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電力變壓器的結構、選用以及安裝分析
瀏覽:次 發布日期:2019-08-02 18:52:20

電力變壓器主要由導磁的鐵芯和導電的線圈組成。線圈和鐵芯都裝在充滿變壓器油的油箱中,線圈的端頭通過絕緣套管引至油箱外面與外電路連接。除了線圈和鐵芯外,變壓器還有油箱、油枕、分接開關、安全氣道、氣體繼電器和絕緣套管等附件。

電力變壓器的結構、選用以及安裝分析

1.鐵芯

鐵芯是變壓器的磁路部分,是變壓器結構的骨架。變壓器的初、次級繞組都繞在鐵芯上。鐵芯多用厚度為0.35~0.5mm的硅鋼片交叉疊制而成,上面涂有絕緣漆。

2。線圈

線圈是變壓器的電路部分,通常由絕緣銅線或鋁線制成,銅線的外面采用電纜紙絕緣。電力變壓器的線圈采用筒形方式繞制,即高、低壓線圈套在一起,都在一個同心圓上,低壓線圈套在靠近鐵芯的地方,高壓線圈套在低壓線圈的外面。高、低壓線圈之間用絕緣紙板隔離開,并留有油道,使變壓器油能在兩線圈之間自由流通。圖11-2所示為高、低壓線圈的外形圖。


3.油箱

油箱就是變壓器的外殼,用鋼板焊接而成,里面除了裝置鐵芯、線圈等部件之外,還有變壓器油。鐵芯和線圈都浸在變壓器油中,油箱保護鐵芯和線圈不受外力及潮氣的侵蝕,同時通過變壓器油的對流,將運行中鐵芯和線圈產生的熱量傳遞給箱壁。在箱壁的外側裝有散熱管,箱內熱油通過箱壁和散熱管,將熱量散到周圍的空氣中,對油進行冷卻。

4。變壓器油

變壓器油是一種上等的絕緣油,它不僅可以冷卻線圈和鐵芯,同時還有增強各層線圈之間、線圈與鐵芯之間絕緣性能的作用。變壓器油在線圈的間隙里流通,把內部的熱量傳導到油箱外殼,經過外殼的表面散發到空氣里去。

變壓器油具有絕緣強度高、黏度小、化學性能穩定、起燃點高、不含雜質、滅弧性能好等特點,按它的凝固點不同分為10號(凝固點為10℃)、25號(凝固點為25℃)和45號(凝固點為45℃)3種規格。在補充和更換變壓器油時,必須注意油號應相同。

5。油枕

油枕又稱儲油柜,是一個圓筒形的容器,裝在油箱頂蓋上部,通過管道與變壓器的油箱連通。變壓器油充滿油箱并達到油枕的一半。當變壓器運行時,溫度升高油膨脹,油箱中的油流進油枕;當油溫下降時,油又流入油箱中,使油箱里始終充滿油。油枕上裝有油表,通過油表可以監視油面的高低。

6.絕緣套管

絕緣套管由外部的瓷套與中心的導電桿組成。變壓器的出線從油箱內部引到油箱外部時,必須穿過絕緣套管,以使帶電的導線與接地的油箱絕緣。絕緣套管一般做成多級傘狀,以增加表面放電距離,高壓套管外形高大,低壓套管外形矮小。

7。安全氣道

安全氣道又叫防爆管,裝在油箱頂蓋上部,它是一個長鋼筒,上端裝有防爆膜。防爆管的作用是保護變壓器。當變壓器內部發生故障時,溫度升高,油劇烈分解,產生大量爆炸性氣體。當油箱內部的壓力超過一定值時,油及氣體便沖破防爆管的防爆膜向外噴出,這樣就可以避免油箱的爆炸或變形。小型變壓器一般沒有防爆管。一般來說,100kVA以上的變壓器才裝有油枕, 1000kVA以上的變壓器才裝有防爆管。

8.氣體繼電器

氣體繼電器俗稱瓦斯繼電器。它裝在油箱和油枕之間的管道中。氣體繼電器是反映變壓器油箱內部故障的重要保護裝置。當變壓器油箱內存在繞組匝間短路、局部放電等故障時,周圍的變壓器油就會被分解產生氣體,氣體從油箱經過氣體繼電器進入油枕,跑到空氣中去,同時氣流帶動氣體繼電器的動作機構。當變壓器內部故障嚴重到一定程度時,氣體繼電器動作,發出報警信號。當變壓器內部故障嚴重到將損壞設備,影響安全運行時,氣體繼電器動作機構自動切斷電源停止變壓器運行,保證了變壓器的安全。

變壓器的主要參數

1.額定容量

變壓器的額定容量指變壓器在額定電壓、額定電流、額定頻率以及額定使用條件下工作時,能夠輸出的最大視在功率,單位為伏安(VA)、千伏安(kVA)。

2。額定電壓

額定電壓是指變壓器一次側(又稱初級)外加額定電壓時的二次側(又稱次級)空載電壓值,單位以伏(V)或千伏(kV)表示。

3。額定電流

變壓器一、二次額定電流(I1N、I2N)是指在額定電壓和額定環境溫度下使變壓器各部分不超過允許溫度的一、二次繞組允許長期通過的線電流,單位為安(A)。

4.變比

變比指一個繞組的額定電壓與另一個具有較低或相等額定電壓繞組的額定電壓之比。變比不小于1。

5.阻抗電壓

阻抗電壓又叫短路電壓,它表示變壓器通過額定電流時在變壓器自身阻抗上產生的電壓損耗百分比,在變壓器短路試驗中測得。阻抗電壓的數值一般為4.5%~6%。阻抗電壓的數值表示變壓器內部阻抗的大小,是變壓器的一個重要參數。

6。空載電流

當變壓器二次側開路、一次側加額定電壓時,一次繞組中流過的電流稱為空載電流。

7.空載損耗

空載損耗指當把額定交流電壓施加于變壓器的一側繞組上,而其他繞組開路時的損耗,單位以瓦(W)或千瓦(kW)表示。空載損耗表征了變壓器經濟性能的優劣。

8。短路損耗

當二次側短路、一次繞組通過額定電流時所消耗的功率為變壓器的短路損耗。短路損耗同樣表征了變壓器經濟性能的優劣。

9.聯結組別

聯結組別是指變壓器一、二次繞組按一定方式聯結時,一、二次側的線電壓或線電流的相位關系。三相變壓器的聯結組別與繞組的繞向、首末端的標記以及三相繞組的接法有關。

變壓器的選用

式中同時率為同一時間投入運行的設備實際容量與用電設備總容量的比值,一般約為0.7;用電設備功率因數一般為0.8~0.9;用電設備效率一般為85%~90%。

當負載為電動機時,選擇變壓器的容量還要考慮電動機的啟動電流為額定電流的4~7倍,變壓器應能承受此沖擊。因此,在直接啟動的電動機組中,最大一臺電動機的功率不宜超過變壓器容量的30%;同時還應保證在同一臺配電變壓器的供電范圍內,容量最大的一臺電動機啟動時,其他用電設備端電壓不能低于變壓器額定電壓的75%。

例:某廠有55kW電動機4臺,在繁忙季節4臺同時運行,試選擇變壓器的容量。

解:變壓器容量為(功率因數取0.85,效率取90%)

變壓器的安裝

1.單桿變臺的安裝

城市街道兩側多采用這種變臺(變壓器的安裝臺,以下簡稱變臺)。這種變臺結構簡單,組裝方便,節省材料,適用于容量為50kVA及以下的變壓器,它將變壓器、高壓跌落式熔斷器、高低壓避雷器和低壓熔斷器等設備都裝在一根電桿上,見圖11-3。

在安裝單桿變臺時,通常在承重桿上架設一個承座(支承變壓器的安裝底座,一般由角鋼制成),柱上變壓器就安裝在承座上。承座距地面高度一般為2.5~3.0m,在距承座1.8~2.0m處裝設熔斷器架梁(也稱母線擔),在母線擔的一端裝熔斷器擔,另一端裝避雷器。為了安全,變壓器的低壓側應朝向電桿,高壓側向外。電桿一般長10m,埋深1.8~2.0m。變壓器外殼、變壓器中性點及避雷器接地共用一根接地引下線,接同一接地裝置,稱三點共地。

2.雙桿變臺的安裝

雙桿變臺比單桿變臺牢固,但用料較多,造價較高,適用于容量為50~315kVA的變壓器,它是在離高壓桿(主桿)2~3m處再立一根約7.5m長的電桿(副桿),在離地面2.5~3.0m的高處用兩根槽鋼或角鋼搭成安放變壓器的架子,組成“H”形變臺。在城鎮馬路兩側大都采用這種變臺,見圖11-4。

安裝時,在距槽鋼上部1.8~2.0m處裝設母線擔,并拉上短母線,末端裝高壓避雷器,變壓器高壓引線均接在母線上,母線擔的另一端安裝低壓隔離閘刀。在主桿距地面4.5~5.0m處安裝熔斷器架梁和熔斷器擔,高壓引下線可以直接引下或通過頂擔變換方向引下,經針式瓷瓶接到跌落式熔斷器的上接線柱上。

3。地臺式變臺的砌筑

地臺式變臺比較牢固,節約材料,造價較低,維修方便,一般用磚或石塊加混凝土在地面上砌成。高壓線路的終端可兼作低壓線路的始端桿,見圖11-5。

地臺的高度和頂部面積隨變壓器的大小而定。通常,地臺高度以1.5~2.0m為宜。當高度小于1.5m時,應在其周圍裝設高度不小于1.7m的固定遮攔。遮攔與帶電部分保持1.5m距離。地臺頂部每邊應超出變壓器外殼0.3m,一般取長度1.5~2.5m,寬度1.0~1.5m。

4。落地式變臺的砌筑

落地式變臺應有堅固的基礎。基礎一般用磚、石砌成,并用1∶2水泥砂漿抹面。基礎表面距地面的高度不應小于300mm,見圖11-6。變臺的門應加鎖,門上應懸掛寫明“高壓危險,止步!”的警示牌。

為了保證安全,防止人、畜接近帶電部分,變臺周圍應設置高度不小于1.7m的圍墻或柵欄,變壓器外殼至圍墻或柵欄的凈距離不得小于1.0m,距門的凈距離不應小于2.0m,圍墻或柵欄的門應向外開。柵欄的柵條間距和下面橫欄距地面的凈距離均不得大于200mm。

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