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1、变压器基器基础知知识主主讲人：人：xxx目目录一一.变压器用途、分器用途、分类和和结构构二二.变压器原理及器原理及应用用三三.变压器器构构造及功能造及功能四四.变压器器绝缘结构构五五.变压器技器技术参数参数一一.变压器的用途、分器的用途、分类和和结构构u变压器是静止电器，由铁心变压器是静止电器，由铁心(磁路磁路)及两个或两个以上的及两个或两个以上的绕组绕组(电路电路)组成，绕组之间由铁心中交变磁通联系组成，绕组之间由铁心中交变磁通联系(磁耦磁耦合合)实现从一种电压实现从一种电压(电流电流)变为另一种电压变为另一种电压(电流电流)。 1、变压器用途、变压器用途一一.变压器的用途、分器的用途、分类
2、和和结构构按绕组分为：按绕组分为： 双绕组变压器双绕组变压器 三绕组变压器三绕组变压器 单绕组（自耦）变压器单绕组（自耦）变压器按相数分为：按相数分为： 单相变压器单相变压器 三相变压器三相变压器 多相变压器多相变压器 2、变压器分类、变压器分类一一.变压器的用途、分器的用途、分类和和结构构 (3)按用途分为：按用途分为： 升压变压器升压变压器 降压变压器降压变压器 隔离变压器隔离变压器(4)按冷却方式：按冷却方式： a）油浸式变压器。冷却方式一般为自然冷却，风冷却（在散热器上安装）油浸式变压器。冷却方式一般为自然冷却，风冷却（在散热器上安装风扇），强迫风冷却（在前者基础上还装有潜油泵，以促进
3、油循环）。此风扇），强迫风冷却（在前者基础上还装有潜油泵，以促进油循环）。此外，大型变压器还有采用强迫油循环风冷却、强迫油循环水冷却等。外，大型变压器还有采用强迫油循环风冷却、强迫油循环水冷却等。 b）干式变压器。绕组置于气体中（空气或六氟化硫气体），或是浇注环）干式变压器。绕组置于气体中（空气或六氟化硫气体），或是浇注环氧树脂绝缘。它们大多在部分配电网内用作配电变压器。氧树脂绝缘。它们大多在部分配电网内用作配电变压器。(5)按调压方式分有：无载调压变压器；有载调压变压器。按调压方式分有：无载调压变压器；有载调压变压器。 2、变压器分类、变压器分类一一.变压器的用途、分器的用途、分类和和结构构
4、 变压器主要由铁心和绕组两个基本部分组成变压器主要由铁心和绕组两个基本部分组成, 如下图如下图所示所示, 在一个闭合的铁心上套有两个绕组在一个闭合的铁心上套有两个绕组, 绕组与绕组之绕组与绕组之间以及绕组与铁心之间都是绝缘的。间以及绕组与铁心之间都是绝缘的。 3、变压器结构、变压器结构一一.变压器的用途、分器的用途、分类和和结构构 为了提高磁路的导磁性能，减少铁心中的磁滞、涡流损耗，铁心一般用高为了提高磁路的导磁性能，减少铁心中的磁滞、涡流损耗，铁心一般用高磁导率的磁性材料磁导率的磁性材料硅钢片叠成。硅钢片有热轧和冷轧两种，其厚度为硅钢片叠成。硅钢片有热轧和冷轧两种，其厚度为0.350.5mm
5、，两面涂以厚，两面涂以厚0.020.23mm的漆膜，使片与片之间绝缘。下图为几的漆膜，使片与片之间绝缘。下图为几种常见的铁心形状。种常见的铁心形状。 绕组一般采用绝缘铜线或铝线绕制绕组一般采用绝缘铜线或铝线绕制, 其中与电源相连的绕组称为原绕组其中与电源相连的绕组称为原绕组（或称为原边、（或称为原边、 初级）初级）; 与负载相连的绕组称为副绕组（或称为副边、与负载相连的绕组称为副绕组（或称为副边、 次级）。次级）。 3、变压器结构、变压器结构一一.变压器的用途、分器的用途、分类和和结构构 变压器按铁心和绕组的组合结构可分为心式变压器和壳式变压器按铁心和绕组的组合结构可分为心式变压器和壳式变压器
6、变压器, 如下图所示。心式变压器的铁心被绕组包围如下图所示。心式变压器的铁心被绕组包围, 而壳式变而壳式变压器的铁心则包围绕组。压器的铁心则包围绕组。 3、变压器结构、变压器结构二、二、变压器原理及器原理及应用用 变压器是基于电磁感应原理而工作的。变压器本体主要由绕组和铁心组成。工作时，绕组是“电”的通路，而铁心则是“磁”的通路，且起绕组骨架的作用。一次侧输入电能后，因其交变故在铁心内产生了交变的磁场（即由电能变成磁场）；由于匝链（穿透），二次绕组的磁力线在不断地交替变化，所以感应出二次电动势，当外电路沟通时，则产生了感生电流，向外输出电能（即由磁场能又转变成电能）。这种“电磁电”的转换过程是
7、建立在电磁感应原理基础上而实现的，这种能量转换过程也就是变压器的工作过程。 二、二、变压器原理及器原理及应用用 空载运行和电压变换如下图所示空载运行和电压变换如下图所示, 将变压器的原边接在交流电压将变压器的原边接在交流电压1上上, 副边开路副边开路, 这种运行状态称为空载运行。此时副绕组中的电流这种运行状态称为空载运行。此时副绕组中的电流i2=0, 电电压为开路电压压为开路电压u20, 原绕组通过的电流为空载电流原绕组通过的电流为空载电流i10, 电压和电流的参考方电压和电流的参考方向如图所示。图中向如图所示。图中为原绕组的匝数为原绕组的匝数, 为副绕组的匝数。为副绕组的匝数。 1、变压器空
8、载运行、变压器空载运行二、二、变压器原理及器原理及应用用 副边开路时副边开路时, 通过原边的空载电流通过原边的空载电流i10就是励磁电流。磁就是励磁电流。磁动势动势i10N1在铁心中产生的主磁通在铁心中产生的主磁通既穿过原绕组既穿过原绕组, 也穿过副也穿过副绕组绕组, 于是在原、于是在原、 副绕组中分别感应出电动势副绕组中分别感应出电动势和和。且且和和与与的参考方向之间符合右手螺旋定则的参考方向之间符合右手螺旋定则, 由法由法拉第电磁感应定律可得拉第电磁感应定律可得 1、变压器空载运行、变压器空载运行二、二、变压器原理及器原理及应用用和和的有效值分别为的有效值分别为式中为交流电源的频率式中为交
9、流电源的频率, m为主磁通的最大值。为主磁通的最大值。 如果忽略漏磁通的影响并且不考虑绕组上电阻的压降时如果忽略漏磁通的影响并且不考虑绕组上电阻的压降时, 可认为原、可认为原、 副绕组上电动势的有效值近似等于原、副绕组上电动势的有效值近似等于原、 副绕副绕组上电压的有效值组上电压的有效值, 即即 1、变压器空载运行、变压器空载运行二、二、变压器原理及器原理及应用用因此因此 由上式可见由上式可见, 变压器空载运行时变压器空载运行时, 原、原、 副绕组上电压的比值等副绕组上电压的比值等于两者的匝数之比于两者的匝数之比, 称为变压器的变比。称为变压器的变比。 若改变变压器原、若改变变压器原、 副副绕
10、组的匝数绕组的匝数, 就能够把某一数值的交流电压变为同频率的另一数就能够把某一数值的交流电压变为同频率的另一数值的交流电压。值的交流电压。 当原绕组的匝数当原绕组的匝数1比副绕组的匝数多时比副绕组的匝数多时, , 这种这种变压器为降压变压器变压器为降压变压器; 反之反之, 当的匝数少于的匝数时当的匝数少于的匝数时, , 为升压变压器。为升压变压器。 1、变压器空载运行、变压器空载运行二、二、变压器原理及器原理及应用用 如下图所示，变压器的原绕组接交流电压如下图所示，变压器的原绕组接交流电压u, 副绕组接上负载副绕组接上负载L, 这这种运行状态称为负载运行。种运行状态称为负载运行。 这时副边的电
11、流为这时副边的电流为, 原边电流由原边电流由10增大增大为为, 且且u0略有下降略有下降, 这是因为有了负载后这是因为有了负载后, 10、会增大会增大, 原、原、 副副绕组本身的内部压降也要比空载时增大绕组本身的内部压降也要比空载时增大, 使副绕组电压使副绕组电压u0比比低一些。低一些。 因为变压器内部压降一般小于额定电压的因为变压器内部压降一般小于额定电压的10, 因此变压器有无负载对电因此变压器有无负载对电压比的影响不大压比的影响不大, 可以认为负载运行时变压器原、可以认为负载运行时变压器原、 副绕组的电压比仍然副绕组的电压比仍然基本上等于原、基本上等于原、 副绕组匝数之比。副绕组匝数之比
12、。 2、变压器负载运行、变压器负载运行二、二、变压器原理及器原理及应用用 变压器负载运行时变压器负载运行时, 原、原、 副绕组产生的磁动势方向相反副绕组产生的磁动势方向相反, 即副边电流即副边电流对原边电流对原边电流产生的磁通有去磁作用。产生的磁通有去磁作用。 因此因此, 当负载阻抗减小当负载阻抗减小, 副边副边电流电流增大时增大时, 铁心中的磁通铁心中的磁通m将减小将减小, 原边电流原边电流必然增加必然增加, 以保持以保持磁通磁通m基本不变基本不变, 所以副边电流变化时所以副边电流变化时, 原边电流也会相应地变化。原、原边电流也会相应地变化。原、副边电流有效值的关系为：副边电流有效值的关系为
13、： 当变压器额定运行时当变压器额定运行时, 原、原、 副边的电流之比近似等于其匝数之比的倒副边的电流之比近似等于其匝数之比的倒数。若改变原、数。若改变原、 副绕组的匝数副绕组的匝数, 就能够改变原、就能够改变原、 副绕组电流的比值副绕组电流的比值, 这就这就是变压器的电流变换作用。是变压器的电流变换作用。 2、变压器负载运行、变压器负载运行三三.变压器器构构造及功能造及功能变压器器身铁心绕组引线（包括调压装置、引线夹件等）绝缘附件（包括油枕、油门闸阀等）油箱本体油箱冷却装置（包括散热器、风扇、油泵等）保护装置（包括防爆阀、气体继电器、测温元件、呼吸器等）出线装置（包括套管等）三三.变压器器构构
14、造及功能造及功能三三.变压器器构构造及功能造及功能三三.变压器器构构造及功能造及功能三三.变压器器构构造及功能造及功能1、铁芯：变压器的磁路部分。铁芯是用导磁性能很好的硅钢片叠放组成的闭合磁路，变压器的原线圈和副线圈都绕在铁芯上。2、绕组：变压器的电路部分。变压器有原线圈和副线圈，它们是用铜线或铝线绕成圆筒形的多层线圈，绕在铁芯柱上，导线外边采用纸绝缘或纱包绝缘等。 3、套管：支持引出线之间及与变压器箱体绝缘。 110kV及以上套管采用全密封油浸纸绝缘电容式套管，套管自身密封不与变压器本体相同，并充有变压器油，下部装设CT以供测量和保护用。4、油枕：油枕保证油箱内充满油，使变压器缩少与空气的接
15、触面，减少油的劣化速度；变压器油温随着负载和环境温度的变化而变化，当油的体积随着温度膨胀或缩少时，油枕起储油及补油作用；在油枕的侧面装有监视油位的油位计（玻璃式、连杆式、铁磁式）。油枕内放置气囊，与呼吸器配合调节油位变化。三三.变压器器构构造及功能造及功能5、油箱：承载铁芯和线圈、变压器油。 6、变压器油：绝缘及冷却 。7、调压装置：调整电压比。 a、有载调压：变压器带负载状态下切换分接头位置 ； b、无载调压：变压器调压时不带任何负载，且与电网断开，在无励磁情况下变换绕组分接头。 8、净油器：改善运行中绝缘油特性，防止绝缘油继续老化（多应用于有载调压油箱）。净油器内装吸附硅胶，吸收油中的水份
16、及氧化物，使油保持洁净，延长油的使用年限，改善油的电气化学性能。9、冷却器：当变压器上层油温与下部油温产生温差时，通过散热器形成油的对流，经散热器冷却后流回油箱，起到降低变压器温度的作用。 三三.变压器器构构造及功能造及功能10、呼吸器：当油枕内的空气随变压器油的体积膨胀或缩少时，排出或吸入的空气都经呼吸器，呼吸器内的干燥剂吸收空气中的水份，对空气起过滤作用，从而保证油的清洁。呼吸器内的硅胶变色过程：蓝色淡紫色淡粉红（2/3时需更换）。 11、瓦斯继电器：变压器的保护装置，装在变压器油箱至油枕的连接管上。 a、轻瓦斯：通过检测瓦斯继电器中积聚气体达到一定量时动作。 b、重瓦斯：通过检测油流速度
17、达到一定值时动作。12、防爆阀：当变压器发生内部故障时，温度升高，油剧烈分解产生大量气体，使油箱内压力剧增，当压力达到防爆阀动作值时，防爆阀打开，油及气体油阀门喷出，防止变压器的油箱爆炸或变形。三三.变压器器构构造及功能造及功能 变压器的绝缘分为外绝缘和内绝缘两种：外绝缘指的是油箱外部的绝缘，主要是一次、二次绕组引出线的瓷套管，它构成了相与相之间和相对地的绝缘；内绝缘指的是油箱内部的绝缘，主要是绕组绝缘和内部引线的绝缘以及分接开关的绝缘等 。 绕组绝缘又可分为主绝缘和纵绝缘两种。主绝缘指的是绕组与绕组之间、绕组与铁心及油箱之间的绝缘；纵绝缘指的是同一绕组匝间以及层间的绝缘。四四.变压器器绝缘结
18、构构四四.变压器器绝缘结构构A A A AB B B BC C C C铁轭铁轭铁轭铁轭铁芯铁芯铁芯铁芯高压绕组高压绕组高压绕组高压绕组低压绕组低压绕组低压绕组低压绕组高压引线高压引线高压引线高压引线四四.变压器器绝缘结构构绕组饼式结构绕组饼式结构绕组饼式结构绕组饼式结构四四.变压器器绝缘结构构五五.变压器技器技术参数参数1、额定容量（、额定容量（SN） 额定容量是制造厂所规定的在额定工作状态（即在额定电压、额定频率、额额定容量是制造厂所规定的在额定工作状态（即在额定电压、额定频率、额定使用条件下的工作状态）下变压器输出的视在功率的保证值，以定使用条件下的工作状态）下变压器输出的视在功率的保证值
19、，以SN表示。表示。 额定容量通常是指高压绕组的容量；当变压器容量因冷却方式而变更时，则额定容量通常是指高压绕组的容量；当变压器容量因冷却方式而变更时，则额定容量是指它的最大容量。额定容量是指它的最大容量。 2、额定电流（、额定电流（I1、I2） 变压器一、二次额定电流是指在额定电压和额定环境温度下使变压器各部分变压器一、二次额定电流是指在额定电压和额定环境温度下使变压器各部分不超温的一、二次绕组长期允许通过的线电流，单位以不超温的一、二次绕组长期允许通过的线电流，单位以A表示。表示。3、额定电压（、额定电压（UN） 变压器的额定电压就是各绕组的额定电压，是指额定施加的或空载时产生的变压器的额
20、定电压就是各绕组的额定电压，是指额定施加的或空载时产生的电压。一次额定电压电压。一次额定电压U1N 是指接到变压器一次绕组端点的额定电压值；二次额定电是指接到变压器一次绕组端点的额定电压值；二次额定电压压U2N是指当一次绕组所接的电压为额定值、分接开关放在额定分触头位置上，变是指当一次绕组所接的电压为额定值、分接开关放在额定分触头位置上，变压器空载时二次绕组的电压（单位为压器空载时二次绕组的电压（单位为V或或KV）。三相变压器的额定电压指的均是）。三相变压器的额定电压指的均是线电压。线电压。五五.变压器技器技术参数参数4、阻抗电压（短路阻抗）、阻抗电压（短路阻抗） 阻抗电压也称短路电压（阻抗电
21、压也称短路电压（Uz%），它表示变压器通过额定电流时在变压器自），它表示变压器通过额定电流时在变压器自身阻抗上所产生的电压损耗（百分值）。身阻抗上所产生的电压损耗（百分值）。 用试验求取的方法为：将变压器二次侧短路，在一次侧逐渐施加电压，当二用试验求取的方法为：将变压器二次侧短路，在一次侧逐渐施加电压，当二次绕阻通过额定电流时，一次绕阻施加的电压次绕阻通过额定电流时，一次绕阻施加的电压Uz与额定电压与额定电压Un之比的百分数之比的百分数,即：即：Uz%=Uz/Un100%。 正常运行时，阻抗电压少一些较好，因为阻抗电压过大时，会产生过大的电正常运行时，阻抗电压少一些较好，因为阻抗电压过大时，会
22、产生过大的电压降，而在变压器发生短路时，阻抗电压大一些较好，因可以限制短路电流，否则压降，而在变压器发生短路时，阻抗电压大一些较好，因可以限制短路电流，否则变压器经受不住短路电流冲击。变压器经受不住短路电流冲击。 5、空载损耗（、空载损耗（P0） 空载电流的有功分量空载电流的有功分量I0a为损耗电流，由电源所汲取的有功功率称空载损耗为损耗电流，由电源所汲取的有功功率称空载损耗P0 。空载损耗主要决定于铁心材质的单位损耗。空载损耗主要决定于铁心材质的单位损耗 。 五五.变压器技器技术参数参数6、空载电流（、空载电流（I0） 变压器一次侧施加（额定频率的）额定电压，二次侧断开运行时称为空载运行，变
23、压器一次侧施加（额定频率的）额定电压，二次侧断开运行时称为空载运行，这时一次绕组中通过的电流称空载电流，它主要仅用于产生磁通，以形成平衡外施电压这时一次绕组中通过的电流称空载电流，它主要仅用于产生磁通，以形成平衡外施电压的反电动势，因此空载电流可看成也就是励磁电流。变压器容量大小、磁路结构和硅钢的反电动势，因此空载电流可看成也就是励磁电流。变压器容量大小、磁路结构和硅钢片的质量好坏，是决定空载电流的主要因素。片的质量好坏，是决定空载电流的主要因素。7、短路损耗（、短路损耗（Pf） 短路损耗变压器二次侧短接、一次绕组通过额定电流时变压器由电源所汲取的短路损耗变压器二次侧短接、一次绕组通过额定电流
24、时变压器由电源所汲取的（亦即消耗的）功率（单位为（亦即消耗的）功率（单位为W或或KW）。）。 8、连接组别、连接组别 表示变压器各相绕组的连接方式和一、二次线电压之间的相位关系。符号顺序由表示变压器各相绕组的连接方式和一、二次线电压之间的相位关系。符号顺序由左至右各代表一、二次绕组的连接方式，数字表示两个绕组的连接组号。一般的高压变左至右各代表一、二次绕组的连接方式，数字表示两个绕组的连接组号。一般的高压变压器基本都是压器基本都是Yn，Y,d11接线。在变压器的联接组别中接线。在变压器的联接组别中“Yn”表示一次侧为星形带中性表示一次侧为星形带中性线的接线，线的接线，Y表示星形，表示星形，n表示带中性线；表示带中性线；“d”表示二次侧为三角形接线。表示二次侧为三角形接线。“11”表示表示变压器二次侧的线电压变压器二次侧的线电压Uab滞后一次侧线电压滞后一次侧线电压UAB330度（或超前度（或超前30度）。度）。 Thank you!
