第1章变压器.ppt

变压器的基本知识,定义：变压器是一种静止电机，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确切地说，它具有变压、变流、变换阻抗和隔离电路的作用 用途举例： 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； 在测量上利用仪用变压器扩大对交流电压、电流的测量范围； 在电子设备和仪器中用小功率电源变压器提供多种电压，用耦合变压器传递信号并隔离电路上的联系等等 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第1章 变压器,1.1 变压器的基本知识和结构 1.2 变压器的基本运行原理 1.3 三相变压器 1.4 变压器的并联运行 1.5 其他用途的变压器,1.1 变压器的基本知识和结构,1.1.1 变压器的基本知识 1.1.2 变压器的基本结构 1.1.3 变压器的铭牌,1.1.1 变压器的基本知识,1.变压器的基本工作原理,,,,u1,,i0,,,Φ主磁通,N1,N2,,,,,Φσ1漏磁通,,,,,eσ1,e1,e2,,i2,u02,,,2.分类 1)用途分： 2)绕组数目分： 3)电源相数分： 4)冷却方式分： 5)铁心型式分： 6)容量大小分：,详解： 电力变、仪用变、特种变 双绕组、三绕组、多绕组、自耦变 单相、三相、多相变 干式、油浸式变 心式、壳式、成型卷片式 小型（630kVA以下）、中型（800-6300kVA）、大型（8000-63000kVA）、特大型（90000kVA以上）,1.1.2 变压器的基本结构,结构名称 铁心 绕组 油箱 变压器油 储油柜 安全气道 气体继电器 绝缘套管 调压装置 冷却装置,作用 磁路、机械骨架、0.23-0.35mm硅钢片 铜、铝、同心式、交叠式、高、中、低 箱体、散热管、散热器 绝缘、冷却 承受油位升降、并与外部隔离 防爆管、安全保护 检测箱体内气体含量，越限发信号 带电引线与箱体绝缘 小范围内调压 散热器,,图片展示,,,,,,,,,,,,,,三相油浸式电力变压器,1-温度计 2-铭牌 3-吸湿器 4-油枕(储油柜) 5-油位指示器(油标) 6-防爆管 7-瓦斯(气体)继电器 8-高压出线套管和接线端子 9-低压出线套管和接线端子 10-分接开关 11-油箱及散热油管 12-铁心 13-绕组及绝缘 14-放油阀 15-小车 16-接地端子,环氧树脂浇注绝缘的三相干式电力变压器,1-高压出线套管和接线端子 2-吊环 3-上夹件 4-低压出线套管和接线端子 5-铭牌 6-环氧树脂浇注绝缘绕组(内低压，外高压) 7-上下夹件拉杆 8-警示标牌 9-铁心 10-下夹件 11-小车 12-高压绕组间连接导杆 13-高压分接头连接片,1. 型号,1.1.3 变压器的铭牌,相数,绝缘,冷却,线圈数,调压,序号,,,材质,,2.额定值： SN： U1N： U2N： I1N： I2N： fN： 变比k 温升、连接组别、阻抗电压,信息内容： 额定容量，单位kVA、MVA 一次侧额定电压，单位kV 二次侧额定电压，单位kV 一次侧额定电流，单位A 二次侧额定电流，单位A 额定频率，50Hz k=高压侧电压/低压侧电压,,变压器的铭牌实物,,,,电力变压器 产品型号 SL7－315/10 产品编号 额定容量 315kV·A 使用条件 户外式 额定电压 10000/400V 冷却条件 ONAN 额定电流 18.2/454.7A 短路电压 4% 额定频率 50 Hz 器身吊重 765kg 相 数 三相 油 重 380kg 联接组别 Y yno 总 重 1525kg 制 造 厂 生产日期,1.2 变压器的基本运行原理,1.2.1 单相变压器的空载运行 1.2.2 单相变压器的负载运行 1.2.3 单相变压器的等效电路图及相量图 1.2.4 变压器的参数测定 1.2.5 标幺值 1.2.6 变压器的运行特性,1.2.1 单相变压器的空载运行,定义：变压器一次绕组接在额定电压的交流电源上，而二次绕组开路时的工作情况。

1.变压器空载运行时的一般物理状况,,u1,,i0,,,Φ主磁通,N1,N2,,,,,Φσ1漏磁通,,,,,eσ1,e1,e2,,i2=0,u02,,各物理量之间的关系：,,,,,,,,2.正方向的选定 变压器左侧采用“电动机”惯例； 变压器右侧采用“发电机”惯例3.空载时的各物理量 （1）一次侧电压 （2）空载电流 （3）空载磁动势 （4）主磁通和漏磁通 （5）一、二次侧感应电动势 （6）一次侧漏感应电动势 （7）空载损耗,作用 建立一次侧电压降 一次绕组铜耗、铁心损耗 建立空载磁场 变化磁通产生感应电动势 阻碍主磁通变化 阻碍漏磁通变化 空载时的铜耗和铁耗，主要是铁耗,4.空载时的基本方程式 （1）一次侧电动势方程式 （2）二次侧电动势方程式 （3）磁通与感应电动势的关系 （4）变比,1.2.2 单相变压器的负载运行,定义：变压器一次侧接在额定频率、额定电压的交流电源上，二次接上负载的运行状态 1.负载运行时的物理状况,,,,,,,,,,各物理量之间的关系：,,,,,2.磁动势平衡方程式（略） 3.电动势平衡方程式,1.2.3 单相变压器的等效电路图及相量图,1.绕组折算 （1）电动势的折算 （2）电流的折算 （3）阻抗的折算 （4）负载阻抗的折算 （5）二次侧电压的折算 2.等值电路（略） 3.向量图（略）,1.2.4 变压器的参数测定,1.空载试验 目的：通过测量空载电流和一、二次电压及空载功率来计算变比、空载电流百分数、铁损和励磁阻抗。

试验电路图：,步骤： 在低压侧加电压，高压侧开路； 电压U1在0-1.2UN范围内调节，测出U1 、U2、I0、p0，画出I0=f(U1)和p0=f(U1)曲线； 忽略r1和x1，求出参数注意： （1）空载电流和空载功率必须是额定电压时的值，并以此求取励磁参数； （2）若要得到高压侧参数，须折算； （3）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值2.短路试验 目的：通过测量短路电流、短路电压及短路功率来计算变压器的短路电压百分数、铜损和短路阻抗 试验电路图：,步骤： 高压侧加电压，低压侧短路； 电流Ik在0-1.3IN范围内调节，测出Uk、Ik、pk，画出Ik=f(Uk)和pk=f(Uk)曲线； 忽略铁损，求出参数（短路阻抗、短路电阻、短路电抗）注意： （1）注意：另外由于实验是在高压侧进行的，故得到的实验参数是高压侧的数据，不用再向高压测折算； （2）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值在工程计算中，各物理量往往不用实际值表示，而采用相应的标幺值来进行表示，通常取各量的额定值作为基值，利用公式:标么值=实际值/基值计算，各物理量的标幺值都用在其右上角加“*”表示 例如： 采用标幺值的优点： （1）采用标么值可以简化各量的数值，并能直观地看出变压器的运行情况。

用标么值表示，电力变压器的参数和性能指标总在一定的范围之内，便于分析比较 （2）采用标么值表示时，高、低压侧的阻抗标么值都是相等的，不需要折算 ，例如：,1.2.5 标幺值,1.2.6 变压器的运行特性,1.变压器外特性与电压变化率 定义：变压器一次侧加额定电压，负载功率因素不变时，二次侧端电压随负载电流的变化规律，即U2=f(I2),原因：随着负载的增加，负载电流随之增加，一、二次绕组上的电阻压降及漏磁电动势都随之增加，二次绕组的端电压U2将会降低电压调整 目的：为了保证二次端电压在允许范围之内，通常在变压器的高压侧设置抽头，并装设分接开关，调节变压器高压绕组的工作匝数,来调节变压器的二次电压 有载调压：可以在带负荷的情况下进行调节 无载调压（无励磁调压）：只能在断电情况下进行调节,2.效率 定义：变压器的输出功率与输入功率的比值 重要度：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 ∑p= pCu+ pFe pCu和pFe可以通过短路试验和空载试验求出 效率特性：在功率因数一定时，变压器的效率与负载电流之间的关系η=f(I2),称为变压器的效率特性1.3 三相变压器,1.3.1 三相变压器的磁路系统 1.3.2 三相变压器的连接组别,1.3.1 三相变压器的磁路系统,1.三相组式变压器的磁路 定义：由3台单相变压器铁心组合而成 特点：三相磁路各沿自己的铁心闭合，每相磁路独立，互不关联,2.三相心式变压器 定义：由3台单相变压器铁心合在一起演变而成 特点：三相磁路彼此有关联,三相心式变压器磁路及电路关系图 三相三柱旁轭式铁心图 优点：减小变压器的高度,1.3.2 三相变压器的连接组别,1.变压器的绕组连接方法(首尾端头标号),2.三相绕组的连接法 （1）星形连接,（2）三角形连接（右相d接法）,（3）三角形连接（左相d接法）,3.变压器绕组极性及极性测试 （1）极性,一、二次绕组的同极性端（同名端）同标志时，一、二次绕组的电动势同相位。

一、二次绕组的同极性端（同名端）异标志时，一、二次绕组的电动势反相位2）极性测试 直流法测定极性：S闭合瞬间，电压表正偏，则U1和u1为同名端；反偏则为异名端 交流法测定极性：当所加电压U=U1-u1时，则U1和u1为同名端；当所加电压U=U1+u1时，则U1和u1为异名端4.三相变压器的连接组别 定义：按一、二次侧线电势的相位关系,把变压器绕组的连接分成各种不同的组合 表达形式：字母和一个数字（YY0）,时钟判定法：将一次侧线电势的向量作为时钟的分针，始终指向12（0）点；二次侧线电势的向量作为时钟的时针，它所指的钟点即为变压器的联结组别数字号 钟表上时间的确定是由分针和时针在顺时针方向的夹角确定的1）单相变压器的连接组别 (a)为Ii0；(b)和(c)为Ii6,（2）三相变压器的连接组别 高低压都为星型连接 左图为：Yy0 右图为：Yy6 换向后可得： Yy2 、Yy4 、Yy8、 Yy10,高压为星型连接，低压为三角形连接 左图为：Yd11 右图为：Yd1 换向后可得： Yy3 、Yy5 、Yy7、 Yy9,1.4 变压器的并联运行,1.4.1 概述 1.4.2 变压器的理想并联条件 1.4.3 并联条件不满足时的运行分析 1.4.4 变压器的运行方式,1.4.1 概述,定义：两台以上变压器的一、二次绕组分别连接到一、二次侧的公共母线上，共同向负载供电的运行方式。

1.4.1 概述,并联运行的优点： (1)提高供电的可靠性并联运行时，如果某台变压器发生故障或需要检修，另几台可继续供电 (2)提高供电的经济性并联运行时，可根据负载变化的情，随时调整投入变压器的台数，以提高运行效率 (3)对负荷逐渐增加的变电所，可分批增装变压器，以减少初装时的一次投资 当然，并联的台数过多也是不经济的，因为一台大容量变压器的造价要比总容量相同的几台小变压器的造价低，占地面积也小1.4.2 变压器的理想并联条件,变压器并联运行的理想情况： (1)空载时并联运行的各变压器绕组之间无环流，以免增加绕组铜损耗 (2)带负载后，各变压器的负载系数相等，即各变压器所分担的负载电流按各自容量大小成正比例分配 (3)带负载后，各变压器所分担的电流应与总的负载电流同相位 变压器并联运行的理想条件： (1)各变压器一、二次侧的额定电压应分别相等，即变比相同 (2)各变压器的连接组别必须相同 (3)各变压器的短路阻抗(或短路电压)的标么值要相等，且短路阻抗角也相,1.4.3 并联条件不满足时的运行分析,1.变比不等时的并联运行 2.连接组别不同时的并联运行 3.短路阻抗标么值不等时的并联运,1.4.4 变压器的运行方式,1.允许温度和温升(。