配电变压器培训

第二章配电变压器

第一节概述一、变压器的作用：变换电压：升压——提高线路输送容量和距离，降低线路损耗。降压——提供合适的供电电压，降低设备绝缘等级。传递电能二、变压器分类：相数：单相、三相绕组数：双绕组、三绕组、自耦变压器三、变压器的型号S(D）GF（P）SZL)9-315/10S－－三相变压器

D－－单相变压器

G－－干式变压器、油浸式不标

F－－风冷，自然油循环不标、P强迫油油循环

S－－三绕组，双绕组不标

Z－－有载调压，无载调压不标L－－铝绕组，铜绕组不标9－－设计序号315－－额定容量（kVA)10－－高压侧额定电压（kV)例：1、SL7—315/102、S11—315/6四、变压器的额定值1、额定容量Se：指变压器额定状态下输出的视在功率，单位：KVA2、额定电压：变压器空载且分接开关在额定位置时的线电压Ue1，Ue2。3、变压器的原副边额定电压与线路（系统）额定电压之间的关系：

此处Ue为线路的额定电压4、频率：50HZ升压变原边1.05Ue副边1.1Ue降压变原边1.0Ue副边1.1Ue变压器的额定值5、额定电流Ie1，Ie2：1）单相计算：2）三相变压计算：例题：某台单相变压器，额定容量15kVA，额定电压为6600/220V，如并联接入额定电压为220V，功率为300W的若干电阻炉，使二次电流为额定输出电流的一半，求需并联多少个电阻炉？某台三相变压器，额定容量125kVA，额定电压为10/0.4kV，如接入额定电压为380V，功率为10kW,功率因数为0.8的若干电动机，使二次电流为额定输出电流的80%，求最多能接多少个电动机？五、三相变压器的连接组别一、三相变压器的型式：1、组式：三相铁芯组合在一起。2、芯式：各相铁芯独立二、三相变压器接线端子符号：1、原边：首端：A、B、C、；未端：X、Y、X、N；2、副边：首端：a、b、c未端：x、y、z、n；3、同名端：原、副边中电位同时为正或同时为负的对应相绕组的对应端，用*表示。三相变压器极性标注三、三相变器的绕组接法1、三角形接法：用D或d表示2、星形接法：用Y或y表示3、曲拆形接法：用Z或z表示(仅用于二次侧)三、三相变压器的连接组别1、三相变压器的连接组别：

表示三相变压器的一次、二次绕组的接法及其线电压的相位关系的参数。2、连接组别表示方法：1）绕组接法表示方法：一次绕组——用第一字母Y或D或YN表示；二次绕组——用第二字母y或yn或d或z或zn表示；2）相位关系表示方法——时钟表示法。一次绕组线电压向量——指向12点整不动；二次绕组线电压向量——指向某一整点数。二次绕组线电压向量之间的夹角即为它们的相位角。三相变压器连接组别的时钟表示〔例2〕

*****

A

B

CXYZ

b

ac

xyzC4、我国常用的三相变压器连接组别(1)Y，yn12——用于小容量三相芯式配变压器；（2）Y，d11——用于中性点不死接地的大、中型变压器。（3）YN，d11——用于中性点死接地的大型高压变压器。（4)Y，zn11——用于防雷性要求高的配电变压器。练习ABCbacABCbacUAUBUCUbUaUcUABUabY,y0UAUBUCUcUaUbUabUABD,y5习题某三相变压器额定容量为100kvA，额定电压为Ue1=6300V，Ue2=400v，Y,yn0接法，现将电源由原来的6300V改为10000v，若保持低压绕组匝数不变，即N2=40匝，求原来的高压绕组是多少？新的高压绕组为多少匝？第二节油浸式变压器的主要结构变压器的主要结构（二）绕组1、作用：是变压器的电路部分，起变换电压和传递电能作用。2、型式：圆筒式、连续式。高低压绕组一般制成同心式，高压在外低压在内变压器的主要结构（三）油枕1、作用：（1）储油，保证油箱内的油位高度（2）减少油箱内的油与空气的接触面积，防潮防氧化，延长使用时间。（四）油箱：储油、冷却；（五）瓷套管：保证三相引线之间的绝缘；（六）分接开关：装于高压侧绕组上，通过调整高压绕组匝数，来调整变压器的输出电压；调压方式为有载调压和无载调压。（七）变压器油作用：绝缘与冷却牌号含义：表示变压器油的凝固点的零下温度。（八）变压器的绝缘结构：内部绝缘：主绝缘—变压器绕组之间及绕组与油箱之间的绝缘。纵绝缘—层间绝缘：变压器油；匝间绝缘：漆包、纸包。外部绝缘：瓷套管、空气间隙。第三节变压器的空载运行。空载运行：变压器原边绕组入接上额定交流电压和频率的电源上，二次绕组开路时的运行方式。特点是二次绕组中没有电流二、空载运行时的电磁关系1、电磁关系：U1

Io

φL1

φm

E1

E2

Ф1二、空载运行时的电磁关系2、各参数含义；1)空载电流Io——在空载运行条件下，由U1作用下在原边绕组中产的电流。2)主磁通φm——由Io产生，并通过铁芯及原副边绕组构成闭合回路的磁通。其作用是产生E1，E2。φm≈(99.7%——99.9%)φ13)原边漏磁通ФL1——由Io产生，只与原边绕组相交链构成闭合回路的磁通。ФL1≈0.25%φ14）原边漏电势EL1——原边绕组的漏磁通ФL1在原边绕组产生的电势。二、空载运行时的电磁关系三、空载等值电路1、可以把空载运行的变压器看成由漏磁通效应的绕组和带铁芯的主磁通绕组两个绕组串联而成。2、Rm、Xm表示铁芯中磁滞与涡流引起的铁损和主磁通效应。

Xm

EL1Er1U1

E1Xl1R1

RmIo练习一台三相变压器，原副边均为星形接法，Se=200KVA,U1e/U2e=10/0.4KV,空载损耗Po=500W,Io为Ie2的5%,f=50Hz试求一相的励磁参数。第四节变压器有载运行

一、有载运行：指变压器一次侧接于额定频率和额定电压的交流电源上，二次侧接入阻抗为Z的负载的运行方式。其特点是一次、二次侧绕组中均有电流通过。二、变压器有载运行的电磁关系1、磁势关系：上图中Ф1=I1

N1，Ф2=I2

N2，因此，I1

N1+I2

N2=Io

N1因为：Io≈（0.02—0.1）Ie1

略去Io

则：

I1

N1+I2

N2=0，即：I1

N1=-I2

N2

I1/I2=N2/N1EL1E1EL2U1I1Ф1ФL1Фm(IoN1)E2I2Ф2Фl2二次绕组一次绕组二、变压器有载运行的电磁关系说明：（1）变压器有载运行时，一、二次绕组的磁势几乎相反，二次绕组的磁势对一次绕组有去磁作用，使铁芯中的主磁通保持与空载运行时相等，I1与I2

反相。（2）变压器有载运行时，一、二次绕组中的电流同时随负荷增减而增减变化。（3）变压器有载运行时，一、二次绕组中的电流与匝数成反比。I1/I2=N2/N1=1/K三、变压器有载运行时的电磁关系

——电势方程1、原边：

E1=U1-EL1-Er1=U1-I1（R1+jXL1）≈U12、副边：U2=E2-EL2-Er2=E2-I2（R2+JXl2）≈E2=I2

ZU2EL1Er1

U1E1

Xl1

R1

E2

Xl2

R2I2

ZEL2Er2四、原副边参数折算1、折算目的：将变压器的副边参数折算到原边，以便简化变压器的计算。2、折算要求：不改变变压器的电磁关系，即折算前后，磁势平衡关系不变、功率传递、损耗及漏磁场内储能均不娈化。3、折算方法：（1） 二次电流折算：I2`=I2/K（2） 二次电势折算：E2`=KE2（3） 二次电抗折算：X2`=K2X2（4） 二次电阻折算：R2`=K2R2（5)二次功率与容量：不变五、变压器有载运行时的等值电路2、Γ形等值电路：3、简化的等值电路：U1

Xl1

R1

Rm

XmI1-U2`Xl2`R2`-I2`Z`IoXdRdI1=－I2`Z`-U2`=U1六、变压器的短路试验1、试验目的：分析变压器的待性参数，测定变压器的短路电流Id，短路电压Ud、短路损耗Pd.2、试验方法：低压侧短路，高压侧施加额定电流。3、测量值：短路电流Id，短路电压Ud、短路损耗Pd；计算值：Zd，Xd、Rd4、计算方法：Zd=Ud2/Id、、Rd=Pd/Id2、5、短路电阻折算：油浸式变压器的标准折算温度为75℃，当实际试验温度语不是75℃时，应预以折算：Rd75℃=Rd*(235+75)/(235+t)或Rd75℃=Rd*(228+75)/(228+t)习题一台三相铜线变压器，边接组别为Y,y0，Se=100kvA，Ue1/Ue2=10000/400v，Ie1/Ie2=9.63/144A，在高压侧做短路试验测量中求得；短路电阻Rd20=7.24欧，短路电抗Xd20=18.1欧，试求一相短路参数。（试验时环境温度为20度）

第五节变压器的损耗与效率一、变压器效率：变压器的二次侧输出功对一次侧输入功率的百分值，即：

二、变压器的内部损耗P0Pt0P1P2

（三）变压器效率计算三、变压器的效率曲线1、当负载↑时，Kfz↑，ΔPt0↑，PO不变，η↓2、当Kfz

2Pde=PO，即：时变压器效率最大，一般Kfz≈0.5—0.63、当铜损等于铁损时，变压器的效率最高。ηzdηKfz01．00.40.6四、变压器效率计算举例〔例〕有一台50kvA的变压器，当负载为50kvA，功率因数为1.0，其铜损为637.8w，铁损为408.2w，试计算此变压器的效率。第五节变压器的并联运行一、变压器的并联运行概念1、并联运行：两台或两台以上的变压器，一次侧接上公共电源，二次侧接上公同负载的运行方式。2、并联运行的优点：1）提高供电可靠性。2）提高电网的运行的经济性3）可分期安装三、变压器并列运行的条件〔条件一〕：

各台并列运行的变压器的一、二次额定电压应分相等，即变比应相等。偏差不大于0.5%。原因：K1≠K2，则二次侧产生ΔU=Ue/（1/K1-1/K2），两变压器绕组间产生平衡电流IP=ΔU/J（Xd1+Xd2）,限制了变压器的输出功率，增加了变压器的空载损耗。三、变压器并列运行的条件

〔条件二〕各台并列运行的变压器的短路电压（短路阻抗）的百分值应相等，误差不大于5％

原因：两变压器并列运行时，其负荷电流与其短路阻抗成反比，即：I1/I2=Zd2/Zd1,

也即Kfz1/Kfz2=Ud2/Ud1,所以，当短路电压大的变压器满载时，短路电压小的变压器就要超载；反之，当短路电压小的变压器满载时，短路电压大的变压器就要欠载；从而使两台变压器的总容量得到充分利用。Zd1

Zd2

I1

I2

I

ZfzU2U1三、变压器并列运行的条件

〔条件三〕各台并列运行的变压器的连接组别应相同。此条件必须绝对满足。原因：连接组别不同的变压器，其相位最少差30度，其最小电压差ΔU=0.52Ue2，几乎等于相电压，由此产生的平衡电流很大，严重影响变压的正常运行。30ΔUIP第六节配电变压器的不正常运行１、配变不正常运行现象变压器内部音响很大、很不均匀，并有爆裂声原因：铁芯松动或过电压行动在正常冷却条件下，变压器油的温升不正常，并不断上升原因：内部有绕组匝间短路或铁芯过热现象油枕喷或安全气道喷油原因：变压器内部有严重的故障，层间、匝间、相间短路漏油致使油面降落低于油表上的限度后果：造成引线绝缘子损坏，一般油面不允许低于箱盖油色变化过甚，油内出现碳质等原因：油质急剧下降，易造成绕组和油箱间发生击穿套管有严重破损和放电现象２、变压器的不对称运行Y，yn0连接变压器不对称运行的主要原因：三相负荷大小不等造成的不对称运行低压侧一相断线造成变压器的不对称运行。４、Y，yn0变压器一次侧一相断线断线相电压为零非断线相相电压降为正常相电压的0.866倍当未断线两相负荷相等（对称）时，中性线上无电流当未断线的两相负荷不对称时，通过中性线的电流较大，因此设计低压配电线路时，应考虑中性线截面的选择问题UaUbx,yUAUBX,yIaIbIbUaUbX,yIaIb5、Y，yn0变压器二次侧一相断线断线相电流为零非断线相相电压等于正常相电压当未断线两相负荷相等（对称）时，中性线上无电流，未断线两相的电流与正常情况一样当未断线现两相负荷严重不对称时，通过中性线的电流将随两相电流的相角差的减少而增大，因此设计低压配电线路时，应考虑中性线截面的选择问题，其载流量应大于两相电流相量和的最大值。abcnIaIbUaUbUcIaIbI0第六节变压器的运行维护一、变压器的允许运行方式1、允许温度和允许温升（1）允许温度：绕组>铁芯>油上层油>下层油。绕组最高温度：A级绝缘,105℃；上层油温不宜超过85℃，最高不超过95℃（2）允许温升温升：变压器的温度与周围介质温度之差额定负荷时的允许温升：环境温度为40℃时，绕组为65℃；上层油为55℃变压器的温度和温升均不超允许值时才能保证变压器的安全运行。练习１．变压器的工作原理是什么？它具有变换

和

的作用。它的基本组成部分是

和

。２．为了减少铁芯中的

和

损耗，变压器铁芯通常采用

材料叠成，铁芯由

和

两部分组成；按照铁芯的结构，变压器可分为

和

两类。３．一般配电变压器采用

绕组，低压绕组放在

，高压绕组放在

，目的是

。４．变压器油的作用是

和

，油枕的作用是

；调压开关的作用是

。常用的调压方式有

和

两种。５．何为变压器的空载运行、空载电流？空载电流的作用是什么？约为额定电流的多少？；它为什么很小？。６．什么是变压器的主磁通和漏磁通？它们的作用分别是什么？７．作出空载运行时的等值电路，并说出各参数的物理意义。８．什么是变压器的额定容量、额定电压和额定电流？它们之间有什么关系？9．变压器的空载试验一般在

侧加

，高压侧

，通过空载试验，可以确定

、

以及

、

、

。试验时应选用

功率表，功率表反映的是

功率。１0、

叫空载损耗，空载损耗一般指

损耗，它的值一般是

的。12．一台三相变压器，Ｓe=400KVA,U1e/U2e=36000/6000V,Y,d接法，试求：（１）原、副边额定电流；（２）变比及相电压之比；（３）若原绕组每相关600匝，问副绕组每相是多少匝？13．某台三相变，原边分接开关位置分别为10.5KV，10KV，9.5KV三档，当原边分接开关处在10KV档时，发现副边电压偏低，这时分接开关应调到哪一档才能使副边电压升高？为什么？15．为什么变压器铁芯中的主磁通几乎不随负载电流的变化而变化？16．画出变压器有载运行时的Ｔ形等值电路，和近似等值电路，并说出各参数的物理意义。17．变压器短路试验通常在

侧加

，

侧短路，功率表所反映的损耗是

，通过短路试验，可以测定

、

和

，从而计算

、

、

。18．如何将变压器副边的各量折算到原边？19．变压器的铜损耗等于

损耗，是

损耗，铁损耗等于

损耗，是

损耗；当变压器的效率最高时，

等于

；最高效率大致出现在负载系数等于

时。当变压器带上感性负载时，副边电压是

的；带上容性负载时，副边电压有可能是

的。20．一台三相变压器，原副边均为星形接法，Se=100KVA,U1e/U2e=10/0.4KV,在高压侧做短路试验时，测得

Pd=1800W,Id=8A,Ud=300V，试验时室温t＝35°试求一相的短路参数。21．一台三相变压器，原副边均为Ｙ，d接法，Se=750KVA,U1e/U2e=10/0.4KV,在高压侧做短路试验时，测得

Pd=4.6KW,Id=43.3A,Ud=380V，试验时室温t＝35°试求一相的短路参数。23．什么是变压器的效率？变压器的效率有何特性？24．当变压器负载增大时，一次侧电流

；铁损

；铜损

；主磁通

。25．三相变压器按磁路不同可分为

和

两种。三相变压器的绕组的接线方有

、

、

。26．绕组的极性主要决定于

和

；

称为减