变压器的分类有哪些?变压器分类用途及特性介绍
按冷却方式分类:干式(自冷)变压器、油浸(自冷)变压器、氟化物(蒸发冷却)变压器。按防潮方式分类:开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。按铁芯或线圈结构分类:芯式变压器(插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯)、壳式变压器(插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯)、环型变压器、金属箔变压器。
好的,变压器可以根据多种方式进行分类,不同的分类方式反映了它们不同的结构特点、应用场景和性能特性。以下是最常见和主要的分类方式及其详细用途和特性介绍:
一、 按冷却介质和冷却方式分类 (最主要的分类方式之一)
-
油浸式变压器:
- 冷却介质: 变压器油 (矿物油或合成酯类油)。
- 冷却方式:
- 油浸自冷式: 依靠变压器油的自然循环和油箱、散热器/散热片表面的空气自然对流散热。结构简单、维护方便。
- 油浸风冷式: 在散热器上加装风扇强制吹风,增强散热能力。比自冷式容量更大。
- 强迫油循环风冷式: 用油泵强迫变压器油循环,并通过强风吹散热器散热。适合大型变压器。
- 强迫油循环水冷式: 用油泵强迫变压器油循环,并通过水冷却器散热。需要冷却水源,效率高。
- 用途: 这是应用最广泛的类型,适用于从中小型配电变压器到大型电力主变压器的几乎所有高电压、大容量场合。如发电厂升压、电网输电、变电所降压、工厂配电等。
- 特性:
- 优点: 绝缘和散热性能好,容量可以做得很大(可高达数十万kVA甚至更高),过载能力相对较好,成本相对较低(大容量时)。
- 缺点: 油有易燃性,存在火灾风险(需考虑防火防爆措施);可能漏油污染环境;需要定期检查油质和油位;重量大;不适合对防火要求极高的场所(如高层建筑内部、地铁、医院核心区等)。
-
干式变压器:
- 冷却介质: 空气或固体绝缘材料(环氧树脂等)。
- 冷却方式:
- 空气自冷式: 依靠绕组和铁心表面的空气自然对流散热。
- 强迫风冷式: 加装风扇强制吹风散热,提高容量(通常自冷容量基础上提升40%-50%)。
- 结构类型:
- 敞开式: 绕组暴露在空气中。环境适应性差,已较少使用。
- 封闭式: 绕组密封在箱壳内,与外部空气不流通或有限流通。
- 浇注式 (主流): 绕组用环氧树脂或其他树脂真空浇注或缠绕固化。按绝缘材料分:
- 浸渍式(绕包绝缘): 绕组导体包绕云母、NOMEX纸等耐热材料,整体浸渍绝缘漆。成本相对低。
- 浇注式: 分为环氧树脂浇注(厚绝缘/薄绝缘)和缠绕树脂绕包等。
- 用途: 对防火、防爆、环保要求高的场所。如高层建筑、地铁、隧道、机场、码头、海上平台、医院、商业中心、数据中心、矿山井下、化工、冶金等企业内部的配电系统。也常用于需要靠近用电负荷中心的场合。
- 特性:
- 优点: 防火防爆性能优异(尤其浇注式),无污染、免维护(无需处理油)、重量轻、安装方便、可直接靠近负荷中心、过载能力较好(短期)、损耗和噪声相对较低(部分型号)。
- 缺点: 制造成本相对较高(尤其大容量浇注式);容量相对受限(一般<2500kVA,特殊设计可达上万kVA);散热条件不如油浸式,同等容量下体积通常更大;对工作环境洁净度有一定要求(防尘);耐湿性和耐化学腐蚀性不如油浸式(但浇注式有很大改善)。
-
充气式变压器:
- 冷却介质: 绝缘性能优异的惰性气体,主要是六氟化硫。
- 冷却方式: 通常为气体自然循环冷却或强迫气体循环风冷/水冷。SF6气体绝缘强度高、不燃、无毒。
- 用途: 特别适合对防火防爆、空间限制、维护要求高等有极端要求的场所。如高层建筑、地铁核心枢纽站、城市地下变电站、大型商业中心内部、海上平台、人口密集区变电站等。是干式变压器在高要求下的替代或补充方案。
- 特性:
- 优点: 极高的防火防爆安全性,环境友好(无油泄漏风险),结构紧凑(气体绝缘强度高使设备体积更小),运行噪声低,维护量小。
- 缺点: 成本非常高(气体本身和设备密封要求);SF6气体在电弧作用下会分解产生低氟化合物(需处理或吸附),且SF6是强温室效应气体(需严格管控回收);对设备制造工艺和密封要求极高;容量和电压等级范围相对受限。
二、 按相数分类
-
单相变压器:
- 用途: 主要应用于单相负载为主的场所,或作为三相变压器组的一部分。也常用于农村低压配电、铁路牵引(AT供电方式)、小型实验设备、家用电器(如充电器、适配器本质是小功率变压器)等。
- 特性: 结构相对简单,容量相对较小,便于运输和安装(特别是大容量时,可用三个单相组成三相组)。在三相系统中使用三个单相变压器组,维护灵活(可替换单台),但成本通常高于同容量三相变压器。
-
三相变压器:
- 用途: 电力系统中压倒性主流类型。应用于发电、输电、配电的各个环节。
- 特性: 结构紧凑(三个相绕组在一个铁芯上),材料利用效率高,节省空间和成本(与单相组比)。只有一个单元,运行维护相对集中。体积和重量对运输提出更高要求(超大容量时)。
三、 按用途分类
-
电力变压器:
- 用途: 电力系统的主干,用于升压(发电厂)、降压(变电所、用户端)、联络不同电压等级的电网。构成输配电网络的核心。
- 特性: 强调高电压、大容量、高效率、高可靠性、低损耗、良好的过载和短路承受能力。按其在电网中的位置分为升压变、降压变、联络变等。主要关注电压变换和功率传输能力。
-
配电变压器:
- 用途: 将电能最终分配给用户的末端变压器。通常安装在柱上(台架)、配电室或箱变内,将高压(如10kV, 35kV)降为用户所需的低压(如400/230V)。
- 特性: 容量范围广(几十kVA到几千kVA),效率要求高(有强制性能效标准),结构相对紧凑,成本敏感。油浸式和干式(特别是树脂浇注式)都很常见。
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特种变压器:
- 整流变压器:
- 用途: 为整流设备(将交流变为直流)提供电源。广泛用于电解(铝、铜、氯碱)、电镀、直流输电、牵引变电所(电气化铁路)、大型直流电机驱动等。
- 特性: 二次侧电流非正弦(含直流分量),设计需考虑阻抗、谐波影响和热效应(涡流损耗)。绕组连接和结构需适应整流电路要求(如脉波数)。
- 电炉变压器:
- 用途: 为各类冶金、化工电炉(矿热炉、电弧炉、感应炉等)供电。
- 特性: 二次电压低、电流极大。结构设计强化机械强度和散热能力,阻抗相对较高以限制短路电流。频繁承受冲击负载甚至短路电流,要求高抗短路能力和过载能力。
- 试验变压器:
- 用途: 对电气设备进行高压绝缘试验(如工频耐压、感应耐压、局部放电)。
- 特性: 输出电压极高(可至百万伏级),容量相对较小。设计确保输出高电压下的稳定性、波形纯净度(THD小)和安全(泄漏电流小、过压保护)。
- 矿用变压器:
- 用途: 煤矿井下等矿山环境配电。
- 特性: 必须高度防爆(常为干式或充气式),结构坚固,能适应潮湿、粉尘、振动等恶劣环境。符合严格的矿山安全规程。
- 调压器 / 自耦变压器:
- 用途: 在较小范围内调节线路电压(通常在输配电线路或实验室)。自耦变还常用于连接不同电压等级但差值不大的系统(如220kV/110kV)。
- 特性: 输出电压可连续或分档调节。结构上,自耦变利用公共绕组,材料较省,效率高,但高低压侧有电气连接,隔离性差。
- 互感器: (电压互感器PT/VT、电流互感器CT)
- 用途: 用于测量、计量和继电保护,将高电压、大电流按比例变换为低电压、小电流的标准值。
- 特性: 精度要求高(分不同精度等级),有确定的变比和相位差要求。强调测量和保护回路的隔离安全性。对电流互感器,还需考虑饱和特性。
- 整流变压器:
四、 按绕组数量分类
- 双绕组变压器:
- 结构: 只有一个一次绕组和一个二次绕组。
- 用途: 最通用的结构,用于简单升降压。
- 三绕组变压器:
- 结构: 一个一次绕组和两个不同电压的二次绕组(或反之)。
- 用途: 用于需要连接三个不同电压等级系统,或一个电源向两个不同电压负载供电的场合。比用两台双绕组变压器经济、节省空间。
- 自耦变压器:
- 结构: 一次绕组和二次绕组共用一部分线圈。
- 特性: 变比接近1时经济性显著(材料省、损耗小、体积小),但高低压侧有直接电气连接,隔离性能差,短路阻抗小。
五、 按铁芯结构分类
- 心式变压器:
- 结构: 绕组包围铁芯柱。铁芯结构简单,绕组安装和绝缘处理相对方便。
- 应用: 绝大部分油浸式和干式变压器采用心式结构。
- 壳式变压器:
- 结构: 铁芯包围绕组。机械强度高,铁芯中磁通分布较均匀(少局部过热),散热面积大。但绕组制造和绝缘较复杂。
- 应用: 多用于干式变压器(尤其是大电流、低电压产品)、电炉变压器、某些特种变压器。
六、 按工作频率分类
- 工频变压器: 工作频率为50Hz或60Hz,即最常见的电力变压器。
- 中频变压器: 工作频率几百Hz至几千Hz,用于中频感应加热设备等。
- 高频变压器: 工作频率通常在10kHz至几百kHz甚至更高,用于开关电源、电子设备、电力电子变换器等。体积、重量显著减小。
总结
变压器的分类维度多样,交叉性强。在实际应用中,通常结合其电压等级、容量大小、冷却方式(油浸/干式/充气)、特定用途(配电/整流/电炉)以及安装环境(防火要求、空间限制)来综合选择和描述。例如:
- “一台220kV/110kV 油浸式强迫油循环风冷三绕组电力变压器” - 明确了电压等级、冷却方式、绕组数量和主要用途。
- “一台10kV/0.4kV 2000kVA SCB13环氧树脂浇注干式配电变压器” - 明确了电压等级、容量、冷却绝缘方式(干式-浇注)和主要用途(配电),SCB13是性能标准代号。
了解各种分类及其对应的特性和典型应用场景,对于正确选择、使用和维护变压器至关重要。选择时务必根据具体的需求(电压、容量、环境、成本、可靠性、维护要求等)进行权衡。
变压器的分类方法
变压器是利用电磁感应原理来改变交流电压的装置,主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯);主要功能有电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等。
2023-09-11 16:56:08
环形电源变压器的优点及设计方法
仅有优良的性能价格比,而且有良好的输出特性和抗干扰能力,因而它是一种有竞争力的电子变压器,因此本文拟对以上具体深入地探讨,对于从事环形
资料下载
zcfsx4146
2022-05-09 15:38:30
变压器骨架的特性是什么,它的用途有哪些
常用的有尼龙(NYLON) ,塑料(PET) ,塑料( PBT) 三种。热固性材料我们常用到的有电木(PM) 。 二、依据变压器的形状不同,Bo
2021-06-29 16:51:13
换一换
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