城轨控制电源设备维护（第2版）课件：变压器

变压器变压器第一节变压器的工作原理、分类及结构二结构三工作原理一分类及作用1、变压器的分类（1）

按绕组数目分：自耦变压器双绕组变压器多绕组变压器（2）

按相数分：单相三相（3）

按冷却方式分：油浸式干式（4）按功能分：升压变压器降压变压器2、变压器的作用隔离变压测量第一节变压器的工作原理、分类及结构变压器的主要部件是铁芯和绕组。1．铁芯：铁芯是变压器的磁路部分，又是机械骨架。由铁芯柱和铁轭组成，铁芯柱上套装绕组，铁轭作为闭合磁路之用。心式结构：线圈包围铁芯柱壳式结构：铁芯柱包围线圈为使铁芯的温度不致太高，在大容量的变压器的铁芯中往往设置油道。二结构三工作原理一分类及作用第一节变压器的工作原理、分类及结构2．绕组：绕组是变压器的电路部分。（1）绕组材料：一般采用高强度绝带缘漆的扁或圆铜线。（2）绕组绝缘：高压侧绝缘要求高，方便绝缘，低压侧仅靠铁芯。（3）绕组形式：同心式和交叠式两类干式：只有绕组和铁芯油浸式:放在盛有绝缘油的油箱中3其结构部件：二结构三工作原理一分类及作用1—放油阀门；2—绕组；3—铁芯；4—油箱；5—分接开关；6—低压套管；7—高压套管；8—气体继电器；9—安全气道；10—油表；11—储油柜；12—吸湿器；13—湿度计第一节变压器的工作原理、分类及结构二结构三工作原理一分类及作用1.电压关系：v1/v2=n1/n22.电流关系：v1/v2=n2/n13.工作原理：利用电磁感应原理将一种电压的交流电转化成同频率的另一种电压的交流电。第一节变压器的工作原理、分类及结构I次侧II次侧二结构三工作原理一分类及作用第一节变压器的工作原理、分类及结构1.额定容量SN：变压器的视在功率，以VA或KVA表示。2．额定电压UN：规定加在原边绕组上的电压，称为原边的额定电压，以U1N来表示；当副边绕组开路（即空载）、原边绕组加额定电压时，副边绕组的测量电压即为副边额定电压，以U2N来表示。在三相变压器中，额定电压是指线电压，单位为伏（V）或千伏（kV）。3．额定电流IN：是根据额定容量和额定电压计算出来的电流值。以A为单位。4．额定频率fN：50Hz。额定值:二结构三工作原理一分类及作用第一节变压器的工作原理、分类及结构负载运行原边绕组接通额定电压、副边绕组接上负载ZL时的运行状态，称为变压器的负载运行空载运行变压器的原边绕组接在电网上、副边绕组开路时的运行状态，称为空载运行。运行状态

二结构三工作原理一分类及作用第一节变压器的工作原理、分类及结构0102空载试验变压器的空载试验是在变压器的二次侧不接负载的情况下进行的一种试验。这种试验的目的是确定变压器的空载电流、空载损耗、电阻和电感等参数，以评估变压器的质量和性能。短路试验变压器的短路试验是在变压器的二次侧短路的情况下进行的一种试验。这种试验的目的是确定变压器的短路阻抗、短路电流和额定功率等参数，以评估变压器的质量和性能。变压器的试验变压器第二节变压器的运行特性变压器的运行特性包含两个方面：第二节变压器的运行特性011、外特性即原边绕组施加额定电压、负载的功率因数保持不变时，副边绕组端电压随负载电流的变化规律。022、效率特性是指在不同负载情况下变压器的输出功率与输入功率之比所绘制的变化曲线。第二节变压器的运行特性011、外特性一次侧绕组加额定电压，负载的功率因数不变，二次侧绕组端电压随负载电流的变化规律。022、电压调整率空载时副边端电压与负载时副边端电压之差与额定电压的比值。衡量端电压变化的程度，反应变压器的供电品质，越小越好。1、效率输出的有功功率与输入的有功功率之比。铁耗、铜耗相等时，效率最高效率的高低可以反映出变压器运行的经济性能，它也是一项重要指标。0.95-0.992、铁耗、铜耗在负载运行时，变压器存在两种损耗，即铁耗与铜耗。铁耗:变压器的铁耗与原边绕组所施加的电压有关铜耗:原边、副边绕组电阻上所消耗的功率,随负载变化二损耗与效率一外特性和电压调整率变压器的效率曲线第二节变压器的运行特性变压器第三节三相变压器二电路系统三并联运行一磁路系统第三节三相变压器1、三相组式变压器三相组式变压器是由3个磁路相互独立的单相变压器所组成的，三相之间只有电的联系而无磁的联系。如下图所示。二电路系统三并联运行一磁路系统第三节三相变压器2、三相心式变压器与三相组式变压器不同，三相心式变压器的磁路相互关联。它是通过铁轭把3个铁芯柱连在一起的，如图所示。二电路系统三并联运行一磁路系统第三节三相变压器01采用三相心式变压器供电时，任何一相发生故障，整个变压器都要进行更换，如果采用三相组式变压器，只要更换出现故障的一相即可。所以三相心式变压器的备用容量为组式变压器的3倍。02对于大型变压器来说，如果采用心式结构，体积较大，运输不便。三相心式变压器的缺点在于二电路系统三并联运行一磁路系统第三节三相变压器1、变压器原边、副边绕组首末端标记及连接方法单相变压器原边绕组的首、末端被标记为U、X；副边绕组的首、末端标记为u、x。对三相变压器而言，为研究方便，也对其首、末端加以标记，如表所示。原边、副边绕组可根据要求接成星形（Y）或三角形（△）11绕组名称首

端末

端中

点原边绕组U、V、WX、Y、ZO副边绕组u、v、wx、y、zo二电路系统三并联运行一磁路系统第三节三相变压器星型（Y）：三相绕组的三个末端联在一起，而把它们的首端引出。三角型（D）：把一相绕组的末端和另一相绕组的首端联在一起，顺次联接成一闭合回路，然后把三个连接点引出。二电路系统三并联运行一磁路系统第三节三相变压器2、单相变压器的连接组把原边、副边绕组中同时呈现高电位（低电位）的端点称为同名端，并在该端点旁加“•”来表示。当同名端同时为原边、副边绕组的首端（末端）时，同相位，用连接组I/I-12表示，如图1所示；否则，相位相差180，用连接组I/I-6表示，如图2所示。二电路系统三并联运行一磁路系统第三节三相变压器3、三相变压器的连接组三相变压器的连接组由两部分组成，一部分表示三相变压器的连接方法，一部分表示连接组的标号。连接组标号是由原边、副边线电动势的相位差决定的。连接组标号有两层含义：一方面原边、副边线电动势相位差都是30的整倍数，该倍数即为连接组标号；另一方面代表着时钟的整点数，如果规定原边线电动势作为分针始终指向12点不动，副边绕组的线电动势作为时针，按顺时针转动，指向几点，则连接组标号就是几，这就是所谓的钟表法。由三相变压器的接线图确定连接组二电路系统三并联运行一磁路系统Y/y-2连接组Y/y-12连接组第三节三相变压器二电路系统三并联运行一磁路系统Y/y-10连接组Y/y-4连接组第三节三相变压器二电路系统三并联运行一磁路系统Y/d-9连接组Y/d-3连接组第三节三相变压器

二电路系统三并联运行一磁路系统第三节三相变压器1、变压器并联运行的意义011）可以提高供电的可靠性。在同时运行的多台变压器中，如果有变压器发生故障，可以在其他变压器继续工作的情况下将其切除，并进行维修，不会影响供电的连续性和可靠性。2）可以提高供电的经济效益。变压器所带负载是随季节、气候、早晚等外部情况的变化而改变的，可以对变压器的负载进行监控，来决定投入运行的变压器的台数，以提高运行效率。02二电路系统三并联运行一磁路系统第三节三相变压器2.变压器并联运行的理想情况并不是任意变压器都可以组合在一起并联运行的，为减少损耗，避免可能出现的危险情况，希望并联运行的变压器能实现以下的理想情况：①空载时，为减少绕组铜耗，应保证并联运行的各变压器之间无环流。②负载时，为使各变压器都能得到充分利用，每台变压器应该按其容量成比例地承担负载。③负载时，为了提高带载能力，并联运行的各变压器的副边绕组电流相位应相同。二电路系统三并联运行一磁路系统第三节三相变压器3、变压器理想并联运行的条件①各台变压器的额定电压相等，并且各台变压器的电压比应相等。②各台变压器的连接组别必须相同。③各台变压器的短路阻抗（或短路电压）的标幺值要相等。④并联运行的变压器最大容量与最小容量之比应小于3∶1。变压器第四节其他变压器二仪用互感器一自耦变压器自耦变压器的原理图第二节其他变压器自耦变压器的原理自耦变压器也有单相和多相之分，它与普通双绕组变压器的区别在于：自耦变压器只有一个绕组，副边绕组是原边绕组的一部分，因此，原边、副边绕组之间不但有磁的耦合，还有电的联系。如图所示为一台单相降压自耦变压器的工作原理图。副边绕组N2为原边绕组N1的一部分，并且与铁芯中的磁通同时交链。与普通变压器一样，根据电磁感应定律可知，绕组的感应电动势与匝数成正比二仪用互感器一自耦变压器第二节其他变压器

2、自耦变压器的优、缺点（1）自耦变压器从原边传递到副边的能量中，一部分是由于电磁感应作用，一部分是由于直接传导作用。而对普通变压器而言，输出功率只有电磁功率。所以，在同样容量的前提下，自耦变压器要比普通变压器所用材料少、体积小、重量轻，效率也要高一些，从而可以降低成本、提高经济效益。但当电压比k较大时，经济效益就不明显，一般自耦变压器电压比k设计为1.25～2。（2）自耦变压器由于副边绕组为原边绕组的一部分，两绕组之间存在着电的联系，低压侧容易受到高压侧过电压的影响，所以绝缘和过电压保护要加强。（3）自耦变压器由于只有一个绕组，漏电抗较普通变压器要小，因此，短路阻抗小，短路电流就大，要加强短路保护。一自耦变压器二仪用互感器第二节其他变压器1、电压互感器电压互感器又称仪表变压器，也称PT或TV，工作原理、结构和接线方式都与普通变压器相同。其接线图如图所示。电压互感器原边绕组并接于被测量线路，副边接有电压表，相当于一个副边开路的变压器。电压互感器按其绝缘结构形式，可分为干式、浇注式、充气式、油浸式等几种；根据相数可分为单相和三相；根据绕组数可分为双绕组和三绕组。结构：铁芯线圈：一次侧：几百到几千匝

二次侧：几匝电压互感器作用：将大电压的测量转换为小电压的测量。一自耦变压器二仪用互感器第二节其他变压器电压互感器的特点如下：（1）与普通变压器相比，容量较小，类似一台小容量变压器；（2）副边负荷比较恒定，所接测量仪表和继电器的电压线圈阻抗很大，因此，在正常运行时，电压互感器接近于空载状态。电压互感器的原、副边绕组额定电压之比，称为电压互感器的额定电压比，即k＝U1N/U2N，其中原边绕组额定电压U1N是电网的额定电压，且已标准化，如10kV、35kV、110kV、220kV等，副边电压U2N则统一定为100V（或），所以k也就相应地实现了标准化。为安全起见，副边绕组必须有一点可靠接地，并且副边绕组绝对不能短路。一自耦变压器二仪用互感器第二节其他变压器2、电流互感器电流互感器也是按电磁感应原理制成的，也称CT或TA。其原边绕组串接于被测线路中，副边绕组与测量仪表或继电器的电流线圈串联，副边绕组的电流按一定的变比反应原边电路的电流。其接线图如图所示。与电压互感器的情况相似，电流互感器的副边绕组也必须有一点接地。由于作为电流互感器负载的电流表或继电器的电流线圈阻抗都很小，所以，电流互感器在正常运行时接近于短路状态。电流互感器原理图一自耦变压器二仪用互感器第二节其他变压器电流互感器的特点如下：（1）原边绕组串联在被测线路中，并且匝数很少，因此，原边绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与副边电流无关；（2）电流互感器副边绕组所接电流表或继电器的电流线圈阻抗都很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。电流互感器原边、副边额定电流之比，称为电流互感器的额定互感比，即k＝I1N/I2N，因为原边绕组额定电流I1N已标准化，副边绕组额定电流I2N统一为5A（或1A、0.5A），所以电流互感器额定互感比也标准化了。一自耦变压器二仪用互感器第二节其他变压器电流互感器的种类很多，根据安装地点可分为户内式和户外式；根据安装方式可分为穿墙式、支持式和套管式；根据绝缘结构可分为干式、浇注式和油浸式；根据原边绕组的结构形式可分为单匝式和多匝式等。为安全起见，电流互感器副边绕组在运行中绝对不允许开路，为此，在电流互感器的副边回路中不允许装设熔断器，而且当需要将正在运行中的电流互感器副边回路中仪表设备断开或退出时，必须将电流互感器的副边短接，保证不致断路。一自耦变压器二仪用互感器第二节其他变压器变压器第五节变压器的维护二故障及原因一检查项目1、运行前检查项目如下：（1）检查变压器的额定电压和容量是否符合要求。（2）