔离,以保证人员和二次设备的安全,将一次电气系统的高电压变换成同意标准的低电压值(100伏,100/1.732伏,100/3伏).,电压互感器的工作原理相当于2次侧开路的变压器,用来变压,在二次侧接入电压表测量电压(可以并联多个电压表)。
电压互感器的二次侧不能短路。
电流互感器的工作原理相当于2次侧短路的变压器,用来变流,在二次侧接入电流表测量电流(可以串联多个电流表)。
电流互感器的二次侧不能开路。
电压互感器在正常运行中,二次负载阻抗很大,电压互感器是恒压源,内阻抗很小,容量很小,一次绕组导线很细,当互感器二次发生短路时,一次电流很大,若二次熔丝选择不当,保险丝不能熔断时,电压互感器极易被烧坏。
运行中当电流互感器二次侧开路后,一次侧电流仍然不变,二次侧电流等于零,则二次电流产生的去磁磁通也消失了。
这时,一次电流全部变成励磁电流,使互感器铁芯饱和,磁通也很高,,互感器铁芯饱和,磁通也很高,将产生以下后果:
(1)由于磁通饱和,其二次侧将产生数千伏高压,且波形改变,对人身和设备造成危害。
(2)由于铁芯磁通饱和,使铁芯损耗增加,产生高热,会损坏绝缘。
(3)将在铁芯中产生剩磁,使互感器比差和角差增大,失去准确性,所以电流互感器二次侧是不允许开路的。
电流互感器的接线方式按其所接负载的运行要求确定。
最常用的接线方式为单相,三相星形和不完全星形电流互感器原理电流互感器和变压器很相像,变压器接在线路上,主要用来改变线路的电压,而电流互感器接在线路上,主要用来改变线路的电流,所以电流互感器从前也叫做变流器。
后来,一般把直流电变成交流电的仪器设备叫做变流器,把改变线路上电流大小的电器,根据它通过互感的工作原理,叫做电流互感器。
根据发电和用电的不同情况,线路上的电流大小不一,而且相差悬殊,有的只有几安,有的却大至几万安。
要直接测量这些大大小小的电流,就需要根据线路电流的大小,制作相应为几安直到几万安不同的许多电流表和其他电气仪表。
这样就会给仪表制造带来极大的困难。
此外,有的线路是高压的,例如22万伏或1万伏等高压输电供电线路,要直接用电气仪表测量高压线路上的电流,那是极其危险的,也是绝对不允许的。
如果在线路上接入电流互感器变电流,那么就可以把线路上大大小小的电流,按不同的比例,统一变成大小相近的电流。
只要用一种电流规格的电气仪表,例如通用的电流为5A的电气仪表,就可以通过电流互感器,测量
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