文档介绍：干式变压器基础
知识培训讲座
天变公司员工基础技术培训系列一
培训师:姜海玉
一、变压器的基础知识
1、什么是变压器?
变压器是一种静止的电磁感应设备,在其匝链于一个铁芯上的两个或几个绕组回路之间可能进行电磁能量的交换与传递。也是一种利用电磁感应原理在两个或多个绕组之间,交流电能转换的电器设备。它可以把一种交流电压、交流电流的电能转换成相同频率的另一种交流电压、交流电流的电能,并传输电能。
2、变压器在电力系统中的主要作用是什么?
变压器在电力系统中的主要作用是变换电压,以利于电能的传输。电压经升压变压器升压后,可以减少线路损耗,提高送点经济性,达到远距离送点的目的;电压经降压变压器降压后,获得各级用电设备的所需电压,以满足用户使用的需要。
3、变压器的特点
一般情况下送电距离与升高电压的关系为1公里——。表示电压每升高一千伏,——2公里。IN=SN/UN(单相时),三相时IN=SN/(UN×根号3)。同时,在计算单相参数时在星形接法下U相=UN/根号3,角接下I相=IN/根号3。
4、干式变压器的种类
干式电力变压器、配电变压器、牵引整流变压器,接地变压器,消弧线圈等特种干式变压器和非标干式变压器、干式电抗器等品种。
5、干式变压器的原理
干式变压器是根据电磁感应原理所制成的静止的传输交流电能并改变交流电压的装置。在一个由彼此绝缘的硅钢片叠成的闭合铁心上套上两个彼此绝缘的绕组就构成了干式变压器。变压器的主要功能有:电压变换、阻抗变换、隔离及文雅(磁饱和变压器)等。
变压器的基本工作原理:当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时,导线中就有交流电流I1并产生交变磁通Φ1,沿着铁心穿过初级线圈和次级线圈形成闭合磁路。在次级线圈中感应出互感电势U2,同时Φ1也会在初级线圈上感应出一个自感电势E1, E1的方向与所加电压U1的方向相反而幅度相近,从而限制了I1的大小。为了保持磁通Φ1的存在就需要有一定的电能消耗,并且变压器本身也有一定的损耗,尽管此时次级线圈没有接负载,而初级线圈中仍有一定的电流,这个电流我们称之为“空载电流”。
如果变压器次级线圈接上负载,次级线圈中就产生电流I2,并因此而产生磁通Φ2 ,Φ2的方向与Φ1相反,起了相互抵消的作用,使铁心中总的磁通量有所减小,从而使初级自感电势E1减少,其结果使I1增大,可见初级电流与次级负载有密切的关系。当次级负载电流加大时, I1增加, Φ1也增加,并且Φ1增加部分正好补充了被Φ2所抵消的那部分磁通,以保持铁心里总磁通不变。
变压器铁心磁路

(A)变压器此路的电气性能极电气绝缘
变压器磁路的电气性能主要是指变压器运行中的空载损耗及空载电流。因为,变压器只要投入电网,不论带多大负荷,都有空载损耗存在;也就是说,空载损耗与变压器带负荷多少关系不大。所以,为了降低能源消耗,而努力降低空载损耗和空载电流,这是用户和制造单位共同追求的目标。降低空载损耗和空载电流主要途径:
(1)选择优质的硅钢片——降低空载损耗,缩小变压器体积,减轻了重量。
在钢片中加入硅,能降低钢片的导电性,增加电阻率,减少涡流,使其损耗减少。
(2)严格铁心制造工艺——因为硅钢片的成分,内部结构与电磁性能、物理力学性能均有密切关系,而铁心制造全过程,即从切片下料到铁心叠装,都会影响硅钢片的成分及内部结构。
注意区分硅钢片的轧制方向;操作时轻拿轻放;不可敲打和弯曲。控制剪切毛刺,执意保持片料表面平整、光滑,切勿磕碰、划伤。
(3)选择适当的磁密——硅钢片的质量通常用磁通密度来表示。磁通密度的选取直接关系到变压器的空载性能、铁芯的温升、,以及空载噪声和运行时过励磁的能力。磁通密度的选择要有不同程度的裕量;减低磁通密度的后果,使硅钢片的用量增加,变压器多耗材和体积增加。
变压器铁芯的电气绝缘主要是指铁心和其他结构件的绝缘及铁芯片间的绝缘。
在铁芯结构中,虽然铁芯片和夹件、垫脚以及拉板等均要接地,但是,还必须有夹件绝缘、垫脚绝缘、拉板绝缘等。其原因是它们各部分所处的电场位置不同,产生的电位不同,也就是说它们之间会有电位差存在。变压器铁芯不仅要接地,而铁芯片间又必须要良好绝缘。如果片间绝缘破坏,等于增加了硅钢片的厚度,这就会引起涡流损耗的增加,也就保证不了变压器的空载性能。
(4)涡流——当变压器的初级绕组通电后,线圈所产生的磁通在铁心流动,因为铁心本身也是导体,在垂直于磁力线的平面上就会有感应电势,这种电势在铁芯的断面上形成闭合回路并产生电流,好像一个漩涡,所以称为“涡流”。这个涡流使变压器的损耗增加,并且使铁心发热,导致变压器温升增加。由涡流所产生的损耗为“铁损”。另外,要绕制变压器需要用大量的铜线,这些铜导线存在着电阻