一种新型结构的电力电子变压器

电力电子变压器理论研究综述

作者简介：晏阳(1988- )，男，硕士研究生，研究方向为电力电子技术在电力系统中的应用。电力电子变压器理论研究综述摘要：介绍了目前国内外电力电子变压器的研究概况，对电力电子变压器发展过程中出现的斩控式电力电子变压器、交-交-交型电力电子变压器、反激型电力电子变压器、双PWM 变换型电力电子变压器几种典型的设计构想进行了梳理，并且给出了相应的主电路拓扑。通过分析电力电子技术在电力电子变压器研究领域的相关理论及其应用，阐述各种拓扑的优缺点，并给出了主要的研究方向和发展趋势。关键词：电力电子变压器；电力电子技术；电能质量中图分类号：TM401+.1 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2012)03-0005-04 晏阳 (东南大学电气工程学院，江苏南京 210096) Abstract: Introduction was made to the present research survey of power electronic transformers at home and abroad. This paper hackled several typical design schemes such as chop-controlled power electronic transformer, AC-AC power electronic transformer, flyback power electronic transformer and double PWM power electronic transformer and gave the corresponding main circuit topolo-gy. Via analysis to the relevant theory and its application of power electronic technology in power electronic transformer field, this paper expatiated on advantages and disadvantages of various topologies and summarized the main research direction and developing trend of power electronic transformers. Key words: power electronic transformer; power electronic technology; quality of power supply YAN Yang （School of Electrical Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China ） Research Summary of Power Electronic Transformer Theory 0 引言电力电子变压器(power electronic trans-former，PET)，又称固态变压器(solid trans-former)，是一种通过电力电子技术实现电力系统电压变换和能量传递的新型变压器。相对于传统变压器而言，电力电子变压器具有如下优点[1]：(1)体积小，重量轻，环境污染小；(2)运行时二次侧输出电压幅值恒定，不随负载变化，且平滑可调；(3)一次、二次侧电压为正弦波形，功率因数可调；(4)一次、二次侧电压、电流和功率均高度可控[2]；(5)本身具有断路器的功能，无需传统的变压器继电保护装置。电力电子变压器是集电力电子、电力系统、计算机、数字信号处理以及自动控制理论等领域为一体的电力系统前沿研究课题，也是解决电能质量问题，建设“绿色电网”、“数字电网”的可行途径之一。目前在国内外，都有很多相关的研究和开发。在电力电子变压器的设计和研发中，大规模的电力电子器件以及相应的电力电子变流技术得到了广泛的应用。本文总结电力电子变压器研究的发展历史及主要的电路拓扑，并分析各个拓扑的电路原理和应用情况。 1 国内外研究现状电力电子变压器起源于美国。通用电气公司的W.McMurray于1970年在一份专利中首先提出了基于AC/AC变换电路的电力电子变压器[3]。在随后的发展过程中，科研人员提出了传统AC/AC变换、buck 变换、AC/DC/AC变换等多个研究课题，并取得了一

油浸式变压器结构图解

结构图解 1-铭牌；2-信号式温度计；3-吸湿器；4-油标；5-储油柜；6-安全气道 7-气体继电器；8-高压套管；9-低压套管；10-分接开关；11-油箱； 12-放油阀门；13-器身；14-接地板；15-小车电力变压器概述电力变压器是一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压（电流）变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压（电流）的设备。当一次绕组通以交流电时，就产生交变的磁通，交变的磁通通过铁芯导磁作用，就在二次绕组中感应出交流电动势。二次感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成正比。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。现在较为节能的电力变压器是非晶合金铁心配电变压器，其最大优点是，空载损耗值特低。最终能否确保空载损耗值，是整个设计过程中所要考虑的核心问题。当在产品结构布置时，除要考虑非晶合金铁心本身不受外[3]力的作用外，同时在计算时还须精确合理选取非晶合金的特性参数。国内生产电力变压器较大的厂家有特变电工等。供配电方式： 10KV高压电网采用三相三线中性点不接地系统运行方式。

用户变压器供电大都选用Y/Yno结线方式的中性点直接接地系统运行方式，可实现三相四线制或五线制供电，如TN-S系统。电力变压器主要部件及作用①、普通变压器的原、副边线圈是同心地套在一个铁芯柱上，内为低压绕组，外为高压绕组。（电焊机变压器原、副边线圈分别装在两个铁芯柱上）变压器在带负载运行时，当副边电流增大时，变压器要维持铁芯中的主磁通不变，原边电流也必须相应增大来达到平衡副边电流。变压器二次有功功率一般＝变压器额定容量（KVA）×0.8（变压器功率因数）＝KW。 ②、电力变压器主要有： A、吸潮器（硅胶筒）：内装有硅胶，储油柜（油枕）内的绝缘油通过吸潮器与大气连通，干燥剂吸收空气中的水分和杂质，以保持变压器内部绕组的良好绝缘性能；硅胶变色、变质易造成堵塞。 B、油位计：反映变压器的油位状态，一般在+20O左右，过高需放油，过低则加油；冬天温度低、负载轻时油位变化不大，或油位略有下降；夏天，负载重时油温上升，油位也略有上升；二者均属正常。

电力电子变压器简介

电力电子变压器简介编者按：电力电子变压器是一种有发展前途的电力电子设备。它与目前使用的铁芯铜线变压器，有明显的优点，特别是耐高压（15kV）的碳化硅器件的成熟会给电力电子变压器的发展带来新的机遇。它是未来智能电网的得利电力电子设备。作为一种新型的电力变压器，得到了国内外研究人员越来越多的关注。此外，电力电子变压器能否将电压变换与电能质量调控结合一起解决？如一条轧钢生产线使用的变压器，采用电力电子变压器，可以即变压，又能实现电能质量调控，能否有可能？我公司已开发成功的‘’27.5k V转10k V‘’装置也是一种电力电子变压器。轻型直流输电系统也可兼有电力电子变压器功能。可见，公司已具备生产电力电子变压器的能力。根据现有资料选编成“电力电子变压器简介”一文。文中内容不一定十分准确，供公司开发新产品参考。王春岩2010.10.22 1、定义电力电子变压器，又称为固态变压器——P E T ( P o w e r E l e c t r o n i c T r a n s f o r m e r )，也有称为EPT。电力电子变压器是一种含有电力电子变换器，且通过高频变压器实现磁耦合的变电装置，它通过电力电子变换技术和高频变压器实现电力系统中的电压变换和能量传递。 2、电子电力变压器的基本组成和工作原理 2、1 基本组成（以单相为例）

基本组成见图2.1 2、2 直接、AC/AC变换的电力电子变压器（以单为例） 2、3 含直流环节的PET

2、4 单相含直流PET的电路结构 2、5 用于风电、光电和小水电单相并网PET 图2.5用于风电、光电和小水电单相并网PET 3、电力电子变压器优点和缺点： 3、1 优点 1）．体积小，重量轻，无环境污染； 2）．运行时可保持副方输出电压幅值恒定，不随负载变化； 3）．始终保证原、副方电压电流为正弦波形，并且原、副方功率因数任意可调；4）．具有高度可控性，变压器原副方电压、电流的幅值和相位均可控：

油浸电力变压器的构造讲解

油浸式电力变压器一、油浸式电力变压器的结构器身：铁心、绕组、绝缘结构、引线、分接开关油箱：油箱本体、箱盖、箱壁、箱底、绝缘油、附件、放油阀门、油样活门、接地螺栓、铭牌冷却装置：散热器和冷却器保护装置：储油柜油枕、油位表、防爆管安全气道、吸湿器( 呼吸器) 、温度计、净油器、气体继电器瓦斯继电器出线装置：高压套管、低压套管 1 、铁芯铁芯在电力变压器中是重要的组成部件之一。它由高导磁的硅钢片叠积和钢夹夹紧而成铁心具有两个方面的功能。在原理上：铁心是构成变压器的磁路。它把一次电路的电能转化为磁能又把该磁能转化为二次电路的电能，因此，铁心是能量传递的媒介体。在结构上：它是构成变压器的骨架。在它的铁心柱上套上带有绝缘的线圈，并且牢固地对它们支撑和压紧。铁心必须一点接地。 2、绕组绕组是变压器最基本的组成部分，绕组采用铜导线绕制，它与铁心合称电力变压器本体，是建立磁场和传输电能的电路部分。电力变压器绕组由高压绕组、低压绕组，高压引线低压引线等构成。 3、调压装置变压器调压是在变压器的某一绕组上设置分接头，当变换分接头时就减少或增加了一部分线匝，使带有分接头的变压器绕组的匝数减少或增加，其他绕组的匝数没有改变，从而改变了变压器绕组的匝数比。绕组的匝数比改变了，电压比也相应改变，输出电压就改变，这样就达到了调整电压的目的。 ⑴有载分接开关：有载分接开关的额定电流必须和变压器额定电流相配合。切换开关需要定期检查，检查时应易于拆卸而不损坏变压器油的密封。开关仅应在运行 5～6年之后或动作了 5 万次之后才需要检查。 ⑵无励磁分接开关：无励磁分接开关应能在停电情况下方便地进行分接位置切换。无励磁分接开关应能在不吊芯（盖）的情况下方便地进行维护和检修，还应带有外部的操动机构用于手动操作。 4、油箱电压等级高的变压器油箱应装设压力释放装置，根据保护油箱和避免外部穿越性短路电流引起误动的原则，确定合理的动作压力。油箱顶部应带有斜坡，以便泄水和将气体积聚通向气体继电器。通向气体继电器的管道应有 1.5%的坡度。气体继电器应装有防雨措施，并将采气管引至地面。 5、绝缘油：绝缘油采用环烷基油，绝缘油应为IEC 规范IA 号油，其闪点不低于140℃。制造厂除供应满足变压器标准油面线的油量( 含首次安装损耗 ) 以外，另加10%

配电系统电力电子变压器的研究

配电系统电力电子变压器的研究作者：佚名转贴自：电力安全论坛点击数： 35 更新时间：2008-7-28 配电系统电力电子变压器的研究方华亮，黄贻煜，X澍，陆继明，毛承雄 (华中科技大学电气与电子工程学院，XX430074) 摘要: 供电可靠性及电能质量一直是用户和供电部门密切关注的问题。在电网中，变压器是电能转换的最基本的元件，但常规变压器难以对供电可靠性的提高和电能质量的改善作出贡献。本文介绍了一种全新的产品－电力电子变压器，它具有提高供电可靠性、改善电能质量并且体积小、重量轻、环保效果好等一系列优点，可以较好地解决这些问题。在对电力电子变压器现有方案进行分析的基础上，本文提出了一种新的实现方案，计算机仿真结果表明：变压器原方可以实现输入电流波形为正弦和功率因数接近于1，变压器副方可以获得良好的输出电压、电流。关键词: 电力电子变压器; 高频变压器; 供电可靠性; 电能质量; 脉宽调制 1引言当今社会经济的快速发展，使得人们对供电可靠性以及改善电能质量提出了越来越高的要求。如果一个供电系统的可靠性不能保证，停电不只是给供电企业带来损失，给用户将造成更大的经济损失。就电能质量而言，一种频率、电压、波形的电能已远远不能满足用户要求，经过变换处理后再供用户使用的电能占全国总发电量的百分比比值的高低，已成为衡量一个国家技术进步的主要标志之一。如在美国，2000年末，发电厂生产的40%以上的电能都是经变换和处理后再供负载使用，预计到21世纪二、三十年代，美国发电站生产的全部电能都将经变换和处理后再供负载使用。如何更进一步提高供电可靠性和改善电能质量已成为供电部门十分重视和不断努力解决的问题，在供电系统中，变压器是实现电能转换的最基本、最重要的元件之一，对供电可靠性和电能质量有着重大的影响。目前广泛使用的配电系统变压器通常是采用铁芯油浸式，其运行可靠和效率较高；但同时，也存在以下一些不足之处［1］： ·不能维持副方电压恒定； ·铁芯饱和时，会造成电压电流的波形畸变，产生谐波； ·原副方电压、电流紧密耦合，负荷侧的波动会影响到电网侧； ·需装备继电保护装置； ·体积大，笨重； ·矿物油会带来环境问题，且不易维护；基于以上常规变压器的一些不足之处，如何进一步提高变压器的功能、改善其运行特性以更好的发挥其在供电系统中的作用，从而实现进一步提高供电可靠性、改善电能质量的愿望，是一个十分值得我们深入研究的课题。目前随着电力电子变流技术和大功率电力电子器件的迅速发展，以及在电力系统中的应用日益广泛，所有的这些为我们研制新型变压器奠定了很好的基础。我们要研制的新型变压器主要是采用电力电子技术实现的，我们称之为电力电子变压器。对电力电子变压器的研究，国内在这方面还基本上未开展，国外在十多年前就已提出了这个概念。首先是美国海军的一个研究计划，提出了一种“交流－交流”的降压变换器构成的电力电子变压器；在这之后，由美国电力科学研究院(EPRI)赞助的一个研究项目

电力变压器结构图解

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电力变压器结构图解这是一个三相电力变压器的模型。从外观看主要由变压器的箱体、高压绝缘套管、低压绝缘套管、油枕、散热管组成。移去变压器箱体可看到变压器的铁芯与绕组，铁芯由硅钢片叠成，硅钢片导磁性能好、磁滞损耗小。在铁芯上有A、B、C三相绕组，每相绕组又分为高压绕组与低压绕组，一般在内层绕低压绕组，外层绕高压绕组。图2左边是高压绕组引出线，右边是低压绕组引出线。

把铁芯与绕组放入箱体，绕组引出线通过绝缘套管内的导电杆连到箱体外，导电杆外面是瓷绝缘套管，通过它固定在箱体上，保证导电杆与箱体绝缘。为减小因灰尘与雨水引起的漏电，瓷绝缘套管外型为多级伞形。右边是低压绝缘套管，左边是高压绝缘套管，由于高压端电压很高，高压绝缘套管比较长。变压器箱体（即油箱）里灌满变压器油，铁芯与绕组浸在油里。变压器油比空气绝缘强度大，可加强各绕组间、绕组与铁芯间的绝缘，同时流动的变压器油也帮助绕组与铁芯散热。在油箱上部有油枕，有油管与油箱连通，变压器油一直灌到油枕内，可充分保证油箱内灌满变压器油，防止空气中的潮气侵入。油箱外排列着许多散热管，运行中的铁芯与绕组产生的热能使油温升高，温度高的油密度较小上升进入散热管，油在散热管内温度降低密度增加，在管内下降重新进入油箱，铁芯与绕组的热量通过油的自然循环散发出去。

一些大型变压器为保证散热，装有专门的变压器油冷却器。冷却器通过上下油管与油箱连接，油通过冷却器内密集的铜管簇，由风扇的冷风使其迅速降温。油泵将冷却的油再打入油箱内，下图是一台容量为400000KVA的特大型电力变压器模型，其低压端电压为20KV，高压端电压为220KV。采用油冷却的变压器结构较复杂，由于油是可燃物，也就存在安全性问题。目前，在城市内、大型建筑内使用的变压器已逐渐采用干式电力变压器，变压器没有油箱，铁芯与绕组安装在普通箱体内。干式变压器绕组用环氧树脂浇注等方法保证密封与绝缘，容量较大的绕组内还有散热通道，大容量变压器并配有风机强制通风散热。由于材料与工艺的限制，目前多数干式电力变压器的电压不超过35KV，容量不大于20000KVA，大型高压的电力变压器仍采用油冷方式. 下面是干式变压器结构图

电力电子变压器及其发展综述_潘诗锋

#科普园地# 电力电子变压器及其发展综述 Summary of Development of Power Electronic Transformer 潘诗锋,赵剑锋 (东南大学电气系,江苏南京210096) 摘要:介绍了电力电子变压器的优点、工作原理、目前研究状况。指出了用电力电子变压器解决电能质量问题是今后的发展趋势,拓宽了电力电子变压器的应用场合,使得其不但可以使用在对能量转换装置的体积、重量有特殊要求的场合,如航海、航空、航天等领域,还可以为电能质量敏感负荷供电。它是建设/绿色电网0/数字电网0的关键设备之一,对其进行研制和使用可取得巨大的经济和社会效益。关键词:电力电子变压器;电能质量;绿色电网;数字电网中图分类号:TM41文献标识码:E文章编号:1009-0665(2003)06-0052-03 收稿日期: 2003-06-28 传统的电力变压器具有制作工艺简单、可靠性高等优点,在电网中得到广泛应用。但是,它的缺点也十分明显,如体积、重量、空载损耗大;过载时易导致输出电压下降、产生谐波;负载侧发生故障时,不能隔离故障,从而导致故障扩大;带非线性负荷时,畸变电流通过变压器耦合进入电网,造成对电网的污染;电源侧电压受到干扰时,又会传递到负载侧,导致对敏感负荷的影响;使用绝缘油造成环境污染;需要配套的保护设备对其进行保护[1]。作为一种新型的能量转换设备,与传统的变压器相比,电力电子变压器具有体积小、重量轻、空载损耗小、不需要绝缘油等优点。它是集电力电子、电力系统、计算机、数字信号处理以及自动控制理论等领域为一体的电力系统前沿研究课题,通过电力电子器件和电力电子变流技术,对能量进行转换与控制,以替代传统的电力变压器。研究电力电子变压器的初衷是为了降低传统变压器的体积和重量。因为,变压器的体积和重量与它的运行频率成反比,借助于电力电子技术提高其变换频率, 就可减小体积和重量。美国海军于20世纪70年代末至80年代初,首先对其进行了研究[2],美国电科院于 1995年也进行了相关研究[3]。以上2个项目研究,试验样机都不实用,因为它们采用的是降压型变换器 (Buck),不能很好地抑制输入的谐波电流,而且变压器输入和输出是不隔离的[1]。20世纪90年代末,美国密苏里大学在ABB和爱默生公司资助下对电力电子变压器进行了研究,完成了10 kV A,7 200 V/240 V的实验样机,但仅实现了基本的电压变换功能和对输入的功率因数控制。另外,设计时为减小对开关器件的应力,输

电力电子变压器原理、现状、应用场合介绍复习过程

电力电子变压器原理、现状、应用场合介绍

电力电子变压器介绍 0、前言电力电子变压器(Power Electronic Transformer 简称PET)作为一种新型的能量转换设备，与传统的变压器相比，具有体积小、重量轻、空载损耗小、不需要绝缘油等优点。它是集电力电子、电力系统、计算机、数字信号处理以及自动控制理论等领域为一体的电力系统前沿研究课题，通过电力电子器件和电力电子变流技术，对能量进行转换与控制，以替代传统的电力变压器。 1、基本原理 PET 的设计思路源于具有高频连接的AC/AC变换电路, 其基本原理见图1, 即通过电力电子变换技术将变压器原边的工频交流输入信号变换为高频信号, 经高频变压器耦合到副边后, 再经电力电子变换还原成工频交流输出。因高频变压器起隔离和变压作用, 因铁心式变压器的体积与频率成反比, 所以高频变的体积远小于工频变压器, 其整体效率高。图1 电力电子变压器基本原理框图 PET 的具体实现方案分两种形式: 一是在变换中不含直流环节, 即直接AC/AC变换, 其原理是: 在高频变压器原边进行高频调制, 在副边同步解调; 二是在变换中存在直流环节, 通常在变压器原边进行AC/AC变换,

再将直流调制为高频信号经高频变压器耦合到副边后, 在副边进行DC/AC 变换。比较两种方案, 后种控制特性良好, 通过PWM 调制技术可实现变压器原副边电压、电流和功率的灵活控制, 有望成为今后的发展方向。 2、研究现状自1970 年美国GE 公司首先发明了具有高频连接的AC/AC 变换电路后, 很多科研工作者对各种不同结构的具有高频连接的AC/AC 变换器进行了深入的探讨和研究, 并提出了PET 的概念。美国海军和美国电力科学研究院(EPRI)的研究小组先后提出了一种固态变压器结构, Koo suke Harada等人也提出了一种智能变压器, 他们通过对高频技术的使用, 使变压器体积减小, 实现恒压、恒流、功率因数校正等功能。早期的PET的理论和实现研究由于受当时电力电子器件和功率变换技术发展水平的限制, 所提出的各种设计方案均未能实用化, 特别是在可用于实际输配电系统(10kV以上)的PET的研究方面进展不大。进入20 世纪 90 年代,国外在这一研究领域中取得了一些新进展, 提出了新的技术方案, 并制作了与配电系统电压等级相当的实验室样机。如美国密苏里大学在ABB 和爱默生公司资助下对电力电子变压器进行了研究，完成了10kVA，7200 V ／240 V的实验样机，但仅实现了基本的电压变换功能和对输入的功率因数控制。另外，设计时为减小对开关器件的应力，输入采用多个变流器串联工作，使系统的可靠性大大降低，当其中任意一个器件出现故障都会导致工作异常。美国威斯康星一麦迪逊大学与ABB公司合作，德克萨斯农机大学也于20世纪90年代末对电力电子变压器进行了研究，但以上工作只对其电压变换的功能进行了分析和研究。

电力电子变压器研究综述

电力电子变压器研究综述李璟摘要：电力电子变压器(PET ) 是一种采用电力电子变换器和高频开关变压器的电能传输装置。首先，介绍了电PET 的基本工作原理及其研究现状。其次，介绍了发展过程中出现的几种典型拓扑结构。再次，对PET 的控制方法进行了总结。最后，对将来PET 的应用及发展做出了展望。关键词：电力电子变压器电力系统控制拓扑 0 引言 PET 除了具有传统电力变压器电能变换与传输功能外，其突出优点在于体积小、重量轻，通过变压器原、副方电压源变换器对其交流侧电压幅值和相位的实时控制，可以实现变压器原、副方电压、电流和功率的灵活调节，在暂态过程中控制性能良好，本身具有断路器的功能，无需传统的变压器继电保护装置等[1~3]。因此PET 具备解决电力系统相关问题的潜力，应用前景广阔。随着电力系统朝着智能电网不断发展，PET 也受到越来越多的专家学者的关注。 1 PET 基本工作原理电力电子变压器是一种将电力电子变换技术和基于电磁感应原理的电能变换技术相结合,实现将一种电力特征的的电能转变为另一种电力特征的电能的静止电气设备。[4]上述电力特征包括电压或者电流的幅值、相位、相序、波形、频率和相数等。它的主要功能包括变压、变流、电气隔离、能量传递和电能控制。在结构上,电力电子变压器主要包括两个部分:高频变压器和电力电子变换器。电源接到一次侧时,电力电子变换器1将输入的工频交流电变换成高频交流电,高频交流电经高频变压器耦合后与这电力电子变换器2相连接,通过电力电子变换器2输出到负载上。图1 电力电子变压器中电力电子变换器的主要功能是实现电压或者电流的频率控制、相位控制和谐波控制；电力电子变压器中的高频变压器主要功能是电压等级的变换和电气隔离。变压器容量S 可以表示为下式： m e c B A A J f K S ******=22.2 (1) 式中K 为铜导线饱和因数；f 为励磁频率（Hz ）；c A 、e A 分别表示为铁芯和绕组导线面积（m 2）；J 为导体中的电流密度（2 /m A ）；m B 为最大磁通密度(T)。可见在其他条件相同的情况下，f 与e c A A *成反比，因此高频变压器体积远小于同容量的工频变压器。[5]

电力电子变压器原理、现状、应用场合介绍

直流调制为高频信号经高频变压器耦合到副边后, 在副边进行DC/AC变换。比较两种方案, 后种控制特性良好, 通过PWM 调制技术可实现变压器原副边电压、电流和功率的灵活控制, 有望成为今后的发展方向。 2、研究现状自1970 年美国GE 公司首先发明了具有高频连接的AC/AC 变换电路后, 很多科研工作者对各种不同结构的具有高频连接的AC/AC 变换器进行了深入的探讨和研究, 并提出了PET 的概念。美国海军和美国电力科学研究院(EPRI)的研究小组先后提出了一种固态变压器结构, Koo suke Harada等人也提出了一种智能变压器, 他们通过对高频技术的使用, 使变压器体积减小, 实现恒压、恒流、功率因数校正等功能。早期的PET的理论和实现研究由于受当时电力电子器件和功率变换技术发展水平的限制, 所提出的各种设计方案均未能实用化, 特别是在可用于实际输配电系统(10kV以上)的PET的研究方面进展不大。进入20 世纪90 年代,国外在这一研究领域中取得了一些新进展, 提出了新的技术方案,并制作了与配电系统电压等级相当的实验室样机。如美国密苏里大学在ABB和爱默生公司资助下对电力电子变压器进行了研究，完成了10kVA，7200 V／240 V的实验样机，但仅实现了基本的电压变换功能和对输入的功率因数控制。另外，设计时为减小对开关器件的应力，输入采用多个变流器串联工作，使系统的可靠性大大降低，当其中任意一个器件出现故障都会导致工作异常。美国威斯康星一麦迪逊大学与ABB公司合作，德克萨斯农机大学也于20世纪90年代末对电力电子变压器进行了研究，但以上工作只对其电压变换的功能进行了分析和研究。

配电网电力电子变压器技术综述

配电网电力电子变压器技术综述发表时间：2018-09-12T16:32:30.640Z 来源：《基层建设》2018年第22期作者：刘永林刘贻青 [导读] 摘要：在我国电力系统中最主要的电气设备就是电力变压器，传统的电力变压器负荷变化对电力影响特别大。易事特集团股份有限公司广东省东莞市 52380 摘要：在我国电力系统中最主要的电气设备就是电力变压器，传统的电力变压器负荷变化对电力影响特别大。当电力的负荷发生故障时，不能很好的隔离故障，为了隔离故障而使用绝缘油会对环境形成一定的污染，传统的电力变压器有着自己的不足，比如体积大、空载耗损也比较大和重量大等；跟传统的变压器相比较来看，电力电子变压器是新型的一种能量电力转换设备，这种电力电子变压器最大的优点就是耗损相对比较小，不需要绝缘油等，鉴于此，本文主要分析配电网电力电子变压器技术。关键词：配电网；电力电子；变压器技术 1、电力电子变压器的基本原理电力电子变压器（powerelectronictransformer，PET），也称为固态变压器（solid-statetransformer，SST）或智能变压器（smarttransformer，ST）等，一般是指通过电力电子技术及高频变压器（相对于工频变压器工作频率更高）实现的具有但不限于传统工频交流变压器功能的新型电力电子设备。电力电子变压器一般至少包括传统交流变压器的电压等级变换和电气隔离功能，此外，还包括交流侧无功功率补偿及谐波治理、可再生能源/储能设备直流接入、端口间的故障隔离功能以及与其他智能设备的通讯功能等。初级功率变换器、次级功率变换器以及联系初级和次级功率变换器的高频变压器来共同构成电力电子变压器。根据电力电子变压器的输入和输出这种特点来看，也就是电力电子变压器的交交变换，电力电子变压器的基本工作原理就是输入的工频电压利用原边变换器，将工频电压转换为高频电压，利用高频变压器耦合到副边，最后再利用副边功率变换器将电压转换成所需要的高频交流电压；对电力电子变压器要减小它的体积，来增加电力电子变压器的工作频率；为了把工频交流电转换成高频交流电，这就需要使用合适的电力控制方案和现代电力电子技术，最终能够使电力电子变压器逐步的过渡成小型变压器和轻型变压器。其工作原理如图1所示，高压侧工频交流通过电力电子变流器一系列变换（交-交变换或交-直-交变换）形成高频交流电，然后通过高频变压器耦合到低压侧，再经过变流器一系列变换形成工频交流电，向负载供电。图1电力电子变压器的工作原理 2、电力电子变压器的几种电路类型 2.1、斩控式电力电子变压器在1995年，电力电子变压器的实验样机被制造出来，这也是美国电科院首次成功制造斩控式的电力电子变压器。 2.2、交－交－交变换电力电子变压器在1999年，交-交-交变换的电力电子变压器被制造出来，它是一种新型的电力电子变压器，这也是美国德州大学首次成功制造该种类型的电力电子变压器。 2.3、反激式电力电子变压器反激式电力电子变压器是近年来研制的新型变压器，它的内部元件大大减少，结构非常的简化。 3、配电网电力电子变压器技术综述 3.1、PET的电路拓扑 PET一般可应用于智能电网、可再生能源接入或电力机车牵引变流系统等需要对电能形式进行变换并要求电气隔离的场合。根据应用场景的不同，PET的高、低压端口电能形式及隔离方式一般也不相同，通常需要采用定制化的电路拓扑，很难实现统一标准化设计。这也促成了PET电路拓扑的多元化技术路线。作为应用于交流电网的PET，其输入侧一般为中高压交流端口，而为了能够涵盖传统工频变压器的基本功能，在很多场合也要求PET 能够输出低压交流。因此，本文以中高压交流输入、低压交流输出的PET作为基本的分类对象。而对于具有直流端口的PET来说，大多数情况下其可以作为低压交流输出型PET的一部分。 3.2、PET的控制保护技术 PET的高性能控制及保护涉及调制及软开关技术、电压/电流/功率等电气量的控制策略以及故障保护技术等，对PET的电气特性、损耗、可靠性有着极其重要的影响，也是PET的研究热点之一。 PET的调制主要是指控制PET主电路中各类功率半导体器件，使其按一定规律导通或关断的技术。通过不同的调制方法可使得变流单元输出一系列脉冲电压/电流波形，并通过调节脉冲电压/电流的脉宽、频率和相位等实现变流单元电压/电流或变流单元之间交换功率的控制。由于PET中电能变换环节类型较多，需求多种多样，因此调制方法一般也无法统一。一般而言，PET的电气端口应具有电压/电流/功率的实时调节能力，可实现电能双向流动，从而可以接入不同类型的电源、储能和负荷等设备。 3.3、PET中的高频变压器优化设计 PET中的高频变压器是实现电气隔离和电压等级变换功能的核心元件。首先需要说明的是，本文中的“高频”是与工频变压器的“工频”而言的相对概念。一般来说，过低的工作频率会使得变压器铁心体积较大，而过高的频率会使得变压器及其连接的电力电子变换器损耗增加，给系统散热带来困难。实际上，对于可以隔离10kV或更高电压的高频变压器来说，由于爬电距离、空气间隙等绝缘因素的限制，一般

油浸式电力变压器技术全参数和要求

油浸式电力变压器技术参数和要求 GB/T 6451--2008 1范围本标准规定了额定容量为30 kVA及以上，电压等级为6 kV、10 kV、20 kV、35 kV、66 kV、110 kV、220 kV、330 kV和500 kV三相及500 kV单相油浸式电力变压器的性能参数，技术要求，测试项目及标志、起吊、安装、运输和贮存。本标准适用于电压等级为6 kV,--500 kV、额定容量为30 kVA及以上、额定频率为50 Hz的油浸式电力变压器． 2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB 1094.1 电力变压器第1部分：总则(GB 1094.1--1996，eqv IEC 60076-1:1993) GB 1094.2 电力变压器第2部分：温升(GB 1094.2--1996，eqv IEC 60076-2,1993) GB 1094.3电力变压器第3部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙(GB 1094.3--2003，IEC 60076-3:2000,MOD) GB 1094.5 电力变压器第5部分：承受短路的能力(GB 1094. 5--2003,IEC 60076-5:2000,MOD) GB/T 2900.15--1997 电工术语变压器、互感器、调压器和电抗器(neq IEC50(421)：1990；IEC50(321),1986) GB/T 15164油浸式电力变压器负载导则(GB/T 15164--1994，idt IEC 60354:1991) JB/T 10088--2004 6 kV—-500 kV级电力变压器声级 3术语和定义 GB 1094.1和GB/T2900.15中确立的术语和定义适用于本标准． 4 6kV、10 kV电压等级 4.1性能参数 4.1.1额定容量、电压组合、分接范围、联结组标号、空载损耗、负载损耗、空载电流及短

电力变压器结构图解

的油密度较小上升进入散热管，油在散热管内温度降低密度增加，在管内下降重新进入油箱，铁芯与绕组的热量通过油的自然循环散发出去。一些大型变压器为保证散热，装有专门的变压器油冷却器。冷却器通过上下油管与油箱连接，油通过冷却器内密集的铜管簇，由风扇的冷风使其迅速降温。油泵将冷却的油再打入油箱内，下图是一台容量为400000KV A的特大型电力变压器模型，其低压端电压为20KV，高压端电压为220KV。采用油冷却的变压器结构较复杂，由于油是可燃物，也就存在安全性问题。目前，在城市内、大型建筑内使用的变压器已逐渐采用干式电力变压器，变压器没有油

浅析油浸式电力变压器的组成结构和优缺点

浅析油浸式电力变压器的组成结构和优缺点 XXX（学号：XXXXXX）（XXX09级供用电技术XX内蒙古呼和浩特邮政编码（010022））指导教师：XX 摘要：油浸式变压器具有散热好、损耗低、容量大、价格低等特点。目前电网上运行的电力变压器大部分为油浸式变压器，其中80%以上是采用自然油循环的冷却方式。自然油循环变压器线圈中设置导向板是现在普遍采用的一种冷却结构。本文着重分析油浸式电力变压器的结构，油浸式变压器的性能特点，还有油浸式变压器的分类。并且具体分析了油浸式电力变压器的油系统，简要的分析了油浸式电力变压器的故障。以及油浸式电力变压器的优缺点。希望可以加大了解分析我国的油浸式电力变压器。关键字：油浸式电力变压器；铁芯；油系统 1、油浸式变压器结构变压器主要由铁芯、绕组、油箱、油枕、绝缘套管、分接开关和气体继电器等组成。 1.1铁芯铁芯是变压器的磁路部分。运行时要产生磁滞损耗和涡流损耗而发热。为降低发热损耗和减小体积和重量，铁芯采用小于0.35mm导磁系数高的冷轧晶粒取向硅钢片构成。依照绕组在铁芯中的布置方式，有铁芯式和铁壳式之分。在大容量的变压器中，为使铁芯损耗发出的热量能够被绝缘油在循环时充分带走，以达到良好的冷却效果，常在铁芯中设有冷却油道。 1.2绕组绕组和铁芯都是变压器的核心元件。由于绕组本身有电阻或接头处有接触电阻，由I2Rt知要产生热量。故绕组不能长时间通过比额定电流高的电流。另外，通过短路电流时将在绕组上产生很大的电磁力而损坏变压器。其基本绕组有同心式和交叠式两种。变压器绕组主要故障是匝间短路和对外壳短路。匝间短路主要是由于绝缘老化，或由于变压器的过负荷以及穿越性短路时绝缘受到机械的损伤而产生的。变压器内的油面下降，致使绕组露出油面时，也能发生匝间短路；另外有穿越短路时，由于过电流作用使绕组变形，使绝缘受到机械损伤，也会产生匝间短路。匝间短路时，短路绕组内电流可能超过额定值，但整个绕组电流可能未超过额定值。在这种情况下，瓦斯保护动作，情况严重时，差动保护装置也会动作。对外壳短路的原因也是由于绝缘老化或油受潮、油面下降，或因雷电和操作过电压而产生的。除此以外，在发生穿越短路时，因过电流而使绕组变形，也会产生对外壳短路的现象。对外壳短路时，一般都是瓦斯保护装置动作和接地保护动作。 1.3油箱油浸式变压器的器身（绕组及铁芯）都装在充满变压器油的油箱中，油箱用钢板焊成。中、小型变压器的油箱由箱壳和箱盖组成，变压器的器身放在箱壳内，将箱盖打开就可吊出器身进行检修。

电力变压器的结构及制造

电力变压器的结构及其制造一、电力变压器的分类与型号 1、按用途分类（1）升压变压器：发电厂向外输送电力用。（2）降压变压器：供电局的变电站作为变换电压用。（3）配电变压器：向用户供电用。（4）厂用变压器：为发电厂提供内部用电。（5）站用变压器：为变电站提供内部用电。（6）换流变压器：直流输电用，一侧接交流电，一侧接换流阀。（7）整流变压器：火电厂给电除尘供电用。 2、按绕组分类（1）双绕组变压器：用于升压变、降压变、厂用变等。（2）三绕组变压器：用于降压变、联络变等。（3）自藕变压器：用于降压变、联络变等。（4）分裂变压器：有轴向分裂和辐向分裂两种，用于厂用变和启备变。 3、按结构分类（1）单相变压器：用于330~1000kV变压器。（2）三相变压器：用于10~500 kV变压器。（3）组合式变压器：将变压器分为几个部分，到现场后再组合起来的变压器，用于交通不便地区。 4、按冷却方式分类（1）油浸式变压器：用于10~1000kV变压器。（2）干式变压器：用于10~110 kV变压器。（3）SF6变压器：目前用于110 kV变压器。 5、电力变压器的型号（1）型号中字母的含义 D—单相 F—油浸风冷 O—自 P—强迫油循环 S —三相或三线圈 J—油浸自冷 Z —有载调压 L—铝线圈铜线圈和双线圈不用加符号（2）举例 SFPSL—120000/110：110kV、120MVA三相三线圈强迫油循环风冷铝线圈变压器 OSFPSZ—240000/330：330 kV、240MVA三相三线圈有载调压强迫油循环

冷自藕变压二、电力变压器的线圈线圈是电力变压器中最重要、最复杂的部件，它由铜（或铝）导线绕制，再配以专门的绝缘部件组成。 1、螺旋式线圈螺旋式线圈的主要特点是并联导线的根数较多，线饼绕成螺旋状，且一个线饼为一匝的线圈。螺旋式线圈具有较好的机械稳定性、散热性好工艺性也好，广泛用于变压器的低电压大电流线圈。螺旋式线圈根据电流的大小，可以绕制成单螺旋、双螺旋和四螺旋三种结构。 2、连续式线圈当线圈是由若干个沿轴向分布，且由彼此不需要焊接的线段组成的线圈，称为连续式线圈。连续式线圈的端部支撑面大，承受轴向力大，抗短路能力强，且各线段上有较大的散热能力。这种线圈无论是电压等级还是容量范围，应用都很广泛。 3、纠结式线圈纠结式线圈由若干纠结线段（饼）组成。全部是纠结线段（饼）的线圈称为全纠结式线圈，广泛用于220kV及以上电压的变压器。一部分纠结线段（饼）和一部分连续式线段组成的线圈称为纠结连续式线圈，应用于66 kV及以上电压的变压器。由于它在线圈的相邻线匝间插入了不相邻的线匝，形成了交错的纠结线段并组成了纠结式线圈，从而使线圈的纵向电容增加，使得沿线圈轴向高度上的冲击电压分布特性改善，因此它在各种高电压线圈上得到了广泛应用。 4、内屏蔽式线圈 . 内屏蔽连续式线圈是通过增大线段间的串联电容的方式，来达到改善冲击电压分布的目的。其结构特点是将附加电容线匝直接绕在连续式线段内部，电容线匝的端头包好绝缘后在线段中悬空，电容线匝不载电流，只在冲击电压下起作用。内屏蔽连续式线圈在结构上有两段跨接、四段跨接、八段跨接和分段连接等形式。三、电力变压器的铁心铁心也是电力变压器的重要组成部件，它由高导磁的硅钢片叠积，然后用钢夹件夹紧或用玻璃丝带绑扎而成。、硅钢片

油浸式电力变压器的绝缘材料及应用

油浸式电力变压器的绝缘材料及应用发表时间：2019-05-20T11:21:02.923Z 来源：《电力设备》2018年第34期作者：陈卫江汪润利 [导读] 摘要：在电力系统中，电力变压器已经成为其中之关键的设备之一。（杭州钱江电气集团股份有限公司浙江杭州 311243）摘要：在电力系统中，电力变压器已经成为其中之关键的设备之一。随着系统容量的增大以及电压等级的不断提高，电力系统中电力变压器的总容量已经是发电机装机容量的多倍以上，电力变压器的稳定性对于电力系统的运行具有重要的作用。就其电力变压器在运行之中最容易出现的原因是绝缘问题。因此，电力变压器对于绝缘材料应用就显得尤为重要。关键词：油浸式电力变压器；绝缘材料；电力系统；电力变压器一、电力变压器绝缘的基本要求 1.1变压器绝缘的分类变压器的绝缘可以分为内绝缘和外绝缘两个类型，内绝缘又分为主绝缘和纵绝缘，外绝缘也是指油箱以外空气间隙及漏在空气外的表面，备受作用电压并受大气和其他现场的外部条件所制约。 1.2绝缘水平油浸式电力变压器的绝缘水平按照国际标准的规定，主要有以下方面：（1）电气的性能。为了使电力变压器能够在额定工作电压中长期保持良好运行下去，并能够承受各种电力系统经过的电压，国际上也规定了各电压设备的绝缘配合及试验电压。比如电力变压器的交流耐压、感应耐压及冲击耐压实验。为了使电力变压器在工作中具有足够的靠谱，对内部局部存在不足之处产生的放出电压情况进行感应耐压试验，该实验对变压器的纵绝缘也能进行详细检测。（2）机械性能。当变压器出现不可避免的的短路时，短路中所产生的巨大电流会产生很大的电动力量，强大的电动能力可能导致变压器的绝缘性能受到破坏，使得发生安全隐患的频率大大增加。因此，在选择绝缘材料的时候，必须仔细的考虑处于特殊情况下机械应力的作用。（3）热性能。绝缘性的材料所具备的绝缘性与外界温度具有密切的联系，外界温度越高，其材料的绝缘性能越差，这时，只有将工作温度控制在合适的范围内，才能够使绝缘材料的绝缘性能达到最好，而温度越高，不仅是绝缘性能变差，长期的使用也会使绝缘材料迅速磨损，其机械的性能和绝缘性就会失去。（4）防潮湿及化学性能。当变压器油箱油中的水分或者是其他杂质为漂浮状态时，极其容易在电极间形成杂质小桥，使变压器油的击穿电压大幅降低。所以，我们通常采用胶囊袋隔离的方式来保护里面绝缘油不受潮，从而使变压器抗氧化性能得以提高，以保证变压器拥有良好的绝缘性。另外，为了使产品保持更好的功能特性，避免受潮，我们也可以优先考虑现场不进行吊罩检查，可以通过人孔和视察孔进行内部检查与接线。（1）打开人孔和视察孔前需要在孔外部搭建临时防尘罩（2）当遇到雨雪风沙等天气及湿度较大的天气时，不能进行内部检查与接线（3）对于充气运输产品的内部检查与接线工作程序应该进行有序流程进行具体安排。二、油浸式变压器的绝缘变压器油、绝缘纸、油纸绝缘和油屏障绝缘是油浸式变压器中的主要绝缘方法。 2.1变压器油（1）变压器油的含有的成分具有比空气高很多的绝缘度，将绝缘材料泡在油中，可以使得绝缘强度大大提高，也能够使变压器防止受到潮湿空气的影响。（2）导致变压器油性能变糟的因素有很多。在制造和运行的过程中。不可防止的会使其中的杂质，气泡和水分混杂到变压器的油箱中，耐电的强度远远不如纯净的变压器油。变压器运行过程的油与湿气发生接触，最终产生氧化现象，而且还会不间断的吸收大气中的气体和水分，使得油中电场分布发生变形，从而降低油的电压。同时温度与油的退化速度具有密切的联系。温度不断的升高会使油的变老速度不断提升，是油的颜色逐渐变深、油泥变多、击穿电压下降。电场的不均匀会使局部产生放电，导致油分子相互缩合成蜡状的物质，并放出气体。这些蜡状物的积累覆盖在绝缘材料上，使散热油道出现堵塞。（3）维持良好绝缘性能的措施。在变压器运行过程中，要求我们采取多种方法使变压器在运行中保持最佳的状态。通常情况下，主要采用油中添加抗氧化剂、适合的净油设施等措施。关于绝缘油的验收主要有以下步骤。（1）绝缘油到达现场时应该进行目测验收，看看里边是否混入非绝缘油。（2）绝缘油到达现场后，油的电气强度检测值应该达到规定检测值；油中的水分含量必须达到相应电压等级的标准要求。（3）不同牌号的变压器油应该分别地进行储存与保管。 2.2绝缘纸绝缘纸主要是由纯硫酸盐木纸浆为原料而制成的。由于所包含纤维素的分子质量较大，机械强度能够满足具体规定。绝缘纸中所包含的空隙比较多，所以在通气与吸收油等方面功能较大。电缆纸、电话纸、皱纹纸是电力变压器材料中最常用到的绝缘纸，其中厚度更为小的是电话纸。绝缘纸的厚度与电力变压器绝缘性有密切的联系，所以要使得绝缘性能够得到更大的提升，就要求我们在实际操作中使绝缘纸的厚度降到更低。绝缘纸板是由绝缘纸浆施压而形成的，通常作为绕组间的绝缘材料。为了提高耐热的性能，以聚芳基胺酯为绝缘材料的新技术在油浸式变压器中广泛应用，同时也使机械强度得到了增强。 2.3油纸绝缘变压器油与绝缘纸更好地配合使用，能够相互弥补不足，使组合材料的绝缘性能得到提高。由于纸纤维所包含的气缝比较多，吸水性能强，经过干燥浸油处理后，吸潮明显，但是速度会相对缓慢。在油浸纸板的吸湿量达到固定值之后，击穿电压就会快速下降。所以在现场需要吊心时，应该选择较为晴朗干燥的天气，尽可能的是将器身暴露的时间缩短到最小。那些长期停止运行的变压器在真正运行之前，应该细致的检查变压器内部水的含量是否达到要求，没有达到规定的条件时，应该进行预热干燥处理之后再进行投运。 2.4油屏障绝缘屏障是由绝缘材料制成的。其自身的绝缘性不做重点要求，主要是依赖他截住截流子的能力。其安装的具体位置一般主要是在电晕空隙中，使全部的空气间隙电场均匀分布，杂质的发展受到了制约，提高其间隙的击穿电压。屏障绝缘主要是包括覆盖层、绝缘层、屏障、覆盖加屏障、多层屏障。在曲率半径较小的电极上覆盖以绝缘材料的覆盖层，该绝缘层很薄，却能够使电流的走漏得到有效的限制，使电场中杂质的形成受到阻截。工频击穿电压得到提高，分散性也减小了。在不怎么均匀以及非常不均匀的电场中，可以比原击穿电压分别得到提高。所以在充油设施中很少有暴露在外的导体。在曲率半径很小的电极上覆盖得较厚的绝缘外层被称为绝缘层，使得绝缘表层的最大电场明显降低，能够提高缝隙的工频及冲击击穿电压。同样道理，在某些线饼或者静电板上也常常包着以较厚的绝缘层，其目的是为了提