变压器教案Word格式文档下载.docx

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1、按冷却方式分类：

有自然冷式、风冷式、水冷式、强迫油循环风（水）冷方式、及水内冷式等。

2、按防潮方式分类：

开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。

3、按铁芯或线圈结构分类：

芯式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、壳式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、环型变压器、金属箔变压器、辐射式变压器等。

4、按电源相数分类：

单相变压器、三相变压器、多相变压器。

5、按用途分类：

有电力变压器、特种变压器（电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、仪用变压器、电子变压器、电抗器、互感器等）。

6、按冷却介质分类：

有干式变压器、液（油）浸变压器及充气变压器等。

7、按线圈数量分类：

有自耦变压器、双绕组、三绕组、多绕组变压器等。

8、按导电材质分类：

有铜线变压器、铝线变压器及半铜半铝、超导等变压器。

9、按调压方式分类：

可分为无励磁调压变压器、有载调压变压器。

10、按中性点绝缘水平分类：

有全绝缘变压器、半绝缘（分级绝缘）变压器。

一、变压器结构

1、变压器铁心：

1）变压器铁心材料

　　铁心是变压器磁路的主体，变压器铁心分为铁心柱和铁轭，铁心柱上套装绕组，铁轭的作用是使磁路闭合。

为减少铁心内的磁滞损耗和涡流损耗，提高铁心导磁能力，铁心采用含硅量约为5%，厚度为0.35mm或0.5mm，两面涂绝缘漆或氧化处理的硅钢片叠装而成。

　　2）变压器铁心结构

　　变压器铁心分为心式结构和壳式结构。

（1）心式变压器：

心式变压器的原、副绕组套装在铁心的两个铁心柱上，如下图所示。

结构简单，电力变压器均采用心式结构。

（2）壳式变压器：

壳式变压器的铁心包围绕组的上下和侧面，如下图所示。

制造复杂，小型干式变压器多采用。

　　2、变压器绕组（线圈）：

　　绕组是变压器的电路部分，用绝缘铜线或铝线绕制而成。

绕组的作用是电流的载体，产生磁通和感应电动势。

　　高压绕组：

工作电压高的绕组；

　　低压绕组：

工作电压低的绕组。

　　绕组有同心式和交叠式。

　　同心式绕组：

高低压绕组在同一芯柱上同芯排列，低压绕组在里，高压绕组在外，便于与铁芯绝缘，结构较简单。

（常采用）见下图。

　　交叠式绕组：

高低压绕组分成若干部分形似饼状的线圈，沿芯柱高度交错套装在芯柱上。

　　同心式绕组

　　1-高压绕组

　　2-低压绕组

　　3、变压器附件

　　电力变压器的附件有油箱、油枕、分接开关、安全气道、绝缘套管等。

电力变压器的附件作用是保证变压器的安全和可靠运行。

（1）电力变压器油箱：

　　即油浸式变压器的外壳，用于散热，保护器身（变压器的器身放在油箱内），箱中有用来绝缘的变压器油。

（2）电力变压器储油柜（油枕）：

　　装在油箱上，使油箱内部与外界隔绝。

　　变压器油位标上＋40℃，＋20℃，－30℃三条刻度线的含意是什么？

油位标上+40℃表示安装地点变压器在环境最高温度为+40℃时满载运行中油位的最高限额线，油位不得超过此线，+20℃表示年平均温度为+20℃时满载运行时的油位高度；

-30℃表示环境为-30℃时空载变压器的最低油位线，不得低于此线，若油位过低，应加油。

（3）电力变压器安全气道（防爆管）：

　　装在油箱顶盖上，保护设备，防止出现故障时损坏油箱。

当变压器发生故障而产生大量气体时，油箱内的压强增大，气体和油将冲破防爆膜向外喷出，避免油箱爆裂。

　　（4）电力变压器气体继电器（瓦斯继电器）：

　　装在变压器的油箱和储油柜间的管道中，主要保护装置。

内部有一个带有水银开关的浮筒和一块能带动水银开关的挡板。

当变压器发生故障，产生的气体聚集在气体继电器上部，油面下降，浮筒下沉，接通水银开关而发出信号；

当变压器发生严重故障，油流冲破挡板，挡板偏转时带动一套机构使另一水银开关接通，发出信号并跳闸。

　　（5）电力变压器分接开关：

　　在电力系统，为了使变压器的输出电压控制在允许变化的范围内，变压器的原边绕组匝数要求在一定范围内调节，因而原绕组一般备有抽头，称为分接头。

利用开关与不同接头连接，可改变原绕组的匝数，达到调节电压的目的。

　　分接开关分为有载调压分接开关和无载调压分接开关。

　　（6）电力变压器绝缘套管：

　　装在变压器的油箱盖上作用是把线圈引线端头从油箱中引出，并使引线与油箱绝缘。

电压高于110KV采用电容式套管。

　　（7）电力变压器变压器油：

　　要求：

高的介质强度和低的粘度，高的发火点和低的凝固点，不含酸、碱、灰尘和水分等杂质。

　　作用：

加强绝缘和散热。

　　（8）电力变压器测温装置：

监测变压器的油面温度。

小型的油浸式变压器用水银温度计，较大的变压器用压力式温度计。

温度计用以监测上层油温。

三个指针：

85℃55℃实际温度

二、技术参数：

变压器在规定的使用环境和运行条件下，主要技术数据一般都都标注在变压器的铭牌上。

主要包括：

额定容量、额定电压及其分接、额定频率、绕组联结组以及额定性能数据（阻抗电压、空载电流、空载损耗和负载损耗）和总重。

　　A、额定容量（kVA）：

额定电压.额定电流下连续运行时,能输送的容量。

　　B、额定电压（kV）：

变压器长时间运行时所能承受的工作电压.为适应电网电压变化的需要,变压器高压侧都有分接抽头,通过调整高压绕组匝数来调节低压侧输出电压.

　　C、额定电流（A）:

变压器在额定容量下,允许长期通过的电流.

　　D、空载损耗（kW）:

当以额定频率的额定电压施加在一个绕组的端子上，其余绕组开路时所吸取的有功功率。

与铁心硅钢片性能及制造工艺、和施加的电压有关.

　　E、空载电流（%）:

当变压器在额定电压下二次侧空载时,一次绕组中通过的电流.一般以额定电流的百分数表示.

　　F、负载损耗（kW）:

把变压器的二次绕组短路,在一次绕组额定分接位置上通入额定电流,此时变压器所消耗的功率.

　　G、阻抗电压（%）：

把变压器的二次绕组短路,在一次绕组慢慢升高电压,当二次绕组的短路电流等于额定值时,此时一次侧所施加的电压.一般以额定电压的百分数表示.

　　H、相数和频率：

三相开头以S表示，单相开头以D表示。

中国国家标准频率f为50Hz。

国外有60Hz的国家（如美国）。

　　I、温升与冷却：

变压器绕组或上层油温与变压器周围环境的温度之差,称为绕组或上层油面的温升.油浸式变压器绕组温升限值为65K、油面温升为55K。

冷却方式也有多种：

油浸自冷、强迫风冷，水冷，管式、片式等。

J、绝缘水平：

有绝缘等级标准。

绝缘水平的表示方法举例如下：

高压额定电压为35kV级，低压额定电压为10kV级的变压器绝缘水平表示为LI200AC85/LI75AC35，其中LI200表示该变压器高压雷电冲击耐受电压为200kV，工频耐受电压为85kV，低压雷电冲击耐受电压为75kV，工频耐受电压为35kV.奥克斯高科技有限公司目前的油浸变压器产品的绝缘水平为LI75AC35，表示变压器高压雷电冲击耐受电压为75kV，工频耐受电压为35kV，因为低压是400V，可以不考虑。

K、联结组标号：

根据变压器一.二次绕组的相位关系,把变压器绕组连接成各种不同的组合,称为绕组的联结组。

为了区别不同的联结组,常采用时钟表示法,即把高压侧线电压的相量作为时钟的长针,固定在12上,低压侧线电压的相量作为时钟的短针,看短针指在哪一个数字上,就作为该联结组的标号.如Dyn11表示一次绕组是（三角形）联结，二次绕组是带有中心点的（星形）联结，组号为（11）点。

对不同类型的变压器都有相应的技术要求，可用相应的技术参数表示。

如电源变压器的主要技术参数有：

额定功率、额定电压和电压比、额定频率、工作温度等级、温升、电压调整率、绝缘性能和防潮性能，对于一般低频变压器的主要技术参数是：

变压比、频率特性、非线性失真、磁屏蔽和静电屏蔽、效率等。

1.电压比：

变压器两组线圈圈数分别为N1和N2，N1为初级，N2为次级。

在初级线圈上加一交流电压，在次级线圈两端就会产生感应电动势。

当N2>

N1时，其感应电动势要比初级所加的电压还要高，这种变压器称为升压变压器：

反之则为升压变压器。

2.变压器的效率：

在额定功率时，变压器的输出功率和输入功率的比值，叫做变压器的效率，即

式中η为变压器的效率；

P1为输入功率，P2为输出功率。

当变压器的输出功率P2等于输入功率P1时，效率η等于100%，变压器将不产生任何损耗。

但实际上这种变压器是没有的。

变压器传输电能时总要产生损耗，这种损耗主要有铜损和铁损。

铜损是指变压器线圈电阻所引起的损耗。

当电流通过线圈电阻发热时，一部分电能就转变为热能而损耗。

由于线圈一般都由带绝缘的铜线缠绕而成，因此称为铜损。

变压器的铁损包括两个方面。

一是磁滞损耗，当交流电流通过变压器时，通过变压器硅钢片的磁力线其方向和大小随之变化，使得硅钢片内部分子相互摩擦，放出热能，从而损耗了一部分电能，这便是磁滞损耗。

另一是涡流损耗，当变压器工作时。

铁芯中有磁力线穿过，在与磁力线垂直的平面上就会产生感应电流，由于此电流自成闭合回路形成环流，且成旋涡状，故称为涡流。

涡流的存在使铁芯发热，消耗能量，这种损耗称为涡流损耗。

变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系，通常功率越大，损耗与输出功率比就越小，效率也就越高。

反之，功率越小，效率也就越低。

三、并列运行条件

变压器是电力网中的重要电气设备，由于连续运行的时间长，为了使变压器安全经济运行及提高供电的可靠性和灵活性，在运行中通常将两台或以上变压器并列运行。

变压器并列运行，就是将两台或以上变压器的一次绕组并联在同一电压的母线上，二次绕组并联在另一电压的母线上运行。

其意义是：

当一台变压器发生故障时，并列运行的其它变压器仍可以继续运行，以保证重要用户的用电；

或当变压器需要检修时可以先并联上备用变压器，再将要检修的变压器停电检修，既能保证变压器的计划检修，又能保证不中断供电，提高供电的可靠性。

又由于用电负荷季节性很强，在负荷轻的季节可以将部分变压器退出运行，这样既可以减少变压器的空载损耗，提高效率，又可以减少无功励磁电流，改善电网的功率因数，提高系统的经济性。

变压器并列运行最理想的运行情况是：

当变压器已经并列起来，但还没有带负荷时，各台变压器之间应没有循环电流；

同时带上负荷后各台变压器能合理地分配负荷，即应该按照它们各自的容量比例来分担负荷。

因此，为了达到理想的运行情况，变压器并列运行时必须满足下面一个条件：

并列运行条件

不能满足时产生的后果

允许差别的范围

电压相等

若二次电压不相等,会在绕组内产生一个循环电流,降低变压器的输出容量,甚至烧毁绕组

并列运行的变压器的电压比差值不应超过0.5%。

阻抗电压百分数UK%相等（短路阻抗百分数Zk%相等）

短路电压