换流变压器与电力变压器的比较分析

2019-02-20 21:57

换流变压器与电力变压器的比较分析

变压器按用途分类:有电力变压器、特种变压器(电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、仪用变压器、电子变压器、电抗器、互感器等)

换流变压器

1.1定义

换流变压器(Converter Transformer) 接在换流桥与交流系统之间的电力变压器。采用换流变压器实现换流桥与交流母线的连接,并为换流桥提供一个中性点不接地的三相换相电压。换流变压器与换流桥是构成换流单元的主体。

1.2工作原理 在整流换流器中换流变压器为换流设备提供交流电能,换流器将交流电能转换为直流电能并通过直流输电线路传输;在逆变换流器中换流变压器接受逆变换流器将直流电能转换为交流的电能,并将其输送到其它交流供电网路中 。

1.3作用

换流变压器的作用是向换流器供给交流功率或从换流器接受交流功率,并且将网侧交流电压变换成阀侧所需要的电压。 在整流站,用换流变压器将交流系统和直流系统隔离,通过换流装置将交流网络的电能转换为高压直流电能,利用高压直流输电线路传输;在逆变站,通过换流装置将直流电能转换为交流电能,再通过换流变压器送到交流电网;从而实现交流输电网络与高压直流输电网络的联络。 换流变压器提供相位差为30°的12 脉波交流电压,以降低交流侧谐波电流,特别是5 次和7 次谐波电流;作为交流系统和直流系统的电气隔离,削弱侵入直流系统的交流侧过电压;通过换流变压器的阻抗限制直流系统的短路电流进入交流系统;通过换流变压器可以实现直流电压较大幅度的分档调节。

1.4结构组成 绕组:换流变压器线圈包括网侧线圈、阀侧线圈和调压线圈三部分 铁芯:换流变压器铁心通常为心式结构 器身:考虑合理的线圈布置方式

引线:阀侧套管与引线的连接要特殊设计 油箱:采用桶式结构

绝缘油:ABB用Lans有载分接开 其他附件

电力变压器

2.1定义 通过电磁感应将一个系统的交流电压和电流转换为另一个系统的电压和电流的电力设备。由铁心和套于其上的两个或多个绕组组成。 2.2工作原理 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.变压器是利用电磁感应原理工作,它是由相互绝缘且匝数不等的两个绕组(构成电路),套装在有良好导磁性能材料叠成的铁心上(构成磁路),两绕组之间只有磁的耦合而没有电的联系。

变压器的一次绕组(一次绕组)与交流电源接通后,经绕组内流过交变电流产生磁动势 ,在这个磁动势作用下,铁芯中便有交变磁通 ,即一次绕组从电源吸取电能转变为磁能, 在铁芯中同时交(环)链原、副边绕组(二次绕组),由于电磁感应作用,分别在原、二次绕组产生频率相同的感应电动势。如果此时二次绕组接通负载,在二次绕组感应电动势作用下,便有电流流过负载,铁芯中的磁能又转换为电能。这就是变压器利用电磁感应原理将电源的电能传递到负载中的工作原理。

2.3作用及分类 升压变压器:用于将低电压变为高低压作远距离输送。 降压变压器:用于将高电压变为低电压以适应电网的要求。

配电变压器:凡低压侧电压为400V(单相为230V)的变压器称为配电压器,一般高压侧电压为6-10KV(电站中也有3KV)。如果高压侧电压为35KV(或66KV—110KV的)称为直配配电变压器,简称直配变。配电变压器用于配电网络,适用于工农业生产和人们日常生活的要求。

联络变压器:用于两变电所系统的联络。

厂用变或所用变:用于发电厂和变电所自用变压器,也可指厂矿企业用变压器。

2.4结构组成 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。

C、油枕:调节油箱油量,防止变压器油过速氧化,上部有加油孔。 D、防爆管:防止突然事故对油箱内压力聚增造成爆炸危险。

E、信号温度计:监视变压器运行温度,发出信号。指示的是变压器上层油温,变压器线圈温度要比上层油温高10℃。国标规定:变压器绕组的极限工作温度为105OC;(即环境温度为40OC时),上层温度不得超过95OC,通常以监视温度(上层油温)设定在85OC及以下为宜。 F、分接开关:通过改变高压绕组抽头,增加或减少绕组匝数来改变电压比。

换流变压器与电力变压器的区别

与普通电力变压器相比,由于运行条件不同,换流变压器具有一些特性:

1、存在直流偏磁问题。 直流偏磁不仅导致铁心周期性的饱和,并发出低频噪声,而且也将使得变压器的损耗和温升大幅增加

2、需要更高的绝缘裕度。 换流变压器在运行中既要承受交流电应力作用,又要承受较大分量的直流电应力作用,要求变压器绝缘尤其是阀侧绝缘对运行中的工作场强有足够的耐受裕度,其绝缘问题非常突出。换流变压器在运行中的绝缘事故在全部事故所占比例为50%左右。

3、大范围有载调压能力 当换流变压器桥臂短路时,为了限制过大的短路电流损坏换流阀,换流变压器应具有足够大的短路阻抗,即具有较大的漏电抗。同时,为满足阀侧电压随负载变化而经常变化的要求,换流变压器还具有大范围的有载调压能力,使得其有载分接头档位远多于普通电力变压器。 4、谐波问题 换流变压器在运行中会流过特征谐波和非特征谐波电流。这些谐波作用于变压器漏磁使得变压器杂散损耗增大,有时还会使一些金属部件和油箱产生局部过热。数值较大的谐波磁通会引起磁滞伸缩噪音,且处于声觉敏感频段,必须采取有效的隔音手段。

5、由于系统有降压运行的要求,网侧分接范围大(30%左右),级数多。并且运行方式的多样性,增加了换流变设计的复杂性。 6、在结构上由于阀侧套管要深入到阀厅中,为了防止换流变发生事故时殃及到阀体,所以阀侧套管采用干式套管。

7、换流变压器中最常见的故障多见于线圈绝缘损坏、油纸绝缘强度降低、分接头变换器、套管以及冷却系统(泵)故障,换流变压器的故障率大约是交流变压器的两倍。对于特高压变压器而言,需要关注的是阀绕组与接地—交流绕组之间的主直流绝缘结构。目前采用的某些在线检测系统虽然能够避免发生一些可能发生的故障,但由于该系统的设计还不够成熟,不能尽早地检测出可能发生的灾难性损坏并采取纠正措施。对于首次研制的特高压换流变压器,其设计和生产可靠性必须依靠模拟试验验证,同时,这些试验结果也是设备运行后故障诊断的基础。 直流电压的极性可能迅速反转,这些问题使得它的内绝缘电位分布与普通电力变压器有很大的差别。在不同绝缘材料电压分配中,对于交流电压、暂态冲击过电压以及直流电压将做不同的考虑。交流电压的分配取决于材料的介电常数比率,直流电压的分布取决于各种材料电阻率的比率。 换流变压器内绝缘大多采用变压器油、纸、压板等纤维素固体材料。它们的介电常数之比不超过1∶3。但材料电阻率的大小受很多外部因素影响,比如温度、湿度、场强、时间、老化等等,其电阻率之比可能超1∶1000。因此,由于这些因素的影响使得换流变压器在直流电场作用下绝缘中的电位分布与交流有很大差异。因此,特高压换流变压器在结构设计、绝缘配置以及试验等方面必须重点加以考虑。


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