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1、（第3版）,第四章 变配电实用技术,4.1 电力变压器 4.2 电流互感器和电压互感器 4.3 高压断路器 4.4 高压熔断器 4.5 高压负荷开关 4.6 隔离开关 4.7 绝缘子、母线及电缆 4.8 低压电器 4.9 成套配电装置,第一节 电力变压器,一、变压器简介 二、变压器的结构 三、变压器的铭牌参数 四、变压器并列运行 五、变压器的损耗计算,变压器是供配电系统中实现电能输送、电压变换，满足不同电压等级负荷要求的核心器件。,4.1 电力变压器,一、变压器简介,变压器在供电系统的作用,升压,降压,配电,变压器的符号,文字符号：T,电气符号,图形符号,变压器的工作原理 变压器工作原理建立在
2、电磁感应原理的基础上，通过电磁感应实现电能的传递。,一次绕组,二次绕组,铁 芯,磁 路,二、变压器的结构,1、变压器的分类,按相数来分，变压器可分有：,单相变压器,三相变压器,按冷却性质来分，变压器可分有：,干式变压器,水冷式变压器,油浸式变压器,按绕组数目来分，变压器可分有：,双绕组、三绕组、多绕组、自耦变压器,自耦变压器,三绕组变压器,按调压方式来分，变压器可分有：,有载调压变压器、无激磁调压变压器,2、变压器的结构,铁 芯,吸湿器,油 枕,防爆管,高低压套管,分接开关,油 箱,绕 组,接地端子,油箱。油箱由箱体、箱盖、散热装置、放油阀组成，其主要作用是把变压器连成一个整体及进行散热。内部
3、是绕组、铁心和变压器油。变压器油既有循环冷却和散热作用，又有绝缘作用。绕组与箱体（箱壁、箱底）有一定的距离，通过油箱内的油绝缘。油箱一般采用散热管油箱。散热管的管内两端与箱体内相通，油受热后，经散热管上端口流入管体，冷却后经下端口又流回箱内，形成循环。用于1600kVA及以下的变压器。还有带有散热器的油箱，用于2000kVA以上的变压器。,铁心和绕组。变压器是用导磁性能很好的硅钢片叠压组成的闭合磁路，变压器的一次绕组和二次绕组是铜或铝线绕成圆筒形的多层线圈，放在铁心柱上，导体外面采用绝缘处理。,油枕。当变压器油的体积随着油的温度膨胀或缩小时，油枕起着储油及补油的作用，从而保证油箱内充满油。同时
4、由于装了油枕，使变压器缩小了与空气的接触面，减小了油的劣化速度。油枕的侧面还装有一个油位计（油标管），从油位计中可以监视油位的变化。 吸湿器。由一根铁管和玻璃容器组成，内装干燥剂（如硅胶）。当油枕内的空气随变压器油的体积膨胀或缩小时，排出或吸入的空气都经过吸湿器，吸湿器内的干燥剂吸收空气中的水分，对空气起过滤作用，从而保持油的清洁。,高低压套管。套管为瓷质绝缘管，内有导体，用于变压器一、二次绕组接入和引出端的固定和绝缘。 气体继电器。容量在800kVA及以上的油浸式变压器才安装，用于在变压器内部发生故障时进行瓦斯保护。 防爆管。其作用是防止油箱发生爆炸事故。当油箱内部发生严重的短路故障，变压器
5、油箱内的油急剧分解成大量的瓦斯气体，使油箱内部压力剧增，这时，防爆管的出口处玻璃会自行破裂，释放压力，并使油流向一方向喷出。,分接开关 用于改变变压器的绕组匝数以调节变压器的输出电压。,有载调压原理,三、变压器的铭牌参数,1、变压器的容量,我国目前的变压器产品容量系列为R10系列，即变压器容量等级是按 为倍数确定的，如：100kVA、125 kVA、160 kVA、200 kVA、250 kVA、315 kVA、500 kVA、630 kVA、800 kVA、1000 kVA、1250 kVA、1600 kVA等。,2、变压器的型号,变压器的型号有两部分组成 前一部分描述变压器的种类、结构、特
6、征和用途，由汉语拼音组成； 后一部分描述变压器的容量和绕组的等级，用具体的数字表示。,例：S9 - 315/10型变压器,三相油浸式铜绕组电力变压器，其容量为315kV A ，一 次侧额定电压为10kV。,3、变压器的额定参数,一次侧额定电压U1N是根据绝缘程度和允许发热所规定的加在一次绕组上的工作电压有效值。 二次侧额定电压U2N是指在电力系统中一次侧施加额定电压时的二次侧空载电压有效值。 三相变压器一次侧和二次侧额定电压均指线电压。,（1）额定电压,（2）额定电流,变压器一、二次侧额定电流是指根据变压器允许温升范围内，一二次侧绕组长期允许通过的电流。 三相变压器一次侧和二次侧额定电流均指线
7、电流。 计算公式：,单相变压器,三相变压器,（3）额定容量,二次侧额定电压和额定电流的乘积，即二次侧的额定视在功率称为额定容量。 变压器的额定容量的意义 反映了变压器的传递功率的能力。 额定容量计算公式：,单相变压器,三相变压器,额定容量SNP = SNcos,（4）短路电压Ud%,变压器二次侧短路，一次侧慢慢施加电压，直到二次侧产生的短路电流等于二次侧的额定电流I2N时所对应的电压。,（5）空载电流I0%,变压器二次侧开路，一次侧施加额定电压U1N时，流过一次侧的电流。,（6）空载消耗P0,变压器二次侧开路，一次侧施加额定电压U1N时变压器的损耗，近似等于变压器的铁损。,（7）短路损耗Pd,
8、变压器一、二次绕组流过额定电流时，在绕组的电阻消耗的功率。,（8）额定温升,以环境温度+40为参考，规定在运行中允许的变压器的温度超出环境的最大温升。,（9）冷却方式,铭牌上标明了变压器稳定运行时的冷却循环方式和冷却介质。,（10）连接组号,连接组号是三相变压器一二次侧连接和极性关系的一种代号，表示变压器一二次绕组对应电压之间的相位关系。 常见的连接方式有星形联结、三角形联结、曲折联结。,联结组别产生相位差，相位差的表示方法： 时钟法 采用线电压相量间的角度，分成12个时区，每个区差30。将一次侧线电压定为时钟分针，定位于12时区上，将二次侧线电压相量定为时针，所指的时区数为变压器的连接组别。
9、,联结组别产生相位差，相位差的表示方法： 连接组标号 三相变压器的连接组别不仅与绕组的绕向和首末端标志有关，而且还与三相绕组的连接方式有关。 我国国家标准规定只生产下列5种标准联结组别的电力变压器，即Y，d11；Y，yn0； YN，d11；YN，y0；Y，y0。其中前3种最为常用，其主要用途为：, Y，yn0（Y/y0-12）, Y，d11（Y0/-11）,Y，yn0（Y/y0-12）,这种连接组别一般用在低压侧电压为400/230V的配电变压器中，供电给动力和照明混合负载。三相动力负载用400V线电压，单相照明负载用230V相电压。yn表示星形连接的中心点引至变压器箱壳的外面再与“地”相接。
10、,Y，d11（Y0/-11）,这种连接组别通常用于低压侧电压高于400V，高压侧电压为35kV及以下的输配电系统中。,四、变压器并列运行,1、变压器并列运行的目的,提高供电的可靠性。当其中一台故障时，可将其切除检修，不致中断供电。 可以根据负载的变化来调整投入并联运行的变压器的台数，以提高效率；还可以减小装设容量，随着用电量增加分批安装新变压器。,2、变压器并列运行的条件,并联各变压器的连接组别标号相同； 并联各变压器的变比相同（允许有0.5%的差值）； 并联各变压器短路电压相等（允许有10%的差值）； 并联运行的变压器的容量比一般不宜超过3:1。,五、变压器的损耗计算,1、变压器的铁损P0,
11、变压器一次侧加交变电压时，铁芯中产生交变磁通，从而在铁芯中产生磁滞与涡流损耗，称为变压器的铁损。,变压器空载时损耗：,空载时该项可忽略,电源电压一定时，铁损基本不变，与负载电流的大小和性质无关。,2、变压器的铜损PK,变压器一、二次侧都有一定的电阻，当有电流通过的时候，会产生一定的功率损耗，称为变压器的铜损。,变压器的铜损与负载的大小和性质有关，只要知道负载的电流就可以计算出变压器的铜损。,3、变压器的效率,变压器输出功率与输入功率之比,或,变压器的效率曲线中，变压器的铜损与铁损相等时，变压器的效率达到最大值。,第二节 电流互感器和电压互感器,一、互感器概述 二、电流互感器 三、电压互感器,4
12、.2 电流互感器和电压互感器,一、互感器概述,互感器实物,互感器分有仪用电压互感器和仪用电流互感器，属于特殊变压器。仪用互感器作为一、二次系统间的联络元件。 互感器的功能： 变换功能把高电压和大电流变换为低电压和小电流，便于连接测量仪表和继电器。 隔离作用使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘。 扩大仪表、继电器等二次设备应用的电流范围，使仪表、继电器等二次设备的规格统一，利于批量生产。,文字符号：TA 电气符号：,电流互感器的功能 将高压侧大电流变换成低压侧小电流。 电流互感器的组成 电流互感器组成与变压器相似，主要由铁芯、一二次绕组 接线端子、及绝缘支撑物组成。,一、电流互感器,1、电流互感
13、器的基本概念,电流互感器的构造 一次绕组匝数少，截面积较大； 二次绕组匝数多，截面积小。 电流互感器中一次绕组电流决定于负载电流与二次侧无关；二次侧电流与一次侧有关。 正常运行的电流互感器相当于一个短路运行的变压器。,电流互感器的工作原理 电流互感器铁芯中的交变磁通在电流互感器二次侧感应出二次电动势和二次电流。 电流关系,电流互感器的变流比,电流互感器二次侧的额定电流为5A或是1A。,电流互感器的类型,类型,按匝数划分,按电压划分,单匝式（包括母线式、心柱式、套管式）,多匝式（包括线圈式、线环式、串级式）,高压电流互感器,低压电流互感器,按准确度划分,测量用有0.1、0.2、0.5、1、3、5
14、等级;,保护用有5P和10P两级。,LQJ-10型电流互感器：其外形结构如图所示，有两个铁心和两个二次线圈，0.5级用于测量，3级用于继电保护。,LMZJ1-0.5型电流互感器：其外形结构如图所示，属于单匝式电流互感器，互感器铁心为环形（5800A）或矩形卷铁心（10003000A）。,电流互感器的型号,电流互感器的极性：采用“减极性”原则。 减极性：在一次绕组和二次绕组的同极性端（同名端）同时加入某一同相位电流时，两个绕组产生的磁通在铁心中同方向。 通常，一次绕组的出线端子标为L1和L2，二次绕组的出线端子标为K1和K2，其中L1和K1为同名端，L2和K2为同名端。如果一次电流从极性端流入时
15、，则二次电流应从同极性端流出。,2、电流互感器的接线方式,（1）电流互感器的极性,三相完全星形接线 结构：采用三只电流互感器、三只电流继电器； 接线形式：互感器与继电器线圈为星形接法；,（2）电流互感器的接线方式,接线特点：这种接线流过二次侧电流线圈的电流分别对应 主电路的三相电流，相间动作可靠。 适用范围：负荷不平衡的三相四线制系统和三相三线制系 统中，用做电能、电流的测量及过电流保护。,接线系数：KW=1,两相不完全星形接线 结构：采用两只电流互感器、两只电流继电器； 接线形式：互感器与继电器线圈为不完全星形接法 接线特点： 电流互感器通常接于A、,C相上，流过二次侧电流线圈的,电流，反映
16、一次电路对应相的电流，而流过公共电流线圈 的电流为 ，它反映了一次电路B相的电流。 适用范围：中性点不接地系统，作相间短路保护。,两相电流差式接线 结构：采用两只电流互感器、一只电流继电器； 接线特点： 电流继电器的电流是两只电流互感器的电流差。 这种接线在不同短路故障,电流各自不同，因此对不同的短路故障具有不同的灵敏度。,下，反映到二次侧电流线圈的,适用范围：中性点不接地系统，作相间保护。,3、电流互感器的技术参数,变流比 是指一次绕组的额定电流与二次绕组额定电流之比。,误差和准确度级次 测量误差分为：变比误差（比差）；相角误差（角差）,变比误差：,相角误差是指二次电流的相量 与一次电流相量 间的 夹角。当二次相量超前一次电流相量时，取正值，反 之取负值。,相角误差：,准确度级次：,电流互感器的准确度级次是以电流互感器最大变比误差和相角差来定义的，数值上等于变比误差的百分值。,电流互感器的10误差曲线 用于继电保护回路的电流互感器，应按10%误差曲线进行校验。,
