电子教案01《物业设备设施》(于孝廷)第十三讲

1、变压器及变配电室专题变压器的结构、工作原理、及主要参数；变配电室的作用、布局以及建筑要求。 第一部分 变压器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。 例如，在电力系统中用电力变压器把发电机发出的电压升高后进行远距离输电，到达目的地以后再用变压器把电压降低供用户使用； 在实验室用自耦变压器改变电源电压； 变压器虽然大小悬殊，用途各异，但其基本结构和工作原理是相同的。变压器变压器是一种能变换电压、变换电流、变换阻抗的是一种能变换电压、变换电流、变换阻抗的“静止静止”电气设备电气设备。变。变压器在传递电能的过程中压器在传递电能的过

2、程中频率不变频率不变。TrN1i10u1AXN2| |ZL| |u20Saxx由硅钢片叠压由硅钢片叠压制成的变压器制成的变压器铁心磁路。铁心磁路。变压器一变压器一次侧绕组次侧绕组（原边）（原边）变压器二变压器二次侧绕组次侧绕组（副边）（副边）变压器图变压器图形符号形符号1. 三、三、 变压器的分类变压器的分类 按绕组数目分：按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变压器。三绕组变压器和多绕组变压器。 按相数分：按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。单相变压器、三相变压器和多相变压器。 按铁心结构分：按铁心结构分：心式变压

3、器和壳式变压器。心式变压器和壳式变压器。 按冷却介质和冷却方式分：按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和充干式变压器、油浸式变压器和充气式变压器。气式变压器。 本课程主要讨论电力系统输配电用电力变压器本课程主要讨论电力系统输配电用电力变压器变压变压器器选择选择- -按用途分按用途分类类： ：电电力系力系统传输电统传输电能的能的升升压变压压变压器器 / 降降压变压压变压器器 等。等。 ： ：给电焊给电焊机供机供电电的的电焊变压电焊变压器器， ，给炼钢给炼钢炉供炉供电电的的电电炉炉变压变压器器等等： ： / ：高：高压试验压试验用用调节输调节输出出电压电压71、电力变压器、电力变压器干

4、式油浸式82、调压器、调压器93、仪用互感器、仪用互感器4、电子变压器、电子变压器三相干式变压器接触调压器电源变压器环形变压器控制变压器125、特种变压器、特种变压器电炉变压器整流变压器电焊变压器环型变压器（音响）13主要组成主要组成：铁芯、绕组、变压器油、油箱、绝缘套管：铁芯、绕组、变压器油、油箱、绝缘套管三相芯式变压器铁芯绕组单相壳式变压器铁芯绕组四、 电力变压器的基本结构14交叠装配交叠装配铁芯叠片装配实物、铁心、铁心: :变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少铁损，变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少铁损，用用0.35mm0.35mm厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。厚、表面涂有绝缘漆

5、的硅钢片叠成。铁轭铁轭铁芯柱铁芯柱15铁芯各种截面铁芯各种截面充分利用空间充分利用空间提高变压器容量提高变压器容量减小体积。减小体积。16、绕组 变压器的变压器的电路电路，一般用绝缘，一般用绝缘铜线或铝线铜线或铝线绕制而成。绕制而成。 按照绕组在铁芯中的排列方法分为：按照绕组在铁芯中的排列方法分为：铁芯式和铁壳式铁芯式和铁壳式两类两类按照变压器绕组的基本形式按照变压器绕组的基本形式分为分为：同芯式和交叠式同芯式和交叠式两种两种1、铁芯式、铁芯式: （1 1）每个铁芯柱上都套有高压）每个铁芯柱上都套有高压绕组和低乐绕组。为了绝缘方便绕组和低乐绕组。为了绝缘方便, ,低压在内，高压在外低压在内，高

6、压在外 （2 2）电力系统的各种变压器都）电力系统的各种变压器都用铁芯式变压器用铁芯式变压器17扁铜线与成形绕组扁铜线与成形绕组182 2铁壳式铁壳式（1 1）、铁芯柱在中间，铁轭在两旁环绕，且把绕组包围起）、铁芯柱在中间，铁轭在两旁环绕，且把绕组包围起来来. .高压绕组和低压绕组沿着铁芯柱的高度交错地排列着。高压绕组和低压绕组沿着铁芯柱的高度交错地排列着。(2)(2)、常应用于电压较低而电流很大的持殊场合、常应用于电压较低而电流很大的持殊场合. .例如电炉用变压器。例如电炉用变压器。19铁壳式变压器铁壳式变压器20(四)油箱 油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油箱侧壁有油浸式变压器的器

7、身浸在变压器油的油箱中。油箱侧壁有冷却用的管子（散热器或冷却器）。冷却用的管子（散热器或冷却器）。 (五五)绝缘套管绝缘套管 将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘，担将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘，担负着固定的作用。负着固定的作用。 ( (三三) )变压器油变压器油 电力变压器的铁芯和绕组都需浸在变压器油中电力变压器的铁芯和绕组都需浸在变压器油中. .变压器油的作用是双重的变压器油的作用是双重的: : 增强绝缘增强绝缘. .传递热量散热传递热量散热21电力变压器基本结构图电力变压器基本结构图2、散热管1、油箱3、油枕4、高低压绝缘套管5、油标6、起吊孔7、铭牌讯号式温

8、度计吸湿计储油柜安全气道油表气体继电器高压套管低压套管分接开关油箱铁芯绕组放油阀门23大型电力变压器连接发电机的封闭母线 与电网相连的高压出线端N1i10u1AXN2| |ZL| |u20Saxx变压器的变压器的，这种，这种运行状态称为运行状态称为。变压器空载时原边电流变压器空载时原边电流 ，在铁心磁，在铁心磁路中产生按正弦规律变化的磁通路中产生按正弦规律变化的磁通，当，当穿穿过两线圈时，分别感应电压：过两线圈时，分别感应电压：m2M2m1L144.444.4fNUfNUm2M220m1L1144.444.4fNUUfNUU变压器原、副边电压与感应变压器原、副边电压与感应电压的关系为：电压的关

9、系为：变压器原、副边电压与感应变压器原、副边电压与感应电压的关系为：电压的关系为：kNNfNUUUUML21m2m1212014.44fN44. 4 其中其中k 称为变压器的变比。显称为变压器的变比。显然：变压器然：变压器。 变压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。两绕组只有磁耦合没电联系。在一次绕组中加上交变电压，产生交链一、二次绕组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势e1、e2。根据电磁感应定律可写出电动势的瞬时方程式：1212d e= - Nd td e= - Nd t1U2U1u2uLZ1u1i1e2e2u2i 只要：(1)磁通有变化量;(2)一、二次绕组的匝数不同，就能达到

10、改变电压的目的。（2）变压器的变压器的，这种运行状态称为这种运行状态称为。变压器负载运行时由于副边电流存在的去变压器负载运行时由于副边电流存在的去磁作用，因此原边电流由磁作用，因此原边电流由 。原。原边磁动势增加的数值恰好等于二次侧负载边磁动势增加的数值恰好等于二次侧负载所需要的磁动势。即：所需要的磁动势。即：2211011NININI221121 IUIUPP或：变压器在能量传递的过程中变压器在能量传递的过程中损耗甚小，因此：损耗甚小，因此：因此：因此：kNUUII1N121221 其中其中1/k 称为变压器的变流称为变压器的变流比。显然：变压器比。显然：变压器。N1i1u1AXN2| |Z

11、L| |u2Saxi2 已知某收音机输出变压已知某收音机输出变压器的原边匝数为器的原边匝数为600,副边匝数为副边匝数为30,原边原接有原边原接有16的扬声器，现的扬声器，现要改接成要改接成4 扬声器，求扬声器，求N2应改应改为多少？为多少？（3）变压器的副边所接负载为变压器的副边所接负载为| |ZL| |，原边输入阻，原边输入阻抗为抗为Z1时，有时，有：把变压比和变流比公式代入可得：把变压比和变流比公式代入可得：；22LIUZL222222111ZkIUkkIkUIUZ变压器的阻抗变换作用常用变压器的阻抗变换作用常用于电子电路中。于电子电路中。例题例题匝所以：则，扬声器后改接成解：15406

12、00 40 160046400 464001620 2030600122L2L2121kNNkkZZkZNNkN1i1u1AXN2| |ZL| |u2Saxi2111IUZ 低损耗系列产品低损耗系列产品额定容量（额定容量（KVA）高压绕组额定电压（高压绕组额定电压（KV）额定额定：三相变压器的总容量：三相变压器的总容量：SN=3I2NU2N额定额定：原、副边额定值均指：原、副边额定值均指数值。数值。额定额定：I1N、I2N均指原、副边均指原、副边电流值。电流值。指铭牌规定的额定使用条件下所能输出的视在功率。是输出能力保证值。额定容量NS ( kVA )指长期运行时所能承受的工作电压，单位：V、

13、KV。额定电压12NNU/ U(kV )指在额定容量下，变压器在连续运行时允许通过的最大电流有效值。额定电流12NNI/ I( A )变压变压器器选择选择电力变压器的型号及主要系列电力变压器的型号及主要系列举例：举例：四、变压器的额定值指铭牌规定的额定使用条件下所能输出的视在功率。是输出能力保证值。额定容量NS ( kVA )指长期运行时所能承受的工作电压，单位：V、KV。额定电压12NNU/ U( kV )指在额定容量下，变压器在连续运行时允许通过的最大电流有效值。在三相变压器中指的是线电流。额定电流12NNI/ I( A )单位：VA、KVA、MVA其实际输出功率取决于负载的大小和性质，即

14、P=Scos。 U1N是指根据绝缘强度和允许发热所规定的应加在一次绕组上的正常电压有效值。 U2N是指一次侧加额定电压时二次侧的开路电压。 在三相变压器中额定电压为线电压。单位：A副绕组是原绕组的一部分，原、副压绕组不但有副绕组是原绕组的一部分，原、副压绕组不但有的联系，也有的联系，也有的联系。的联系。kNNUU2121kNNII11221u1u2自耦变压器的自耦变压器的和普通双绕和普通双绕组变压器组变压器，因此，因此自耦变压器也称为自耦变压器也称为，它的最大它的最大就是就是可以通过转动可以通过转动手柄来获得原、副边所需要的手柄来获得原、副边所需要的。u1u2自耦变压器的电路图符号自耦变压器的

15、电路图符号电压互感器和电流互感器又称仪用互感器，是电力电压互感器和电流互感器又称仪用互感器，是电力系统中使用的测量设备，其工作原理与变压器基本系统中使用的测量设备，其工作原理与变压器基本相同。使用互感器的目的是：相同。使用互感器的目的是： 1、使测量回路与被测高压电网隔离，以保障工作人员和测试设备的安全；3、为各类继电保护和控制系统提供控制信号。2、与小量程的标准化电压表和电流表配合测量高电压、大电流；电流互感器注意：电流互感器二次绕组不能开路必须可靠接地。电压互感器注意：电压互感器二次绕组不能短路必须可靠接地。电焊变压器实际上是一台降压变压器。 第二部分 变配电室配电所配电所就是担负从电力系

16、统接受电能，然后分配电能任务的场所。变电所与配电所的区别是看其内部有无装设电力变压器。1.一次设备指担负变换、输送和分配电能任务的电气设备。常用的高压一次设备有：电力变压器、高压熔断器、高压隔离开关、高压负荷开关、高压断路器、高压开关柜等。常用的低压一次设备有：低压熔断器、低压刀开关、低压自动开关、低压配电箱等。一次设备的特点是：设备的电压高或电流大、设备的功率大。2.二次设备指用于控制、指示、测量和保护一次设备运行的电气设备。常用的二次设备有：继电器、接触器、低压熔断器、电流表、电压表等。二次设备的特点是：设备的电压相对于一次设备来说要低、电流要小，设备的功率也小。一、二次设备一般安装在高、

17、低压开关柜中。高压柜高压柜变压器变压器变压器变压器低压开关柜低压开关柜低低压压联联络络柜柜低压开关柜低压开关柜末端配电柜末端配电柜末端配电柜末端配电柜线路线路线路线路1、送配电系统架构、送配电系统架构低低压压柜的柜的规规划划变变配配电电所的布置所的布置变配电所的形式变配电所的形式变配电所具体可以分为变电所和配电所，也可以是二者的结合。其中，变电所内设有变压器、高压进电设备和配电设备，起接受电能、变换电压等级及分配电能的作用；配电所没有变压器，只有配电设备，起接受及分配电能的作用。根据变压器的功能，变配电所分为：升压变配电所和降压变配电所。根据变配电所在系统中所处的地位：分为枢纽变配电所、中间变

18、配电所、终端变配电所。根据变配电所所在电力网的位置，分为：区域变配电所和地方变配电所。变配电所的形式根据变配电所与其供电建筑的位置关系，变配电所可分为：独立式、附设式(内附式及外附式)、露天式、户内式、地下式、杆上式或高台式等。变配电室的运行维护 变配电设备的正常运行，是保证变配电所安全、可靠和经济供配电的关键所在。电气设备的运行维护工作，是用户及用户电工日常最重要的工作。通过对变配电设备的缺陷和异常情况的监视，及时发现设备运行中出现的缺陷、异常情况和故障，并及早采取相应措施防止事故的发生和扩大，从而保证变配电所能够安全可靠地供电11.1.1 变配电所的巡视检查力的大小作用效应的强弱程度； 对

19、供配电系统的运行进行维护是一项严密的工作，必须遵守一些规定。1 变配电所的值班制度工厂变配电所的值班方式有:轮班制、在家值班制和无人值班制。如果变配电所的自动化程度高、信号监测系统完善就可以采用在家值班制或无人值班制。 目前一般工厂变配电所仍然以三班轮换的值班制度为主。车间变电所大多采用无人值班制，由工厂维修电工或高压变配电所值班人员每天定期巡查。有高压设备的变配电所，为确保安全，至少应有两人值班。（3） 夜间巡视其目的在于发现接点过热或绝缘子污秽放电情况。一般在高峰负荷期和阴雨的夜间进行。 3巡视期限规定 （1）有人值班的变配电所，应每日巡视一次，每周夜巡一次。35KV及以上的变配电所，要求

20、每班（三班制）巡视一次。 （2）无人值班的变配电室，应在每周高峰负荷时段巡视一次，夜巡一次。 （3）在打雷、刮风、雨雪、浓雾等恶劣天气里，应对室外装置进行白天或夜间的特殊巡视。 2巡视检查类型 （1） 定期巡视 值班员每天按现场运行规程的规定时间和项目，对运行和备用的设备及周围环境进行定期检查。（2）特殊巡视 在特殊情况下增加的巡视。 在设备过负荷或负荷有显著变化，新装、检修或停运后的设备投入运行，运行中有可疑现象及遇到特殊天气时的一种巡视。 （5）投运或出现异常的变配电设备，要及时进行特殊巡视检查，密切监视变化。 4变配电室的巡视检查方法看仪表：查看仪表的读数是否超出正常范围。 看外形：对运

21、行设备可见部位的外观变化进行观察，发现设备的异常现象（如变色、变形、位移、破裂、松动、打火冒烟、渗油漏油、断股断线、闪络痕迹等）。 （4）户外多尘或含腐蚀性气体等不良环境中的设备，巡视次数要适当增加。无人值班的，每周巡视不应少于两次，并应作夜间巡视。（1） 看 看 外形 看仪表（3）闻电气设备的绝缘材料一旦过热会使周围的空气产生一种异味。（4）摸 设备过度发热和强烈振荡可通过手摸来发现。11.1.2 变压器的运行与维护 （2）听 听 不一样的声音 听正常时没有的声音 变压器、互感器、继电器正常运行通过交流电时，其线圈铁心会发出均匀节律和一定响度的嗡嗡声，如发出响声增大的噪音，就是不正常的。 有

22、的声音在设备正常运行时是没有的，比如劈啪的放电声等。通过仪表监视电压、电流，判断负荷是否在正常范围之内。变压器一次电压变化范围应在额定电压的5%以内。为了避免过负荷情况，三相电流应基本平衡，对于Yyn0 结线的变压器，中性线电流不应超过低压线圈额定电流的25%。冷却系统的运行方式是否符合要求，冷却装置(风扇、油、水) 是否运行正常，各组冷却器、散热器温度是否相近。 监视温度计及温控装置，看油温及温升是否正常。上层油温一般不宜超过850C，最高不应超过950C。（干式变压器和其他型号的变压器参看各自的说明书） 绝缘子（瓷瓶、套管）是否清洁，有无破损裂纹、严重油污及放电痕迹。 变压器的声音是否正常。正常的声响为均匀的嗡嗡声，如声响较平常沉重，表明