电力变压器工作原理培训讲学.ppt

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1、电力力变压器工作原理器工作原理第一节第一节 变压器的基本工作原理和变压器的基本工作原理和结构结构教学要求教学要求(1)了解变压器的用途、分类(2)了解变压器的主要结构(3)掌握变压器的基本工作原理(4)掌握变压器的额定参数在输电过程中，电压必须进行调整。在输电过程中，电压必须进行调整。用电器用电器额定工作电压额定工作电压用电器用电器额定工作电压额定工作电压随身听随身听3V机床上的照明灯机床上的照明灯36V扫描仪扫描仪12V防身器防身器3000V手机充电器手机充电器4.2V 4.4V 5.3V黑白电视机显像管黑白电视机显像管12万伏万伏录音机录音机6V 9V 12V彩色电视机显像管彩色电视机显像

2、管34万伏万伏 在在我们使用的各种用电器中，所需的电源电压我们使用的各种用电器中，所需的电源电压各不相同，而日常照明电路的电压是各不相同，而日常照明电路的电压是220V，那么，那么如何解决这一问题呢？如何解决这一问题呢？生活中需要各种电压生活中需要各种电压需改变电压，以适应各种不同电压的需要。需改变电压，以适应各种不同电压的需要。第一章第一章 变压器的基本工作原理和结构变压器的基本工作原理和结构1-1 变压器在电力系统中的应用变压器在电力系统中的应用1-1 变压器在电力系统中的应用变压器在电力系统中的应用1.1.电力传输电力传输 2.2.变压器的容量变压器的容量 2.2.示意图示意图一、变压器

3、的构造一、变压器的构造3.3.电路图中符号电路图中符号铁芯与线圈互相绝缘铁芯与线圈互相绝缘n1n21.1.构造：构造：（1 1）铁芯）铁芯 （2 2）原线圈）原线圈(初级线圈初级线圈)（3 3）副线圈）副线圈(次级线圈次级线圈)变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：电能电能 磁场能磁场能 电能电能转化转化(U1、I1)(变化的磁场变化的磁场)(U2、I2)二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理思考：思考：若给原线圈接直流电压若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压副线圈电压U2?=0互感现象 变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：变压器通过闭合铁芯，利

4、用互感现象实现了：电能电能 磁场能磁场能 电能电能转化转化(U1、I1)(变化的磁场变化的磁场)(U2、I2)二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理思考：思考：若给原线圈接直流电压若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压副线圈电压U2?=0互感现象1、n2 n1 U2U1升压升压变压器变压器2、n2 n1 U2 U1降压降压变压器变压器 实验和理论分析都表明：理想实验和理论分析都表明：理想变压器原、副线圈的变压器原、副线圈的电压电压跟它们的跟它们的匝数匝数成成正比。正比。原、副线圈中产生的感应电原、副线圈中产生的感应电动势分别是：动势分别是：E E1 1=n=n1 1/t tE E2 2=n=n

5、2 2/t t若不考虑原副线圈的内阻有若不考虑原副线圈的内阻有 U U1 1=E=E1 1 U U2 2=E=E2 2 三、理想变压器的变压规律三、理想变压器的变压规律理想变压器输入功率等于输出功率理想变压器输入功率等于输出功率即即:U1I1=U2I2P入入=P出出四、理想变压器的电流规律四、理想变压器的电流规律理想变压器原、副线圈的理想变压器原、副线圈的电流电流跟它跟它们的们的匝数匝数成成反比反比此公式只适用于一个副线圈的变压器此公式只适用于一个副线圈的变压器一、变压器的构造一、变压器的构造 1 1示意图示意图 2 2符号符号二、变压器的工作原理：二、变压器的工作原理：1 1、互感互感现象：

6、变压器只能改变现象：变压器只能改变交流电交流电的电压和电流的电压和电流 2 2、能量转化：电能、能量转化：电能磁场能磁场能电能电能 3 3、理想变压器：理想变压器：三、理想变压器的三、理想变压器的变压变压、变流变流规律：规律：小结P入入P出出1-2 变压器的基本工作原理及分类 变压器的分类按用途分：按用途分：街头变压器街头变压器各式变压器各式变压器可拆式变压器可拆式变压器变电站的大型变压器变电站的大型变压器形形色色的变压器形形色色的变压器按相数分：单相变压器单相变压器三相变压器三相变压器按绕组形式分：干式变压器干式变压器油浸式变压器油浸式变压器按冷却介质分:强迫油循环电力变压器强迫油循环电力变

7、压器按铁心形式分：1-3变压器的基本结构1-3变压器的基本结构铁心铁心 作用：磁路的构成部分。为了减少铁心中的磁滞和涡流损耗，作用：磁路的构成部分。为了减少铁心中的磁滞和涡流损耗，铁心均用铁心均用0.350.5mm厚的热轧或冷轧硅钢片叠厚的热轧或冷轧硅钢片叠成，片间涂以成，片间涂以0.010.013mm厚的漆膜，以避免片间短路。厚的漆膜，以避免片间短路。绕组绕组 作用：作用：电路的组成部分，用纸包、纱包或漆包的绝缘扁线或圆电路的组成部分，用纸包、纱包或漆包的绝缘扁线或圆线绕成线绕成。感应电势、通过电流、实现机电能量转换。感应电势、通过电流、实现机电能量转换。绝缘结构绝缘结构 作用：实现变压器的

8、绝缘，包括外部绝缘和内部绝缘。作用：实现变压器的绝缘，包括外部绝缘和内部绝缘。油箱和其它附件油箱和其它附件 作用：铁心和绕组组成变压器的器身，器身放置在装有变压作用：铁心和绕组组成变压器的器身，器身放置在装有变压器油的油箱内，在油浸变压器中，变压器油既是绝缘介质，又器油的油箱内，在油浸变压器中，变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质。是冷却介质。低压低压高压高压1-4变压器的额定值额定容量额定容量指在额定状态下变压器的视在功率额定容量以伏安(VA)、千伏安(KVA)或兆伏安(MVA)为单位。对三相变压器，额定容量指三相的总容量。额定电压额定电压以伏（V）或千伏（kV）为单位。对三相变压器，额定电压

9、指线电压。额定电流额定电流以安（A）或千安（kA）为单位。对三相变压器，额定电压指线电流。额定频率以赫兹（Hz）为单位。我国额定工频为50Hz。1-4变压器的额定值3）双绕组变压器原、副边容量按相等进行设计）双绕组变压器原、副边容量按相等进行设计4）U1N指电源加到变压器原边的电压；指电源加到变压器原边的电压；U2N指原边加上指原边加上额定电压时的副边开路电压，空载电压，副边电流为零额定电压时的副边开路电压，空载电压，副边电流为零5）分析变压器和电机时，所说的负载一般是指电流而不）分析变压器和电机时，所说的负载一般是指电流而不是阻抗是阻抗注意：1 1）额定工作状态下变压器的效率、温升等数据，均

10、属于）额定工作状态下变压器的效率、温升等数据，均属于额定值额定值 2)2)除额定值以外，铭牌上还标有变压器的相数，联结组除额定值以外，铭牌上还标有变压器的相数，联结组标号和绕组联结图、阻抗电压等标号和绕组联结图、阻抗电压等型号 型号表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容，表示方法为如OSFPSZ-250000/220表明自耦三相强迫油循环风冷三绕组铜线有载调压，额定容量250000kVA，高压额定电压220kV电力变压器。电力变压器电力变压器产品型号SL7315/10产品编号额定容量315kVA使用条件户外式额定电压10000/400V冷却条件ONAN额定电流18.2/454

11、.7A短路电压4%额定频率50Hz器身吊重765kg相数三相油重380kg联接组别Yyno总重1525kg制造厂生产日期 电力变压器铭牌示意图电力变压器铭牌示意图 变压器的型号l变压器的型号、规格一般由文字符号和数字按以下方式表示：l/l绕组耦合方式，一般不标，O-自耦；l相数，D-单相，S-三相；l冷却方式，J-油浸自冷，也可不标，G-干式空气自冷，C-干式浇注绝缘，F-油浸风冷，S-油浸水冷；l循环方式，自然循环不标，P-强迫循环；l绕组数，双绕组不标，S-三绕组，F-分裂绕组；l导线材料，铜线不标，L-铝线；l调压方式，无励磁调压不标，Z-有载调压；l设计序列号，1，2，3，半铜半铝加b

12、；l额定容量，kVA；l高压绕组额定电压等级，kV；l防护代号，一般不标，TH-湿热，TA-干热。变压器冷却方式 l变压器的冷却方式与容量的大小有关，根据国际标准IEC76-2（1976），变压器冷却系统的表示方式如下：ll内部与绕组直接接触冷却介质的种类；O-矿物油；L-不可燃合成绝缘液体，G-气体，W-水；A-空气。l内部冷却介质循环种类；N-自然循环，F-强迫循环（油、非导向）；D-强迫导向油循环。l外部与冷却系统直接接触冷却介质的种类；同上。l外部冷却介质循环种类；同上。l例如：ODAF表示强迫导向油循环、风冷油浸式变压器；lONAN/ONAF表示油浸式、自冷和风冷交替使用的变压器。l

13、常见变压器冷却方式大致有以下几种：lONAN油浸自冷却变压器；lONAF油浸风冷却变压器；lOFAF油浸强迫非导向油循环，风冷却变压器；lOFWF油浸强迫非导向油循环，水冷却变压器；lODFA油浸强迫导向油循环，风冷却变压器；lODWF油浸强迫导向油循环，水冷却变压器。三相变压器对称运行：三相变压器同一三相变压器对称运行：三相变压器同一侧各相电压及各相电流均大小相等、相位侧各相电压及各相电流均大小相等、相位互差互差120120o o，即：，即：三相变压器三相变压器所以，三相变压器对称运行时，只要把一相的情况讨论清楚，其他两相的情况也就清楚了，而每一相的情况就相当于一台单相变压器，可以按单相变压

14、器理论去讨论。但是，三相变压器毕竟不同于单相变压器，与单相变压器比有以下特点：(1)(1)存在不同于单相变压器的磁路系统；存在不同于单相变压器的磁路系统；(2)(2)存在相间绕组的连接关系问题；存在相间绕组的连接关系问题；(3)(3)存在不同于单相变压器的电流、电势谐波问题。存在不同于单相变压器的电流、电势谐波问题。三相变压器三相变压器三相变压器按磁路结构来划分，可分为三相变压器按磁路结构来划分，可分为：组式变压器组式变压器芯式变压器芯式变压器组式变压器是由三台完全相同的单相变压器连接而成的。组式变压器是由三台完全相同的单相变压器连接而成的。可看到：三相磁路相同，但互相独立、互不关联、互不影响

15、。可看到：三相磁路相同，但互相独立、互不关联、互不影响。三相变压器三相变压器 演变过程如下：演变过程如下：原组式变压器原组式变压器芯式变压器芯式变压器 演变结果：演变结果：芯式变压器三相磁路互为芯式变压器三相磁路互为关联、互为通路、互相影响。关联、互为通路、互相影响。三相变压器三相变压器芯式变压器是由组式变压器演变而成的。芯式变压器是由组式变压器演变而成的。连接组别连接组别：反映三相变压器连接方式及一、二：反映三相变压器连接方式及一、二次线电动势（或线电压）的相位关系。次线电动势（或线电压）的相位关系。三相变压器的三相变压器的连接组别连接组别不仅与绕组的绕向不仅与绕组的绕向和首末端标志有关，而

16、且还与三相绕组的连接和首末端标志有关，而且还与三相绕组的连接方式有关。方式有关。理论和实践证明，无论采用怎样的连接方式，一、理论和实践证明，无论采用怎样的连接方式，一、二次侧线电动势（可电压）的相位差总是二次侧线电动势（可电压）的相位差总是30300 0的的整数倍。因此可以采用时钟表示法整数倍。因此可以采用时钟表示法 作为时作为时钟的分针，指向钟的分针，指向1212点，点，作为时钟的时针，其作为时钟的时针，其指向的数字就是三相变压器的组别号。组别号的指向的数字就是三相变压器的组别号。组别号的数字乘以数字乘以30300 0，就是二次绕组的线电动势滞后于，就是二次绕组的线电动势滞后于一次侧电动势的

17、相位角。一次侧电动势的相位角。变压器的连接组别变压器的连接组别为了正确联接，必须将绕组的各个出线端给予标志：为了正确联接，必须将绕组的各个出线端给予标志：高压高压首端首端A,B,C（或（或U1,V1,W1)末端末端X,Y,Z（或（或U2,V2,W2)低压低压首端首端a,b,c（或（或u1,v1,w1)末端末端x,y,z（或（或u2,v2,w2)变压器的连接组别变压器的连接组别 变压器的连接组别变压器的连接组别末端连在一起，首端引出，为星形连接末端连在一起，首端引出，为星形连接“Y”，中点引出中点引出Yo；一相绕组末端与另一相绕组首端相连，一相绕组末端与另一相绕组首端相连，依次依次得到一闭合回路

18、，得到一闭合回路，为三角形连接为三角形连接“”，有顺、有顺、逆之分。逆之分。ABCXYZ星形连接ABCXYZ三角形连接（1）高、低压绕组中电动势相位关系（单相）高、低压绕组中电动势相位关系（单相绕组）绕组）单相变压器中单相变压器中，高压绕组高压绕组首端为首端为“A”、末、末端为端为“X”；低压绕组低压绕组首端为首端为“a”、末端为、末端为“x”。原、副绕组被同一主磁通原、副绕组被同一主磁通 交链，交链，感应电动感应电动势在任一瞬间原边绕组一端点为高电位，副势在任一瞬间原边绕组一端点为高电位，副边绕组也有一端点为高电位。边绕组也有一端点为高电位。这两个端点为这两个端点为“同名端同名端”。AXax

19、AXax变压器的连接组别变压器的连接组别A与a同名端A与a异名端对于任意标定的a、x，感应电势和的相位关系有两种结果，即与同相或反相。时钟表示法：标志变压器高、低压绕组的相位时钟表示法：标志变压器高、低压绕组的相位关系。关系。时钟表示法：高压绕组电势时钟表示法：高压绕组电势 从从A到到X，记为记为 ,作为作为时钟的时钟的长针长针，指向，指向12点；低压绕组电势点；低压绕组电势 从从a到到x，记为记为 ，作为时钟的，作为时钟的短针短针，根据相位关系，根据相位关系，指向针面上哪个数字，指向针面上哪个数字，改数字为变压器的联接组别的标号。改数字为变压器的联接组别的标号。单相变压器：单相变压器：I/I

20、-12；I/I-6；变压器的连接组别变压器的连接组别AXax电动势同向AXax电动势反向I/I-12（标准)I/I-6长针短针变压器的连接组别变压器的连接组别（A与a同名端）（A与a异名端）三相变压器的联接组是用副边线电动势与原边线电动势的相位差来决定。与原、边三相绕组的联接方法、绕组的绕向和绕组的首末端的标法有关;确定三相变压器的联接组号需通过画相量位形图来判别。ABCXYZABCABCXYZABCXZY 变压器的连接组别变压器的连接组别以Y/Y连接的三相变压器为例说明联接组的判别（1）在接线图上标出各相电动势相量；（2）画出原绕组电动势相量位形图；（3）根据同一铁心柱上原、副绕组感应电动势

21、的相位关系，画出副边绕组电动势位形图。将“a”点与“A”点重合，使相位关系更直观。ABC可以判断得到，该联接组为Y/Y12或Y，y12ABCXYZabcxyz（4）比较原、副绕组线电动势与的相位关系。根据钟点法确定联接组别。变压器的连接组别变压器的连接组别ABCXYZabcxyzABC Y/Y6(Y,y6）ABCXYZabcxyzABCY/Y4（Y,y4）同一铁心柱上绕组的是cab改变同名端变压器的连接组别变压器的连接组别ABCXYZabcxyzABCY/11（Y,d11）ABCXYZabcxyzABCY/1(Y,d1）变压器的连接组别变压器的连接组别Y/Y-6副边绕组副边绕组c-a-b：Y/

22、Y-10副边绕组副边绕组b-c-a：Y/Y-2Y/Y-12副边绕组副边绕组c-a-b：Y/Y-4副边绕组副边绕组b-c-a：Y/Y-8偶数联偶数联接组号接组号变压器的连接组别变压器的连接组别Y/-5副边绕组副边绕组c-a-b：Y/-9副边绕组副边绕组b-c-a：Y/-1奇数联奇数联接组号接组号Y/-11副边绕组副边绕组c-a-b：Y/-3副边绕组副边绕组b-c-a：Y/-7副边：副边：ax-cz-by-ax副边：副边：ax-by-cz-axY/-1副边绕组副边绕组c-a-b：Y/-5副边绕组副边绕组b-c-a：Y/-9Y/-7副边绕组副边绕组c-a-b：Y/-11副边绕组副边绕组b-c-a：Y

23、/-3奇数联奇数联接组号接组号变压器的连接组别变压器的连接组别可推知：可推知：Y/Y-12(Y,y0)副边绕组仅改变绕向或倒换标志时，副边绕组仅改变绕向或倒换标志时，联接组别将为联接组别将为Y/Y-6(Y,y6)。Y/Y-4(Y,y4)副绕仅改变绕向或倒换标志，联接副绕仅改变绕向或倒换标志，联接组别将变为组别将变为Y/Y-10(Y,y10)；Y/Y-8(Y,y8)副绕仅改变绕向或倒换标志，联接副绕仅改变绕向或倒换标志，联接组别将变为组别将变为Y/Y-2(Y,y2)。Y/Y联接只有联接只有2、4、6、8、10、12六种联接组别。六种联接组别。变压器的连接组别变压器的连接组别 Y/-11（Y，d1

24、1）副方按顺序依次移动一次标志，应为）副方按顺序依次移动一次标志，应为Y/-3（Y，d3），再按顺序依次移动一次标志，应为），再按顺序依次移动一次标志，应为Y/-7（Y，d7）；）；Y/-1（Y，d1）副方按顺序依次移动一次标志，应为）副方按顺序依次移动一次标志，应为Y/-5（Y，d5），再按顺序依次移动一次标志，应为），再按顺序依次移动一次标志，应为Y/-9（Y，d9）。）。Y/-11（Y，d11）副绕仅倒换标志或改变绕向，联接组别）副绕仅倒换标志或改变绕向，联接组别变为变为Y/-5（Y，d5）；）；Y/-1（Y，d1）副绕仅倒换标志或改）副绕仅倒换标志或改变绕向，联接组别变为变绕向，联接组

25、别变为Y/-7（Y，d7）。）。Y/联接只有联接只有1、3、5、7、9、11六种组别。六种组别。变压器的连接组别变压器的连接组别 同样方法可推知：同样方法可推知：/Y（D，y）只有）只有1、3、5、7、9、11六种联接组别；六种联接组别；/（D，d）只有）只有2、4、6、8、10、12六种联六种联接组别；接组别；Y/Y0（Y，yn）和）和 Y0/Y（YN，y）也都只有）也都只有2、4、6、8、10、12六种联接组别。六种联接组别。变压器的连接组别变压器的连接组别 总之，对于总之，对于Y Y，y y（或（或D D，d d）连接，可以得到）连接，可以得到0 0、2 2、4 4、6 6、8 8、10

26、10等六个偶数组别；而等六个偶数组别；而Y Y，d d（或（或D D，y y）连）连接，可以得到接，可以得到1 1、3 3、5 5、7 7、9 9、1111等六个奇数组别。等六个奇数组别。变压器的连接组别很多，为了便于制造和并联变压器的连接组别很多，为了便于制造和并联运行，国家标准规定，运行，国家标准规定，Y Y，yn0yn0、Y Y，d11d11、YNYN，d11d11、YNYN，y0y0和和Y Y，y0y0连接组为三相双绕组电力变压器的标连接组为三相双绕组电力变压器的标准连接组别。准连接组别。其中前三种最为常用：其中前三种最为常用：Y,yn0 Y,yn0 连接的二次绕组可连接的二次绕组可以

27、引出中线，成为三相四线制，用作配电变压器时可以引出中线，成为三相四线制，用作配电变压器时可兼供动力和照明负载。兼供动力和照明负载。Y,d11Y,d11连接用于低压侧电压超连接用于低压侧电压超过过400V400V的线路中。的线路中。YN,d11YN,d11连接主要用于高压输电线路连接主要用于高压输电线路中，使电力系统的高压侧可以接地。中，使电力系统的高压侧可以接地。连接组别的几点认识：连接组别的几点认识：（1）当变压器的绕组标志（同名端或首末端）改）当变压器的绕组标志（同名端或首末端）改变时，变时，变压器的联接组号也随着改变。变压器的联接组号也随着改变。（2）Y/Y联接的三相变压器，联接的三相变

28、压器，其联接组号都是其联接组号都是偶数；偶数；（3）Y/联接的三相变压器，其联接组号都是联接的三相变压器，其联接组号都是奇数奇数；（4）/联接可以得到与联接可以得到与Y/Y联接相同的组号；联接相同的组号；/Y联接也可以得到与联接也可以得到与Y/联接相同的组号联接相同的组号（5）最常用的联接组是）最常用的联接组是Y/Y-12 和和 Y/-11；变压器的连接组别变压器的连接组别变压器的空载试验 变压器的空载试验指的是通过变压器的空载运行来测定变压器的空载电流和空载损耗。一般说来，空载试验可以在变压器的任何一侧进行。通常将额定频率的正弦电压加在低压线圈上而高压侧开路。为了测出空载电流和空载损耗随电压

29、变化的曲线，外施电压要能在一定范围内进行调节。变压器空载时，铁芯中主磁通的大小是由绕组端电压决定的，当变压器施加额定电压时，铁芯中的主磁通达到了变压器额定工作时的数值，这时铁芯中的功率损耗也达到了变压器额定工作下的数值，因此变压器空载时输入功率可以认为全部是变压器的铁损。一般电力变压器在额定电压时，空载损耗约为额定容量的0.1%1%。变压器的短路试验 变压器的短路试验通常是将高压线圈接至电源，而将低压线圈直接短接。由于一般电力变压器的短路阻抗很小，为了避免过大的短路电流损坏变压器的线圈，短路试验应在降低电压的条件下进行。用自耦变压器调节外旋电压，使电流在0.11.3倍额定电流范围变化。原边电流

30、达到额定值时，变压器的铜损相当于额定负载时的铜损，因外施电压较低，铁芯中的工作磁通比额定工作状态小得多，铁损可以忽略不计，所以短路试验的全部输入功率基本上都消耗在变压器绕组上，短路试验可测出铜损。通常电力变压器在额定电流下的短路损耗约为额定容量的0.4%4%，其数值随变压器容量的增大而下降 损耗、效率及效率特性损耗、效率及效率特性 铁损耗与外加电压大小有关，而与负载大小基本铁损耗与外加电压大小有关，而与负载大小基本无关，故也称为不变损耗。无关，故也称为不变损耗。铜损耗铜损耗分基本铜损耗和附加铜损耗。基本铜损耗分基本铜损耗和附加铜损耗。基本铜损耗是在电流在一、二次绕组直流电阻上的损耗；附加损是在

31、电流在一、二次绕组直流电阻上的损耗；附加损耗包括因集肤效应引起的损耗以及漏磁场在结构部件耗包括因集肤效应引起的损耗以及漏磁场在结构部件中引起的涡中引起的涡流损耗等。流损耗等。变压器的损耗主要是变压器的损耗主要是铁损耗铁损耗和和铜损耗铜损耗两种。两种。铁损耗铁损耗包括基本铁损耗和附加铁损耗。基本铁损包括基本铁损耗和附加铁损耗。基本铁损耗为磁滞损耗和涡流损耗。附加损耗包括由铁心叠片间耗为磁滞损耗和涡流损耗。附加损耗包括由铁心叠片间绝缘损伤引起的局部涡流损耗、主磁通在结构部件中引绝缘损伤引起的局部涡流损耗、主磁通在结构部件中引起的涡流损耗等。起的涡流损耗等。铜损耗大小与负载电流平方成正比，故也称为可

32、铜损耗大小与负载电流平方成正比，故也称为可变损耗。变损耗。效率大小反映变压器运行的经济性能的好坏，效率大小反映变压器运行的经济性能的好坏，是表征变压器运行性能的重要指标之一。是表征变压器运行性能的重要指标之一。效率是指变压器的输出功率与输入功率的比值。效率是指变压器的输出功率与输入功率的比值。其中 即当即当铜损耗等于铁损耗铜损耗等于铁损耗(可变损耗等于不变可变损耗等于不变损耗损耗)时时,变压器效率最大：变压器效率最大：或或 为了提高变压器的运行效益，设计时应为了提高变压器的运行效益，设计时应使变压器的铁损耗小些。使变压器的铁损耗小些。令令 ,则则 第二节 变压器的运行与保护教学要求教学要求(1

33、)变压器的负荷能力变压器的负荷能力(2)变压器的运行与维护变压器的运行与维护 2.1 2.1 变压器的负荷能力变压器的负荷能力 变压器的负荷能力指在短时间内所能输出的超过额定容量的功率。负荷能力的大小和持续时间决定于：变压器的电流和温度是否超过规定的限值。在整个运行期间，变压器总的绝缘老化是否超过正常值，即在过负荷期间绝缘老化可能多一些，在欠负荷期间绝缘老化要少一些，只要二者互相补偿，总的不超过正常值，能达到正常预期寿命即可。2.1.12.1.1变压器发热时的特点变压器发热时的特点油浸式变压器各部分的温升分布 油浸变压器温度沿高度的分布图 2.1.2 2.1.2 稳态温升稳态温升 （1 1）变

34、压器长期稳定运行，各部分温升达到稳定值。（2）由于发热很不均匀，各部分温升通常都用平均温升和最大温升来表示。2.1.3 2.1.3 变压器的绝缘老化变压器的绝缘老化1.变压器的绝缘老化现象（1）在长期运行中由于受到大气条件和其他物理化学作用的影响，使绝缘材料的机械、电气性能衰减，逐渐失去其初期所具有的性质，产生绝缘老化现象。（2）变压器的绝缘老化，主要是受温度、湿度、氧气和油中的劣化产物的影响，其中高温是促成老化的直接原因。2.变压器的寿命 （1）变压器的预期寿命指当变压器绝缘的机械强度降低至其初始值15%20%所经过的时间。（2）研究表明，变压器绕组热点温度在800C 1400C范围内，变压

35、器的预期寿命和绕组热点温度的关系为3.等值老化原则 等值老化原则使变压器在一定时间间隔T（一年或一昼夜）内绝缘老化或所损耗的寿命等于在时间间隔T内恒定温度98时变压器所损耗的寿命，用公式表示为2.1.4 2.1.4 变压器的正常过负荷变压器的正常过负荷 正常容许过负荷的条件是：（1）保证在指定的时间段内（保证在指定的时间段内（1 1天或天或1 1年），年），变压器绝缘的损耗等于额定损耗；变压器绝缘的损耗等于额定损耗；（2 2）最大负载不应超过额定容量的）最大负载不应超过额定容量的1.51.5倍；倍；（3 3）上层油温不超过上层油温不超过950C；绕组最热点温；绕组最热点温度不超过度不超过140

36、0C。满足此条件变压器可长期。满足此条件变压器可长期运行。运行。1.等值空气温度 等值空气温度指某一空气温度，在一定时间间隔内如维持此温度不变，当变压器带恒定负荷时，绝缘所遭受的老化等于空气温度自然变化时和同样恒定负荷情况下的绝缘老化，用算式表示为2.变压器的寿命 变压器的预期寿命指当变压器绝缘的机械强度降低至其初始值15%20%所经过的时间。研究表明，变压器绕组热点温度在800C 1400C范围内，变压器的预期寿命和绕组热点温度的关系为3.等值老化原则 等值老化原则使变压器在一定时间间隔T（一年或一昼夜）内绝缘老化或所损耗的寿命等于在时间间隔T内恒定温度98时变压器所损耗的寿命，用公式表示为

37、2.1.4 2.1.4 变压器的正常过负荷变压器的正常过负荷正常容许过负荷的条件是：（1）保证在指定的时间段内（1天或1年），变压器绝缘的损耗等于额定损耗；（2）最大负载不应超过额定容量的1.5倍；（3）上层油温不超过950C；绕组最热点温度不超过1400C。满足此条件变压器可长期运行。2.1.52.1.5变压器的事故过负荷变压器的事故过负荷 事故过负荷当系统发生事故时，变压器在较短时间内可能出现比正常过负荷更大的过负荷，这种事故情况下的过负荷称为事故过负荷。国际电工技术委员会（IEC）没有严格规定容许事故过负荷的具体数值，而是列出了事故过负荷时变压器寿命所牺牲的天数，即事故过负荷一次（例如事

38、故过负荷1.3倍，运行2h）,变压器绝缘的老化相当于正常老化时的天数。2.22.2变压器的运行与维护变压器的运行与维护 2.2.12.2.1变压器的投运与停运变压器的投运与停运1.投运前应作的准备 （1）对新投运的变压器以及长期停用或大修的变压器，在投运之前，应重新按部颁电气设备预防性试验规程进行必要的试验。（2）新投运的变压器必须在额定电压下做冲击合闸试验，冲击五次；大修或更换改造部分绕组的变压器则冲击三次。2.变压器投运、停运操作顺序 （1）强迫油循环风冷式变压器投入运行时，应先逐台投入冷却器并按负载情况控制投入的台数；变压器停运时，要先停变压器，冷却装置继续运行一段时间，待油温不再上升后

39、再停。（2）变压器的充电应当由装设有保护装置的电源侧的断路器进行，并要考虑到其他侧是否会发生超过绝缘方面所不允许的过电压现象。（3）在110kV及以上中性点直接接地系统中投运和停运变压器时，在操作前必须将中性点接地，操作完毕可按系统需要决定中性点是否断开。（4）装有储油柜的变压器带电前应排尽套管高座、散热器及净油器等上部的残留空气，对强迫油循环变压器，应开启油泵，使油循环一定时间后将空气排尽。开启油泵时，变压器各侧绕组均应接地。（5）运行中的备用变压器应随时可以投入运行，长期停运者应定期充电，同时投入冷却装置。2.2.22.2.2变压器的运行维护变压器的运行维护1采用胶袋的油枕密封变压器的运行

40、维护 （1）在油枕加油时，应全密封加油，并注意尽量将胶袋外面与油枕内壁间的空气排尽，否则会造成假油位及气体继电器的误动作。（2）在油枕加油时，应注意油量及适当的进油速度，防止因进油速度太快、加油量过多使防爆管喷油、释压器发声或喷油。2变压器分接开关的运行维护（1）无载分接变压器 1）当变换分接头时，应先停电后操作。2）变换分头操作时一般要求进行正反转动三个循环，以消除触头上的氧化膜及油污，然后正式变换分接头。3）变换分接头后，应测量绕组档位的直流电阻，并检查销紧位置，还应将分接头变换情况做好记录并报告调度部门。4）对于运行中不常进行分接变换的变压器，每年结合小修（预试）将分接头操作三个循环，并

41、测量全档位直流电阻，发现异常及时处理，合格时方可投运。（2）有载分接开关和有载调压变压器 1）有载分接开关投运前，应检查其油枕油位是否正常，有无渗 漏油现象，控制箱防潮应良好。2）对于有载开关的气体保护，其重气体应投入跳闸，轻气体则接信号。3）有载分接开关的电动控制应正确无误，电源可靠。4）有载分接开关的电动控制回路，在主控制盘上的电动操作按钮，与有载开关控制箱按钮应完好，电源指示灯、行程指示灯应完好，极限位置的电气闭锁应可靠。5）有载分接开关的电动控制回路应设置电流闭锁装置，其电流整定值为主变压器额定电流的1.2倍，电流继电器返回系数应大于或等于0.9。6）新装或大修后有载分接开关，应在变压

42、器空载运行时在主控制室用电动操作按钮及手动至少试操作一个（升降）循环，各项指示正确，极限位置的电气闭锁可靠，方可调至要求的分解档位以带负荷运行，并加强监视。7）值班员根据调度下达的电压曲线及电压差数，自行调压操作。每次操作应认真检查分接头动作和电压电流变化情况（每周一个分接头记为一次），并作好记录。8）两台有载调压变压器并联运行时，允许在变压器85%额定负荷电流以下进行分接变换操作。但不能在单台变压器上连续进行两个分接变换操作。9）值班人员进行有载分接开关控制时，应按巡视检查要求进行，在操作前后均应注意并观察气体继电器有无气泡出现。10）当运行中有载分接开关的气体继电器发出信号或分接开关油箱换

43、油时，禁止操作，并应拉开电源隔离开关。11）当运行中轻气体频繁动作时，值班人员应作好记录并汇报调度，停止操作，分析原因及时处理。12）有载分接开关的油质监督与检查周期：运行中每六个月应取油样进行耐压试验一次，其油耐压值不低于30kV/2.5mm。当油耐压在2530kV/2.5mm之间时应停止使用自动调压控制器，若油耐压低于25kV/2.5mm时应停止调压操作并及时安排换油。当运行12年或变换操作达5000次时，应换油。有载分接开关本体吊芯检查：新投运1年后，或分接开关变换开关变换5000次；运行34年或累计调节次数达1000020000次，进口设备按制造厂规定；结合变压器检修。13）有载分接开

44、关吊芯检查时，应测试过渡电阻值，并应与制造厂出厂数据一致。14）当电动操作出现“连动”（即操作一次，出现调正一个以上的分接头，俗称“滑档”）现象时，应在指示盘上出现第二个分头位置后，立即切断驱动电机的电源，然后手动操作到符合要求的分头位置，并通知维修人员及时处理。变压器的并联运行并联运行的理想条件并联运行的理想条件并联运行的优点：并联运行的优点：并联运行是指将几台变压器的一、二次绕组分别并联运行是指将几台变压器的一、二次绕组分别接在一、二次侧的公共母线上，共同向负载供电的运接在一、二次侧的公共母线上，共同向负载供电的运行方式。行方式。并联运行的理想情况是：并联运行的理想情况是：1 1、空载时各

45、变压器绕组之间无环流；、空载时各变压器绕组之间无环流；2 2、负载后，各变压器的负载系数相等；、负载后，各变压器的负载系数相等；3 3、负载后，各变压器的负载电流与总的负、负载后，各变压器的负载电流与总的负载电流同相位。载电流同相位。1 1、提高供电的可靠性、提高供电的可靠性；2 2、提高供电的经济性。、提高供电的经济性。为了达到上述理想运行情况，并联运行为了达到上述理想运行情况，并联运行的变压器需满足以下条件：的变压器需满足以下条件：1 1、各变压器一、二次侧的额定电压分别相等，、各变压器一、二次侧的额定电压分别相等，即变比相同；即变比相同；2 2、各变压器的连接组别、各变压器的连接组别相同

46、；相同；3 3、各变压器的短路阻抗（短路电压）的标么、各变压器的短路阻抗（短路电压）的标么值相等，且短路阻抗角也相等。值相等，且短路阻抗角也相等。其中，第二条必须绝对满足。其中，第二条必须绝对满足。为了保证空载时环流不超过额定电流的为了保证空载时环流不超过额定电流的10%10%，通常，通常规定并联运行的变压器的变比差不大于规定并联运行的变压器的变比差不大于1%1%。当变压器的变比不等时，在空载时，环流当变压器的变比不等时，在空载时，环流 就就存在。变比差越大，环流越大。由于变压器的短路阻存在。变比差越大，环流越大。由于变压器的短路阻抗很小，即使变比差很小，也会产生很大的环流。环抗很小，即使变比

47、差很小，也会产生很大的环流。环流的存在，既占用了变压器的容量，又增加了变压器流的存在，既占用了变压器的容量，又增加了变压器的损耗，这是很不利的。的损耗，这是很不利的。二、连接组别不同时并联运行 连接组别不同时，二次侧线电压之间至少相差连接组别不同时，二次侧线电压之间至少相差30300 0，则二次线电压差为线电压的，则二次线电压差为线电压的51.8%51.8%，由于变压器，由于变压器的短路阻抗很小的短路阻抗很小,这么大的电压差将产生几倍于额定这么大的电压差将产生几倍于额定电流的空载环流，会烧毁绕组，所以连接电流的空载环流，会烧毁绕组，所以连接 组别不同组别不同绝不允许并联。绝不允许并联。变压器运

48、行规程规定：在任何一台变压变压器运行规程规定：在任何一台变压器不过负荷的情况下，变比不同和短路阻抗器不过负荷的情况下，变比不同和短路阻抗标么值不等的变压器可以并联运行。又规定：标么值不等的变压器可以并联运行。又规定：阻抗标么值不等的变压器并联运行时，应适阻抗标么值不等的变压器并联运行时，应适当提高短路阻抗标么值大的变压器的二次电当提高短路阻抗标么值大的变压器的二次电压，以使并联运行的变压器的容量均能充分压，以使并联运行的变压器的容量均能充分利用。利用。为了使各台变压器所承担的电流同相位，为了使各台变压器所承担的电流同相位，要求各变压器的短路阻抗角相等。一般来说，要求各变压器的短路阻抗角相等。一

49、般来说，变压器容量相差越大，短路阻抗角相差也越大，变压器容量相差越大，短路阻抗角相差也越大，因此要求并联运行的变压器的最大容量之比不因此要求并联运行的变压器的最大容量之比不超过超过3 3：1 1。2.2.3变压器的异常运行与分析变压器的异常运行与分析1声音异常（1）正常状态下变压器的声音变压器运行中会发出轻微的连续不断的“嗡嗡”声。产生这种噪声的原因有：1）励磁电流的磁场作用使硅钢片振动；2）铁芯的接缝和叠层之间的电磁力作用引起振动；3）绕组的导线之间或绕组之间的电磁力作用引起振动；4）变压器上的某些零部件引起振动。(2)变压器的声音比平时增大 若变压器的声音比平时增大，且声音均匀，可能有以下

50、几种原因：1）电网发生过电压。当电网发生单相接地或产生谐振过电压时，都会使变压器的声音增大。出现这种情况时，可结合电压、电流表计的指示进行综合判断。2）变压器过负荷。变压器过负荷时会使其声音增大，尤其是在满负荷的情况下突然有大的动力设备投入，将会使变压器发出沉重的“嗡嗡”声。(3)变压器有杂音 若变压器的声音比正常时增大且有明显的杂音，但电流、电压无明显异常时，则可能是内部夹件或压紧铁心的螺栓松动，使得硅钢片振动增大所造成的。(4)变压器有放电声音 若变压器内部或表面发生局部放电，声音中就会夹杂有“噼啪”放电声。这时应将变压器作进一步的检测或停用。(5)变压器有水沸腾声 若变压器的声音夹杂有水