電力變壓器課件

第一節(jié)變壓器的工作原理與結構第二節(jié)變壓器運行第三節(jié)其它變壓器第四節(jié)

互感器

變壓器是一種靜止電器,它通過線圈間的電磁感應,將一種電壓等級的交流電能轉換成同頻率的另一種電壓等級的交流電能.第二章電力變壓器第一節(jié)變壓器的工作原理與結構第二節(jié)變壓器運行第三節(jié)其第一節(jié)變壓器的基本工作原理和結構一、基本工作原理

變壓器的主要部件是鐵心和套在鐵心上的兩個繞組。兩繞組只有磁耦合沒電聯(lián)系。在一次繞組中加上交變電壓，產(chǎn)生交鏈一、二次繞組的交變磁通，在兩繞組中分別感應電動勢。

只要一、二次繞組的匝數(shù)不同，就能達到改變壓的目的。變壓器在傳遞電能的過程中，一、二次側的電功率基本相等。當兩側電壓不等時，兩側電流勢必不等，故在改變電壓的同時，也改變了電流。第一節(jié)變壓器的基本工作原理和結構一、基本工作原理變根據(jù)電磁感應定律可以導出：根據(jù)電磁感應定律可以導出：二、變壓器的結構1.鐵心⑴鐵心結構鐵心是變壓器的磁路部分，由鐵心柱和鐵軛兩部分組成。鐵心結構一般分為心式和殼式兩類，我國電力變壓器主要采用心式鐵心。近年來，大量涌現(xiàn)的節(jié)能性配電變壓器均采用卷鐵心結構。⒉鐵心材料為了提高導磁性能和減少鐵損，用0.35mm厚、表面涂有絕緣漆的冷軋硅鋼片疊成。二、變壓器的結構1.鐵心⑴鐵心結構鐵心是變壓器的磁路第3章電力變壓器課件第3章電力變壓器課件是變壓器的電路部分，一般用絕緣銅線或鋁線繞制而成。為了使繞組便于制造且具有良好的機械性能，一般把繞組做成圓筒形。高、低壓繞組同心地套裝在鐵心柱上，低壓繞組靠近鐵心柱，高壓繞組再套在低壓繞組外面。2.繞組是變壓器的電路部分，一般用絕緣銅線或鋁線繞制而成。2第3章電力變壓器課件

油浸式變壓器的器身浸在變壓器油的油箱中。油是冷卻介質(zhì)，又是絕緣介質(zhì)。油箱側壁有冷卻用的管子（散熱器或冷卻器）。變壓器內(nèi)部主要絕緣材料有變壓器油、絕緣紙板、電纜紙、皺紋紙等。油箱結構，根據(jù)變壓器的大小分為：

吊器身式——多用于6300kVA及以下的變壓器，其箱沿設在頂部。

吊箱殼式——多用于8000kVA及以上的變壓器，其箱沿設在下部，上節(jié)箱身做成鐘罩形，故又稱鐘罩式油箱。3.油箱及變壓器油用于調(diào)整變壓器輸出電壓，使輸出電壓穩(wěn)定。分接開關一般安裝在高壓繞組上。原因是：一是高壓繞組常套在外側，引出分接方便；二是高壓側電流小，分接引線和分接開關的載流布分截面小，開關接觸觸頭也較容易制造。調(diào)壓分為：無勵磁調(diào)壓（二次不帶負載，一次也與電網(wǎng)斷開）和有載調(diào)壓4.分接開關油浸式變壓器的器身浸在變壓器油的油箱中。油是冷卻介質(zhì)，它是一種油保護裝置，水平地安裝在變壓器油箱蓋上，用彎曲聯(lián)管與油箱連通，柜內(nèi)油面高度隨變壓器油的熱脹冷縮而變動。儲油柜的作用是保證變壓器油箱內(nèi)充滿油，減少油和空氣的接觸面積，從而降低變壓器油受潮和老化的速度。5.儲油柜（又稱油枕）6.吸濕器

通過它使大氣與儲油柜連通。當變壓器油因熱脹冷縮而使油面高度發(fā)生變化時過吸濕器進出。吸濕器內(nèi)裝有硅膠或活性氧化鋁，用以吸收進入儲油柜中空氣的水分。7.安全氣道（又稱防爆管）它裝于油箱頂部，是一個長鋼圓筒，上端口裝有一定厚度的玻璃板或酚醛紙板，下端口與油箱連通。它的作用是當變壓器內(nèi)部因發(fā)生故障引起壓力驟增時、讓油氣流沖破玻璃或酚醛紙板，以免造成箱壁爆裂。它是一種油保護裝置，水平地安裝在變壓器油箱蓋上，用彎8.氣體繼電器它裝在儲油柜和油箱的連通管中間，當變壓器內(nèi)部發(fā)生故障(如絕緣擊穿、匝間短路、鐵心事故等)產(chǎn)生氣體或油箱漏油使油面降低時，氣體繼電器動作，發(fā)出信號以便運行人員及時處理，若事故嚴重，可使斷路器自動跳閘，對變壓器起保護作用。9.絕緣套管

變壓器套管是將線圈的高、低壓引線引到箱外的絕緣裝置，它是引線對地(外殼)的絕緣，又擔負著固定引線的作用。套管大多裝于箱蓋上，中間穿有導電桿，套管下端伸進油箱與繞組引線相連，套管上部露出箱外，與外電路連接。低壓引線一般用純瓷套管，高壓引線一般用充油式或電容式套管。8.氣體繼電器三、電力變壓器的型號及技術參數(shù)1.型號

型號表示一臺變壓器的結構、額定容量、電壓等級、冷卻方式等內(nèi)容，表示方法為如OSFPSZ-250000/220表明自耦三相強迫油循環(huán)風冷三繞組銅線有載調(diào)壓，額定容量250000kVA，高壓額定電壓220kV電力變壓器。三、電力變壓器的型號及技術參數(shù)1.型號型號表示2.額定值此外，額定值還有額定頻率、效率、溫升等。指長期運行時所能承受的工作電壓指銘牌規(guī)定的額定使用條件下所能輸出的視在功率。指在額定容量下，允許長期通過的額定電流。在三相變壓器中指的是線電流2.額定值此外，額定值還有額定頻率、效率、溫升等。指長期運行連接組別：反映三相變壓器連接方式及一、二次線電動勢（或線電壓）的相位關系。三相變壓器的連接組別不僅與繞組的繞向和首末端標志有關，而且還與三相繞組的連接方式有關。理論和實踐證明，無論采用怎樣的連接方式，一、二次側線電動勢（可電壓）的相位差總是300的整數(shù)倍。因此可以采用時鐘表示法——作為時鐘的分針，指向12點，作為時鐘的時針，其指向的數(shù)字就是三相變壓器的組別號。組別號的數(shù)字乘以300，就是二次繞組的線電動勢滯后于一次側電動勢的相位角。3.三相變壓器的聯(lián)結組連接組別：反映三相變壓器連接方式及一、二次線電動勢（或線電壓連接組別可以用相量圖來判斷：若高壓繞組三相標志不變，低壓繞組三相標志依次后移，可以得到Y,y4、Y,y8連接組別。1、Y，y連接同名端在對應端，對應的相電動勢同相位，線電動勢和也同相位，連接組別為Y，y0。同理，若異名端在對應端，可得到Y，y6、Y,y10和Y,y2連接組別。連接組別可以用相量圖來判斷：若高壓繞組三相標志不變，低壓繞組若高壓繞組三相標志不變，低壓繞組三相標志依次后移，可以得到Y,d3、Y,d7連接組別。2、Y，d連接同理，若異名端在對應端，可得到Y，d5、Y,d9和Y,d1連接組別。同名端在對應端，對應的相電動勢同相位，線電動勢和相差3300，連接組別為Y，d11。同名端在對應端，對應的相電動勢同相位，線電動勢和相差300，連接組別為Y，d1。若高壓繞組三相標志不變，低壓繞組三相標志依次后移，可以得到Y,d5、Y,d9連接組別。同理，若異名端在對應端，可得到Y，d7、Y,d11和Y,d3連接組別。若高壓繞組三相標志不變，低壓繞組三相標志依次后移，可以得到Y總之，對于Y，y（或D，d）連接，可以得到0、2、4、6、8、10等六個偶數(shù)組別；而Y，d（或D，y）連接，可以得到1、3、5、7、9、11等六個奇數(shù)組別。變壓器的連接組別很多，為了便于制造和并聯(lián)運行，國家標準規(guī)定，Y，yn0、Y，d11、YN，d11、YN，y0和Y，y0連接組為三相雙繞組電力變壓器的標準連接組別。其中前三種最為常用：Y,yn0連接的二次繞組可以引出中線，成為三相四線制，用作配電變壓器時可兼供動力和照明負載。Y,d11連接用于低壓側電壓超過400V的線路中。YN,d11連接主要用于高壓輸電線路中，使電力系統(tǒng)的高壓側可以接地。總之，對于Y，y（或D，d）連接，可以得到0、2

為了保證二次端電壓在允許范圍之內(nèi),通常在變壓器的高壓側設置抽頭,并裝設分接開關,調(diào)節(jié)變壓器高壓繞組的工作匝數(shù),來調(diào)節(jié)變壓器的二次電壓。4.電壓調(diào)整

分接開關有兩種形式：一種只能在斷電情況下進行調(diào)節(jié)，稱為無載分接開關-----這種調(diào)壓方式稱為無勵磁調(diào)壓；另一種可以在帶負荷的情況下進行調(diào)節(jié)，稱為有載分接開關-----這種調(diào)壓方式稱為有載調(diào)壓。

中、小型電力變壓器一般有三個分接頭，記作UN±5%。大型電力變壓器采用五個或多個分接頭,例UN±2x2.5%或UN±8x1.5%。為了保證二次端電壓在允許范圍之內(nèi),通常在變壓器5.空載電流1）作用與組成2）性質(zhì)和大小性質(zhì)：由于空載電流的無功分量遠大于有功分量，所以空載電流主要是感性無功性質(zhì)——也稱勵磁電流；空載電流包含兩個分量，一個是勵磁分量，作用是建立磁場，產(chǎn)生主磁通和一次側繞組漏磁通——無功分量；另一個是鐵損耗分量，作用是供變壓器鐵心損耗——有功分量。大?。号c電源電壓和頻率、線圈匝數(shù)、磁路材質(zhì)及幾何尺寸有關，用空載電流百分數(shù)I0%來表示：5.空載電流1）作用與組成2）性質(zhì)和大小性質(zhì)：由于空載電流的3）波形由于磁路飽和，空載電流與由它產(chǎn)生的主磁通呈非線性關系。當磁通按正弦規(guī)律變化時，空載電流呈尖頂波形。當空載電流按正弦規(guī)律變化時，主磁通呈平頂波形。實際空載電流為非正弦波，但為了分析、計算和測量的方便，在相量圖和計算式中常用正弦的電流代替實際的空載電流。3）波形由于磁路飽和，空載電流與由它產(chǎn)生的主磁通呈6.空載實驗1)目的：通過測量空載電流和一、二次電壓及空載功率來計算變比、空載電流百分數(shù)、鐵損和勵磁阻抗。2)接線圖WAVV~**6.空載實驗1)目的：通過測量空載電流和一、二次電壓及空載功⑤空載電流和空載功率必須是額定電壓時的值，并以此求取勵磁參數(shù)；⑥若要得到高壓側參數(shù)，須折算；⑦對三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；④求出參數(shù)3)要求及分析①低壓側加電壓，高壓側開路；曲線和畫出和測出向調(diào)節(jié)范圍內(nèi)單方在電壓)()(,,,2.1~0)②101000201UfPUfIPIUUUN==③⑤空載電流和空載功率必須是額定電壓時的值，并以此求取勵磁參數(shù)7.短路（負載）實驗1、目的：通過測量短路電流、短路電壓及短路功率來計算變壓器的短路電壓百分數(shù)、銅損和短路阻抗。2、接線圖3、要求及分析1）高壓側加電壓，低壓側短路；WAV~**3）同時記錄實驗室的室溫；4）由于外加電壓很小，主磁通很少，鐵損耗很少，忽略鐵損，認為。7.短路（負載）實驗1、目的：通過測量短路電流、短路電壓及短5）參數(shù)計算6）溫度折算：電阻應換算到基準工作溫度時的數(shù)值。8）對三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值。7）若要得到低壓側參數(shù)，須折算；4、短路電壓（阻抗電壓）：當短路電流為額定值時一次所加的電壓，稱為短路電壓，記作短路電壓常用百分值表示：

%100%u1751s0′=NCSNUZI

短路電壓的大小直接反映短路阻抗的大小，而短路阻抗又直接影響變壓器的運行性能。從正常運行角度看，希望它小些，這樣可使副邊電壓隨負載波動小些；從限制短路電流角度，希望它大些,相應的短路電流就小些。5）參數(shù)計算6）溫度折算：電阻應換算到基準工作溫度時的數(shù)值。8.電壓變化率（調(diào)整率）用相量圖可以推導出電壓變化率的表達式：定義：是指一次側加50Hz額定電壓、二次空載電壓與帶負載后在某功率因數(shù)下的二次電壓之差，與二次額定電壓的比值，即

電壓變化率是表征變壓器運行性能的重要指標之一,它大小反映了供電電壓的穩(wěn)定性。式中稱為負載系數(shù)

由表達式可知，電壓變化率的大小與負載大小、性質(zhì)及變壓器的本身參數(shù)有關。8.電壓變化率（調(diào)整率）用相量圖可以推導出電壓變化率的表達式1.001.01.001.09.損耗、效率及效率特性

鐵損耗與外加電壓大小有關，而與負載大小基本無關，故也稱為不變損耗。1、變壓器的損耗

銅損耗也分基本銅損耗和附加銅損耗。基本銅損耗是在電流在一、二次繞組直流電阻上的損耗；附加損耗包括因集膚效應引起的損耗以及漏磁場在結構部件中引起的渦流損耗等。變壓器的損耗主要是鐵損耗和銅損耗兩種。

鐵損耗包括基本鐵損耗和附加鐵損耗?；捐F損耗為磁滯損耗和渦流損耗。附加損耗包括由鐵心疊片間絕緣損傷引起的局部渦流損耗、主磁通在結構部件中引起的渦流損耗等。

銅損耗大小與負載電流平方成正比，故也稱為可變損耗。9.損耗、效率及效率特性鐵損耗與外加電壓大小2、效率及效率特性效率是指變壓器的輸出功率與輸入功率的比值。

效率大小反映變壓器運行的經(jīng)濟性能的好壞，是表征變壓器運行性能的重要指標之一。其中2、效率及效率特性效率是指變壓器的輸出功率與輸入功率的比值。變壓器效率的大小與負載的大小、功率因數(shù)及變壓器本身參數(shù)有關。效率特性：在功率因數(shù)一定時，變壓器的效率與負載電流之間的關系η=f(β),稱為變壓器的效率特性。變壓器效率的大小與負載的大小、功率因數(shù)及變壓器本身參數(shù)有關。即當銅損耗等于鐵損耗(可變損耗等于不變損耗)時,變壓器效率最大：或為了提高變壓器的運行效益，設計時應使變壓器的鐵損耗小些。即當銅損耗等于鐵損耗(可變損耗等于不變損耗)時10.溫升和冷卻方式1）溫升對于空氣冷卻變壓器是指測量部位的溫度與冷卻空氣溫度之差；對于水冷卻變壓器是指測量部位的溫度與冷卻器入口處水溫之差。詳見P332)冷卻方式10.溫升和冷卻方式1）溫升對于空氣冷卻變壓器是指測量一、并聯(lián)運行的條件并聯(lián)運行的優(yōu)點：1、提高供電的可靠性；2、提高供電的經(jīng)濟性。并聯(lián)運行是指將幾臺變壓器的一、二次繞組分別接在一、二次側的公共母線上，共同向負載供電的運行方式。并聯(lián)運行的理想情況是：1、空載時各變壓器繞組之間無環(huán)流；2、負載后，各變壓器的負載系數(shù)相等；3、負載后，各變壓器的負載電流與總的負載電流同相位。為了達到上述理想運行情況，并聯(lián)運行的變壓器需滿足以下條件：1、各變壓器一、二次側的額定電壓分別相等，即變比相同；2、各變壓器的連接組別相同；3、各變壓器的短路阻抗（短路電壓）的標么值相等，且短路阻抗角也相等。第二節(jié)變壓器的運行一、并聯(lián)運行的條件并聯(lián)運行的優(yōu)點：1、提高供電的可靠性；2、二、變比不等時并聯(lián)運行

變比不等的兩臺變壓器并聯(lián)運行時，二次空載電壓不等。折算到二次側的等效電路如圖所示。由等效電路可以列出方程