第二章变压器课件v上课讲义

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1、单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式* *1 1第二章电力变压器主讲人：程祖军主讲人：程祖军前 言 在电力系统中，在向远方传输电能时，为了减少线路上电能损耗，需要升高电压，为了满足用电的需求，又需要降低电压，这就需要能实现变换电压的变压器。 变压器是借助于电磁感应原理，以相同的频率在两个或两个以上绕组之间变换交流电压和电流而传输电能的一种静止电器。 具体来说，电厂发出电能后，通常电压为6.3kV和10.5kV，经过电厂的升压变压器，升高为110kV，再经过高压线路传输后，到达各个变电站，通过降压变压器，降低为10.5kV，再把这一电压等级的电能传输到各个专业厂，通过你们厂配电间的

2、变压器，降低为400V供生产设备使用。所以，变压器是电力系统中不可缺少的重要设备。第一节 变压器的工作原理和结构一、变压器的工作原理 变压器的基本原理是电磁感应原理。是“电生磁、磁生电”现象的一个具体体现。要明白这个原理，我们先来了解磁与电相互转换的知识。1 、螺线管的磁场(电生磁) 用导线绕成若干个螺旋型的线圈叫做螺线管。当其中有电流流过时，其所建立的磁场如图所示。 螺线管所建立的磁场方向，可以用右手螺旋定则确定，即用右手握住螺线管，四指指示螺线管中的电流方向，大拇指指示的方向就是螺线管产生的磁场方向。 螺线管产生磁场的强弱，决定于螺线管道匝数和导体中电流大小，匝数越多，电流越大，则产生的磁

3、力线越多，磁场就越强。 3、工作原理 变压器的基本原理是电磁感应原理。现以单相双绕组（或三相中的一相）变压器为例来说明，如图所示，它由两个绕组和一个铁芯组成。由法拉第电磁感应定律可得：E14.44f m N N1 E24.44f m N N2式中： f频率，电网为50Hz； N N1 和N N2 分别为一二次绕组的匝数； m 主磁通的最大值； U1 E14.44f m N1 U2 E24.44f m N2式中： f频率，电网为50Hz； N1 和N2 分别为一二次绕组的匝数； m 主磁通的最大值； 如令变比k= U1/ U2 可以得到 k= U1/ U2 N1 / N2 可见，一、二次绕组的电

4、压比就等于匝数比。因此，只要改变两个绕组中任一个大匝数，就可改变一、二次绕组的电压比，从而实现改变电压的目的。当不计铁芯损耗的时候，根据能量守恒原理。可以得到S1=U1I1=U2I2=S2 U1/U2= I2/I1 k =U1/U2=I2/I1N1/N2 可见，电流的变换关系与电压的变换关系正好相反。 S1S2I1U2I2U1小结：1、变压器的作用？ 变压器是利用电磁感应原理，将加在一次绕组的变压器是利用电磁感应原理，将加在一次绕组的交流交流电压电压变换为二次绕组上变换为二次绕组上同频率同频率的的另一种或几种交流电压另一种或几种交流电压的的静止电气设备。其主要作用是静止电气设备。其主要作用是变

5、换电压变换电压，以利于电能的传，以利于电能的传输、分配和使用。输、分配和使用。 升压变压器是将电压升高，以减少线路损耗，提高电升压变压器是将电压升高，以减少线路损耗，提高电能传输的经济性，达到远距离大功率传输电能的目的；能传输的经济性，达到远距离大功率传输电能的目的； 降压变压器将高压变换为用户需要的多级使用电压，降压变压器将高压变换为用户需要的多级使用电压，以满足用户的需要。以满足用户的需要。2 2、变压器的高压侧是否就是一次侧？、变压器的高压侧是否就是一次侧？ 普通双绕组变压器的高压侧和低压侧，是按其普通双绕组变压器的高压侧和低压侧，是按其额定电额定电压的高低压的高低来区分，而一次侧和二次

6、侧是来区分，而一次侧和二次侧是按功率传输的方向按功率传输的方向来区分的，接电源输入的绕组为一次侧，接负载输出功率来区分的，接电源输入的绕组为一次侧，接负载输出功率的绕组称为二次侧。所以，高压侧并不一定是一次侧。的绕组称为二次侧。所以，高压侧并不一定是一次侧。3 3、变压器的一次绕组接直流电源，铁芯中有磁通吗？二次、变压器的一次绕组接直流电源，铁芯中有磁通吗？二次绕组中有电压吗？绕组中有电压吗？ 当变压器一次绕组接直流电源时，铁芯中将产生当变压器一次绕组接直流电源时，铁芯中将产生大小大小不变的磁通不变的磁通，这种恒定磁通与两侧绕组之间，这种恒定磁通与两侧绕组之间没有电磁感应没有电磁感应作用作用，

7、因此在二次绕组中不会有感应电动势，也就不会有，因此在二次绕组中不会有感应电动势，也就不会有电压。电压。二、变压器的结构本节以中小型油浸电力变压典型结构为例进行讲述。如下图：1、铁芯a 、铁芯结构及作用：由铁芯柱和铁轭组成，其作用就是形成磁路，绕组套装在铁芯柱上，铁轭使整个磁路闭合，铁芯是变压器的磁路。b 、铁芯分类：心式和壳式。心式铁芯特点是铁轭只靠着绕组的顶面和底面，其效果是结构比较简单，绕组的布置和绝缘也比较容易，被绝大多数变压器采用；壳式铁芯特点是铁轭包围绕组的侧面，只在一些特种变压器中采用。c 、铁磁材料：铁磁材料的要求导磁性能好。2、绕组 绕组是变压器的电路部分。根据高低压绕组排列方

8、式不同，分为同心式和交叠式。为什么低压绕组靠铁芯？3、绝缘内部绝缘材料主要有：变压器油、绝缘纸板、电缆纸、皱纹纸等。4、分接开关a 、为什么要使用分接开关（分接开关的作用）。b 、什么叫分接开关和调压电路？c 、调压方式有哪些？d 、为什么常接在高压侧？5、冷却装置a 、为什么要使用冷却装置（冷却装置的作用）。b 、冷却装置的形式？c 、冷却方式有那些？6、油箱油箱是油浸式变压器的外壳，变压器器身至于油箱内，里面充满变压器油。分为吊器身式油箱和吊箱壳式油箱。7、储油柜（油枕）a 、储油柜的作用。b 、与储油柜连接的部分有那些？8、安全气道9、吸湿器吸湿器的作用？里面放着硅胶，硅胶可吸水，一般呈

9、蓝色或白色，当吸潮到一定程度后呈粉红色或黄色，此时应更换。10、气体继电器气体继电器的作用？ 安全气道的作用？当压力整定值时动作，就象保护整定值一样12、净油器净油器的作用？里面也放着硅胶，它通过变压器油的自然循环，吸收其中的水分和杂质，使油再生。11、套管变压器上有哪些套管？套管的组成部分？绝缘情况？套管的作用？问题1：电力变压器的组成？各有什么作用？问题2：变压器的铁芯采用导磁性能好的硅钢片叠压而成，能减少变压器的（ ）？A 铁损耗 B铜损耗 C机械损耗题目：SFZ-10000/110表示额定容量为10000kVA，高压绕组额定电压110kV电力变压器。三、型号及技术参数1、型号2、相数变

10、压器分三相和单相两种。3、额定频率我国为50H z，有些国家为60Hz。频率就是电压或电流完成一个周波所需时间的倒数。4、额定电压、额定容量和额定电流额定电压是指变压器线电压（有效值），它应与所连接的输变电线路电压相符合。额定容量是指在变压器铭牌规定的额定状态下，变压器二次侧的输出能力。对多绕组变压器，其额定容量为最大绕组的额定容量；对双绕组变压器的额定容量即为绕组的额定容量。额定电流是指变压器线线电流（有效值），即通过绕组线端的电流。三者间的关系为：单相变压器：SN=INUN 三相变压器：SN=3INUNABCOIN2abc一次侧二次侧当三相变压器为Y连接时，线电流为绕组电流，线电压为3绕组

11、电压；当三相变压器为D连接时，线电流为3绕组电流，线电压为绕组电压。题目：如图,UAON=100V，IN21000A，该变压器三相对称，变比=10,求SN分析：SN= 3UN1IN1，皆为线电压和线电流，一次侧为Y连接，,所以UN1= 3UAON1003V，一次侧没告诉任何电流，可由二次测求出：IN1IN2/10=100A，所以SN= 3UN1IN130kVA。5、绕组连接组标号绕组连接组标号仅对三相变压器或三相变压器组而言。三相电力变压器有星形（Y）、三角形（D）、曲折形（Z）连接，中性点用N表示，高压侧用大写，低压侧（中压侧）用小写表示。6、调压范围问题1：变压器为什么要具备一定的调压能力

12、？如何才能达到调压的目的？8、电压调整率电压调整率是在给定负载功率因数下（一般取0.8）二次空载电压U2N和二次负载电压U2之差与二次额定电压U2N的比，即U%=(U2N-U2)/U2N100%。是衡量变压器供电质量好坏的数据。9、效率为输出的有功功率与输入的有功功率之比的百分数，一般可达到90以上。10、冷却方式种类有哪些? 油浸自冷 油浸自冷 强迫油循环冷却7、变压器的四大参数变压器二次侧开路，一次绕组施加额定频率的额定电压时一次绕组中所流过的电流I0，称空载电流；变压器从电源吸收的功率称空载损耗；变压器二次侧短路，一次绕组施加电压使其电流达到额定值，此时所施加的电压称阻抗电压UZ，变压器

13、从电源吸收的功率称短路损耗。1考虑线路压降，连接于线路始端的升压变压器，其二次侧额定电压要（ ）我国输变电线路的等级电压。A等于B高于C低于2绕组Yy联接的三相变压器的二次侧的额定电流等于（）。A变压器额定容量除以一次侧相电压的3倍B变压器额定容量除以一次侧相电压的倍C变压器额定容量除以一次侧相电压的倍3多绕组变压器的额定容量是（ ）。A最大的绕组额定容量B各个绕组额定容量之和C各个绕组额定容量的平均值4油浸式变压器的器身放置于装满变压器油的（ ）中。A油枕B储油柜C油箱第二节 变压器运行一、变压器允许运行方式 1、允许温度与温升绕组和铁芯产生的损耗转化成的热量变压器各部件吸收的热量散发到冷却

14、介质中的热量当散发的热量与产生的热量相等时变压器各部件的温度达到稳定温度不再升高。温度关系是：绕组温度铁芯温度变压器油温度 为了便于监视运行中变压器各部件的温度，为了便于监视运行中变压器各部件的温度，规定以规定以上层油温上层油温为允许温度。为允许温度。 问题一：温升指的是什么呢？问题一：温升指的是什么呢？ 答：变压器的温度与环境温度的差值。答：变压器的温度与环境温度的差值。 变压器的允许温度主要决定于绕组的绝缘材料。我国电变压器的允许温度主要决定于绕组的绝缘材料。我国电力变压器大部分采用的是力变压器大部分采用的是A A级绝缘材料。级绝缘材料。对于对于A A级绝缘材料级绝缘材料，其允许最高温度为

15、，其允许最高温度为105105，但是一般绕组的平均温度比油，但是一般绕组的平均温度比油温高温高1010，同时为了防止油劣化和过速氧化，同时为了防止油劣化和过速氧化，上层油温一上层油温一般不应超过般不应超过8585。对于强迫油循环的水冷或风冷变压器，。对于强迫油循环的水冷或风冷变压器，其上层油温不宜超过其上层油温不宜超过7575。 当变压器的温度达到稳定时的温升称为稳定温升当变压器的温度达到稳定时的温升称为稳定温升。稳定。稳定温升大小和周围环境温度无关，它仅决定于温升大小和周围环境温度无关，它仅决定于变压器损耗变压器损耗与与散散热能力热能力。所以，当变压器负载一定时（即损耗不变），周围。所以，当

16、变压器负载一定时（即损耗不变），周围环境温度不同时，变压器的实际温度就不同。我国规定周围环境温度不同时，变压器的实际温度就不同。我国规定周围环境的最高温度为环境的最高温度为4040。 举例说明：举例说明：对于对于A A级绝缘的变压器，在周围环境最高温级绝缘的变压器，在周围环境最高温度为度为4040时，其绕组的允许温度为（时，其绕组的允许温度为（ ），而上层油温），而上层油温的温升则为（的温升则为（ ）。只要不超过这个允许值，即可保证）。只要不超过这个允许值，即可保证变压器在规定的使用年限安全运行。变压器在规定的使用年限安全运行。656555552、变压器过负载能力什么叫过负载能力呢？ 答：在不损害变压器绝缘和降低变压器使用寿命的前提下，变压器在较短时间内所输出的最大容量为变压器的过负荷能力。一般以过负载倍数（变压器所输出的最大容量与额定容量之比）表示。 变压器过负载能力可分为正常情况下的过负载能力和事故情况下的过负载能力。现在分别说明： 变压器在正常情况下的过负载能力 正常运行时，由于你们专业厂的生产情况不同，一昼夜负载有高峰、有低谷。高峰时就可能造成变压器的过负载。有关规程规定，室外