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單相變壓器:用于單相負(fù)荷和三相變壓器組。

三相變壓器:用于三相系統(tǒng)的升、降電壓。

2、按冷卻方式分:

干式變壓器:依靠空氣對(duì)流進(jìn)行冷卻,一般用于局部照明、電子線路等小容 量變壓器。

油浸式變壓器:依靠油作冷卻介質(zhì)、如油浸自冷、油浸風(fēng)冷、油浸水冷、強(qiáng)迫油循環(huán)等。

3、按用途分:

電力變壓器:用于輸配電系統(tǒng)的升、降電壓。

儀用變壓器:如電壓互感器、電流互感器、用于測(cè)量?jī)x表和繼電保護(hù)裝置。

試驗(yàn)變壓器:能產(chǎn)生高壓,對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行高壓試驗(yàn)。

特種變壓器:如電爐變壓器、整流變壓器、調(diào)整變壓器等[1] 。

4、按繞組形式分:

雙繞組變壓器:用于連接電力系統(tǒng)中的兩個(gè)電壓等級(jí)。

三繞組變壓器:一般用于電力系統(tǒng)區(qū)域變電站中,連接三個(gè)電壓等級(jí)。

自耦變電器:用于連接不同電壓的電力系統(tǒng)。也可做為普通的升壓或降后變壓器用。

5、按鐵芯形式分:

芯式變壓器:用于高壓的電力變壓器。

殼式變壓器:用于大電流的特殊變壓器,如電爐變壓器、電焊變壓器;或用于電子儀器及電視、收音機(jī)等的電源變壓器。

1、單相結(jié)線變壓器原理:

牽引變壓器的原邊跨接于三相電力系統(tǒng)中的兩相;副邊一端與牽引側(cè)母線連接,另一 端與軌道及接地網(wǎng)連接。牽引變壓器的容量利用率高,但其在電力系統(tǒng)中單相牽引負(fù)荷產(chǎn)生的負(fù)序電流較大,對(duì)接觸網(wǎng)的供電不能實(shí)現(xiàn)雙邊供電。所以,這種結(jié)線只適用于電力系統(tǒng)容量較大,電力網(wǎng)比較發(fā)達(dá),三相負(fù)荷用電能夠可靠地由地方電網(wǎng)得到供應(yīng)的場(chǎng)合。另外,單相牽引變壓器要按全絕緣設(shè)計(jì)制造。

2、單相V,v結(jié)線變壓器(三相)原理:

將兩臺(tái)單相變壓器以V的方式聯(lián)于三相電力系統(tǒng)每一個(gè)牽引變電所都可以實(shí)現(xiàn)由三相系統(tǒng)的兩相線電壓供電。兩變壓器次邊繞組,各取一端聯(lián)至牽引變電所兩相母線上。而它們的另一端則以聯(lián)成公共端的方式接至鋼軌引回的回流線。這時(shí),兩臂電壓相位差60o接線,電流的不對(duì)稱度有所減少。這種接線即通常所說(shuō)的60o接線。(三相) 原理:將兩臺(tái)容量相等或不相等的單相變壓器器身安裝于同一油箱內(nèi)組成。原邊繞組接成固定的V結(jié)線,V的頂點(diǎn)(A2與X1連接點(diǎn))為C相,A1,X2分別為A相,B相。副邊繞組四個(gè)端子全都引出在油箱外部,根據(jù)牽引供電的要求,既可接成正"V",也可接成反"V"。

3、三相YN,d11雙繞組變壓器原理:

三相YN,d11結(jié)線牽引變壓器的高壓側(cè)通過(guò)引入線按規(guī)定次序接到110kV或220kV,三相電力系統(tǒng)的高壓輸電線上;變壓器低壓側(cè)的一角c與軌道,接地網(wǎng)連接,變壓器另兩個(gè)角a和b分別接到27.5kV的a相和b相母線上。由兩相牽引母線分別向兩側(cè)對(duì)應(yīng)的供電臂供電,兩臂電壓的相位差為60o,也是60o接線。因此,在這兩個(gè)相鄰的接觸網(wǎng)區(qū)段間采用了分相絕緣器。

4、斯科特結(jié)線變壓器原理:

實(shí)際上也是由兩臺(tái)單相變壓器按規(guī)定連接而成。一臺(tái)單相變壓器的原邊繞組兩端引出,分別接到三相電力系統(tǒng)的兩相,稱為座變壓器;另一臺(tái)單相變壓器的原邊繞組一端引出,接到三相電力系統(tǒng)的另一相,另一端到M座變壓器原邊繞組的中點(diǎn)O,稱為T座變壓器。這種結(jié)線型式把對(duì)稱三相電壓變換成相位差為 的對(duì)稱兩相電壓,用兩相中的一相供應(yīng)一邊供電臂,另一相供應(yīng)另一邊供電臂。M座變壓器原邊繞組匝數(shù),電壓分別用 表示,兩端分別接入電力系統(tǒng)的B,C相;副邊繞組匝數(shù),電壓分別用 表示,向左邊供電臂供電。T座變壓器原邊繞組匝數(shù),電壓分別為 ,一端接在M座變壓器原邊繞組的中點(diǎn)O,另一端接到接到電力系統(tǒng)的A相;副邊繞組匝數(shù),電壓分別為 ,向右邊供電臂供電。T座和M座副邊匝數(shù)相同,都是 ,原邊匝數(shù)不同,T座原邊匝數(shù)是M座的 。實(shí)際中,通常把兩臺(tái)單相變壓器繞組裝配在一個(gè)鐵芯上,安裝在一個(gè)油箱內(nèi)。

5、YN, 結(jié)線阻抗匹配牽引變壓器原理:

副邊繞組三角形結(jié)線結(jié)構(gòu)即在非接地相增設(shè)兩個(gè)外移繞組 。內(nèi)三角形接線的一角c與軌道,接地網(wǎng)連接。 兩端分別接到牽引側(cè)兩相母線上。由兩相牽引母線分別向兩側(cè)對(duì)應(yīng)的供電臂牽引網(wǎng)供電。

6、YN, 結(jié)線平衡變壓器原理:根據(jù)平衡變壓器的工作原理,要求:

① 原邊接三相對(duì)稱電源電壓時(shí),副邊二相輸出端口空載電壓對(duì)稱(即大小相等,相位差為90o)

② 副邊二相輸出端口帶相同負(fù)載時(shí),原邊三相電流對(duì)稱。

YN, 結(jié)線阻抗匹配牽引變壓器,雖然滿足了上述需要和要求,但是平衡繞組 (或 )與a(或b,c)繞組的匝數(shù)比 和阻抗匹配系數(shù) 都是固定值。一般來(lái)說(shuō),繞組匝數(shù)的配合比較容易。而無(wú)論從設(shè)計(jì)上還是制造工藝上來(lái)講,要得到預(yù)先確定的某一阻抗匹配系數(shù)都是相當(dāng)困難的。YN, 結(jié)線阻抗匹配平衡變壓器的要求 ,在設(shè)計(jì)上和制造工藝上的難度是不言而喻的。

7、非阻抗匹配YN, 結(jié)線平衡變壓器原理:

在前面所述的YN, 結(jié)線平衡變壓器中,當(dāng) 時(shí),不需要專門進(jìn)行阻抗匹配,按結(jié)構(gòu)對(duì)稱性布置繞組,就可以使該變壓器達(dá)到平衡。這是YN, 結(jié)線平衡變壓器取 的特例。由于它不需要專門進(jìn)行阻抗匹配,所以稱為非阻抗匹配YN, 結(jié)線平衡變壓器。

優(yōu)點(diǎn):容量利用率可達(dá)100%;主接線簡(jiǎn)單,設(shè)備少,占地面積小,投資少。

缺點(diǎn):不能供應(yīng)地區(qū)和牽引變電所三相負(fù)荷用電,在電力系統(tǒng)中,單相牽引負(fù)荷產(chǎn)生的負(fù)序電流較大,對(duì)接觸網(wǎng)的供電不能實(shí)現(xiàn)雙邊供電。

適用于:電力系統(tǒng)容量較大,電力網(wǎng)比較發(fā)達(dá),三相負(fù)荷用電能夠可靠的由地方電網(wǎng)得到供應(yīng)的場(chǎng)合。

2、單相V,v結(jié)線變壓器(三相)

單相:

優(yōu)點(diǎn):主結(jié)線較簡(jiǎn)單,設(shè)備較少,投資較省。對(duì)電力系統(tǒng)的負(fù)序影響比單相結(jié)線少。對(duì)接觸網(wǎng)的供電可實(shí)現(xiàn)雙邊供電。

缺點(diǎn):當(dāng)一臺(tái)牽引變壓器故障時(shí),另一臺(tái)必須跨相供電,即兼供左右兩邊供電臂的牽引網(wǎng)。這就需要一個(gè)倒閘過(guò)程,即把故障變壓器原來(lái)承擔(dān)的供電任務(wù)轉(zhuǎn)移到正常運(yùn)行的變壓器。在這一倒閘過(guò)程完成前,故障變壓器原來(lái)供電的供電臂牽引網(wǎng)中斷供電,這種情況甚至?xí)�影響行車。即使這一倒閘過(guò)程完成后,地區(qū)三相電力供應(yīng)也要中斷。牽引變電所三相自用電必須改用劈相機(jī)或單相-三相自用變壓器供電。實(shí)質(zhì)上變成了單相結(jié)線牽引變電所,對(duì)電力系統(tǒng)的負(fù)序影響也隨之增大。

三相:

優(yōu)點(diǎn):保持了單相V,v結(jié)線變壓器的主要優(yōu)點(diǎn),完全克服了單相V,v結(jié)線變壓器缺點(diǎn)。最可取的是解決了單相V,v結(jié)線變壓器不便于采用固定備用及其自動(dòng)投入的問(wèn)題,有利于實(shí)現(xiàn)分相有載或無(wú)載調(diào)壓。

3、三相YN,d11雙繞組變壓器

優(yōu)點(diǎn):牽引變壓器低壓側(cè)保持三相,有利于供應(yīng)牽引變電所自用電和地區(qū)三相電力。在兩臺(tái)牽引變壓器并聯(lián)運(yùn)行情況下,當(dāng)一臺(tái)停電時(shí),供電不會(huì)中斷,運(yùn)行可靠方便。三相YN,d11雙繞組變壓器在我國(guó)采用的時(shí)間長(zhǎng),有比較多的經(jīng)驗(yàn),制造相對(duì)簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜。對(duì)接觸網(wǎng)的供電可實(shí)現(xiàn)兩邊供電。

缺點(diǎn):牽引變壓器容量不能得到充分利用,只能達(dá)到額定容量的75.6%,引入溫度系數(shù)也只能達(dá)到84%,與采用單相結(jié)線牽引變壓器的牽引變電所相比,主接線要復(fù)雜一些,用的設(shè)備,工程投資也較多,維護(hù)檢修工作量及相應(yīng)的費(fèi)用也有所增加。

適用于:山區(qū)單線電氣化鐵路牽引負(fù)載不平衡的場(chǎng)所。

4、斯科特結(jié)線變壓器

優(yōu)點(diǎn):當(dāng)M座和T座兩供電臂負(fù)荷電流大小相等,功率因素也相等時(shí),斯科特結(jié)線變壓器原邊三相電流對(duì)稱。變壓器容量可全部利用。(用逆斯科特結(jié)線變壓器把對(duì)稱兩相電壓變換成對(duì)稱三相電壓)。對(duì)接觸網(wǎng)的供電可實(shí)現(xiàn)兩邊供電。

缺點(diǎn):斯科特結(jié)線牽引變壓器制造難度較大,造價(jià)較高。牽引變電所主結(jié)線復(fù)雜,設(shè)備較多,工程投資也較多。維護(hù)檢修工作量及相應(yīng)的費(fèi)用有所增加。而且斯科特結(jié)線牽引變壓器原邊T接地(O點(diǎn))電位隨負(fù)載變化而產(chǎn)生漂移。嚴(yán)重時(shí)有零序電流流經(jīng)電力網(wǎng),可能引起電力系統(tǒng)零序電流繼電保護(hù)誤動(dòng)作,對(duì)鄰近的平行通信線可能產(chǎn)生干擾,同時(shí)引起牽引變壓器各相繞組電壓不平衡,而加重繞組的絕緣負(fù)擔(dān)。為此,該結(jié)線牽引變壓器的絕緣水平要采用全絕緣。

5、YN, 結(jié)線阻抗匹配牽引變壓器

優(yōu)點(diǎn):當(dāng)阻抗匹配系數(shù) 時(shí),無(wú)論副邊 或 ,原邊三相電流平衡,即無(wú)零序電流。當(dāng)副邊 , 時(shí),原邊三相電流對(duì)稱,沒有負(fù)序電流對(duì)電力系統(tǒng)的影響。原邊三相制的視在功率完全轉(zhuǎn)化為副邊二相制的視在功率,變壓器容量可全部利用。原邊仍為YN結(jié)線,中性點(diǎn)引出,與高壓中性點(diǎn)接地電力系統(tǒng)匹配方便。副邊仍有△結(jié)線繞組,三次諧波電流可以流通,使主磁通和電勢(shì)波形有較好的正旋度。利用斯科特結(jié)線變壓器把對(duì)稱兩相電壓變換成對(duì)稱三相電壓。對(duì)接觸網(wǎng)的供電可實(shí)現(xiàn)兩邊供電。

缺點(diǎn):設(shè)計(jì)計(jì)算及制造工藝復(fù)雜,造價(jià)較高。 兩供電臂之間的分相絕緣器兩端承受的電壓為 ,因此,分相絕緣器的絕緣應(yīng)注意加強(qiáng)。

適用于:牽引變電所自用電和站區(qū)三相電力。

6、YN, 結(jié)線平衡變壓器

優(yōu)點(diǎn):其阻抗匹配系數(shù)在一定范圍內(nèi)任意選取,因而使變壓器的設(shè)計(jì)和制造更加方便。阻抗匹配系數(shù)取值的靈活性對(duì)繞組布置具有重要意義。

缺點(diǎn):需要考慮減小電磁力,環(huán)流等問(wèn)題。

7、非阻抗匹配YN, 結(jié)線平衡變壓器

優(yōu)缺點(diǎn)與YN, 結(jié)線阻抗匹配牽引變壓器基本相同,但還存在若干不同點(diǎn):

非阻抗匹配YN, 結(jié)線平衡變壓器與YN, 結(jié)線阻抗匹配牽引變壓器分別是YN, 結(jié)線阻抗匹配牽引變壓器取 與 的特例。在YN, 結(jié)線平衡變壓器中,前者不需要專門進(jìn)行阻抗匹配,繞組布置最容易,設(shè)計(jì)制造最方便;后者繞組設(shè)計(jì)條件最苛刻,設(shè)計(jì)制造最困難; 取其他值的情況則介于二者之間。

1、加強(qiáng)對(duì)變壓器繞組溫升的計(jì)算,嚴(yán)格控制繞組溫升。

2、使用模擬計(jì)算軟件對(duì)變壓器內(nèi)部的溫度進(jìn)行模擬計(jì)算,為確定 NOMEX 絕緣紙和普通絕緣紙 2 種材料的分界提供依據(jù),根據(jù)Satons變壓器油本身特征,合理地確定上述 2 種材料的使用界限,避開油和普通絕緣紙裂解、絕緣電擊穿或熱擊穿的危險(xiǎn)。

3、增加和改善線圈內(nèi)的油路,以降低變壓器油的溫升,避免油裂解。

4、改善外部冷卻系統(tǒng),增加變壓器的冷卻能力,降低變壓器正常負(fù)荷時(shí)的溫升。

5、改進(jìn)內(nèi)線圈在圓周上的支撐,使變壓器能承受高過(guò)載及短路時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械壓力。