變壓器

科學知識 9547 625 2014-11-24

變壓器是發電、供電及用電企業中的重要設備。它在電網中處於極為重要的地位,是保證電網安全、可靠、經濟運行和人們生產及生活用電的關鍵設備。變壓器的運行、維護及檢修水平將直接影響供用電的可靠性和供電的質量及用電設備的安全。它與社會的大生產和人民生活密切相關。

變壓器是一種靜止電機,它應用電磁感應原理,可將一種電壓的電能轉換為另一種電壓的電能(一般是交流電)。從電力的生產、輸送、分配到各用電戶,採用著各式各樣的變壓器。首先,從電力系統來講,變壓器就是一種主要設備。我們知道,要將大功率的電能輸送到很遠的地方去,再用較低的電壓即相應的大電流來傳輸是不可能的。這是由於:一方面,大電流將在輸電線上引起大的功率損耗;另一方面,大電流還將在輸電線上引起較大的電壓降落,致使電能根本送不出去。為此,需要變壓器來將發電機的端電壓升高,相應的電流便可減校

變壓器的用途

現代化的工業企業廣泛的採用電力作為能源,而發電廠發出的電力往往需經遠距離傳輸才能到達用電地區。在傳輸的功率恆定時,傳輸電壓越高,則所需的電流越校因為電壓降正比於電流。線損正比於電流的平方,所以用較高的輸電電壓可以獲得較低的線路壓降和線路損耗,要製造電壓很高的發電機,目前技術很困難,所以要用專門的設備將發電機端的電壓升高以後再輸送出去,這種專門的設備就是變壓器。另一方面,在受電端又必須用降壓變壓器將高壓降低到配電系統的電壓,故要經過一系列配電變壓器將高壓降低到合適的值以供使用。

由以上可知,變壓器是一種通過改變電壓而傳輸交流電能的靜止感應電器。在電力系統中,變壓器的地位十分重要,不僅所需數量多,而且性能好,運行安全靠。

變壓器除了應用在電力系統中,還應用在需要特種電源的工礦企業中。例如:冶煉用的電爐變壓器,電解或化工用的整流變壓器,焊接用的電焊變壓器,試驗用的試驗變壓器,交通用的牽引變壓器,以及補償用的電抗器,保護用的消弧線圈,測量用的互感器等。

變壓器的分類

1>按用途分類:有電力變壓器、特種變壓器(電爐變、整流變、工頻試驗變壓器、調壓器、礦用變、衝擊變壓器、電抗器、互感器等。

2>按結構型式分類:有單項變壓器、三相變壓器及多相變壓器。

3>按冷卻介質分類:有干式變壓器、液(油)浸變壓器及充氣變壓器等。

4>按冷卻方式分類:有自然冷式、風冷式、水冷式、強迫油循環風(水)冷方式、及水內冷式等。

5>按線圈數量分類:有自耦變壓器、雙繞組及三繞組變壓器等。

6>按導電材質分類:有銅線變壓器、鋁線變壓器及半銅半鋁、超導等變壓器。

7>按調壓方式分類:可分為無勵磁調壓變壓器、有載調壓變壓器。

8>按中性點絕緣水平分類:有全絕緣變壓器、半絕緣(分級絕緣)變壓器。

9>按鐵心型式分類:有心式變壓器、殼式變壓器及輻射式變壓器等。

在電力網中,把水力、火力及其它形式電廠中發電機組能產生的交流電壓升高後向電力網輸出電能的變壓器稱為升壓變壓器,火力發電廠還要安裝廠用電變壓器,供起動機組之用,用於降低電壓的變壓器稱為降壓變壓器,用於聯絡兩種不同電壓網絡的變壓器稱為聯絡變壓器。將電壓降低到電氣設備工作電壓的變壓器稱為配電變壓器。配電前用的各級變壓器稱為輸電變壓器。

變壓器的技術要求

一般技術要求

油浸式變壓器一般技術要求應按GB1094.1和GB/T6451、GB/T16274或JB/T2426的規定及本標準中的附錄C;干式電力變壓器一般技術要求應符合GB6450—86的附錄A和GB/T10228的規定及本標準中的附錄C。

特殊技術要求

如有除5.l之外的特殊要求,應由用戶與製造廠協商並在合同中規定。

三相系統中變壓器並聯運行

並聯運行系指井聯的各變壓器的兩個繞組,採用同名端子對端子的直接相連方式下的運行。本標淮只考慮雙繞組變壓器的並聯運行。

並聯運行的條件

a)相位關係要相同,即鍾時序數要相同;

b)電壓和變壓比要相同,允許偏差也相同(盡量滿足電壓比在允許偏差範圍內),調壓範圍與每級電壓要相同;

c)短路阻抗相同,盡量控制在允許偏差範圍±10%以內,還應注意極限正分接位置短路阻抗與極限負分接位置短路阻抗要分別相同;

d)容量比在0.5~2之間。

聯結方

一般按GB/Tl3499的規定和本標準中的附錄D。

變壓器的聲級

變壓器的噪聲是指變壓器在額定電壓、額定電流和額定頻率下運行時所發出的負載噪聲。變壓器製造廠考核的是空載噪聲,負載噪聲由用戶與製造廠協商。變壓器噪聲應符合環境保護的要求。隨著噪聲的降低,變壓器的製造成本也將有所增加。

環境保護對噪聲的判斷

按GB12348和GB3096的規定,間接判斷變壓器噪聲是否符合環境保護的要求。

聲級水平

220kV及以下變壓器的空載聲級水平見附錄E;330kV和500kV變壓器的空載聲級水平應不超過85dB;l0kV00級、2500kVA以上和35kV級干式變壓器的聲級水平由用戶和製造廠協商。

聲級測定

變壓器聲級,是以A計權聲壓級進行測量的,測量方法按GB7328的規定。

選用變壓器—般原則

選用變壓器(尤其是大型變壓器)技術參數,應以變壓器整體的可靠性為基礎,綜合考慮技術參數的先進性和合理性,結合損耗評價的方式,提出技術經濟指標。同時還要考慮可能對系統安全運行、運輸和安裝空間方面的影響。

變壓器符合的標準和技術規範

在選用變壓器時,應明確變壓器應符合的標準(國家標準、行業標準、國際標準和國外標準)名稱和代號。

在選用變壓器時,應明確提出變壓器的技術規範和參數,一般應按GB7T6451、GB/T10228、GB/Tl6274、JB7T2426選擇。如有其他要求,應與製造廠協商後在合同中規定。

除例行試驗外,如果要求變壓器重做型式試驗項目、標準規定的特殊試驗項目、用戶要求的研究性試驗項目,則應在詢價和定貨時與製造廠協商,並在合同中規定。

額定電壓和電壓組合

額定電壓

變壓器的額定電壓是指單相或三相變壓器線路端子之間,指定施加的或空載時感應出的指定電壓。

變壓器的輸入端(降壓用變壓器)額定電壓通常為:

3、6、10、15(20)、35、66、110、220、330、500(kV)。

變壓器的輸出、輸入端(升壓用變壓器)額定電壓通常為:

發電機變壓器輸入電壓為:3.15、6.3、11(10.5)、13.8、15.75、l8、20、24(kV)。

變壓器的輸出電壓為:38.5、72.5、121、242、363、550(kV)。

如另有要求,應由用戶與製造廠協商,並在合同中規定。

電壓組合

油浸式電力變壓器按GB/T6451、GB/T16274或JB/T2426的規定;干式電力變壓器按GB7T10228的規定。如另有要求,應與製造廠協商後在訂貨合同中規定。

額定容量

變壓器的額定容量是指輸入到變壓器的視在功率值(包括變壓器本身吸收的有功功率和無功功率)。選擇容量時應按相應的標準(GB/T6451、GB/T16274、JB/T2426及GB7T10228),盡量採用GB32l中的R10優先數系。

發電機升壓變壓器

發電機變壓器的額定容量一般由發電機的額定功率確定。

變電所降壓變壓器

應參考GB/T15164或GB/T17211中的正常週期負載圖所推薦的變壓器在正常壽命損失下的負載條件,經濟地估箕變壓器的額定容量。同時還應適當考慮5年內的負荷發展。

配電變壓器

配電變壓器的容量選擇,應根據GB/T15164或GB/T17211及工程設計部門提供的用電設備安裝容量(可為假設負荷)來確定其容量。

單相變壓器

單相變壓器組成的變壓器組中,各單相變壓器容量可取三相變壓器容量的三分之一,取值盡可能靠到標準容量系列。且有效位數保留到個位MVA(例如167MVA)。

容量分配

對於三繞組變壓器的高、中、低壓繞組容量的分配應按各側繞組所帶實際負荷進行分配。推薦按GB/T6451、GB/T16274、JB/T2426和GB/T10228。對於100/100/30或100/30/100的容量分配,不宜選用。

分接

帶分接的繞組的選擇

分接頭一般按以下原則佈置:

a)在高壓繞組上而不是在低壓繞組上,電壓比大時更應如此。

b)在星形聯結繞組上,而不是在三角形聯結的繞組上(特殊情況下除外,如變壓器DYN聯結時,可在D繞組上設分接頭)。

c)在網絡電壓變化最大的繞組上。

調壓方式的選用原則

一般原則如下:

a)無勵磁調壓變壓器一般用於電壓波動範圍較小,且電壓變化較少的場所。

b)有載調壓變壓器一般用於電壓波動範圍較大,且電壓變化頻繁的變電所。當500kV變壓器選用有載調壓時,應經過技術經濟論證。

c)在滿足使用要求的前提下,能用無勵磁調壓的盡量不採用有載調壓。無勵磁分接開關應盡量減少分接數目,可根據電壓變動範圍只設最大、最小和額定分接。

d)對大型發電機升壓變壓器可不設分接頭。

e)自耦變壓器採用公共繞組調壓者,應驗算第三繞組電壓波動不致超出允許值。在調壓範圍大,第三繞組電壓不允許波動範圍大時,推薦採用中壓側線端調壓。

分接範圍

一般按GB/T6451、GB/T16274、JB/T2426或GB/T10228選擇。

無勵磁調壓範圍

a)對於小容量(10000kVA以下)低電壓(35kV及以下)的小型發電機變壓器,其分接範圍應根據其網絡情況由用戶自定;

b)對於額定電壓為13.8kV、15.75kV、18kV、20kV、24kV、額定容量在16MVA~50MVA的發電廠自用變壓器,額定電壓為66kV、110kV、220kV、500kV



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