第二章电力变压器

1、第二章第二章 电电 力力 变变 压压 器器 三峡大学电气与新能源学院三峡大学电气与新能源学院 输电线路工程输电线路工程 第四章第四章 电力变压器电力变压器 变压器的工作原理及分类变压器的工作原理及分类 电力变压器的构造电力变压器的构造 变压器的技术指标变压器的技术指标 电力变压器的负荷能力电力变压器的负荷能力 变压器的常见故障与保护变压器的常见故障与保护 第一节第一节 变压器的工作原理及分类变压器的工作原理及分类 电磁感应原理制成的电气设备，具有变换电压、变换电电磁感应原理制成的电气设备，具有变换电压、变换电 流和变换阻抗的作用。大型变压器大多为油浸式变压器，它流和变换阻抗的作用。大型变压器大

2、多为油浸式变压器，它 是由铁心、绕组、油箱、绝缘套管、出线装置、冷却装置和是由铁心、绕组、油箱、绝缘套管、出线装置、冷却装置和 保护装置等部分组成。保护装置等部分组成。 用途分：用于远距离输配电的电力变压器，用于局部照用途分：用于远距离输配电的电力变压器，用于局部照 明和控制用的控制变压器，用于调节电压的自耦调压器，用明和控制用的控制变压器，用于调节电压的自耦调压器，用 于传递信号用的耦合变压器，测量用的仪用变压器，电加工于传递信号用的耦合变压器，测量用的仪用变压器，电加工 用的电焊变压器等。用的电焊变压器等。 绕组形式分：双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压绕组形式分：双绕组变压器、三绕组变

3、压器、自耦变压 器等。器等。 相数分：单相变压器和三相变压器等。相数分：单相变压器和三相变压器等。 冷却方式分：为油浸式变压器和干式变压器等。冷却方式分：为油浸式变压器和干式变压器等。 220kV浸油式变压器 浸油式电力变压器浸油式电力变压器 干式电力变压器干式电力变压器 第二章电力变压器 电力变压器防护外壳和电力变压器防护外壳和35kV35kV变压器变压器 干式电力变压器干式电力变压器 的的防护外壳结构图防护外壳结构图 特大干式特大干式35kV35kV电电 力变压器外观结构图力变压器外观结构图 第二章电力变压器 发电厂发电厂 10.5kV 输电线输电线 220kV 升压升压 仪器仪器 36V

4、 降压降压 实验室实验室 380 / 220V 降压降压 变电站变电站 10kV 降压降压降压降压 第二章电力变压器 变压器的磁路变压器的磁路 1 u 2 u L Z 1 i 2 i 单相变压器单相变压器 + + 由高导磁硅钢片叠成由高导磁硅钢片叠成 厚厚0.35mm 或或 0.5mm 铁心铁心 一次一次 绕组绕组 N1 二次二次 绕组绕组 N2 铁心铁心 第二章电力变压器 一、一、 变压器的工作原理变压器的工作原理 1 u 2 u L Z 1 i 2 i 单相变压器单相变压器 + + 一次一次 绕组绕组 N1 二次二次 绕组绕组 N2 铁心铁心 第二章电力变压器 (1) (1) 空载运行情况

5、空载运行情况 1. 1. 电磁关系电磁关系 一次侧接交流电源，一次侧接交流电源， 二次侧开路。二次侧开路。 0 i 0 2 i 1 u + 20 u + 2 e + 1 e + 1 e+ 1 1 N 2 N 1 u d d 11 t Ne i0 ( i0N1) 1 d d 0 11 t i Le t Ne d d 22 空载时，空载时， 铁心中主铁心中主 磁通磁通 是是 由一次绕由一次绕 组磁通势组磁通势 产生的。产生的。 第二章电力变压器 (2) (2) 带负载运行情况带负载运行情况 1. 1. 电磁关系电磁关系 一次侧接交流电源，一次侧接交流电源， 二次侧二次侧。 1 u + 1 e +

6、1 e+ 1 1 N 2 N 1 u d d 11 t Ne 1 d d 1 11 t i Le t Ne d d 22 i1 ( i1N1) i1 i2 ( i2N2) 2 有载时，铁心中有载时，铁心中 主磁通主磁通 是是由一由一 次、二次绕组磁次、二次绕组磁 通势共同产生的通势共同产生的 合成磁通。合成磁通。 2 i2 + e2+ e 2 + u2 d d 2 t i Le 22 2. 2. 电压变换电压变换 一个闭合铁心和套在铁心上的两个匝数不同的一次绕一个闭合铁心和套在铁心上的两个匝数不同的一次绕 组组N1N1和二次绕组和二次绕组N2N2组成。组成。 1 1 电压变换原理电压变换原理

7、式中式中 E E1 1、E E2 2一次、二次侧感应电动势的有效值，一次、二次侧感应电动势的有效值，V V； N N1 1、N N2 2一、二次绕组的匝数；一、二次绕组的匝数； f f 电源的频率，电源的频率，HzHz； m m主磁通的幅值，主磁通的幅值，WbWb。 m m fNE fNE 22 11 44. 4 44. 4 空载、二次绕组开路：空载、二次绕组开路：U U1 1EE1 1，U U2020EE2 2 式中式中 k k变压器的电压比，简称变比，变压器的电压比，简称变比， kl kl时，即时，即U U1 1UU2020，为降压变压器；，为降压变压器； k1 k1时，即时，即U U1

8、1UU2020，为升压变压器。，为升压变压器。 k N N fN fN E E U U m m 2 1 2 1 2 1 2 1 44. 4 44. 4 3 3 电流变换电流变换 变压器一次绕组加电源电压变压器一次绕组加电源电压u u1 1，二次绕组接负，二次绕组接负 载的工作状态称为负载运行。载的工作状态称为负载运行。 铁心主磁通由一、二次绕组的磁动势共同产生铁心主磁通由一、二次绕组的磁动势共同产生 的合成磁通。变压器损耗忽略，即变压器的输入功的合成磁通。变压器损耗忽略，即变压器的输入功 率等于输出功率，即率等于输出功率，即 式中式中 I I1 1、I I2 2- - 一、二次绕组电流有效值，

9、一、二次绕组电流有效值，A A。 即一、二次绕组中电流与匝数成反比。即一、二次绕组中电流与匝数成反比。 2211 IUIU kI I U U1 1 2 2 1 第二章电力变压器 m m：主磁通：主磁通 L1L1：漏磁通：漏磁通 1 1）性质上：）性质上：m m与与 i i0 0 成非线性成非线性 关系；关系； L1 L1 与与 i i0 0 成线性关成线性关 系；系； 2 2）数量上：）数量上：m m占占99%99%以上，以上， L1L1仅占仅占1%1%以下；以下； 3 3）作用上：）作用上： m m起传递能量的起传递能量的 作用，作用， L1 L1 起漏抗压降作用。起漏抗压降作用。 4 4

10、变压器空载特性变压器空载特性 第二章电力变压器 一次侧接交流电源，二一次侧接交流电源，二 次侧接负载，二次侧中次侧接负载，二次侧中 便有负载电流流过，这便有负载电流流过，这 种情况称为负载运行。种情况称为负载运行。 5 5 变压器的负载运行变压器的负载运行 第二章电力变压器 负载运行时的电磁关系负载运行时的电磁关系 1 U X A 1 E 1 E 1 I m 1 2 2 I a 2 E 2 E 2 U L Z x 二、三相变压器二、三相变压器 三相三柱式铁心变压器，称为三相心式变压器，三相三柱式铁心变压器，称为三相心式变压器， 简称为三相变压器。简称为三相变压器。 三相变压器的铁心有三个心，每

11、个心柱上都套三相变压器的铁心有三个心，每个心柱上都套 着一、二次绕组，各相磁路是相互关联的。在对称着一、二次绕组，各相磁路是相互关联的。在对称 负荷下运行时，各相电压、电流大小相等，相位彼负荷下运行时，各相电压、电流大小相等，相位彼 此相差此相差120120。在实际工程上，取。在实际工程上，取i i相励磁电流的平相励磁电流的平 均值作为三相变压器的空载电流值。均值作为三相变压器的空载电流值。 工作原理与单相变压器一样。铭牌上标注额定工作原理与单相变压器一样。铭牌上标注额定 线电压和额定线电流，其额定容量为三相总容量。线电压和额定线电流，其额定容量为三相总容量。 三相变压器的容量越大，其经济指标

12、也越好。三相变压器的容量越大，其经济指标也越好。 第二章电力变压器 A BC XYZ a bc zy x 高压绕组：高压绕组： A-X B-Y C-ZX、Y 、Z ：尾端：尾端 A、B、C ：首端首端 低压绕组：低压绕组： a-x b-y c-z a、b、c：首端：首端 x、y、z：尾端：尾端 / 000 YYYYYYYY、 ： 高压绕组接法高压绕组接法 低压绕组接法低压绕组接法 :YY 0 / 三相配电变压器三相配电变压器 : Y/ 动力供电系统（井下照明）动力供电系统（井下照明） : Y 0 / 第二章电力变压器 A 3 1 1P U U C B 1 U K U U 3 1 2P b K

13、U U 1 2 c a + + + + K U U U U U U 2P 1P 2P 1P 2 1 3 3 第二章电力变压器 A 3 1 1P U U C B 1 U K U UU 3 1 2P2 a b c + + + K U U U U U U P P P P 33 3 2 1 2 1 2 1 三、三绕组变压器三、三绕组变压器 三绕组变压器有单相的变压器组和三相变压器，三绕组变压器有单相的变压器组和三相变压器， 常见的为三相变压器。三绕组变压器每相有高、中、常见的为三相变压器。三绕组变压器每相有高、中、 低三个绕组，三个绕组套在同一铁心柱上。降压变低三个绕组，三个绕组套在同一铁心柱上。降压

14、变 压器高、中、低绕组由外到内排列；升压变压器高、压器高、中、低绕组由外到内排列；升压变压器高、 低、中绕组由外到内排列。低、中绕组由外到内排列。 三绕组变压器各绕组的容量可不同。变压器铭三绕组变压器各绕组的容量可不同。变压器铭 牌上的额定容量是指其中最大的一个绕组的容量，牌上的额定容量是指其中最大的一个绕组的容量， 一般为一次绕组的额定容量。一般为一次绕组的额定容量。 第二章电力变压器 四、四、变压器的外特性与效率变压器的外特性与效率 12 2222)。 。 %100% 20 220 U UU U )( 22 IfU 2 U2 I2 U20 I2N 2 O 第二章电力变压器 FeCu2 2

15、1 2 PPP P P P 第二章电力变压器 A X a x A a x 同极性端用同极性端用“” 表示。表示。 增加增加 + + + + 五、五、变压器绕组的极性变压器绕组的极性 第二章电力变压器 第四节第四节 电力变压器的构造电力变压器的构造 主要组成部分有绕组、铁心、油箱、套主要组成部分有绕组、铁心、油箱、套 管、变压器油及冷却装置等。构成变压器最管、变压器油及冷却装置等。构成变压器最 基本的部分是铁心和绕组，铁心是变压器的基本的部分是铁心和绕组，铁心是变压器的 磁路部分，绕组则是电路部分。磁路部分，绕组则是电路部分。 第二章电力变压器 第二章电力变压器 铁心在变压器中构成一个闭合的磁铁

16、心在变压器中构成一个闭合的磁 路又是安装线圈的骨架对变压器电磁性路又是安装线圈的骨架对变压器电磁性 能和机械强度是极为重要的部件。能和机械强度是极为重要的部件。 一、变压器铁心结构一、变压器铁心结构 第二章电力变压器 电力变压器电力变压器外观外观和和线圈线圈结构图结构图 第二章电力变压器 电力变压器电力变压器铁芯铁芯和和内部内部结构图结构图 第二章电力变压器 电力变压器电力变压器油箱油箱和和组部件组部件结构图结构图 第二章电力变压器 1 1、变压器铁心结构、变压器铁心结构 常用的铁心叠积图如图。常用的铁心叠积图如图。 (a)(a)为单相双拄铁心，为单相双拄铁心， (b)(b)单相双柱双框铁心，

17、单相双柱双框铁心， (c)(c)为三相三柱铁心，其铁轭为三相三柱铁心，其铁轭 片为一个整片，只适用于容量片为一个整片，只适用于容量 较小铁心尺寸不大变压器；较小铁心尺寸不大变压器； (d)(d)为三相三柱半直半斜接缝为三相三柱半直半斜接缝 铁心铁心, ,总共总共8 8个接缝中有四个是个接缝中有四个是 直接缝，这种叠积方式在降低直接缝，这种叠积方式在降低 铁心损耗方面不如全斜接缝，铁心损耗方面不如全斜接缝， 但比全直接缝的老式叠积图有但比全直接缝的老式叠积图有 较大改善，这种接缝方式材料较大改善，这种接缝方式材料 利用率较高利用率较高, ,且较易于叠装，且较易于叠装， 因此在一定条件下仍有应用价

18、因此在一定条件下仍有应用价 值，值， (e)(e)为三相三柱全斜接缝铁心；为三相三柱全斜接缝铁心； (f)(f)为三相五柱式为三相五柱式( (有两个旁扼有两个旁扼) )，降低铁心，降低铁心 高度的铁心：高度的铁心： (g)(g)为三相双框式铁心，为三相双框式铁心， (h)(h)为单相四柱式铁心为单相四柱式铁心( (有两个旁轭有两个旁轭) )。 第二章电力变压器 第二章电力变压器 第二章电力变压器 第二章电力变压器 二、变压器绕组二、变压器绕组( (线圈线圈) ) 变压器主要的电路部分，由绝缘铜线或铝线绕制而成。变压器主要的电路部分，由绝缘铜线或铝线绕制而成。 一般低压绕组放在内层，高压绕组套在

19、低压绕组的外层，一般低压绕组放在内层，高压绕组套在低压绕组的外层， 是变压器建立磁场和传输电能的电路部分。是变压器建立磁场和传输电能的电路部分。 第二章电力变压器 连续式线圈连续式线圈 第二章电力变压器 纠结连续式 第二章电力变压器 2 2、变压器线圈制造工艺、变压器线圈制造工艺 第二章电力变压器 内内 绝绝 缘缘 线圈线圈 主绝缘主绝缘 同相绕组之间同相绕组之间 异相绕组之间异相绕组之间 绕组对油箱绕组对油箱 绕组对铁心柱，绕组对旁柱之间。绕组对铁心柱，绕组对旁柱之间。 绕组端部对铁轭绕组端部对铁轭 纵绝缘纵绝缘 绕组线匝之间绕组线匝之间 绕组饼间绕组饼间 绕组层间绕组层间 引线引线 主绝缘

20、主绝缘 引线对地引线对地 引线对异相线圈引线对异相线圈 纵绝缘纵绝缘 一个绕组的不同引线之间一个绕组的不同引线之间 开关开关 主绝缘主绝缘 开关对地开关对地 开关上不同绕组引线触头之间开关上不同绕组引线触头之间 纵绝缘纵绝缘 同相绕组不同引线触头之间同相绕组不同引线触头之间 外绝外绝 缘缘 套管套管 套管对各部接地之间套管对各部接地之间 异相套管之间异相套管之间 三、变压器绝缘结构三、变压器绝缘结构 1 1 变压器主绝缘结构变压器主绝缘结构 绕组之间，绕组对油箱，绕组对铁心柱，异相绕组绕组之间，绕组对油箱，绕组对铁心柱，异相绕组 之间绝缘结构基本上属于比较均匀电场，因此采用把大之间绝缘结构基本

21、上属于比较均匀电场，因此采用把大 油距分割成小油距的油隔板结构。油距分割成小油距的油隔板结构。 分割有两种类型：分割有两种类型： 一种是大油道厚纸筒结构，它的特点是在工频和冲击一种是大油道厚纸筒结构，它的特点是在工频和冲击 电压下允许油道有放电现象，全部电压有厚纸筒承受而不电压下允许油道有放电现象，全部电压有厚纸筒承受而不 被击穿。但这种配合不能保证在试验电压下固体绝缘不受被击穿。但这种配合不能保证在试验电压下固体绝缘不受 损伤。因此在高电压等级变压器上不采用。损伤。因此在高电压等级变压器上不采用。 另一类是薄纸筒小油道绝缘结构。它的基本特点是油另一类是薄纸筒小油道绝缘结构。它的基本特点是油

22、体积减小时，油耐压强度提高。因不同材料具有不同的介体积减小时，油耐压强度提高。因不同材料具有不同的介 电常数电常数，故需要进行合理配置。使油间隙在试验电压下，故需要进行合理配置。使油间隙在试验电压下 期场强不超过油间隙起始局部放电场强。期场强不超过油间隙起始局部放电场强。 2 2 变压器绕组纵绝缘结构变压器绕组纵绝缘结构 变压器绕组在工频电压和操作波作用下，其变压器绕组在工频电压和操作波作用下，其匝间和饼间匝间和饼间 电压差值按匝数分布。但在雷电冲击作用下，由于电压波电压差值按匝数分布。但在雷电冲击作用下，由于电压波 形的等值频率极高，绕组匝间和饼间的电容和绕组对地的形的等值频率极高，绕组匝间

23、和饼间的电容和绕组对地的 电容影响已不能忽略，因此在雷电冲击电压作用下，绕组电容影响已不能忽略，因此在雷电冲击电压作用下，绕组 的电感能量和电容能量发生交换而形成震荡过程。这个过的电感能量和电容能量发生交换而形成震荡过程。这个过 程使绕组的匝间和饼间和绕组各饼对地的电位已不再是按程使绕组的匝间和饼间和绕组各饼对地的电位已不再是按 匝数分布。其匝间并肩电位差和绕组各饼的对地电位和工匝数分布。其匝间并肩电位差和绕组各饼的对地电位和工 频电压作用下比较要超过许多倍。所以变压器的纵绝缘主频电压作用下比较要超过许多倍。所以变压器的纵绝缘主 要是根据冲击时的作用电压而定。为此要了解冲击电压下要是根据冲击时

24、的作用电压而定。为此要了解冲击电压下 的绕组的特性以便采取相应的措施来改善绕组在冲击电压的绕组的特性以便采取相应的措施来改善绕组在冲击电压 作用下的电压分布，或者在绝缘上采取加强措施，使变压作用下的电压分布，或者在绝缘上采取加强措施，使变压 器绕组在试验和运行中具有充分的可靠性。器绕组在试验和运行中具有充分的可靠性。 3 3 变压器端部绝缘结构变压器端部绝缘结构 p采用端部加静电板的办法。采用端部加静电板的办法。 p端部增加角环。端部增加角环。 p延长爬电距离。延长爬电距离。 p变压器引线绝缘加包一定厚度绝缘层。变压器引线绝缘加包一定厚度绝缘层。 p加大引线直径，电极表面光滑无毛刺。加大引线直

25、径，电极表面光滑无毛刺。 p超高压变压器采用出线装置。超高压变压器采用出线装置。 变压器端部绝缘结构是指绕组的端部对上下铁轭之间的绝缘。变压器端部绝缘结构是指绕组的端部对上下铁轭之间的绝缘。 由于上下铁轭的几何形状而是该部位的电场是极不均匀的电场。由于上下铁轭的几何形状而是该部位的电场是极不均匀的电场。 绕组的端部往往要承受较高幅值的工频和冲击电压。由于电极形状差绕组的端部往往要承受较高幅值的工频和冲击电压。由于电极形状差 所以不得不增加电极之间的距离。端部绝缘距离增大，将使变压器铁所以不得不增加电极之间的距离。端部绝缘距离增大，将使变压器铁 窗高度增加，变压器体积和重量也随之增加。因此要求在

26、不增加成本窗高度增加，变压器体积和重量也随之增加。因此要求在不增加成本, , 不降低绝缘强度的前提下尽可能的减小端部的绝缘距离。不降低绝缘强度的前提下尽可能的减小端部的绝缘距离。 出线端加 装隔板 端部出线 出线装置出线装置 线圈绝缘纸筒 绝缘压板 端部静电环 端部角环 引线夹木 油油套管 油气套管 油纸电容式 4 4 变压器外绝缘结构变压器外绝缘结构 主要是套管对地和套管之间空间距离和套管沿面爬距。主要是套管对地和套管之间空间距离和套管沿面爬距。 第二章电力变压器 高、低压绝缘套管高、低压绝缘套管 变压器箱外的主要绝变压器箱外的主要绝 缘装置，把高、低压绕组缘装置，把高、低压绕组 的引线从油

27、箱内引至油箱的引线从油箱内引至油箱 外，对地外，对地( (外皮和铁心外皮和铁心) )绝绝 缘，固定引线与外电路连缘，固定引线与外电路连 接。绝缘套管采用瓷质绝接。绝缘套管采用瓷质绝 缘套管。干式变压器采用缘套管。干式变压器采用 树脂浇注成型。树脂浇注成型。 第二章电力变压器220kV浸油式变压器 第二章电力变压器 浸油式电力变压器浸油式电力变压器 四、电力变压器的调压装置四、电力变压器的调压装置 分接开关设置在变压器的高压绕组上，调整分接开关位分接开关设置在变压器的高压绕组上，调整分接开关位 置，改变匝数，改变电压比，调整输出电压。置，改变匝数，改变电压比，调整输出电压。 分有载调压和无载调压

28、两种。有载运行中，自行变换分分有载调压和无载调压两种。有载运行中，自行变换分 接开关位置调整输出电压的称为有载调压；退出运行，从电接开关位置调整输出电压的称为有载调压；退出运行，从电 网上断开后以手动变换分接开关位置的方式调整输出电压的网上断开后以手动变换分接开关位置的方式调整输出电压的 称为无载调压。称为无载调压。 有载分接开关 M M型型V V型型 第二章电力变压器 110kV110kV油浸式电力变油浸式电力变 压器内部结构图压器内部结构图有有 载载 分分 接接 开开 关关 K1 K2 K4 RR K3 开关调压原理开关调压原理 5 5、调压装置、调压装置 三相自耦式变压 器高压有载开关

29、第二章电力变压器 五、五、 散热方式散热方式 第二章电力变压器 1 1 散热器结构散热器结构 第二章电力变压器 2 2 强油冷却方式应注意几个问题强油冷却方式应注意几个问题 第二章电力变压器 电力变压器电力变压器风机结构图风机结构图 第二章电力变压器 六、其他六、其他 第二章电力变压器 1 1）压力释放阀）压力释放阀 压力释放阀压力释放阀 2) 2) 油枕油枕 补油、储油装置。油箱容积的补油、储油装置。油箱容积的1/101/10，油枕侧装油位指示器，油枕侧装油位指示器 ( (油标管油标管) )，用来监视运行中油色、油温和油位，在变压器油枕，用来监视运行中油色、油温和油位，在变压器油枕 的上方装

30、有注油孔和出气瓣。的上方装有注油孔和出气瓣。 第二章电力变压器 第二章电力变压器 油枕油枕 波纹式波纹式 （外油式）（外油式） 第二章电力变压器 油枕油枕 波纹式波纹式 （内油式）（内油式） 第二章电力变压器 敞开式敞开式 第二章电力变压器 3 3）温度计）温度计 大型变压器都装有大型变压器都装有 测量上层油温的带电接测量上层油温的带电接 点的测温装置，它装在点的测温装置，它装在 变压器油箱外，便于运变压器油箱外，便于运 行人员监视变压器油温行人员监视变压器油温 情况。情况。 顶层温度计顶层温度计 4) 4) 气体继电器气体继电器 气体继电器主要作为变压器内部故障的一种保护装置，气体继电器主要

31、作为变压器内部故障的一种保护装置， 装于变压器油箱与油枕的连接管中间，气体继电器与控制装于变压器油箱与油枕的连接管中间，气体继电器与控制 电路连通构成气体保护装置。气体继电器上触点与轻瓦斯电路连通构成气体保护装置。气体继电器上触点与轻瓦斯 信号构成一个单独回路，气体继电器下接点连接外电路构信号构成一个单独回路，气体继电器下接点连接外电路构 成重瓦斯保护，重瓦斯动作使油断路器跳闸并发出重瓦斯成重瓦斯保护，重瓦斯动作使油断路器跳闸并发出重瓦斯 动作信号。动作信号。 5) 5) 防爆管防爆管 它是变压器一种安全保护装置，装于变压器大盖上面。它是变压器一种安全保护装置，装于变压器大盖上面。 防爆管与大

32、气相通，管口用薄玻璃密封，在玻璃上用刀刻防爆管与大气相通，管口用薄玻璃密封，在玻璃上用刀刻 划划“十十”字。防爆管的主要作用是变压器内部发生故障时，字。防爆管的主要作用是变压器内部发生故障时， 由于内部压力剧增，使变压器不致变形或爆炸而装设的一由于内部压力剧增，使变压器不致变形或爆炸而装设的一 种保护装置。种保护装置。 第二章电力变压器 第三节第三节 变压器的技术数据变压器的技术数据 变压器的铭牌上都标定有额定运行情况下的一变压器的铭牌上都标定有额定运行情况下的一 些技术数据，通常称为额定值。铭牌上数据有型号、些技术数据，通常称为额定值。铭牌上数据有型号、 额定电压、额定电流、额定容量、阻抗电

33、压、空载额定电压、额定电流、额定容量、阻抗电压、空载 电流、空载损耗、短路损耗、温升、接线组别等。电流、空载损耗、短路损耗、温升、接线组别等。 第二章电力变压器 一、型号一、型号 由两部分组成：字母符号和设计序号表示变压器产品分由两部分组成：字母符号和设计序号表示变压器产品分 类、结构特征和用途；斜线前数字表示额定容量，类、结构特征和用途；斜线前数字表示额定容量，kVkVA A；斜；斜 线后数字表示高压侧的电压等级，线后数字表示高压侧的电压等级，kVkV。 变压器字母符号的含义有：变压器字母符号的含义有： (1)(1)变压器相别表示：变压器相别表示：D D 单相；单相；S S 三相。三相。 (

34、2) (2)变压器绕组外冷却介质表示：变压器绕组外冷却介质表示：C C 绕组外绝缘介质为成型固体；绕组外绝缘介质为成型固体；G G 绕组外绝缘介质为空气；油浸式不表示。绕组外绝缘介质为空气；油浸式不表示。 (3) (3)箱壳外冷却介质：箱壳外冷却介质：F F 风冷；风冷；w w 水冷；空冷不表示。水冷；空冷不表示。 (4) (4)调压方式：调压方式：Z Z一有载自动调压；无载调压不表示。一有载自动调压；无载调压不表示。 (5) (5)绕组数：绕组数：S S 三绕组；三绕组；O O自耦；双绕组不表示。自耦；双绕组不表示。 (6) (6)绕组材料：绕组材料：L L 铝绕组变压器；铜绕组不表示。铝绕

35、组变压器；铜绕组不表示。 第二章电力变压器 二、额定电压二、额定电压 一次侧额定电压一次侧额定电压U U1N1N指变压器额定运行情况下一次绕组指变压器额定运行情况下一次绕组 应当施加的工作电压；二次侧额定电压应当施加的工作电压；二次侧额定电压U U2N2N指一次侧加额定指一次侧加额定 电压电压U U1N1N时的二次侧空载电压。单位时的二次侧空载电压。单位kVkV。对三相变压器，额。对三相变压器，额 定电压指线电压。定电压指线电压。 通常变压器的一次绕组设有分接头，用以调整电压。通常变压器的一次绕组设有分接头，用以调整电压。 中、小型变压器一般有三个分接头，中间一个分接头相当中、小型变压器一般有

36、三个分接头，中间一个分接头相当 于额定电压，上下两个分接头相当于额定电压改变于额定电压，上下两个分接头相当于额定电压改变5 5。 大型变压器一般有六个分接头，相应的电压调整范围更广。大型变压器一般有六个分接头，相应的电压调整范围更广。 一般变压器均采用无载分接开关，这种分接开关只一般变压器均采用无载分接开关，这种分接开关只 能在断电情况下调节，称为无载调压。有载调压变压器结能在断电情况下调节，称为无载调压。有载调压变压器结 构较为复杂，有多个抽头，调压范围宽。构较为复杂，有多个抽头，调压范围宽。 第二章电力变压器 三、额定电流三、额定电流 一、二次额定电流一、二次额定电流I I1N1N、I I

37、2N2N是指在额定容量和允许温升条是指在额定容量和允许温升条 件下，变压器一、二次绕组允许长期通过的正常工作电流件下，变压器一、二次绕组允许长期通过的正常工作电流, , 单位单位 A A。对三相变压器，额定电流指线电流。对三相变压器，额定电流指线电流。 四、额定容量四、额定容量 额定容量额定容量S SN N指按变压器铭牌上规定的额定状态下连续运指按变压器铭牌上规定的额定状态下连续运 行时，变压器输出的视在功率值，单位行时，变压器输出的视在功率值，单位kVkVA A。计算公式为。计算公式为 单相变压器单相变压器 三相变压器三相变压器 第二章电力变压器 五、短路电压五、短路电压 短路电压又称阻抗电

38、压，将变压器的二次绕组短路，缓短路电压又称阻抗电压，将变压器的二次绕组短路，缓 慢升高一次侧电压，当一次侧的短路电流等于额定值时，一次慢升高一次侧电压，当一次侧的短路电流等于额定值时，一次 侧所施加的电压侧所施加的电压UkUk称为短路电压。在铭牌上通常以其占一次侧称为短路电压。在铭牌上通常以其占一次侧 额定电压的百分数表示，称为短路电压百分数，即额定电压的百分数表示，称为短路电压百分数，即 短路电压是变压器的一个重要技术参数，对变压器的并列短路电压是变压器的一个重要技术参数，对变压器的并列 运行、突然短路的研究有着重要意义。运行、突然短路的研究有着重要意义。 第二章电力变压器 六、空载电流六、

39、空载电流 空载电流又称励磁电流，当变压器一次侧加额定电压，空载电流又称励磁电流，当变压器一次侧加额定电压， 二次侧空载时，一次绕组中通过的电流称为空载电流。一般二次侧空载时，一次绕组中通过的电流称为空载电流。一般 以其占一次侧额定电流的百分数表示，称为空载电流百分数，以其占一次侧额定电流的百分数表示，称为空载电流百分数， 即即 空载电流也是变压器的一个重要技术参数。空载电流与空载电流也是变压器的一个重要技术参数。空载电流与 变压器容量和铁心的材料有关。容量越大的变压器，空载电变压器容量和铁心的材料有关。容量越大的变压器，空载电 流的百分数越小；同等容量的变压器，空载电流百分数越小，流的百分数越

40、小；同等容量的变压器，空载电流百分数越小， 说明铁心的材质越好。说明铁心的材质越好。 第二章电力变压器 七、短路损耗七、短路损耗 当变压器的二次绕组短路，在一次绕组额定分接头当变压器的二次绕组短路，在一次绕组额定分接头 位置上通入额定电流时，变压器所消耗的功率称为短路位置上通入额定电流时，变压器所消耗的功率称为短路 损耗损耗PkPk，以，以kWkW为单位。为单位。 八、空载损耗八、空载损耗 变压器二次侧空载，一次侧加额定电压时所产生的损变压器二次侧空载，一次侧加额定电压时所产生的损 耗称为空载损耗耗称为空载损耗P0P0，单位，单位kWkW。变压器空载时，一次侧。变压器空载时，一次侧 铜损耗非常

41、小，可忽略不计，所以空载损耗近似等于铁铜损耗非常小，可忽略不计，所以空载损耗近似等于铁 损。损。 空载损耗的大小除与电压有关，还与电源的频率，空载损耗的大小除与电压有关，还与电源的频率， 硅钢片的性质、厚度和制造工艺有关。硅钢片的性质、厚度和制造工艺有关。 第二章电力变压器 九、连接组标号九、连接组标号 连接组标号是指三相变压器一、二次绕组之间连接和极性连接组标号是指三相变压器一、二次绕组之间连接和极性 关系的一种代号。它表示变压器一、二次绕组对应电压之间关系的一种代号。它表示变压器一、二次绕组对应电压之间 的相位关系，亦称为接线组别。的相位关系，亦称为接线组别。 三相变压器的同一侧三个绕组，

42、有星形连接、三角形连三相变压器的同一侧三个绕组，有星形连接、三角形连 接或曲折形连接三种接线方式。接或曲折形连接三种接线方式。 第二章电力变压器 三相变压器一、二次绕组连接后，其一、二次电压对应相量有三相变压器一、二次绕组连接后，其一、二次电压对应相量有 相位差。相位差是用一、二次绕组对应端与中性点相位差。相位差是用一、二次绕组对应端与中性点( (三角形连接为三角形连接为 虚设中性点虚设中性点) )间的电压相量角度差表示。三相绕组变压器的相位差间的电压相量角度差表示。三相绕组变压器的相位差 为为3030的倍数，为的倍数，为0 0、1 1、2 2、3 3、1111共共1212种。种。 我国最常见

43、的接线组别有我国最常见的接线组别有Y Yyn0yn0、Y Yd11d11和和YNYNd11d11等。其中大写字母等。其中大写字母 表示高压侧，小写字母表示低压侧，数字表示连接组号。表示高压侧，小写字母表示低压侧，数字表示连接组号。 Yyn0 Yyn0表示变压器高压绕组为表示变压器高压绕组为星形星形连接，低压绕组为连接，低压绕组为星形星形接地接地 连接，高低压侧线电压之间没有相位差。用于容量不大的配电变压连接，高低压侧线电压之间没有相位差。用于容量不大的配电变压 器和所用小容量变压器，供给动力和照明负载。器和所用小容量变压器，供给动力和照明负载。 Yd11 Yd11表示变压器高压绕组为表示变压器

44、高压绕组为星形星形连接，低压绕组为连接，低压绕组为三角三角形连形连 接，高低压侧线电压之间有接，高低压侧线电压之间有3030的相角差，并且低压侧线电压超前的相角差，并且低压侧线电压超前 于高压侧线电压。用于大容量电厂主变压器和较大容量的厂用变压于高压侧线电压。用于大容量电厂主变压器和较大容量的厂用变压 器。器。 YNd11 YNd11连接组的接法和连接组的接法和Yd11Yd11连接组的接法一样，不同的是高压连接组的接法一样，不同的是高压 侧绕组采用引出侧绕组采用引出中性线的星形接法中性线的星形接法。用于。用于110kV110kV及以上的电力系统及以上的电力系统 中。中。 第二章电力变压器 十、

45、温升十、温升 额定温升是指变压器在额定运行情况下变压器指定部位额定温升是指变压器在额定运行情况下变压器指定部位 ( (绕组或上层油面绕组或上层油面) )的温度与标准环境温度的温度与标准环境温度( (一般为一般为40)40)之差。之差。 变压器的铭牌上都规定了其温升的限值，如规定上层油面的变压器的铭牌上都规定了其温升的限值，如规定上层油面的 温升限值为温升限值为5555。因此，周围环境最高温度不超过。因此，周围环境最高温度不超过4040C C时，时， 变压器上层油面最高温度不应超过变压器上层油面最高温度不应超过9595C C：。为保证变压器：。为保证变压器 油和绝缘在长期使用条件下不致迅速老化，

46、上层油温不宜经油和绝缘在长期使用条件下不致迅速老化，上层油温不宜经 常超过常超过8585。 十一、冷却方式十一、冷却方式 变压器采用不同的冷却介质或采取强迫循环措施促使其变压器采用不同的冷却介质或采取强迫循环措施促使其 冷却。冷却。 第四节第四节 电力变压器的负荷能力电力变压器的负荷能力 是指在规定的环境温是指在规定的环境温 度下，变压器能获得经济而合理的效率和具有正常的预期寿度下，变压器能获得经济而合理的效率和具有正常的预期寿 命（约命（约20203030年）时所允许长期连续运行的容量。年）时所允许长期连续运行的容量。 指在短时间内所能输出的功率，在指在短时间内所能输出的功率，在 一定条件下

47、，它可能超过额定容量。负荷能力的大小和持续一定条件下，它可能超过额定容量。负荷能力的大小和持续 时间决定于：时间决定于： 变压器的电流和温度不要超过规定的限值。变压器的电流和温度不要超过规定的限值。 整个运行期间，变压器的绝缘老化不超过正常值，整个运行期间，变压器的绝缘老化不超过正常值， 即不损害正常的预期寿命。即不损害正常的预期寿命。 为保证变压器的安全和正常的预期寿命，国际电工标准为保证变压器的安全和正常的预期寿命，国际电工标准 （IECIEC）规定了变压器过负荷运行时不要超过表）规定了变压器过负荷运行时不要超过表12-112-1的限值。的限值。 （1 1）发热元件如铁芯、高、低压绕组等所

48、产生的热量都）发热元件如铁芯、高、低压绕组等所产生的热量都 传递给油，其发热过程是独立的，只与其本身的损耗有关。传递给油，其发热过程是独立的，只与其本身的损耗有关。 （2 2）在散热过程中，引起的各部分温度差别很大。沿变）在散热过程中，引起的各部分温度差别很大。沿变 压器的高度方向，绕组的温度最高，最大热点大约在高度方压器的高度方向，绕组的温度最高，最大热点大约在高度方 向的向的70%70%75%75%处；沿截面方向（径向），温度最高处位于线处；沿截面方向（径向），温度最高处位于线 圈厚度的圈厚度的1/31/3处。处。 （3 3）变压器主要有两个散热区段。一段是热量由绕组和）变压器主要有两个散

49、热区段。一段是热量由绕组和 铁芯表面以对流方式传递到变压器油中，这部分约占总温升铁芯表面以对流方式传递到变压器油中，这部分约占总温升 的的20%20%30%30%；另一段是热量由油箱壁以对流方式和辐射方式；另一段是热量由油箱壁以对流方式和辐射方式 扩散到周围空气中，这部分约占总温升的扩散到周围空气中，这部分约占总温升的60%60%70%70%。 是指绝缘受热或其他物理、化学作用是指绝缘受热或其他物理、化学作用 而逐渐失去其机械强度和电气强度的现象。其主要原因是温而逐渐失去其机械强度和电气强度的现象。其主要原因是温 度、湿度、氧气以及油中劣化产物的影响，其中高温是促成度、湿度、氧气以及油中劣化产

50、物的影响，其中高温是促成 绝缘老化的直接原因。在实际运行中，绝缘介质的工作温度绝缘老化的直接原因。在实际运行中，绝缘介质的工作温度 越高，氧化作用及其他化学反应进行得越快，引起机械强度越高，氧化作用及其他化学反应进行得越快，引起机械强度 及电气强度丧失得就越快，即绝缘老化速度越快，变压器的及电气强度丧失得就越快，即绝缘老化速度越快，变压器的 使用寿命也越短。在使用寿命也越短。在8080140140的范围内基本按指数变化。的范围内基本按指数变化。 变压器正常运行时，日负荷曲线的负荷率大多小于变压器正常运行时，日负荷曲线的负荷率大多小于1 1。 根据等值老化原则，只要使变压器在过负荷期间所多损耗的根据等值老化原则，只要使变压器在过负荷期间所多损耗的 寿命和在欠负荷期间所少损耗的寿命能相互补偿，则仍可获寿命和在欠负荷期间所少损耗的寿命能相互补偿，则仍可获 得规定的使用年限。得规定的使用年限。就是以不牺牲就是以不牺牲 其正常寿命为原则而制定的。即在整个时间间隔内，只要做其正常寿命为原则而制定的。即在整个时间间隔内，只要做 到变压器绝缘老化率小于或等于到变压器绝缘老化率小于或等于1 1即可，且满足以下条件：即可，且满足以下条件： （1 1）过负荷期间，