變壓器用第二章

1、 第二章第二章 變壓器變壓器 變壓器：是一種靜止的電機(jī)，它利用電變壓器：是一種靜止的電機(jī)，它利用電磁感應(yīng)原理將一種電壓、電流的交流電磁感應(yīng)原理將一種電壓、電流的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓、電流的能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓、電流的電能。換句話說(shuō)，變壓器就是實(shí)現(xiàn)電能電能。換句話說(shuō)，變壓器就是實(shí)現(xiàn)電能在不同等級(jí)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換在不同等級(jí)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換,能量既不能增能量既不能增加又不能減少。加又不能減少。變壓器變壓器 1.1 變壓器的基本結(jié)構(gòu)和分類變壓器的基本結(jié)構(gòu)和分類一、變壓器的基本結(jié)構(gòu)：一、變壓器的基本結(jié)構(gòu)： 電力變壓器的基本構(gòu)成部分有：鐵心、繞電力變壓器的基本構(gòu)成部分有：鐵心、繞組、絕緣套管、油

2、箱及其他附件等，其中組、絕緣套管、油箱及其他附件等，其中鐵心和繞組是變壓器的主要部件，稱為器鐵心和繞組是變壓器的主要部件，稱為器身。圖身。圖1-21-2是油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)圖。是油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)圖。 1、鐵心和繞組：變壓器中最主要的部、鐵心和繞組：變壓器中最主要的部 件，他們構(gòu)件，他們構(gòu)成了變壓器的器身。成了變壓器的器身。 1）鐵心：構(gòu)成了變壓器的磁路，同時(shí)又是套裝）鐵心：構(gòu)成了變壓器的磁路，同時(shí)又是套裝繞組的骨架。繞組的骨架。鐵心由鐵心柱和鐵軛兩部分構(gòu)成。鐵心由鐵心柱和鐵軛兩部分構(gòu)成。鐵心柱上套繞組，鐵軛將鐵心柱連接起來(lái)形成閉鐵心柱上套繞組，鐵軛將鐵心柱連接起來(lái)形成閉合磁路。合磁路

3、。 鐵心材料：為了提高磁路的導(dǎo)磁性能，減少鐵心鐵心材料：為了提高磁路的導(dǎo)磁性能，減少鐵心中的磁滯、渦流損耗，鐵心一般用高磁導(dǎo)率的磁中的磁滯、渦流損耗，鐵心一般用高磁導(dǎo)率的磁性材料性材料硅鋼片疊成。硅鋼片有熱軋和冷軋兩硅鋼片疊成。硅鋼片有熱軋和冷軋兩種，其厚度為種，其厚度為0.350.350.50.5mmmm，兩面涂以厚兩面涂以厚0.020.020.230.23mmmm的漆膜，使片與片之間絕緣。的漆膜，使片與片之間絕緣。 鐵心型式鐵心型式 ：變壓器鐵心的結(jié)構(gòu)有心式、殼：變壓器鐵心的結(jié)構(gòu)有心式、殼式和漸開線式等形式。殼式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是式和漸開線式等形式。殼式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是鐵心包圍繞組的頂面、底面和側(cè)面

4、，如圖鐵心包圍繞組的頂面、底面和側(cè)面，如圖所示。心式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是鐵心柱被繞組包所示。心式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是鐵心柱被繞組包圍，如圖所示。殼式結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度較好，圍，如圖所示。殼式結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度較好，但制造復(fù)雜，但制造復(fù)雜， 心式結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，繞組的裝配及絕緣比心式結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，繞組的裝配及絕緣比較容易較容易，電力變壓器的鐵心主要采用心式，電力變壓器的鐵心主要采用心式結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。 鐵心疊裝鐵心疊裝 ：變壓：變壓器的鐵心一般是由剪成一器的鐵心一般是由剪成一定形狀的硅鋼片疊裝而成。為了減小接縫定形狀的硅鋼片疊裝而成。為了減小接縫間隙以減小激磁電流，一般采用交錯(cuò)式疊間隙以減小激磁電流，一般采用交錯(cuò)式疊法，使法

5、，使相鄰層的接縫錯(cuò)開。相鄰層的接縫錯(cuò)開。 鐵心截面鐵心截面: :鐵心柱的截面一般作成階梯形，鐵心柱的截面一般作成階梯形，以充分利用繞組內(nèi)圓空間。容量較大的變以充分利用繞組內(nèi)圓空間。容量較大的變壓器，鐵心中常設(shè)有油道，以改善鐵心內(nèi)壓器，鐵心中常設(shè)有油道，以改善鐵心內(nèi)部的散熱條件，如圖所示。部的散熱條件，如圖所示。 2）繞組：）繞組：繞組是變壓器的電路部分，它由銅或繞組是變壓器的電路部分，它由銅或 鋁絕緣導(dǎo)線繞制而成鋁絕緣導(dǎo)線繞制而成 。 一次繞組（原繞組）：輸入電能一次繞組（原繞組）：輸入電能 二次繞組（副繞組）：輸出電能二次繞組（副繞組）：輸出電能 他們通常套裝在同一個(gè)心柱上，一次和二次繞組他

6、們通常套裝在同一個(gè)心柱上，一次和二次繞組具有不同的匝數(shù)，通過(guò)電磁感應(yīng)作用，一次繞組具有不同的匝數(shù)，通過(guò)電磁感應(yīng)作用，一次繞組的電能就可傳遞到二次繞組，且使一、二次繞組的電能就可傳遞到二次繞組，且使一、二次繞組具有不同的電壓和電流。具有不同的電壓和電流。 其中，兩個(gè)繞組中，電壓較高的稱為高壓繞組，其中，兩個(gè)繞組中，電壓較高的稱為高壓繞組，相應(yīng)的電壓較低的稱為低壓繞組。從高、低壓繞相應(yīng)的電壓較低的稱為低壓繞組。從高、低壓繞組的相對(duì)位置來(lái)看，變壓器的繞組又可分為同心組的相對(duì)位置來(lái)看，變壓器的繞組又可分為同心式、交迭式。由于同心式繞組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方式、交迭式。由于同心式繞組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，所以，

7、國(guó)產(chǎn)的均采用這種結(jié)構(gòu)，交迭式主要便，所以，國(guó)產(chǎn)的均采用這種結(jié)構(gòu)，交迭式主要用于特種變壓器中。用于特種變壓器中。 2、其他部件：除器身外，典型的油鋟電力變壓、其他部件：除器身外，典型的油鋟電力變壓 器中還有油箱、變壓器油、絕緣套管及繼電保護(hù)器中還有油箱、變壓器油、絕緣套管及繼電保護(hù)裝置等部件。裝置等部件。 二、變壓器的分類二、變壓器的分類： 變壓器的種類很多，可按其用途、結(jié)構(gòu)、相數(shù)、變壓器的種類很多，可按其用途、結(jié)構(gòu)、相數(shù)、冷卻方式等不同來(lái)進(jìn)行分類。冷卻方式等不同來(lái)進(jìn)行分類。1 1、按用途分類、按用途分類，可分為電力變壓器（主要用在輸可分為電力變壓器（主要用在輸配電系統(tǒng)中，又分為升壓變壓器、降壓

8、變壓器、配電系統(tǒng)中，又分為升壓變壓器、降壓變壓器、聯(lián)絡(luò)變壓器和廠用變壓器）、儀用互感器（電壓聯(lián)絡(luò)變壓器和廠用變壓器）、儀用互感器（電壓互感器和電流互感器）、特種變壓器（如調(diào)壓變互感器和電流互感器）、特種變壓器（如調(diào)壓變壓器、試驗(yàn)變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、壓器、試驗(yàn)變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、電焊變壓器等）。電焊變壓器等）。 2 2、按繞組數(shù)目分類、按繞組數(shù)目分類: :可分為雙繞組變壓器可分為雙繞組變壓器, ,三繞三繞 組變壓器、多繞組變壓器和自耦變壓器。組變壓器、多繞組變壓器和自耦變壓器。 3 3、按鐵心結(jié)構(gòu)分類，有心式變壓器和殼式變壓、按鐵心結(jié)構(gòu)分類，有心式變壓器和殼式變壓器。器。

9、 4 4、按相數(shù)分類，有單相變壓器、三相變壓器和、按相數(shù)分類，有單相變壓器、三相變壓器和多相變壓器。多相變壓器。 5 5、按冷卻介質(zhì)和冷卻方式分類，可分為油浸式、按冷卻介質(zhì)和冷卻方式分類，可分為油浸式變壓器（包括油浸自冷式、油浸風(fēng)冷式、油浸強(qiáng)變壓器（包括油浸自冷式、油浸風(fēng)冷式、油浸強(qiáng)迫油循環(huán)式）、干式變壓器、充氣式變壓器。迫油循環(huán)式）、干式變壓器、充氣式變壓器。 6 6、電力變壓器按容量大小通常分為小型變、電力變壓器按容量大小通常分為小型變壓器（容量為壓器（容量為1010630630kVAkVA）、）、中型變壓器中型變壓器（容量為（容量為80080063006300kVAkVA）、）、大型變壓

10、器大型變壓器（容量為（容量為800080006300063000kVAkVA）和特大型變壓和特大型變壓器（容量在器（容量在9000090000kVAkVA及以上）。及以上）。三、額定值三、額定值： 額定值是制造廠對(duì)變壓器在指定工作條件額定值是制造廠對(duì)變壓器在指定工作條件下運(yùn)行時(shí)所規(guī)定的一些量值。額下運(yùn)行時(shí)所規(guī)定的一些量值。額定值通常定值通常標(biāo)注在變壓器的銘牌上。變壓器的額定值標(biāo)注在變壓器的銘牌上。變壓器的額定值主要有：主要有： 1 1、額定容量、額定容量S SN N 額定容量是指額定運(yùn)行時(shí)的視在功率。以額定容量是指額定運(yùn)行時(shí)的視在功率。以 VAVA、kVAkVA或或MVAMVA表示。由于變壓器

11、的效率很表示。由于變壓器的效率很高，通常一、二次側(cè)的額定容量設(shè)計(jì)成相高，通常一、二次側(cè)的額定容量設(shè)計(jì)成相等。等。 2、額定電壓額定電壓U U2N2N和和U U2N2N 正常運(yùn)行時(shí)規(guī)定加在一次側(cè)的端電壓稱為正常運(yùn)行時(shí)規(guī)定加在一次側(cè)的端電壓稱為變壓器一次側(cè)的額定電壓變壓器一次側(cè)的額定電壓U U2N2N。二次側(cè)的額二次側(cè)的額定電壓定電壓U U2N2N 是指變壓器一次側(cè)加額定電壓時(shí)是指變壓器一次側(cè)加額定電壓時(shí)二次側(cè)的空載電壓。額定電壓以二次側(cè)的空載電壓。額定電壓以V V或或kVkV表示。表示。對(duì)三相變壓器，額定電壓是指線電壓。對(duì)三相變壓器，額定電壓是指線電壓。 3 3、 額定電流額定電流I I2N2N

12、和和I I2N2N 根據(jù)額定容量和額定電壓計(jì)算出的線電流，稱為根據(jù)額定容量和額定電壓計(jì)算出的線電流，稱為 額定電流，以額定電流，以A A表示。表示。 對(duì)單相變壓器對(duì)單相變壓器對(duì)三相變壓器對(duì)三相變壓器 4 4、額定頻率、額定頻率 f fN N 除額定值外，變壓器的相數(shù)、繞組連接方式及聯(lián)結(jié)除額定值外，變壓器的相數(shù)、繞組連接方式及聯(lián)結(jié)組別、短路電壓、運(yùn)行方式和冷卻方式等均標(biāo)注在組別、短路電壓、運(yùn)行方式和冷卻方式等均標(biāo)注在銘牌上。額定狀態(tài)是電機(jī)的理想工作狀態(tài)，具有優(yōu)銘牌上。額定狀態(tài)是電機(jī)的理想工作狀態(tài)，具有優(yōu)良的性能，可長(zhǎng)期工作。良的性能，可長(zhǎng)期工作。NNNNNNUSIUSI2211;NNNNNNUS

13、IUSI22113;3 四、變壓器在鐵路信號(hào)設(shè)備供電的應(yīng)用四、變壓器在鐵路信號(hào)設(shè)備供電的應(yīng)用v 鐵路信號(hào)用變壓器，多采用低壓小功率的干式自鐵路信號(hào)用變壓器，多采用低壓小功率的干式自冷變壓器。主要由信號(hào)、軌道、道岔表示、扼流、冷變壓器。主要由信號(hào)、軌道、道岔表示、扼流、防雷等變壓器。防雷等變壓器。v BX型信號(hào)變壓器用于色燈信號(hào)機(jī)的點(diǎn)燈電路，型信號(hào)變壓器用于色燈信號(hào)機(jī)的點(diǎn)燈電路，目前廣泛采用的是目前廣泛采用的是BXl34型。其繞組組成如圖型。其繞組組成如圖1所示。所示。v BG型軌道變壓器用于軌道電路供電，目前廣型軌道變壓器用于軌道電路供電，目前廣泛使用的是泛使用的是BfiI一一50型。其繞組組

14、成如圖型。其繞組組成如圖2所示，所示，原邊接原邊接220V電源，副邊輸出電壓為電源，副邊輸出電壓為045-108V，通過(guò)改變副邊端子連接可獲所需電壓。，通過(guò)改變副邊端子連接可獲所需電壓。 Bxl一34 、BGI一50型變壓器 四 變壓器在信號(hào)設(shè)備應(yīng)用vBZ型中繼變壓器設(shè)于交流連續(xù)式軌道電路受電端，用以使鋼軌阻抗與軌道繼電器阻抗相匹配。其技術(shù)特性與BZ4型相似。v BD型道岔表示變壓器用于電氣集中聯(lián)鎖的道岔表示電路中作為道岔表示電源的隔離變壓器，現(xiàn)使用BDI一7型。v 在電氣化區(qū)段，為使?fàn)恳娏黜樌ㄟ^(guò)絕緣節(jié)，而信號(hào)電流不流經(jīng)相鄰區(qū)段，在軌道電路送、受電端等需連通牽引電流的地方設(shè)置扼流變壓器。v

15、 在信號(hào)電源設(shè)備中，變壓器作為主要部件，主要用于以下方面。v 隔離：雙繞組變壓器隔離成對(duì)地絕緣系統(tǒng)v 變壓：將引入的電壓變?yōu)樗璧碾妷?v調(diào)壓： 自耦變壓器變成連續(xù)可調(diào)的電壓 v測(cè)量：電流互感器擴(kuò)大電流表的量程五、五、 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性v變壓器的運(yùn)行特性主要有外特性和效率特性。v 外特性指在電源電壓和負(fù)載的功率因數(shù)為常值時(shí)，變壓器副邊端電壓與負(fù)載電流的變化關(guān)系，即U2=f(I2)。vcos有功功率有功功率P視在功率視在功率S=P/(P2+Q2)(1/2) v 效率特性是指在電源電壓和負(fù)載的功率因數(shù)為常值時(shí)，變壓器的效率與負(fù)載電流的變化關(guān)系。 變壓器的外特性變壓器的外特性（1）、

16、電壓變化率：）、電壓變化率：原邊為額定電壓，負(fù)載功率因數(shù)一定時(shí)，空載副邊端電壓和負(fù)載副邊端電壓之差與額定電壓比值在純電阻和感性負(fù)載時(shí)，外特性下降；在容性負(fù)載時(shí)，可能上翹；純電阻時(shí)變化較小。2022%100%NUUUU (純阻負(fù)載)（感性負(fù)載)（容性負(fù)載)此曲線稱之為變壓器的外特性此曲線稱之為變壓器的外特性電壓變化率還與負(fù)載的性質(zhì)，即電壓變化率還與負(fù)載的性質(zhì)，即功率因數(shù)功率因數(shù) 2的大小和正負(fù)有關(guān)。的大小和正負(fù)有關(guān)。 （2）、變壓器的損耗和效率：）、變壓器的損耗和效率：v 1、變壓器的功率關(guān)系：、變壓器的功率關(guān)系： 變壓器在傳遞能量的變壓器在傳遞能量的過(guò)程中將產(chǎn)生損耗，損耗可分為鐵耗和銅耗兩類。

17、過(guò)程中將產(chǎn)生損耗，損耗可分為鐵耗和銅耗兩類。通常變壓器的空載損耗指的是鐵耗，而短路損耗通常變壓器的空載損耗指的是鐵耗，而短路損耗指的是銅耗。指的是銅耗。v 變壓器的基本鐵耗主要是磁滯和渦流損耗，主變壓器的基本鐵耗主要是磁滯和渦流損耗，主要是磁滯損耗。要是磁滯損耗。v 變壓器的基本銅耗是指原、副繞組中的電阻損變壓器的基本銅耗是指原、副繞組中的電阻損耗。耗。 變壓器原邊從電網(wǎng)吸收電功率變壓器原邊從電網(wǎng)吸收電功率P1，其中很小部分功其中很小部分功率消耗在原繞組的電阻上率消耗在原繞組的電阻上(pcu1=mI12R1)和鐵心損和鐵心損耗上耗上(pFe=mI02Rm)。其余部分通過(guò)電磁感應(yīng)傳給其余部分通過(guò)

18、電磁感應(yīng)傳給副繞組，稱為電磁功率副繞組，稱為電磁功率PM。副繞組獲得的電磁功副繞組獲得的電磁功率中又有很小部分消耗在副繞組的電阻上率中又有很小部分消耗在副繞組的電阻上(pcu2=mI22R2)，其余的傳輸給負(fù)載，即輸出功率其余的傳輸給負(fù)載，即輸出功率: 這樣，變壓器的功率關(guān)系可表示如下：這樣，變壓器的功率關(guān)系可表示如下：所以變壓器的效率為：所以變壓器的效率為：2、效率的求解：、效率的求解：1）以按給定負(fù)載條件直接給變壓器加負(fù)載，測(cè)出以按給定負(fù)載條件直接給變壓器加負(fù)載，測(cè)出輸出和輸入有功功率就可以計(jì)算出來(lái)。這種方法輸出和輸入有功功率就可以計(jì)算出來(lái)。這種方法稱為直接負(fù)載法稱為直接負(fù)載法 ，P1和和

19、P2效率相差不大效率相差不大，難以難以直接測(cè)得直接測(cè)得，且效率實(shí)驗(yàn)耗電多，不經(jīng)濟(jì)。因而，且效率實(shí)驗(yàn)耗電多，不經(jīng)濟(jì)。因而，采用間接法，測(cè)出各種損耗計(jì)算效率。采用間接法，測(cè)出各種損耗計(jì)算效率。2211PpppPcuFecu%10011%10012Ppppp 2）電力變壓器可以應(yīng)用間接法計(jì)算效率，電力變壓器可以應(yīng)用間接法計(jì)算效率， 間接法又稱損耗分析法。間接法又稱損耗分析法。其優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)需給變壓其優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)需給變壓器直接加負(fù)載，也無(wú)需運(yùn)用等效電路計(jì)算，器直接加負(fù)載，也無(wú)需運(yùn)用等效電路計(jì)算，只要只要進(jìn)行空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)，測(cè)出額定電壓時(shí)的空進(jìn)行空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)，測(cè)出額定電壓時(shí)的空載損耗載損耗p p0

20、 0和額定電流時(shí)的短路損耗和額定電流時(shí)的短路損耗p pkNkN就可以方便就可以方便地計(jì)算出任意負(fù)載下的效率。地計(jì)算出任意負(fù)載下的效率。在應(yīng)用間接法求變壓器的效率時(shí)通常作如下假定：在應(yīng)用間接法求變壓器的效率時(shí)通常作如下假定： 1.忽略忽略變壓器變壓器空載空載運(yùn)行時(shí)的運(yùn)行時(shí)的銅耗銅耗，用，用額定電壓額定電壓下的下的空載損耗空載損耗p0來(lái)代替鐵耗來(lái)代替鐵耗pFe，即即pFe=p0，它不隨負(fù)它不隨負(fù)載大小而變化，稱為載大小而變化，稱為不變損耗不變損耗； 2.忽略短路試驗(yàn)時(shí)的鐵耗，用忽略短路試驗(yàn)時(shí)的鐵耗，用額定電流額定電流時(shí)的時(shí)的短路短路損耗損耗pkN來(lái)代替來(lái)代替額定電流時(shí)額定電流時(shí)的的銅耗銅耗。但需要

21、注意的。但需要注意的是：是： 不同負(fù)載時(shí)的不同負(fù)載時(shí)的銅耗與負(fù)載系數(shù)的平方銅耗與負(fù)載系數(shù)的平方成正成正比，比，當(dāng)短路損耗當(dāng)短路損耗pk不是在不是在IK=IN時(shí)測(cè)的，則時(shí)測(cè)的，則pkN=(IN/IK)2PK。3. 不考慮變壓器副邊電壓的變化，即認(rèn)為不考慮變壓器副邊電壓的變化，即認(rèn)為U2=U2N不變，這樣便有不變，這樣便有P2=mU2I2 cos2=mU2NI2N(I2/I2N)cos2 = SN cos 2 kNcupp2 這樣，效率的公式可變?yōu)椋哼@樣，效率的公式可變?yōu)椋?= *100% 以上的假定引起的以上的假定引起的誤差誤差不大（不大（不超過(guò)不超過(guò)0.5），），卻給計(jì)算帶來(lái)很大方便，電力變壓

22、卻給計(jì)算帶來(lái)很大方便，電力變壓器規(guī)定都用這種方法來(lái)計(jì)算效率。器規(guī)定都用這種方法來(lái)計(jì)算效率。3.3.效率特性：效率特性： 上式說(shuō)明，當(dāng)負(fù)載的功率因數(shù)上式說(shuō)明，當(dāng)負(fù)載的功率因數(shù)cos 2一定一定時(shí)，效率隨負(fù)載系數(shù)而變化。圖為變壓器時(shí)，效率隨負(fù)載系數(shù)而變化。圖為變壓器的效率曲線。的效率曲線。效率決定于鐵耗、銅耗和效率決定于鐵耗、銅耗和負(fù)載大小。負(fù)載大小。 ppSppkNNkN20220cos1 特性分析：特性分析： 1.空載時(shí)輸出功率為零，所以空載時(shí)輸出功率為零，所以=0。 2.負(fù)載較小時(shí)，損耗相對(duì)較大，功率負(fù)載較小時(shí)，損耗相對(duì)較大，功率較低。較低。 3.負(fù)載增加，效率負(fù)載增加，效率亦隨之增加。超過(guò)

23、某一亦隨之增加。超過(guò)某一負(fù)載時(shí)，因銅耗與成正比增大，效率負(fù)載時(shí)，因銅耗與成正比增大，效率反而反而降低，最大效率降低，最大效率出現(xiàn)在出現(xiàn)在 =0的地方。因此，的地方。因此，取取對(duì)對(duì)的導(dǎo)數(shù)，并令其等于零，即可求出的導(dǎo)數(shù)，并令其等于零，即可求出最高效率最高效率max時(shí)的負(fù)載系數(shù)時(shí)的負(fù)載系數(shù)m m=dd= ppkN0 max= 100 即即當(dāng)不變損耗（鐵耗）等于可變損耗（銅耗）當(dāng)不變損耗（鐵耗）等于可變損耗（銅耗）時(shí)效率最大。時(shí)效率最大。pSpNm0202cos21 六、六、 三三 相相 變變 壓壓 器器 現(xiàn)代電力系統(tǒng)都采用三相制，故三相變現(xiàn)代電力系統(tǒng)都采用三相制，故三相變壓器使用最廣泛。壓器使用最廣

24、泛。但三相變壓器也有其特殊但三相變壓器也有其特殊的問(wèn)題需要研究，例如三相變壓器的磁路系的問(wèn)題需要研究，例如三相變壓器的磁路系統(tǒng)、三相變壓器繞組的連接方法和聯(lián)結(jié)組、統(tǒng)、三相變壓器繞組的連接方法和聯(lián)結(jié)組、三相變壓器空載電動(dòng)勢(shì)的波形和三相變壓器三相變壓器空載電動(dòng)勢(shì)的波形和三相變壓器的不對(duì)稱運(yùn)行等。此外，變壓器的并聯(lián)運(yùn)行的不對(duì)稱運(yùn)行等。此外，變壓器的并聯(lián)運(yùn)行也放在本章討論。也放在本章討論。 三相變壓器的磁路系統(tǒng)三相變壓器的磁路系統(tǒng)三相變壓器的磁路系統(tǒng)三相變壓器的磁路系統(tǒng)可分為各相磁路獨(dú)立和可分為各相磁路獨(dú)立和各相磁路相關(guān)兩大類。各相磁路相關(guān)兩大類。（一）、各相磁路獨(dú)立（一）、各相磁路獨(dú)立:三相變壓器組

25、或組式三相變壓器三相變壓器組或組式三相變壓器,如圖所示如圖所示 特點(diǎn)：特點(diǎn)：1.顯然各相磁路相互獨(dú)立彼此無(wú)關(guān)顯然各相磁路相互獨(dú)立彼此無(wú)關(guān) 2.當(dāng)原方接三相對(duì)稱電源時(shí)，各相主當(dāng)原方接三相對(duì)稱電源時(shí)，各相主磁通和勵(lì)磁電源也是對(duì)稱的。磁通和勵(lì)磁電源也是對(duì)稱的。（二）、各相磁路相關(guān)：（二）、各相磁路相關(guān)：如圖所示，如圖所示， 可見(jiàn)，此時(shí)的各相磁通之間是相互聯(lián)可見(jiàn)，此時(shí)的各相磁通之間是相互聯(lián)系的，即：系的，即： 特點(diǎn)：特點(diǎn)：在這種鐵心結(jié)構(gòu)的變壓器中，任在這種鐵心結(jié)構(gòu)的變壓器中，任一瞬間某一一瞬間某一相的磁通均以其他兩相鐵心相的磁通均以其他兩相鐵心為回路，因此各相磁路彼此相關(guān)聯(lián)。為回路，因此各相磁路彼此相

26、關(guān)聯(lián)。 .0CBA 七七 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行變壓器的并聯(lián)運(yùn)行（一）、并聯(lián)運(yùn)行的定義：（一）、并聯(lián)運(yùn)行的定義： 是指將兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器的原方和副方分別是指將兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器的原方和副方分別接在公共母線上，同時(shí)向負(fù)載供電的運(yùn)行方接在公共母線上，同時(shí)向負(fù)載供電的運(yùn)行方式，如圖所示。式，如圖所示。 （二）、并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)：（二）、并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)： 1）可以提高供電的可靠性。）可以提高供電的可靠性。 2）可以根據(jù)負(fù)荷的大小調(diào)整投入并聯(lián)運(yùn)）可以根據(jù)負(fù)荷的大小調(diào)整投入并聯(lián)運(yùn)行變壓器的臺(tái)數(shù)，以提高運(yùn)行效率；行變壓器的臺(tái)數(shù)，以提高運(yùn)行效率； 3）可以減少備用容量，并可隨著用電量）可以減少備用容量，并可隨著用電量的

27、增加，分期分批地安裝新的變壓器，以的增加，分期分批地安裝新的變壓器，以減少初投資。減少初投資。 當(dāng)然，并聯(lián)變壓器的臺(tái)數(shù)也不宜太多，因?yàn)楫?dāng)然，并聯(lián)變壓器的臺(tái)數(shù)也不宜太多，因?yàn)樵诳側(cè)萘肯嗤那闆r下，一臺(tái)大容量變壓在總?cè)萘肯嗤那闆r下，一臺(tái)大容量變壓器要比幾臺(tái)小容量變壓器造價(jià)低、基建設(shè)器要比幾臺(tái)小容量變壓器造價(jià)低、基建設(shè)投資少、占地面積小。投資少、占地面積小。 （三）、變壓器的理想并聯(lián)運(yùn)行條件（三）、變壓器的理想并聯(lián)運(yùn)行條件： 1）空載空載時(shí)并聯(lián)的各變壓器時(shí)并聯(lián)的各變壓器副繞組之間副繞組之間沒(méi)有環(huán)流沒(méi)有環(huán)流。 2）帶帶負(fù)載負(fù)載后各變壓器的后各變壓器的負(fù)載系數(shù)相等負(fù)載系數(shù)相等。 3）負(fù)載負(fù)載時(shí)各變壓器

28、時(shí)各變壓器對(duì)應(yīng)相的電流相位對(duì)應(yīng)相的電流相位相同相同（四）、并聯(lián)運(yùn)行的變壓器必須滿足以下三個(gè)條四）、并聯(lián)運(yùn)行的變壓器必須滿足以下三個(gè)條件件：1）各變壓器高、低壓方的額定電壓分別相等，）各變壓器高、低壓方的額定電壓分別相等， 即即各變壓器的各變壓器的變比變比相等；相等；2) 各變壓器的各變壓器的聯(lián)結(jié)組聯(lián)結(jié)組相同；相同；3）短路電抗與短路電阻之比相等短路電抗與短路電阻之比相等。上述三個(gè)條件中，條件上述三個(gè)條件中，條件2必須嚴(yán)格保證。必須嚴(yán)格保證。 （五（五)、條件不滿足時(shí)的情況：、條件不滿足時(shí)的情況： 1）如果各變壓器的）如果各變壓器的聯(lián)結(jié)組不同聯(lián)結(jié)組不同：將會(huì)在：將會(huì)在變壓器的變壓器的副繞組副繞組

29、所構(gòu)成的所構(gòu)成的回路回路上產(chǎn)生一個(gè)上產(chǎn)生一個(gè)很大的很大的電壓差電壓差，這樣的電壓差作用在變壓，這樣的電壓差作用在變壓器必然產(chǎn)生很大的器必然產(chǎn)生很大的環(huán)流環(huán)流（幾倍于額定電（幾倍于額定電 流）流）它將它將燒壞變壓器燒壞變壓器的繞組，因此聯(lián)結(jié)組不同的繞組，因此聯(lián)結(jié)組不同的變壓器絕對(duì)不能并聯(lián)運(yùn)行。的變壓器絕對(duì)不能并聯(lián)運(yùn)行。 2）變比不相等變比不相等時(shí)：時(shí)：在并聯(lián)運(yùn)行的變壓器之在并聯(lián)運(yùn)行的變壓器之間也會(huì)產(chǎn)生間也會(huì)產(chǎn)生環(huán)流環(huán)流。 八、八、 變壓器的過(guò)渡過(guò)程變壓器的過(guò)渡過(guò)程v在實(shí)際運(yùn)行中，有時(shí)會(huì)受到外界因素的急劇在實(shí)際運(yùn)行中，有時(shí)會(huì)受到外界因素的急劇擾動(dòng)，如擾動(dòng)，如負(fù)載突然變化、空載合閘到電源、負(fù)載突然變

30、化、空載合閘到電源、副方突然短路及過(guò)電壓沖擊副方突然短路及過(guò)電壓沖擊等等，原來(lái)的穩(wěn)定，原來(lái)的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)必然遭到破壞，各電磁量要經(jīng)歷一運(yùn)行狀態(tài)必然遭到破壞，各電磁量要經(jīng)歷一個(gè)急劇的變化過(guò)程才能達(dá)到新的穩(wěn)定運(yùn)行狀個(gè)急劇的變化過(guò)程才能達(dá)到新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。態(tài)。這種從一種穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)過(guò)渡到另一種這種從一種穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)過(guò)渡到另一種穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)程，稱為瞬變過(guò)程。穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)程，稱為瞬變過(guò)程。過(guò)電流現(xiàn)象過(guò)電流現(xiàn)象v空載合閘空載合閘：變壓器副邊開路，將原邊接：變壓器副邊開路，將原邊接 入電源。入電源。v在在穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，變壓器的運(yùn)行時(shí)，變壓器的空載電流很小空載電流很小，僅為額定電流的僅為額定電流的

31、310% %。但在。但在空載合閘空載合閘時(shí)時(shí)卻可能出現(xiàn)卻可能出現(xiàn)很大的沖擊電流很大的沖擊電流，其值可達(dá)穩(wěn)，其值可達(dá)穩(wěn)態(tài)空載電流的幾十倍甚至態(tài)空載電流的幾十倍甚至上百倍上百倍，相當(dāng)于，相當(dāng)于幾倍的額定電流。如不采取適當(dāng)措施，則幾倍的額定電流。如不采取適當(dāng)措施，則可能使可能使開關(guān)跳閘開關(guān)跳閘，變壓器不能順利投入電，變壓器不能順利投入電網(wǎng)。網(wǎng)。過(guò)電流的影響過(guò)電流的影響 在整個(gè)瞬變過(guò)程中，大部分時(shí)間內(nèi)的沖擊在整個(gè)瞬變過(guò)程中，大部分時(shí)間內(nèi)的沖擊電流都在額定電流值以下。因此，無(wú)論從電流都在額定電流值以下。因此，無(wú)論從電磁力或溫升來(lái)考慮，對(duì)變壓器本身沒(méi)有電磁力或溫升來(lái)考慮，對(duì)變壓器本身沒(méi)有多大危害。但在最初

32、幾個(gè)周期內(nèi)，多大危害。但在最初幾個(gè)周期內(nèi)，沖擊電沖擊電流可能使過(guò)電流保護(hù)裝置誤動(dòng)作流可能使過(guò)電流保護(hù)裝置誤動(dòng)作。為了防。為了防止這種現(xiàn)象發(fā)生，加止這種現(xiàn)象發(fā)生，加快快合閘電流的衰減合閘電流的衰減，可在變壓器可在變壓器原邊串入一個(gè)合閘電阻原邊串入一個(gè)合閘電阻，合閘，合閘完后再將該電阻切除。完后再將該電阻切除。過(guò)電流過(guò)電流：變壓器副方突然短路時(shí)的瞬：變壓器副方突然短路時(shí)的瞬變過(guò)程變過(guò)程v副方突然短路副方突然短路時(shí)，短路電流很大，形成過(guò)電時(shí)，短路電流很大，形成過(guò)電流現(xiàn)象。流現(xiàn)象。v在分析副方發(fā)生短路時(shí)的瞬變過(guò)程時(shí)，思路在分析副方發(fā)生短路時(shí)的瞬變過(guò)程時(shí)，思路和前面所分析的空載和閘的瞬變過(guò)程時(shí)一樣和前面

33、所分析的空載和閘的瞬變過(guò)程時(shí)一樣的，所以在這里，不在進(jìn)行詳細(xì)的闡述，得的，所以在這里，不在進(jìn)行詳細(xì)的闡述，得到結(jié)論如下：到結(jié)論如下：v在突然短路時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的沖擊電流，在突然短路時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的沖擊電流，它會(huì)在變壓器繞組上產(chǎn)生很大的電磁力，它會(huì)在變壓器繞組上產(chǎn)生很大的電磁力，嚴(yán)重時(shí)可能使變壓器繞組變形而損壞。嚴(yán)重時(shí)可能使變壓器繞組變形而損壞。v突然短路時(shí)的電磁力：突然短路時(shí)的電磁力： 在發(fā)生突然短路時(shí)，變壓器的繞組處在漏在發(fā)生突然短路時(shí)，變壓器的繞組處在漏磁場(chǎng)中，繞組中的電流與漏磁場(chǎng)相互作用，磁場(chǎng)中，繞組中的電流與漏磁場(chǎng)相互作用，在繞組的導(dǎo)線中產(chǎn)生電磁力，嚴(yán)重時(shí)可達(dá)在繞組的導(dǎo)線中產(chǎn)生電磁

34、力，嚴(yán)重時(shí)可達(dá)到額定運(yùn)行時(shí)的到額定運(yùn)行時(shí)的400-900倍！倍！變變 壓壓 器器 的的 過(guò)過(guò) 電電 壓壓 現(xiàn)現(xiàn) 象象 變壓器變壓器運(yùn)行時(shí)運(yùn)行時(shí)，由于某種原因使得變壓器承受的，由于某種原因使得變壓器承受的電壓超過(guò)它電壓超過(guò)它的最大允許工作的最大允許工作電壓電壓時(shí)，稱為時(shí)，稱為過(guò)電壓過(guò)電壓。過(guò)電壓。過(guò)電壓對(duì)變壓器的影對(duì)變壓器的影響卻很大，它可能導(dǎo)致響卻很大，它可能導(dǎo)致絕緣擊穿絕緣擊穿，因此必須采取有效措施，因此必須采取有效措施，防止過(guò)電壓的產(chǎn)生或進(jìn)行有效的保護(hù)。防止過(guò)電壓的產(chǎn)生或進(jìn)行有效的保護(hù)。 電壓超過(guò)了最大工作電壓都可稱為過(guò)電壓，但通常把過(guò)電壓理解為周期性或非周期性的短時(shí)間沖擊電壓。過(guò)電壓產(chǎn)生

35、于以下情況：1、操作過(guò)電壓：變壓器接入或斷開 2、故障過(guò)電壓：系統(tǒng)中發(fā)生短路或間歇接地而產(chǎn)生 3、大氣過(guò)電壓：雷電過(guò)電壓防護(hù)措施v 為了進(jìn)行過(guò)壓防護(hù)，一般采用以下措施：v 1、避雷器防護(hù)； 2、加強(qiáng)絕緣； v3、靜電防護(hù)；九 變壓器的維修 v變壓器的維修包括運(yùn)行前的檢查和運(yùn)行中的監(jiān)視和維護(hù)，是保證其安全運(yùn)行的重要工作。運(yùn)行前對(duì)變壓器進(jìn)行檢查，檢查項(xiàng)目如下： 1、檢查變壓器的額定電壓和容量是否符合要求。 2、檢查變壓器的內(nèi)外是否清潔，各部螺絲是否完好，安裝是否牢固，硅鋼片是否夾緊。 運(yùn)行前檢查v3、檢查分接頭調(diào)壓板是否安裝牢固，分接頭的選定是否與所需電壓相適應(yīng)。 v4、檢查高、低壓繞組接線是否正確，引線有無(wú)破裂或斷股情況，絕緣是否包扎完好。v5、用1000V兆歐表測(cè)量繞組間及對(duì)地絕緣電阻。如線圈受潮，應(yīng)進(jìn)行干燥處理。v 6、檢查變壓器接地線是否聯(lián)接完好。v 7、檢查變壓器的熔斷器是否符合要求。 在運(yùn)行中進(jìn)行監(jiān)視和維護(hù)v1、變壓器有無(wú)異常聲音。v 2、各引線接頭有無(wú)松動(dòng)及跳火情況