電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)2、變壓器

1、電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ) 第二章第二章 變壓器變壓器2022-6-1922.1 2.1 變壓器結(jié)構(gòu)及工作原理變壓器結(jié)構(gòu)及工作原理2022-6-1932.1.1 2.1.1 變壓器基本工作原理變壓器基本工作原理 變壓器依據(jù)電磁感應(yīng)定律工作。如圖21所示，它的結(jié)構(gòu)主要是由兩個(gè)（或兩個(gè)以上）互相絕緣的繞組套在一個(gè)共同的鐵心上。繞組之間有磁的耦合，但沒(méi)有電的直接聯(lián)系。通常兩個(gè)繞組中一個(gè)接到交流電源，稱(chēng)為一次繞組（一次側(cè)或原繞組）。另一個(gè)繞組接到負(fù)載，稱(chēng)為二次繞組（二次側(cè)或副繞組）。2022-6-194變壓器的基本工作原理2022-6-195變壓器的基本工作原理 變壓器一次、二次側(cè)電壓之比決定于一次

2、、二次繞組匝數(shù)之比，只要改變一次、二次繞組的匝數(shù)，便可達(dá)到改變電壓的目的。這就是變壓器利用電磁感應(yīng)原理，把一種電壓等級(jí)的交流電能轉(zhuǎn)變成頻率相同的另一種電壓等級(jí)的交流電能的基本工作原理。2022-6-1962.1.2 2.1.2 變壓器的分類(lèi)變壓器的分類(lèi) 變壓器可以按用途、繞組數(shù)目、相數(shù)、冷卻方式分別進(jìn)行分類(lèi)。 按用途分類(lèi)為：電力變壓器、儀用互感器、特殊用途變壓器（如電爐，整流，實(shí)驗(yàn)等）； 按繞組數(shù)目分類(lèi)為：雙繞組變壓器、三繞組變壓器、自耦變壓器； 按相數(shù)分類(lèi)為：?jiǎn)蜗嘧儔浩?、三相變壓器?按冷卻方式分類(lèi)為：以空氣為冷卻介質(zhì)的干式變壓器、以油為冷卻介質(zhì)的油浸變壓器。2022-6-197各種變壓器各

3、種變壓器2022-6-1982.1.3 2.1.3 變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的主要結(jié)構(gòu)： 鐵心和繞組。 鐵心是變壓器的磁路部分； 繞組是變壓器的電路部分。 鐵心通常用0.35mm厚、表面涂有絕緣漆的硅鋼片沖成一定的形狀疊制而成。2022-6-199電力變壓器結(jié)構(gòu)電力變壓器結(jié)構(gòu) 如圖22所示是一臺(tái)三相油浸式電力變壓器的外形。 電力變壓器的主要結(jié)構(gòu)部件有：鐵心和繞組兩個(gè)基本部分組成的器身，以及放置器身且盛滿變壓器油的油箱。此外，還有絕緣套管及其它附件等部分組成。2022-6-1910 1. 1.鐵心鐵心2022-6-1911 鐵心外形鐵心外形 圖24所示是一臺(tái)三相雙繞組變壓器鐵心的外形圖。鐵

4、心既是構(gòu)成變壓器磁路的主要部分，它又是變壓器的機(jī)械骨架，其作用是使兩個(gè)繞組的磁耦合達(dá)到最佳狀態(tài)。 2022-6-19122.2.繞組繞組 繞組是變壓器的電路部分，它由包有絕緣材料的銅（或鋁）的、圓或扁的導(dǎo)線繞制而成。為了便于絕緣，裝配時(shí)，一般讓低壓繞組靠近鐵心，高壓繞組套裝在低壓繞組外面，高、低壓繞組間設(shè)置有油道（或氣道），以加強(qiáng)絕緣和散熱。高、低壓繞組兩端到鐵軛之間都要襯墊端部絕緣板。將繞組裝配到鐵心上時(shí)成為器身。2022-6-1913繞組分布繞組分布2022-6-1914繞組的型式 從高、低壓繞組之間的相對(duì)位置來(lái)看，變壓器的繞組可分為同心式和交疊式兩類(lèi)。同心式繞組的高、低壓繞組都做成圓筒狀

5、，同心地套裝在鐵心柱上。交疊式繞組都做成餅式，高、低壓繞組互相交疊放置 。2022-6-1915繞組的型式 根據(jù)變壓器的電壓等級(jí)和不同容量的要求，其中常用同心式繞組的結(jié)構(gòu)按其繞制方法不同又可分為圓筒式、糾結(jié)式、連續(xù)式、 螺旋式等基本型式。 2022-6-19163.3.絕緣套管絕緣套管 變壓器的絕緣可分為外部絕緣和內(nèi)部絕緣。 外部絕緣是指油箱蓋外的絕緣，主要是指變壓器的高、低壓繞組引線從油箱內(nèi)穿過(guò)油箱蓋時(shí)，必須經(jīng)過(guò)絕緣套管，以使高壓引線和接地的油箱絕緣。絕緣套管一般是瓷質(zhì)的，為了增加爬電距離，套管外形做成多級(jí)傘形，10kV35kV套管采用充油結(jié)構(gòu)。 內(nèi)部絕緣是指油箱蓋內(nèi)部的絕緣，主要是繞組絕緣

6、、內(nèi)部引線絕緣等。2022-6-19174.4.油箱及其它附件油箱及其它附件 （1）油箱及變壓器油（2）儲(chǔ)油柜（3）散熱器（4）氣體繼電器（5）安全氣道11主油箱；主油箱；22儲(chǔ)油箱；儲(chǔ)油箱；33氣體繼電器；氣體繼電器；44安全氣道安全氣道 2022-6-1918氣體繼電器 氣體繼電器又稱(chēng)瓦斯繼電器，它是變壓器內(nèi)部故障的保護(hù)裝置。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，故障點(diǎn)會(huì)局部產(chǎn)生高溫，使得其油溫升高，當(dāng)油內(nèi)含有的空氣被排出時(shí)，或當(dāng)故障點(diǎn)產(chǎn)生電弧，使得絕緣物和油分解從而產(chǎn)生大量的氣體時(shí)，為了保護(hù)油箱不致爆炸，在變壓器上裝置了氣體繼電器的安全氣道。 11開(kāi)口杯；開(kāi)口杯；22磁鐵；磁鐵；33干簧觸點(diǎn)干簧觸點(diǎn)(

7、 (信號(hào)用信號(hào)用) )；44磁鐵；磁鐵；55擋板；擋板；66干簧觸點(diǎn)干簧觸點(diǎn)( (跳跳閘用閘用) )2022-6-19192.1.4 2.1.4 變壓器的額定值變壓器的額定值 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，標(biāo)注在銘牌上的，代表變壓器在規(guī)定使用環(huán)境和運(yùn)行條件下的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，稱(chēng)為變壓器的額定值（或稱(chēng)為銘牌數(shù)據(jù)），它是選用變壓器的依據(jù)，主要有： 1.額定容量額定容量（VA、kVA、MVA）； 2.額定電壓、額定電壓、（V，kV）； 3.額定電流、額定電流、（A，kA）； 4.額定頻率fN（Hz）； 此外，額定值還有效率、溫升等。除額定值外，變壓器銘牌上還標(biāo)有相數(shù)、運(yùn)行方式、連接組別、短路阻抗、接線圖等說(shuō)明。2

8、022-6-1920問(wèn)題與思考：?jiǎn)栴}與思考： 1.1.變壓器的主要結(jié)構(gòu)是什么？各變壓器的主要結(jié)構(gòu)是什么？各起什么作用？起什么作用？ 2.2.變壓器主要有哪幾個(gè)額定值？變壓器主要有哪幾個(gè)額定值？2022-6-19212.2 2.2 單相變壓器單相變壓器 2.2.1 變壓器的空載運(yùn)行變壓器的空載運(yùn)行 如圖215所示，變壓器的一次繞組AX接在電源上、二次繞組ax開(kāi)路，即二次側(cè)電流等于零的運(yùn)行狀態(tài)稱(chēng)為空載運(yùn)行。2022-6-19221.空載運(yùn)行時(shí)的磁通、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)空載運(yùn)行時(shí)的磁通、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變壓器中各電磁量如何規(guī)定正方向？變壓器中各電磁量如何規(guī)定正方向？ 變壓器中各電磁量都是隨時(shí)間而變化的交變量，要建

9、立它們之間的相互關(guān)系，必須先規(guī)定各量的正方向，按習(xí)慣方式規(guī)定正方向如下： （1）電壓與電流的正方向一致； （2）磁通的正方向與產(chǎn)生它的電流的正方向符合右手螺旋定則； （3）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向與產(chǎn)生它的磁通的正方向符合右手螺旋定則。2022-6-1923變壓器的磁通 主磁通：其磁力線沿鐵心閉合，同時(shí)與一次繞組、二次繞組相交鏈的磁通，亦稱(chēng)為互感磁通。由于鐵磁材料的飽和現(xiàn)象，主磁通與呈非線性關(guān)系。 一次繞組的漏磁通：其磁力線主要沿非鐵磁材料（油、空氣）閉合，僅為一次繞組相交鏈的磁通。與成線性關(guān)系。2022-6-19242.2.電壓平衡方程式、變比電壓平衡方程式、變比 在圖在圖2-15所示各物理量的假

10、定正向下，根所示各物理量的假定正向下，根據(jù)基爾霍夫第二定律，可得一次側(cè)電壓平衡方據(jù)基爾霍夫第二定律，可得一次側(cè)電壓平衡方程式：程式： 10111Rieeu10111RIEEU10101RIjXIE101ZIE2022-6-1925變壓器的變比變壓器的變比 在變壓器中，一次繞組的電動(dòng)勢(shì)與二次繞組的電動(dòng)勢(shì)之比稱(chēng)為變比。 當(dāng)變壓器空載運(yùn)行時(shí),由于電壓 , 二次側(cè)空載電壓 ： 對(duì)于三相變壓器，變比指一次繞組與二次繞組的相電勢(shì)之比。2121NNEEk20121UUEEk11EU 220EU2022-6-19263. 3. 空載電流空載電流 變壓器空載運(yùn)行時(shí)，一次繞組中的電流稱(chēng)為空載電流?？蛰d電流在變壓器

11、運(yùn)行中的作用是產(chǎn)生交變主磁通，所以空載電流就是勵(lì)磁電流。2022-6-19274. 4. 空載運(yùn)行時(shí)的相量圖空載運(yùn)行時(shí)的相量圖變壓器空載時(shí)各物理變壓器空載時(shí)各物理量的相位關(guān)系量的相位關(guān)系 2022-6-19285.5.變壓器空載運(yùn)行時(shí)的等效電路變壓器空載運(yùn)行時(shí)的等效電路 2022-6-1929變壓器的空載電流變壓器的空載電流 變壓器空載運(yùn)行時(shí)，一次繞組中的電流稱(chēng)為空載電流，用 表示。空載電流在變壓器運(yùn)行中的作用是產(chǎn)生交變主磁通，所以空載電流就是勵(lì)磁電流。 變壓器在空載時(shí)，電網(wǎng)電壓為正弦波，鐵芯中主磁通也為正弦波。若鐵芯不飽和，空載電流也是正弦波。 而對(duì)于電力變壓器，鐵芯都是飽和的。勵(lì)磁電流呈尖

12、頂波，除了基波外，還有較強(qiáng)的三次諧波和其他高次諧波。在變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，這些諧波很小，影響完全可以忽略，一般測(cè)量得到的空載電流就是有效值。 0i2022-6-19302.2.2 2.2.2 變壓器的負(fù)載運(yùn)行變壓器的負(fù)載運(yùn)行 電力變壓器主要是用于改變電壓并傳遞電能的。將它的一次側(cè)接入電源后再將二次側(cè)接通負(fù)載，這種運(yùn)行狀態(tài)稱(chēng)為負(fù)載運(yùn)行。2022-6-19312.2.負(fù)載運(yùn)行時(shí)的等效電路負(fù)載運(yùn)行時(shí)的等效電路 為了得到變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的等效電路，先要進(jìn)行繞組折算。通常是二次繞組折算到一次繞組，當(dāng)然也可以相反。 所謂把二次繞組折算到一次側(cè)，就是用一個(gè)匝數(shù)為的等效繞組，去替代原變壓器匝數(shù)為的二次繞組，折算

13、后的變壓器變比。2022-6-19323.3.負(fù)載運(yùn)行時(shí)的相量圖負(fù)載運(yùn)行時(shí)的相量圖 根據(jù)折算后的方程式組，可以繪制出變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的相量圖，它清楚地表明各物理量的大小和相位關(guān)系。2022-6-19332.2.3 2.2.3 變壓器參數(shù)的測(cè)定變壓器參數(shù)的測(cè)定 當(dāng)用基本方程式、等效電路、相量圖求解當(dāng)用基本方程式、等效電路、相量圖求解變壓器的運(yùn)行性能時(shí)，必須知道變壓器的勵(lì)磁變壓器的運(yùn)行性能時(shí)，必須知道變壓器的勵(lì)磁參數(shù)、和短路參數(shù)、。這些參數(shù)在設(shè)計(jì)變壓器參數(shù)、和短路參數(shù)、。這些參數(shù)在設(shè)計(jì)變壓器時(shí)可用計(jì)算方法求得，對(duì)于已制成的變壓器，時(shí)可用計(jì)算方法求得，對(duì)于已制成的變壓器，可以通過(guò)空載試驗(yàn)、短路試驗(yàn)求

14、取。可以通過(guò)空載試驗(yàn)、短路試驗(yàn)求取。 2022-6-19341.1.空載實(shí)驗(yàn)空載實(shí)驗(yàn)2022-6-19352.2.短路試驗(yàn)短路試驗(yàn)2022-6-19362.2.4 2.2.4 變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性1.1.電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率 在變壓器分析過(guò)程中,通常用電壓調(diào)整率來(lái)衡量端電壓變化的程度。電壓調(diào)整率指的是在原邊繞組施加額定電壓,負(fù)載功率因數(shù)一定,變壓器從空載到負(fù)載時(shí),端電壓之差與副邊額定電壓之比的百分值。即 在一定程度上電壓調(diào)整率可以反映出變壓器的供電品質(zhì),是衡量變壓器性能的一個(gè)非常重要的指標(biāo)。0012100222002220100100100NNNNNUUUUUUUUUU2022-6

15、-1937變壓器在不同負(fù)載時(shí)的端電壓變化率 2022-6-19383.3.變壓器的效率變壓器的效率 變壓器的效率計(jì)算公式 由于變壓器是進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的一種裝置。而任何能量轉(zhuǎn)換裝置在能量的轉(zhuǎn)換過(guò)程中,都必然會(huì)產(chǎn)生損耗,從而使得變壓器的輸出功率一定會(huì)小于輸入的功率。將輸出功率與輸入功率之比稱(chēng)為變壓器的效率。即00200110012100)1 (100100pPpPpPPP2022-6-1939變壓器的效率曲線 2022-6-1940問(wèn)題與思考：?jiǎn)栴}與思考： 3.3.變壓器中各電磁量如何規(guī)定正方向變壓器中各電磁量如何規(guī)定正方向 ？ 4.4.什么是變壓器的空載電流？空載電流都是什么是變壓器的空載電流？空

16、載電流都是正弦基波嗎？正弦基波嗎？2022-6-19412.3 2.3 三相變壓器三相變壓器 2.3.1 三相變壓器的磁路系統(tǒng)三相變壓器的磁路系統(tǒng) 目前的電力系統(tǒng)，輸配電都是采用三相制，三相變壓器應(yīng)用最廣泛。 三相變壓器可以是由三臺(tái)單相變壓器組成的三相變壓器組，也可以是制成一體的三相心式變壓器。 三相變壓器的磁路系統(tǒng)是指主磁通的磁路系統(tǒng)，兩類(lèi)三相變壓器的主磁通各具有不同的特點(diǎn)。 2022-6-19421.1.三相變壓器組的磁路系統(tǒng)三相變壓器組的磁路系統(tǒng) 將三臺(tái)完全相同的單相變壓器的一次、二次側(cè)繞組，按一定方式作三相連接，可組成三相變壓器組（或稱(chēng)為三相組式變壓器），如圖2-28所示。 這種變壓器

17、組的各相磁路是相互獨(dú)立的，彼此無(wú)關(guān)。 當(dāng)一次側(cè)施加三相對(duì)稱(chēng)交流正弦電壓時(shí)，三相繞組的主磁通A、B、C也是對(duì)稱(chēng)的。 由于各相的磁路完全相同，因此三相空載電流也是對(duì)稱(chēng)的。 2022-6-19432.2.三相芯式變壓器的磁路三相芯式變壓器的磁路 三相芯式變壓器的鐵心，是將三臺(tái)單相變壓器的鐵心合在一起經(jīng)演變而成的。 當(dāng)繞組流過(guò)三相交流電時(shí)，通過(guò)中間鐵心柱的磁通便是A、B、C 三個(gè)鐵心柱磁通的相量和。 2022-6-1944兩種變壓器的比較兩種變壓器的比較 組式變壓器三相鐵心相互獨(dú)立，三相磁路沒(méi)有關(guān)聯(lián),三相磁路對(duì)稱(chēng),三相電流平衡,便于拆開(kāi)運(yùn)輸,并可以減少備用容量。心式變壓器鐵心互不獨(dú)立，三相磁路互相關(guān)聯(lián)

18、；中間相的磁路短，磁阻小，勵(lì)磁電流不平衡，但對(duì)實(shí)際運(yùn)行的變壓器，其影響極小。 和同容量的三相組式變壓器相比，三相心式變壓器所用的材料較少、質(zhì)量輕。但它的缺點(diǎn)在于： （1）采用三相心式變壓器供電時(shí)，任何一相發(fā)生故障，整個(gè)變壓器都要進(jìn)行更換，如果采用三相組式變壓器，只要更換出現(xiàn)故障的一相即可。所以三相心式變壓器的備用容量為組式變壓器的3倍。 （2）對(duì)于大型變壓器來(lái)說(shuō)，如果采用心式結(jié)構(gòu)，體積較大，運(yùn)輸不便。 基于以上考慮，為了節(jié)省材料，多數(shù)三相變壓器采用心式結(jié)構(gòu)。但對(duì)于大型變壓器而言，為了減少備用容量以及確保運(yùn)輸方便，一般都是三相組式變壓器。2022-6-19452.3.2 2.3.2 三相變壓器繞

19、組的連接三相變壓器繞組的連接 1. 1.三相變壓器繞組連接三相變壓器繞組連接 （1）三相繞組的標(biāo)志 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，繞組的首、末端標(biāo)志符號(hào)為： U1、V1、W1（A、B、C）表示三相一次繞組的首端； U2、V2、W2（X、Y、Z）表示三相一次繞組的末端； u1、v1、w1(a、b、c) 表示三相二次繞組的首端； u2、v2、w2（x、y、z）表示三相二次繞組的末端； N、n(O、o)分別表示星形連接的一次和二次繞組的中性點(diǎn)。2022-6-1946（2）三相繞組的連接方法 三相變壓器的一次、二次側(cè)均有A、B、C三相繞組，它們之間的連接方式對(duì)變壓器的運(yùn)行性能有較大影響。 一般來(lái)說(shuō)三相繞組可以根據(jù)

20、需要連接成星形（Y）或者三角形（或d)。2022-6-19471)星形連接（Y） 以一次繞組為例，將三個(gè)繞組的末端U2、V2、W2（X、Y、Z）連接在一起，構(gòu)成中性點(diǎn)； 將首端U1、V1、W1（A、B、C）作為三相引出端，如圖2-31（a）所示，稱(chēng)為星形連接。 當(dāng)中性點(diǎn)引出時(shí)，其出線端標(biāo)以N，如圖2-31（b)所示。高壓繞組的星形連接用符號(hào)“Y”表示，低壓繞組的星形連接用符號(hào)“y”表示。若有中線引出，分別用YN或yn表示。2022-6-19482)三角形（或d) 以一次繞組為例，將一相繞組的末端和另一相繞組的首端連在一起,順次連成一個(gè)閉合回路,便是三角形連接.它有兩種不同的連接順序: 三角形“

21、順序”連接： 三角形“逆序”連接：2022-6-19492.2.三相變壓器的連接組標(biāo)號(hào)三相變壓器的連接組標(biāo)號(hào) 變壓器一、二次繞組的繞向、連接方式不同，對(duì)應(yīng)的電壓相位關(guān)系也不同，這種關(guān)系是以連接組來(lái)表示的。 連接組的問(wèn)題包括變壓器兩側(cè)對(duì)應(yīng)相之間的相對(duì)極性、同一側(cè)各相之間的標(biāo)號(hào)等問(wèn)題。2022-6-1950（1）單相變壓器的連接組 1)繞組的極性 繞在同一鐵心柱上的高、低壓繞組，繞向可以相同，也可以相反。鐵心中磁通交變時(shí)，在兩個(gè)繞組中要感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，在某一瞬時(shí)，一次繞組某一點(diǎn)電位為正，則二次繞組也必然有一個(gè)電位為正的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，這兩個(gè)對(duì)應(yīng)同極性點(diǎn)稱(chēng)作同名端。同名端在圖上用符號(hào)“*”或“”表示。 對(duì)于單

22、相變壓器，當(dāng)一次、二次側(cè)繞組的首端是同名端時(shí)，一、二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)的相位相同；當(dāng)一次、二次側(cè)繞組的首端不是同名端時(shí)，一、二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)的相位相反。2022-6-19512）繞組的標(biāo)志極性和相量 2022-6-1952（2）三相變壓器的連接組標(biāo)號(hào) 三相變壓器一、二次側(cè)常用的連接方式有Y,y、Y,d、D,d、D,y四種,逗號(hào)前面的符號(hào)表示高壓側(cè)的接線方式,逗號(hào)后面的符號(hào)表示低壓側(cè)的接線方式,繞組的接線方式就稱(chēng)為變壓器的連接組。 2022-6-1953連接組標(biāo)號(hào) 僅用連接組還不能準(zhǔn)確表達(dá)三相變壓器的實(shí)際連接情況。 相同的連接組,變壓器的高壓側(cè)與低壓側(cè)之間的線電動(dòng)勢(shì)可能有不同的相位關(guān)系,因此,還必須標(biāo)示連接

23、組標(biāo)號(hào)。 加了標(biāo)號(hào)的連接組統(tǒng)稱(chēng)為連接組標(biāo)號(hào)或連接組別。與單相變壓器一樣,三相變壓器的連接組別也是采用時(shí)鐘表示法來(lái)標(biāo)示的。 即三相變壓器的連接組別是用一、二次側(cè)對(duì)應(yīng)相線電勢(shì)之間的相位關(guān)系來(lái)描述的。實(shí)際變壓器一、二次側(cè)對(duì)應(yīng)相之間的相位差一般為0，30，60，90，120，150，180，210，240，270，300，330。正好對(duì)應(yīng)鐘表盤(pán)上的12個(gè)位置。 2022-6-1954根據(jù)繞組連接圖來(lái)判斷連接組別的步驟 首先畫(huà)出原邊繞組相電動(dòng)勢(shì)的相量圖，并根據(jù)連接方式求出其線電動(dòng)勢(shì)； 然后把U點(diǎn)當(dāng)作u點(diǎn)，再根據(jù)同名端來(lái)確定副邊繞組相電動(dòng)勢(shì)與原邊繞組相電動(dòng)勢(shì)的相位關(guān)系； 畫(huà)出副邊相電動(dòng)勢(shì)的相量圖后，由其連

24、接方式求出副邊的線電動(dòng)勢(shì)； 最后根據(jù)相量圖所示的原、副邊繞組線電動(dòng)勢(shì)相位差，得出其連接組標(biāo)號(hào)。 2022-6-1955 根據(jù)連接組別畫(huà)繞組連接圖 下面以Y,y8、Y,d5為例來(lái)說(shuō)明，如何根據(jù)三相變壓器連接組別來(lái)畫(huà)出其繞組的連接圖。 先畫(huà)出原、副邊繞組的接線方式，定義原邊繞組的出線標(biāo)志U及相電動(dòng)勢(shì)、線電動(dòng)勢(shì)。 根據(jù)連接組標(biāo)號(hào)，在相量圖中畫(huà)出副邊繞組的相電動(dòng)勢(shì)、線電動(dòng)勢(shì)。 根據(jù)原、副邊線電動(dòng)勢(shì)的相位關(guān)系，確定出副邊繞組的出線端標(biāo)志和同名端。2022-6-1956變壓器的標(biāo)準(zhǔn)連接組標(biāo)號(hào) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定： 單相雙繞組變壓器有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)連接組I,I0 。 三相雙繞組變壓器有5種標(biāo)準(zhǔn)連接組：Y,yn0/ Y,

25、d11/ YN,d11/ Y,z11/ D,z0。z表示曲折形連接。 Y,yn0用作配電變壓器，其2次側(cè)可以引出中線作為三相四線制，可以提供動(dòng)力電能和照明電能，（高壓側(cè)35kV，低壓側(cè)400V(單相230V)）。 YN,d11用于110kV以上的高壓輸電線路，高壓側(cè)可以接地。有z形的連接適用于防雷性能較高的變壓器。 2022-6-19572.3.3 2.3.3 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行變壓器的并聯(lián)運(yùn)行 在現(xiàn)代發(fā)電站和變電所中，常常采用多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行的方式。 所謂的并聯(lián)運(yùn)行，就是將兩臺(tái)或多臺(tái)符合并聯(lián)運(yùn)行條件變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)繞組分別接到一、二次側(cè)的公共母線上運(yùn)行的方式。2022-6-1958變壓

26、器采用并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)： （1）根據(jù)負(fù)載的大小，調(diào)整并聯(lián)運(yùn)行的變壓器的臺(tái)數(shù)，以提高運(yùn)行效。根據(jù)負(fù)載的大小調(diào)整投入并聯(lián)運(yùn)行變壓器的臺(tái)數(shù)，從而減少能量損耗，保障經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 （2）為了不停電檢修變壓器，以提高供電的可靠性。多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，若其中一臺(tái)發(fā)生故障或需檢修時(shí)，其它變壓器仍可照常供電。 （3）可減少總備用容量，提高投資的合理性。根據(jù)負(fù)載的逐步增長(zhǎng)來(lái)增加并聯(lián)運(yùn)行變壓器的臺(tái)數(shù)，分批安裝變壓器，避免一次投資較大。2022-6-19591.1.變壓器理想并聯(lián)時(shí)的條件變壓器理想并聯(lián)時(shí)的條件 （1）變壓器并聯(lián)運(yùn)行的理想情況 1）空載運(yùn)行時(shí)，為了減少繞組銅耗，應(yīng)保證并聯(lián)運(yùn)行的變壓器之間無(wú)環(huán)流； 2）負(fù)載

27、運(yùn)行時(shí)，為了使各并聯(lián)運(yùn)行的變壓器都能得到充分利用，每臺(tái)變壓器應(yīng)該按其容量成比例地承擔(dān)負(fù)載； 3）負(fù)載運(yùn)行時(shí)，為了提高帶載能力，并聯(lián)運(yùn)行各變壓器的負(fù)載電流應(yīng)同相位。2022-6-1960（2）變壓器并聯(lián)運(yùn)行應(yīng)滿足的條件 為了達(dá)到上述的變壓器并聯(lián)運(yùn)行的理想情況，并聯(lián)運(yùn)行的變壓器必須滿足以下條件： 1)各臺(tái)變壓器的連接組標(biāo)號(hào)必須相同； 2)各臺(tái)變壓器的額定電壓和變比應(yīng)相等； 3)各臺(tái)變壓器的短路阻抗標(biāo)幺值要相等，阻抗角也要相同。2022-6-19612.2.對(duì)并聯(lián)運(yùn)行條件的分析對(duì)并聯(lián)運(yùn)行條件的分析 （1）連接組別標(biāo)號(hào)不同對(duì)變壓器并聯(lián)運(yùn)行的影響 在并聯(lián)的條件中，連接組標(biāo)號(hào)相同應(yīng)絕對(duì)保證。連接組標(biāo)號(hào)不同

28、的變壓器，雖然滿足第2、第3兩個(gè)條件，但其相位差是其組別標(biāo)號(hào)之差乘以300即連接組標(biāo)號(hào)不同的兩臺(tái)變壓器二次側(cè)電壓相位至少相差300。2022-6-1962問(wèn)題與思考：?jiǎn)栴}與思考： 5.5.三相組式變壓器和三相芯式變壓器三相組式變壓器和三相芯式變壓器在結(jié)構(gòu)上有何區(qū)別？各有什么特點(diǎn)？在結(jié)構(gòu)上有何區(qū)別？各有什么特點(diǎn)？2022-6-19632.4 2.4 特殊變壓器特殊變壓器 在工業(yè)企業(yè)中，有許多應(yīng)用于不同場(chǎng)合的特殊結(jié)構(gòu)變壓器。 此處僅介紹自耦變壓器、三繞組變壓器、互感器這幾種常用的特殊變壓器的工作原理及特點(diǎn)。2022-6-19642.4.1 2.4.1 自耦變壓器自耦變壓器 自耦變壓器的特點(diǎn)是一、二

29、次繞組間不僅有磁的耦合，而且兩側(cè)繞組直接有電的連接，其接線圖如圖2-25所示。 圖2-25中AX段繞組稱(chēng)為串聯(lián)繞組，下部ax段既是自耦變壓器一次繞組的一部分，又是二次繞組，故稱(chēng)它為公共繞組。一般情況下兩段繞組的導(dǎo)線截面積不同，匝數(shù)也不等。2022-6-1965自耦變壓器的簡(jiǎn)化等效電路自耦變壓器的簡(jiǎn)化等效電路 普通變壓器中一、二次側(cè)的能量全由電磁感應(yīng)作用傳遞，而從圖2-25可見(jiàn)，由于X與a的連接，自耦變壓器的輸出電流中有一部分是從一次側(cè)直接傳導(dǎo)過(guò)來(lái)的。 綜上所述，一臺(tái)電壓比為的自耦變壓器所傳遞的功率相當(dāng)于一臺(tái)電壓比為的普通變壓器所傳遞的功率外加一部分直接傳導(dǎo)的功率。因此，自耦變壓器也就可以利用普

30、通變壓器的理論來(lái)分析了。 根據(jù)上述結(jié)論，即可直接畫(huà)出自耦變壓器的簡(jiǎn)化等效電路。2022-6-1966自耦變壓器的繞組容量自耦變壓器的繞組容量 由于自耦變壓器有傳導(dǎo)功率，因此它的容量表示有些特殊。自耦變壓器的額定容量決定著它總的輸出功率，又稱(chēng)為通過(guò)容量。 自耦變壓器的繞組容量或稱(chēng)為電磁容量，決定著由電磁感應(yīng)作用傳遞的那一部分功率。 電磁容量是需要用有效材料（鐵芯和銅線）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)普通變壓器而言，兩者是相等的，所以不用區(qū)分。自耦變壓器中因有傳導(dǎo)功率，額定容量和繞組容量不再相等，且一般情況下額定容量要較繞組容量大得很多，故需加以區(qū)分。2022-6-1967感應(yīng)傳遞和傳導(dǎo)傳遞的容量感應(yīng)傳遞和傳導(dǎo)傳遞

31、的容量 自耦變壓器總的輸出容量中，感應(yīng)傳遞和傳導(dǎo)傳遞的容量所占比例分別為： 由公式可見(jiàn)，當(dāng) （兩側(cè)端電壓間的電壓比 ）接近1時(shí)，傳導(dǎo)容量遠(yuǎn)大于感應(yīng)容量，自耦變壓器所用有效材料就大大節(jié)省，由此決定了自耦變壓器的應(yīng)用范圍，在電力系統(tǒng)中用以連接電壓級(jí)別相差不大的兩個(gè)系統(tǒng)。xaAT2ATATAX2ATAT11IkIkIIk 感應(yīng)部分傳導(dǎo)部分 ATk2022-6-1968自耦變壓器的優(yōu)缺點(diǎn)自耦變壓器的優(yōu)缺點(diǎn) 在變壓器中傳導(dǎo)容量產(chǎn)生的損耗遠(yuǎn)較感應(yīng)容量產(chǎn)生的損耗小，故自耦變壓器有較高的效率。 自耦變壓器的缺點(diǎn)是 （自耦變壓器的短路阻抗 ）較小，發(fā)生短路故障時(shí)有較大的短路電流。 其次是因兩側(cè)有電的連接，低壓側(cè)

32、所接設(shè)備有可能經(jīng)受高壓側(cè)的電壓，必須有相應(yīng)的絕緣配合。特別在是 較大時(shí)，增加絕緣水平花費(fèi)甚大，這時(shí)使用自耦變壓器看來(lái)反而不經(jīng)濟(jì)了。kATZATk2022-6-19692.4.2 2.4.2 互感器互感器 在測(cè)量高壓線路的電壓電流時(shí)，為安全起見(jiàn)，要求測(cè)量?jī)x表與高壓線路間有電氣隔離；同樣，在對(duì)交流大電流進(jìn)行測(cè)量時(shí)，為了安全，要求不是實(shí)測(cè)而是采樣?；ジ衅骶褪怯脕?lái)實(shí)現(xiàn)這一要求的。 互感器是一種特殊結(jié)構(gòu)和特殊運(yùn)行方式的變壓器，它的一次繞組與高壓線路相連，二次繞組接測(cè)量?jī)x表，因變壓器一、二次繞組間無(wú)電的連接，這就實(shí)現(xiàn)了高壓線路與測(cè)量?jī)x表間的電氣隔離。 按功能分類(lèi)，互感器有電壓互感器和電流互感器之分。202

33、2-6-19701 1電壓互感器電壓互感器 電壓互感器原理圖如圖2-27所示。實(shí)際上它的結(jié)構(gòu)是一臺(tái)的變壓器。一次匝數(shù)很多接至高壓線路，二次匝數(shù)很少，額定電壓為100V。二次負(fù)載為電壓表，它的阻抗很大。因此，電壓互感器工作時(shí)猶如一臺(tái)空載變壓器，在略去勵(lì)磁電流及漏阻抗壓降時(shí)， 所以直接就得到了高壓線路的電壓。1212U UNN2022-6-1971電壓互感器的結(jié)構(gòu)電壓互感器的結(jié)構(gòu) 為了保證測(cè)量的精度，電壓互感器在結(jié)構(gòu)上應(yīng)具有下列特點(diǎn)： 鐵芯不飽和，采用鐵耗小的高檔電工鋼片，繞組導(dǎo)線較粗以減小電阻，繞組繞制時(shí)應(yīng)盡量減小漏磁通。2022-6-1972使用電壓互感器時(shí)的要點(diǎn)使用電壓互感器時(shí)的要點(diǎn) 使用電

34、壓互感器時(shí)要特別注意以下兩點(diǎn)： 1.二次側(cè)絕對(duì)不允許發(fā)生短路，因?yàn)槎搪冯娏骱艽?，可能發(fā)熱燒壞互感器一、二次間的絕緣，導(dǎo)致高壓電侵入低壓回路，危及人身和設(shè)備安全； 2.為保障人身安全；電壓互感器的鐵芯和次級(jí)繞組的一端必須可靠接地。2022-6-19732 2電流互感器電流互感器 電流互感器原理接線圖如圖2-28所示，其一次繞組串聯(lián)在需測(cè)量電流的高壓或大電流線路中。因?yàn)樵褦?shù)極少，一般只有一匝或幾匝，且導(dǎo)線截面很粗，保證一次側(cè)串聯(lián)到高壓線路中，不影響高壓線路的工作狀態(tài)。 二次繞組匝數(shù)很多，其額定電流設(shè)計(jì)成5A或1A。電流互感器工作時(shí)二次側(cè)接阻抗極小的電流表，相當(dāng)于工作在短路狀態(tài)的變壓器。如略去勵(lì)磁電

35、流，則按磁動(dòng)勢(shì)平衡有，或，由二次側(cè)電流就直接反映了高壓線路或大電流電路中的電流。2022-6-1974電流互感器的結(jié)構(gòu)電流互感器的結(jié)構(gòu) 實(shí)際上，由于存在鐵耗和勵(lì)磁電流，電流互感器兩側(cè)電流并不是簡(jiǎn)單地與匝數(shù)成正比，因此帶來(lái)數(shù)值上的誤差，而且兩側(cè)電流也不是簡(jiǎn)單地反相180，存在有相位誤差。 所以，為提高精度，電流互感器要選用優(yōu)質(zhì)電工鋼片，而且鐵芯磁通密度要盡量選取低值，鐵芯制作時(shí)要盡量保證小氣隙，繞組要求電阻、漏抗盡量小。2022-6-1975使用電流互感器的要點(diǎn)使用電流互感器的要點(diǎn) 在使用電流互感器時(shí)也有兩點(diǎn)要特別注意： 1.二次側(cè)絕對(duì)不允許開(kāi)路，否則一次側(cè)的巨大線路電流全部變成勵(lì)磁電流，鐵芯磁

36、通密度劇增會(huì)引起嚴(yán)重發(fā)熱，二次側(cè)將出現(xiàn)危險(xiǎn)的過(guò)電壓； 2.為防止高壓因絕緣損壞而侵入二次側(cè)，鐵芯和二次繞組的一端必須可靠接地。 2022-6-1976問(wèn)題與思考：?jiǎn)栴}與思考： 6. 6.使用電壓互感器和電流互感器時(shí)使用電壓互感器和電流互感器時(shí)各要特別注意什么問(wèn)題？各要特別注意什么問(wèn)題？2022-6-19772.5 2.5 變壓器的維護(hù)及故障分析變壓器的維護(hù)及故障分析 為了保證變壓器能安全可靠地運(yùn)行，在變壓器發(fā)生異常情況時(shí)，應(yīng)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患，做出相應(yīng)處理，將故障消除在萌芽狀態(tài)，達(dá)到防止出現(xiàn)嚴(yán)重故障的目的。 因此，對(duì)變壓器應(yīng)該做定期巡回檢查，嚴(yán)格監(jiān)察其運(yùn)行狀態(tài)，并做好數(shù)據(jù)記錄。2022-6-1

37、9782.5.1 2.5.1 變壓器的維護(hù)變壓器的維護(hù) 檢查變壓器的音響是否正常。變壓器的正常音響應(yīng)是均勻的嗡嗡聲。如果音響較正常時(shí)重，說(shuō)明變壓器過(guò)負(fù)荷。如果音響尖銳，說(shuō)明電源電壓過(guò)高。 檢查油溫是否超過(guò)允許值。油浸變壓器上層油溫一般不應(yīng)超過(guò)85，最高不應(yīng)超過(guò)95。油溫過(guò)高可能是變壓器過(guò)負(fù)荷引起，也可能是變壓器內(nèi)部故障。2022-6-1979變壓器的維護(hù)（變壓器的維護(hù)（2 2） 檢查油枕及瓦斯繼電器的油位和油色，檢查各密封處有無(wú)滲油或漏油現(xiàn)象。油面過(guò)高，可能是冷卻裝置運(yùn)行不正?；蜃儔浩鲀?nèi)部故障等原因引起的；油面過(guò)低，可能有滲油、漏油現(xiàn)象。變壓器油正常時(shí)應(yīng)為透明略帶淺黃色。如油色變深變暗，則說(shuō)明

38、油質(zhì)變壞。 檢查瓷套管是否清潔，有無(wú)破損裂紋和放電痕跡；檢查高低壓接頭的螺栓是否緊固，有無(wú)接觸不良和發(fā)熱現(xiàn)象。2022-6-1980變壓器的維護(hù)（變壓器的維護(hù)（3 3） 檢查防爆膜是否完整無(wú)損：檢查吸濕器是否暢通，硅膠是否吸濕飽和。 檢查接地裝置是否正常。 檢查冷卻、通風(fēng)裝置是否正常。 檢查變壓器及其周?chē)袩o(wú)其他影響其安全運(yùn)行的異物（如易燃易爆物等）和異?，F(xiàn)象。 在巡視中發(fā)現(xiàn)的異常情況，應(yīng)記入專(zhuān)用記錄本內(nèi)，重要情況應(yīng)及時(shí)向上級(jí)匯報(bào)，請(qǐng)示處理。2022-6-19812.5.2 2.5.2 變壓器常見(jiàn)故障分析變壓器常見(jiàn)故障分析 在運(yùn)行過(guò)程中，變壓器可能發(fā)生各種不同的故障。造成變壓器故障的原因是多方

39、面的，要根據(jù)具體情況進(jìn)行細(xì)致分析，并加以適當(dāng)處理。 變壓器常見(jiàn)的故障主要有線圈故障、鐵芯故障及分接開(kāi)關(guān)、瓷套管故障等。 其中，變壓器繞組故障最多，占變壓器故障的60%70%。繞組故障主要有匝間（或?qū)娱g）短路、對(duì)地?fù)舸┖途€圈相間短路等。其次是鐵芯故障，約占15%，鐵芯故障主要有鐵芯片間絕緣損壞、鐵芯片局部短路或局部熔毀、鋼片有不正常的響聲或噪聲等。2022-6-19821 1繞組故障繞組故障 （1）匝間短路 故障現(xiàn)象如下： 變壓器異常發(fā)熱。 氣體繼電器內(nèi)氣體呈灰白色或藍(lán)色，有跳閘回路動(dòng)作。 油溫增高，油有時(shí)發(fā)出“咕嘟”聲。 一次側(cè)電流增高。 各相直流電阻不平衡。 故障嚴(yán)重時(shí)，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，供電側(cè)的過(guò)電流保護(hù)裝置也要?jiǎng)幼鳌?022-6-1983故障產(chǎn)生的可能原因：故障產(chǎn)生的可能原因： 變壓器進(jìn)水，水浸入繞組。 由于自然損壞、散熱不良或長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷造成絕緣老化，在過(guò)電流引起的電磁力作用下，造成匝間絕緣損壞。 繞組繞制時(shí)導(dǎo)線有毛刺，導(dǎo)線焊接