换流变压器原理及维修技术(ABB)全解79页PPT
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变压器工作原理讲解
变压器是一种静止电器,它通过线圈间的电磁感应,将 一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等 级的交流电能。确切地说，它具有变压、变流、变换阻 抗和隔离电路的作用。
例如，在电力系统中用电力变压器把发电机发出的电压升高 后进行远距离输电，到达目的地以后再用变压器把电压降低供用 户使用；
单位：A
三者关系： 单相：SNU 1NI1NU2NI2N 三相：SN3U 1NI1N3U2NI2N
额定频率fN
指电源频率，我国规定标准工频为50Hz。
此外，额定值还有效率、温升等。除额定值外，铭牌上还标 有变压器的相数、联结组和接线图、短路电压（或短路阻抗）的 标么值、变压器的运行方式及冷却方式等。
按容量分：小型、中型、大型和特大型变压器。
我国变压器的主要系列：SJL1（三相油浸铝线电力变压器）、 SEL1（三相强油风冷铝线电力变压器）、SFPSL1（三相强油风 冷三线圈铝线电力变压器）、SWPO（三相强油水冷自耦电力变 压器）等。
连接发电机与电网的升压变压器
连接发电机的 封闭母线
与电网相连 的高压出线端
定义
kE1 N1 U1 U1N E2 N2 U20 U2N
K>1变压器为降压变压器； K<1变压器为升压变压器。
根据主电动势e1的分析方法，同样有
E 1σ4.44fN 1Φ 1σ E 1 σ j4 .4 4fN 1 Φ 1 σ m
漏电动势也可以用漏抗压降来表示，即
E 1 σ jω L 1 σ I 0 jI 0 X 1
u02=e2=－N2dφ/dt
在一般变压器中，电阻压降i0R1很小，仅占一次绕组电压 的0.1%以下，故可近似认为u1≈－e1。
设 ΦΦmsinωt 则 e 1 N 1 d d Φ t 2 π f N 1 Φ m s i n ( ω t- 9 0 0 ) E 1 m s i n ( ω t 9 0 0 )
变压器是一种静止电器,它通过线圈间的电磁感应,将 一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等 级的交流电能。确切地说，它具有变压、变流、变换阻 抗和隔离电路的作用。
例如，在电力系统中用电力变压器把发电机发出的电压升高 后进行远距离输电，到达目的地以后再用变压器把电压降低供用 户使用；
单位：A
三者关系： 单相：SNU 1NI1NU2NI2N 三相：SN3U 1NI1N3U2NI2N
额定频率fN
指电源频率，我国规定标准工频为50Hz。
此外，额定值还有效率、温升等。除额定值外，铭牌上还标 有变压器的相数、联结组和接线图、短路电压（或短路阻抗）的 标么值、变压器的运行方式及冷却方式等。
按容量分：小型、中型、大型和特大型变压器。
我国变压器的主要系列：SJL1（三相油浸铝线电力变压器）、 SEL1（三相强油风冷铝线电力变压器）、SFPSL1（三相强油风 冷三线圈铝线电力变压器）、SWPO（三相强油水冷自耦电力变 压器）等。
连接发电机与电网的升压变压器
连接发电机的 封闭母线
与电网相连 的高压出线端
定义
kE1 N1 U1 U1N E2 N2 U20 U2N
K>1变压器为降压变压器； K<1变压器为升压变压器。
根据主电动势e1的分析方法，同样有
E 1σ4.44fN 1Φ 1σ E 1 σ j4 .4 4fN 1 Φ 1 σ m
漏电动势也可以用漏抗压降来表示，即
E 1 σ jω L 1 σ I 0 jI 0 X 1
u02=e2=－N2dφ/dt
在一般变压器中，电阻压降i0R1很小，仅占一次绕组电压 的0.1%以下，故可近似认为u1≈－e1。
设 ΦΦmsinωt 则 e 1 N 1 d d Φ t 2 π f N 1 Φ m s i n ( ω t- 9 0 0 ) E 1 m s i n ( ω t 9 0 0 )
变压器基本工作原理课件
变压器种类
01
02
03
电力变压器
用于电力系统中的电压变 换和电能传输。
特种变压器
如整流变压器、矿用变压 器、试验变压器等，用于 特定场合。
自耦变压器
具有一个共同绕组，既作 为原边也作为副边的变压 器。
变压器应用
电力系统
用于升高或降低电压，实现远距离输电或满足负荷需求。
工业领域
用于驱动电机、控制电路等，提供稳定可靠的电源。
更换损耗件
对于变压器中的损耗件， 如绝缘油、冷却器等，需 要定期更换，以保证变压 器的正常运行。
变压器的常见故障与处理
绕组故障
绕组故障是变压器常见故障之一 ，包括匝间短路、绕组接地等，
需要进行检修或更换绕组。
铁芯故障
铁芯故障包括铁芯松动、铁芯过热 等，需要检查铁芯紧固件和散热情 况，并进行相应处理。
02
当需要降低电压时，增加二次绕组的匝数；当需要升高电压时
，增加一次绕组的匝数。
电流转换则是通过改变负载阻抗来实现的，与匝数比无关。
03
03
变压器结构
变压器的铁芯
铁芯是变压器中最重要的组成部分之 一，它由硅钢片叠装而成，具有良好 的磁导性。
为了减小铁损和磁滞损耗，铁芯采用 涂有绝缘漆的硅钢片叠加而成。
变压器在新能源领域的应用
风力发电
变压器用于将风力发电产生的低电压升高到输电电压等级，实现大 规模并网发电。
太阳能发电
变压器在太阳能发电系统中起到汇集和升压的作用，确保电力稳定 输送。
核能发电
变压器是核能发电厂中不可或缺的设备，用于调节和控制反应堆功率 输出。
变压器未来的发展趋势
紧凑化
随着城市化和土地资源的紧张，变压器将趋向于更紧凑的设计， 减少占地面积。
变压器基本原理与结构(图文并茂)PPT幻灯片课件
13
分接开关
• 变压器常用改变绕组匝数的方法来调压。一般 从变压器的高压绕组引出若干抽头，称为分接 头，用以切换分接头的装置叫分接开关。分接 开关分为无载调压和有载调压两种，前者必须 在变压器停电的情况下切换；后者可以在变压 器带负载情况下进行切换。分接开关安装在油 箱内，其控制箱在油箱外，有载调压分接开关 内的变压器油是完全独立的，它也有配套的油 箱、瓦斯继电器、呼吸器。
U 2 n2
所以，只要匝数不同，就可得到不同输出电压， 这就变压器的变压原理。
n2> n1时，U2>U1，这种变压器叫做升压变压器．
n2< n1时，U2<U1，这种变压器叫做降压变压器．22
（３）电流关系
由于不存在各种电磁能量损失，输入功 率等于输出功率 P1=P2，即：U1I1= U2I2
所以： I1 U 2 n2 I 2 U1 n1
16
二、变压器的工作原理
• 简单的说，变压器的工作原理就是电磁 感应原理，也就是“动电生磁，动磁生 电”的过程。
17
U1
n1 n2
U2
U1
U2
电路中的符号
跟电源连接的线圈叫原线圈，也叫初级线圈，跟 负载连接的线圈叫副线圈，也叫次级线圈，两线圈由 绝缘导线绕制，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而 成．
• 变压器绕组的引出线从油箱内部引到箱 外时必须经过绝缘套管，使引线与油箱 绝缘。绝缘套管一般是陶瓷的，其结构 取决于电压等级。1kV以下采用实心磁套 管，10～35kV采用空心充气或充油式套 管，110kV及以上采用电容式套管。为了 增大外表面放电距离，套管外形做成多 级伞形裙边。电压等级越高，级数越多。
变压器结构与原理
作者 feifei45
分接开关
• 变压器常用改变绕组匝数的方法来调压。一般 从变压器的高压绕组引出若干抽头，称为分接 头，用以切换分接头的装置叫分接开关。分接 开关分为无载调压和有载调压两种，前者必须 在变压器停电的情况下切换；后者可以在变压 器带负载情况下进行切换。分接开关安装在油 箱内，其控制箱在油箱外，有载调压分接开关 内的变压器油是完全独立的，它也有配套的油 箱、瓦斯继电器、呼吸器。
U 2 n2
所以，只要匝数不同，就可得到不同输出电压， 这就变压器的变压原理。
n2> n1时，U2>U1，这种变压器叫做升压变压器．
n2< n1时，U2<U1，这种变压器叫做降压变压器．22
（３）电流关系
由于不存在各种电磁能量损失，输入功 率等于输出功率 P1=P2，即：U1I1= U2I2
所以： I1 U 2 n2 I 2 U1 n1
16
二、变压器的工作原理
• 简单的说，变压器的工作原理就是电磁 感应原理，也就是“动电生磁，动磁生 电”的过程。
17
U1
n1 n2
U2
U1
U2
电路中的符号
跟电源连接的线圈叫原线圈，也叫初级线圈，跟 负载连接的线圈叫副线圈，也叫次级线圈，两线圈由 绝缘导线绕制，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而 成．
• 变压器绕组的引出线从油箱内部引到箱 外时必须经过绝缘套管，使引线与油箱 绝缘。绝缘套管一般是陶瓷的，其结构 取决于电压等级。1kV以下采用实心磁套 管，10～35kV采用空心充气或充油式套 管，110kV及以上采用电容式套管。为了 增大外表面放电距离，套管外形做成多 级伞形裙边。电压等级越高，级数越多。
变压器结构与原理
作者 feifei45
变压器课件-PPT
调整到Ⅲ档。当输出电压高
时，把分接开关位置由Ⅱ档
调整到Ⅰ档。
❖
调整好档位后，用直
流电桥测各相绕组直流电阻，
看各相之间电阻是否平衡。
若各相之间电阻差大于2％，
可能是档位的动静触头接触
不好或没有调好档位位置，
必须重新调整。
20
21
1
3
3
3
2
2
2
1
1
1
333
1
1
11
222
444
1
3 2 1
1 4 3
2 1
轻瓦斯保护一天连续动作两次，色谱分析为裸金属过热，经测直
流电阻为分接开关故障，吊芯检查发现分接开关的动静触点错位
2/3，这是引起气体继电器动作的根本原因。
❖
(2)辅助设备异常：
❖
①呼吸系统不畅通。变压器的呼吸系统包括气囊呼吸器，防
暴简呼吸器(有的变压器两者合一)等，呼吸系统不畅或堵塞往往
会造成轻、重瓦斯保护动作，并大多伴有喷油或跑油现象。
3—高压线圈 4—低压线圈6
(2)绕组——变压器中的电路部分。
单相壳式变压器
1—铁心柱 2—铁轭 3—绕组
交叠式绕组
1—低压绕组 2—高压绕组
7
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
8
油浸式电力变压器
1—信号式温度计
2—吸湿器
3—储油柜
4—油位计
5—安全气道
6—气体继电器
7—高压套管
8—低压套管
9—分接开关
10—油箱
11—铁心
12—线圈
9
13—放油阀门
附件
变压器的基本工作原理和结构PPT课件
U1N—是指规定加到一次侧的电压， U2N—变压器一次侧加额定电压，二次侧空载时的二
次端电压。 对三相变压器，铭牌上的额定电压指线电压 额定电流(IN)——指变压器在额定容量下，允许长期通
过的电流，三相变压器指的是线电流值。单位用A或kA。 额定频率〔HZ)—电力变压器的额定频率是50Hz 效率、温升
图3.1.8 壳式变压器的结构示意图
※ 芯式变压器绕组和铁芯的装配示意图
绕组同芯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。
图3.1.9 芯式变压器的铁芯和绕组的装配示意图
● 绕组的根本型式——同心式
※ 同芯式——铁芯式变压 器常用。高压绕组和低压 绕组均做成圆筒形，然后 同芯地套在铁芯柱上 ，为
平安气道——〔防爆筒〕如果是严重事故，变压器油大量 汽化，油气冲破平安气道管口的密封玻璃，冲出变压器油 箱，防止油箱爆裂。
吸湿器—— 〔呼吸器〕内装硅胶〔活性氧休铝〕，用以吸 收进入储油柜中空气的水分
净油器——过滤油中杂质，改善变压器油的性能
3.1.3 变压器的型号与额定值
一、变压器型号
型号——可反映出变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方 式等内容
变压器运行时产生热量，使变 压器油膨胀，储油柜中变压器 油上升，温度低时下降。
储油柜使变压器油与空气接触 面较少， 减缓了变压器油的氧
当变压器出现故障时，产生的 热量使变压器油汽化，气体继 电器动作，发出报警信号或切 断图电源。
气 体 继 电 器
化过程及吸收空气中的水分的 如果事故严重，变压器油大量
〔一〕电力变压器
配电变压器
升压变压器
降压变压器
电力变压器的类别——用途分
(二) 特种变压器
次端电压。 对三相变压器，铭牌上的额定电压指线电压 额定电流(IN)——指变压器在额定容量下，允许长期通
过的电流，三相变压器指的是线电流值。单位用A或kA。 额定频率〔HZ)—电力变压器的额定频率是50Hz 效率、温升
图3.1.8 壳式变压器的结构示意图
※ 芯式变压器绕组和铁芯的装配示意图
绕组同芯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。
图3.1.9 芯式变压器的铁芯和绕组的装配示意图
● 绕组的根本型式——同心式
※ 同芯式——铁芯式变压 器常用。高压绕组和低压 绕组均做成圆筒形，然后 同芯地套在铁芯柱上 ，为
平安气道——〔防爆筒〕如果是严重事故，变压器油大量 汽化，油气冲破平安气道管口的密封玻璃，冲出变压器油 箱，防止油箱爆裂。
吸湿器—— 〔呼吸器〕内装硅胶〔活性氧休铝〕，用以吸 收进入储油柜中空气的水分
净油器——过滤油中杂质，改善变压器油的性能
3.1.3 变压器的型号与额定值
一、变压器型号
型号——可反映出变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方 式等内容
变压器运行时产生热量，使变 压器油膨胀，储油柜中变压器 油上升，温度低时下降。
储油柜使变压器油与空气接触 面较少， 减缓了变压器油的氧
当变压器出现故障时，产生的 热量使变压器油汽化，气体继 电器动作，发出报警信号或切 断图电源。
气 体 继 电 器
化过程及吸收空气中的水分的 如果事故严重，变压器油大量
〔一〕电力变压器
配电变压器
升压变压器
降压变压器
电力变压器的类别——用途分
(二) 特种变压器
变压器PPT讲解-PPT精选文档
第三章
变压器
3.1 变压器的基本工作原理和结构
3.1.1 基本工作原理和分类
一、基本工作原理 变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的 两个绕组。两绕组只有磁耦合没电联系。在一 次绕组中加上交变电压，产生交链一、二次绕 组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。
U1
d e1 N 1 dt d e2 N 2 dt
第三章
变压器
3.1 变压器的基本工作原理和结构
3.1.3 型号与额定值
二、额定值 额定容量 S (kVA ) N
额定电流 I 和 I (A ) 1 N 2 N
指铭牌规定的额定使用条 指在额定容量下，允许长期通过的额定 件下所能输出的视在功率。电流。在三相变压器中指的是线电流 额定电压 U 和 U ( kV ) 指长期运行时所能承受的工作电压 1 N 2 N
第三章
变压器
3.1 变压器的基本工作原理和结构
3.1.2 基本结构
一、铁心 变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少铁损，用0.35mm 厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。 二、绕组 变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。 三、油箱 油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油是冷却介质， 又是绝缘介质。油箱侧壁有冷却用的管子（散热器或冷却器）。 四、绝缘套管 将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘，担负着 固定的作用。 此外，还有储油柜、吸湿器、安全气道、净油器和气体继电器。
第三章
变压器
3.2 单相变压器的空载运行
3.2.1 电磁关系
一、空载运行时的物理情况 主磁通与漏磁通的区别
1 与 I 成线性关系； 1）性质上： 0 与 I 0 成非线性关系； 0
1 仅占1%以下； 2）数量上： 0 占99%以上，
换流变保护原理讲解ppt课件
值Iop满足突变量判断（差流突变量启动）。 2、比差继电器：比差继电器对差流有效值IopRMS与制动电流有效值IresRMS进行比率制
动曲线判断，曲线斜率为0.5，当差流大于制动电流时比差继电器动作。 3、饱和开放判断与故障点区内外判断任一条件满足。 延时20ms，比差动作。
1）引线差动保护原理
保护判据： III段速动段： 以下两个条件满足任一条件差动速断动作。 1、差流速断突变量：半周波差流有效值IhalfRMS >Iopmax（定值） & 差流突变量。差流
动作结果： I段告警。 II段切系统 III段跳交流断路器并执行闭锁。
2、励磁涌流及保护应对
励磁 涌流
保护如 何应对
1）励磁涌流
励磁涌流产生的原因 励磁涌流的特点 和应涌流 对称性涌流 保护如何应对
1）励磁涌流
励磁涌流的产生
空载合闸时，电压瞬时值u=0时接通电路，经过半个周期后变压器的铁芯将严重饱和， 励磁电流将剧烈增大，此电流就变为变压器的励磁涌流，其数值可达到额定电流的6-8倍。 同时还包含有大量的非周期分量和高次谐波分量。
III段速动段： 以下两个条件满足任一条件差动速断动作。 1、差流速断突变量：半周波差流有效值IhalfRMS >Iopmax & 差流突变量启动 。差流速断 突变量动作。 2、差流速断稳态：全周波差流有效值IopRMS >Iopmax & 全周波差流有效值>0.7Iresmax &饱和开放或者区内外判断任一条件满足。差流速断稳态动作。
动作结果： I段只发告警信号。 II段和III段跳交流断路器并执行闭锁。
7）变压器过流保护原理
保护范围： 换流变压器的短路故障。
模拟量采样： Y/Y：IACY0， Y/D：IACD0。
动曲线判断，曲线斜率为0.5，当差流大于制动电流时比差继电器动作。 3、饱和开放判断与故障点区内外判断任一条件满足。 延时20ms，比差动作。
1）引线差动保护原理
保护判据： III段速动段： 以下两个条件满足任一条件差动速断动作。 1、差流速断突变量：半周波差流有效值IhalfRMS >Iopmax（定值） & 差流突变量。差流
动作结果： I段告警。 II段切系统 III段跳交流断路器并执行闭锁。
2、励磁涌流及保护应对
励磁 涌流
保护如 何应对
1）励磁涌流
励磁涌流产生的原因 励磁涌流的特点 和应涌流 对称性涌流 保护如何应对
1）励磁涌流
励磁涌流的产生
空载合闸时，电压瞬时值u=0时接通电路，经过半个周期后变压器的铁芯将严重饱和， 励磁电流将剧烈增大，此电流就变为变压器的励磁涌流，其数值可达到额定电流的6-8倍。 同时还包含有大量的非周期分量和高次谐波分量。
III段速动段： 以下两个条件满足任一条件差动速断动作。 1、差流速断突变量：半周波差流有效值IhalfRMS >Iopmax & 差流突变量启动 。差流速断 突变量动作。 2、差流速断稳态：全周波差流有效值IopRMS >Iopmax & 全周波差流有效值>0.7Iresmax &饱和开放或者区内外判断任一条件满足。差流速断稳态动作。
动作结果： I段只发告警信号。 II段和III段跳交流断路器并执行闭锁。
7）变压器过流保护原理
保护范围： 换流变压器的短路故障。
模拟量采样： Y/Y：IACY0， Y/D：IACD0。
换流变压器原理及维修技术(ABB)
的分档调节。
1.2 换流变的特点
换流变在漏抗、绝缘、谐波、直流偏磁、有载 调压和试验等方面与普通电力变压器有着不同 的特点。
换流变由于直流偏磁电流和谐波电流使得换流 变压器的噪声增大。
换流变与普通换流变最大的不同是阀侧绕组除 承受交流电压外，还承受直流电压的作用。绝 缘设计上要考虑直流耐压和极性反转作用。
一般处于听觉较为灵敏的频带。
1.2.4 有载调压
为了补偿换流变交流侧电压的变化以及将 触发角运行在适当的范围内以保证运行的 安全性和经济性，要求有载调压开关的调 压范围较大。
直流输电系统在降压模式时，要求的调压 范围高达20-30%。
1.2.5 直流偏磁
通过变压器绕组的电流中的直流分量会影响铁心的 磁化曲线，并产生偏离坐标轴零点的偏移量，这种 现象称为直流偏磁 。
阀侧绕组除承受交流电压产生的应力外， 还要承受直流电压产生的应力。
直流全压启动及极性反转所产生的冲出。 由于上述原因，换流变的绝缘结构比普
通的交流变压器复杂得多。 直流电压和交流电压作用下绝缘特性是
不同的。
1.2.3 谐 波
换流变运行中有特征谐波电流和非特征谐波电 流流过。
其漏磁的谐波分量会使变压器的杂散损耗增大。 对于有较强漏磁通过的部件要采用磁屏蔽措施。 数值较大的谐波磁通所引起的磁致伸缩噪音，
2.6 ABB换流变外形图
换流变压器的原理与维修技术
曹诗玉 2007年8月
500kV换流变(ABB)
500kV换流变主要参数(ABB)
型号
TCH 146DR
3相连接方式为： YNy0
YNd11
调压方式
网侧带负荷自动调压
调压档数（档） 31
额定功率(MVA) 297.5
1.2 换流变的特点
换流变在漏抗、绝缘、谐波、直流偏磁、有载 调压和试验等方面与普通电力变压器有着不同 的特点。
换流变由于直流偏磁电流和谐波电流使得换流 变压器的噪声增大。
换流变与普通换流变最大的不同是阀侧绕组除 承受交流电压外，还承受直流电压的作用。绝 缘设计上要考虑直流耐压和极性反转作用。
一般处于听觉较为灵敏的频带。
1.2.4 有载调压
为了补偿换流变交流侧电压的变化以及将 触发角运行在适当的范围内以保证运行的 安全性和经济性，要求有载调压开关的调 压范围较大。
直流输电系统在降压模式时，要求的调压 范围高达20-30%。
1.2.5 直流偏磁
通过变压器绕组的电流中的直流分量会影响铁心的 磁化曲线，并产生偏离坐标轴零点的偏移量，这种 现象称为直流偏磁 。
阀侧绕组除承受交流电压产生的应力外， 还要承受直流电压产生的应力。
直流全压启动及极性反转所产生的冲出。 由于上述原因，换流变的绝缘结构比普
通的交流变压器复杂得多。 直流电压和交流电压作用下绝缘特性是
不同的。
1.2.3 谐 波
换流变运行中有特征谐波电流和非特征谐波电 流流过。
其漏磁的谐波分量会使变压器的杂散损耗增大。 对于有较强漏磁通过的部件要采用磁屏蔽措施。 数值较大的谐波磁通所引起的磁致伸缩噪音，
2.6 ABB换流变外形图
换流变压器的原理与维修技术
曹诗玉 2007年8月
500kV换流变(ABB)
500kV换流变主要参数(ABB)
型号
TCH 146DR
3相连接方式为： YNy0
YNd11
调压方式
网侧带负荷自动调压
调压档数（档） 31
额定功率(MVA) 297.5