变 压 器 技 术

1、变变 压压 器器 技技 术术 内容提示内容提示 l变压器的原理变压器的原理 l变压器的分类变压器的分类 l变压器技术数据变压器技术数据 l电力变压器的设计（电磁计算）电力变压器的设计（电磁计算） l变压器的工艺流程变压器的工艺流程 l变压器的试验变压器的试验 一、变压器的原理一、变压器的原理 法拉第的电磁感应定律：法拉第的电磁感应定律： 导体回路中感应电动势导体回路中感应电动势e e 的大小，与的大小，与 穿过回路的磁通量的变化率穿过回路的磁通量的变化率 成正比，成正比， 其数学表达式为其数学表达式为 变压器的原理与结构变压器的原理与结构 l变压器是有一个铁心和与其交链的几个绕组组成，变压器是

2、有一个铁心和与其交链的几个绕组组成， 当某一绕组从电源接受交流电能时，通过电感生当某一绕组从电源接受交流电能时，通过电感生 磁、磁感生电的电磁感应原理改变电压（电流），磁、磁感生电的电磁感应原理改变电压（电流）， 在其余绕组是以同一频率、不同电压传输出交流在其余绕组是以同一频率、不同电压传输出交流 电能。电能。 = msin(t+90) E=Usint 在电机和变压器工程设计时常用公式：在电机和变压器工程设计时常用公式： E=4.44fWSBE=4.44fWSB l变压器主要结构就是铁心、绕组和绝缘系统。变压器主要结构就是铁心、绕组和绝缘系统。 变压器的基本特性：变压器的基本特性： l匝数比匝

3、数比( (变比变比) ) 原边匝数：副边匝数原边匝数：副边匝数 lW1/W2U1/U2I2/I1 lU1I1U2I2 lPOP PZ ZP PFe Fe P PCu Cu 二、变压器的分类二、变压器的分类 变压器分为电力变压器和特种变压器：变压器分为电力变压器和特种变压器： l电力变压器又分为油浸式：升压变压器、降压变电力变压器又分为油浸式：升压变压器、降压变 压器、联络变压器（联接几个不同电压等级的电压器、联络变压器（联接几个不同电压等级的电 网用）和配电变压器。网用）和配电变压器。 l干干 式：配电变压器（式：配电变压器（0.4 kV0.4 kV）、调压变压器、）、调压变压器、 特种变压器

4、。特种变压器。 110kV变压器 SCB系列干式电力变压器 安全，难燃防火，无污染安全，难燃防火，无污染，可直接安装在负荷中心。可直接安装在负荷中心。 免维护、安装简便、综合运行成本低免维护、安装简便、综合运行成本低。 l SG10系列变压器 隔爆变压器隔爆变压器 非晶合金变压器非晶合金变压器 三、变压器技术数据三、变压器技术数据 1 1相数和额定频率相数和额定频率 变压器分单相和三相两种，一般为三相变压器，变压器分单相和三相两种，一般为三相变压器， 小型变压器有制成单相的，特大型变压器做成单小型变压器有制成单相的，特大型变压器做成单 相后组成三相变压器组。相后组成三相变压器组。 l额定频率：

5、额定频率：50HZ50HZ DC10-Z 单相树脂绝缘干式电力变压器 国内首台百万伏变压器国内首台百万伏变压器 2 2额定电压额定电压 n变压器一个作用就是要改变电压，因此，额定电压是变压变压器一个作用就是要改变电压，因此，额定电压是变压 器重要的数据。我国输变电线路电压等级（器重要的数据。我国输变电线路电压等级（kVkV）为：）为： 终端：终端：0.38 3 6 10 150.38 3 6 10 15（2020） 35 63 110 220 330 50035 63 110 220 330 500 始端：始端：0.4 3.15 6.3 10.5 15.75 38.5 69 121 242 3

6、63 5500.4 3.15 6.3 10.5 15.75 38.5 69 121 242 363 550 高压额定电压等于线路和始端电压的变压器为升压变压器高压额定电压等于线路和始端电压的变压器为升压变压器, , 高压额定电压等于线路和终端电压的变压器为降压变压器。高压额定电压等于线路和终端电压的变压器为降压变压器。 3.额定容量额定容量(额定视在功率额定视在功率) 额定容量额定容量S SN N是铭牌规定的额定状态下是铭牌规定的额定状态下 变压器输出视在功率的保证值。变压器输出视在功率的保证值。是表征变是表征变 压器传输电能能力的大小。压器传输电能能力的大小。额定容量用伏额定容量用伏 安（安

7、（VAVA）或千伏安（）或千伏安（kVAkVA）表示）表示 变压器额定容量与绕组额定容量有所区别：双绕组变压器额定容量与绕组额定容量有所区别：双绕组 变压器的额定容量就是绕组的额定容量；多绕组变压器变压器的额定容量就是绕组的额定容量；多绕组变压器 应对每个绕组的额定容量加以规定，其额定容量为最大应对每个绕组的额定容量加以规定，其额定容量为最大 的绕组额定容量。的绕组额定容量。 容量系数：容量系数：R10R10 l单位：单位：kVAkVA 10 20 （30） 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000

8、 2500 3150 4000 5000 6300 8000 10000 12500 16000 20000 25000 31500 40000 50000 63000 （90000） （120000） （150000） （180000） （240000） （300000） (360000) 4. 4.额定电流额定电流 l变压器额定电流是由绕组的额定容量除变压器额定电流是由绕组的额定容量除 以该绕组的额定电压及相应的相系数（单以该绕组的额定电压及相应的相系数（单 相为相为1 1，三相为，三相为3 31/2 1/2 ），而算得的流经绕 ），而算得的流经绕 组线端的电流。变压器的额定电流就是各组线

9、端的电流。变压器的额定电流就是各 绕组的额定电流，是指的线电流，也是有绕组的额定电流，是指的线电流，也是有 效值。效值。 I Ie eS SN N/ /3 31/2 1/2U Ue e 5 5绕组联结组标号绕组联结组标号 l绕组联结组绕组联结组 变压器同一侧线圈是按照一定 形式进行联结的。 三相变压器可以联结成星形、三角形和曲折三相变压器可以联结成星形、三角形和曲折 形。星形联结是各相线圈的一端结成一个公共点形。星形联结是各相线圈的一端结成一个公共点 （中性点），其它端子结到相应的线端上；三角（中性点），其它端子结到相应的线端上；三角 形联结是三个相线圈互相串联形成闭合回路，由形联结是三个相线

10、圈互相串联形成闭合回路，由 串联处结至相应的线端。串联处结至相应的线端。 绕组联结组标号绕组联结组标号 变压器不同侧间电压相量有角度差变压器不同侧间电压相量有角度差-相位相位 移，用时钟表示，用分针表示高压线端与中性点间移，用时钟表示，用分针表示高压线端与中性点间 的电压相量，且指向的电压相量，且指向0 0（1212）；用时针表示低压（或）；用时针表示低压（或 中压）线端与中性点间的电压相量，则时针所指的中压）线端与中性点间的电压相量，则时针所指的 小时数就是绕组的联结组组别。小时数就是绕组的联结组组别。 6.6.分接范围分接范围 l为了调整所需要的电压，变压器的绕组要具有分接抽头以为了调整所

11、需要的电压，变压器的绕组要具有分接抽头以 改变电压比。改变电压比。 l主分接主分接-与额定电压、额定电流和额定容量相对应的分与额定电压、额定电流和额定容量相对应的分 接；接； l分接范围分接范围-最大、最小两个百分数表示分接因数与最大、最小两个百分数表示分接因数与100100 相比的范围。相比的范围。 （如:635%，1022.5%,110132.5%， 110312.5%） 空载电流空载电流I I0 0 变压器二次绕组开路，一次绕组施加额定频率变压器二次绕组开路，一次绕组施加额定频率 的额定电压时，一次绕组中所流通的电流称为空载的额定电压时，一次绕组中所流通的电流称为空载 电流电流I I0

12、0 。其较小的有功分量其较小的有功分量I IO O用以补偿铁心的损 用以补偿铁心的损 耗，其较大的无功分量耗，其较大的无功分量I IOr Or用于励磁以平衡铁心的磁 用于励磁以平衡铁心的磁 压降。压降。 空载电流空载电流: : I I0 02 2I I0 0 2 2I IOr Or2 2 l空载电流的无功分量空载电流的无功分量IOr 是励磁电流。由于是励磁电流。由于 IOr 与铁心中磁通的关系是非线性的，所以与铁心中磁通的关系是非线性的，所以 IOr 的波形含有奇次谐波的非正弦波形。的波形含有奇次谐波的非正弦波形。 励磁电流谐波分量（励磁电流谐波分量（%） 基基 波波 100 3次谐波次谐波

13、4050 5次谐波次谐波 1025 7次谐波次谐波 510 9次谐波次谐波 36 空载电流的空载电流的有功分量有功分量I Io o 是损耗电流。所是损耗电流。所 汲取的有功功率称空载损耗汲取的有功功率称空载损耗P PO O，忽略空载运，忽略空载运 行状态下一次绕组的电阻损耗时又称为铁行状态下一次绕组的电阻损耗时又称为铁 损。损。 8阻抗电压和负载损耗阻抗电压和负载损耗 双绕组变压器当二次绕组短接，一次绕组流双绕组变压器当二次绕组短接，一次绕组流 通额定电流而施加的电压称为阻抗电压通额定电流而施加的电压称为阻抗电压U UZ Z，多绕，多绕 组变压器则有任意一对绕组组合的组变压器则有任意一对绕组组

14、合的U UZ Z，通常阻抗，通常阻抗 电压以额定电压百分数表示电压以额定电压百分数表示 Uz（UZ/UE）100 油变双绕组变压器的标准阻抗电压：油变双绕组变压器的标准阻抗电压： 电压等级（电压等级（kVkV） 610 35 63 110 220 610 35 63 110 220 阻抗电压（阻抗电压（% %） 45.5 6.58 8945.5 6.58 89 10.5 10.5 1224 1224 干变双绕组变压器标准阻抗电压：干变双绕组变压器标准阻抗电压： l10KV10KV级：级： 容量（容量（kVAkVA） 30630kVA 6302500 kVA30630kVA 6302500 kV

15、A 阻抗电压（阻抗电压（% %） 4 4 6 6 l35kV35kV级：级： 容容 量（量（kVAkVA） 3152500 kVA3152500 kVA 阻抗电压（阻抗电压（% %） 6 6 l二次绕组短接、一次绕组流通额定电流时二次绕组短接、一次绕组流通额定电流时 所汲取的有功功率称所汲取的有功功率称负载损耗负载损耗PF。 负载损耗最大一对绕组的电阻损耗附加损耗负载损耗最大一对绕组的电阻损耗附加损耗 （应折算到参考温度）（应折算到参考温度） 9温升和冷却方式温升和冷却方式 l温升温升 变压器的温升，对于空气冷却变压变压器的温升，对于空气冷却变压 器是指测量部分的温度与冷却空气温度之器是指测量

16、部分的温度与冷却空气温度之 差；对于水冷却变压器是指测量部分的温差；对于水冷却变压器是指测量部分的温 度与冷却器入口处水温之差。度与冷却器入口处水温之差。 冷却方式冷却方式 变压器的冷却方式由冷却介质种类及其循环种类来标志。变压器的冷却方式由冷却介质种类及其循环种类来标志。 l字母代号：字母代号： l冷却介质种类冷却介质种类 矿物油或可燃性合成油矿物油或可燃性合成油 O O 不燃性合成油不燃性合成油 L L 气体气体 G G 水水 W W 空气空气 A A l循环种类循环种类 自然循环自然循环 N N 强迫循环（非导向）强迫循环（非导向） F F 强迫导向油循环强迫导向油循环 D D l冷却方

17、式由二到四个字母代号标志：冷却方式由二到四个字母代号标志： AN AN 干式自冷干式自冷 AF AF 干式风冷干式风冷 ONAN ONAN 油浸自冷式油浸自冷式 ONAF ONAF 油浸风冷式油浸风冷式 OFAF OFAF 强油风冷式强油风冷式 OFWF OFWF 强油水冷式强油水冷式 10绝缘水平 变压器的绝缘水平也称绝缘强度。绝缘变压器的绝缘水平也称绝缘强度。绝缘 水平可用雷电冲击耐受电压水平可用雷电冲击耐受电压SISI、工频耐受、工频耐受 电压电压ACAC来验证。来验证。 10kV10kV：SI/AC 75/35kVSI/AC 75/35kV 35 kV 35 kV：SI/AC 200/

18、85kVSI/AC 200/85kV 110 kV 110 kV：SI/AC 480/200kVSI/AC 480/200kV 11性能数据的允许偏差性能数据的允许偏差(GB1094.1) 项目允许偏差项目允许偏差 1 1空载损耗空载损耗15%15% 负载损耗负载损耗15%15% 总损耗总损耗10%10% 2 2空载电压比空载电压比 规定的第一对绕组规定的第一对绕组 主分接主分接a.a.规定电压比的规定电压比的0.5%0.5% b. b.实际阻抗百分数的实际阻抗百分数的1/10 1/10 其它分接按协议，但不低于其它分接按协议，但不低于a a和和b b中较小者中较小者 其它绕组对按协议，但不低

19、于其它绕组对按协议，但不低于a a和和b b中较小者中较小者 3 3短路阻抗双绕组或多绕组中规定的第一独立绕组短路阻抗双绕组或多绕组中规定的第一独立绕组 主分接主分接-当阻抗当阻抗10%10%时，时，7.5%;7.5%;当阻抗当阻抗10%10%时，时，10%10% 其它分接其它分接-当阻抗当阻抗10%10%时，时，10%10%当阻抗当阻抗10%10%时，时，15%15% 其它绕组对其它绕组对-15%15%按协议正偏差可加大按协议正偏差可加大 4 4空载电流空载电流30%30% 5 5直流电阻不平衡率直流电阻不平衡率1600kVA1600kVA时，相为时，相为4%4%，线为，线为2%2% 160

20、0kVA1600kVA时：相为时：相为2%2%（有中性点引出（有中性点引出),),线为线为2%2%（无中（无中 性点引出）性点引出） 四、电力变压器的设计（电磁计算）四、电力变压器的设计（电磁计算） 1 1确定硅钢片品种、牌号及铁心结构型式，计算铁心柱直径，选用标准直确定硅钢片品种、牌号及铁心结构型式，计算铁心柱直径，选用标准直 径，得出铁心和铁轭截面积。径，得出铁心和铁轭截面积。 2 2根据硅钢片牌号，初选铁心柱中的磁通密度，计算每匝电动势。根据硅钢片牌号，初选铁心柱中的磁通密度，计算每匝电动势。 3 3初算低压线圈匝数，凑成整数匝；重算每匝电动势及磁通密度，再算出初算低压线圈匝数，凑成整数

21、匝；重算每匝电动势及磁通密度，再算出 高压线圈匝数。高压线圈匝数。 4 4根据变压器额定容量及电压等级，确定变压器的主、纵绝缘结构。根据变压器额定容量及电压等级，确定变压器的主、纵绝缘结构。 5 5根据线圈结构型式，确定导线规格，直行线圈段数（层数）、匝数的排根据线圈结构型式，确定导线规格，直行线圈段数（层数）、匝数的排 列，计算线圈轴向高度及辐向尺寸。列，计算线圈轴向高度及辐向尺寸。 6 6初算阻抗电压无功分量。初算阻抗电压无功分量。 7 7计算线圈负载损耗，检查阻抗电压是否符合标准。不符合应作调整。计算线圈负载损耗，检查阻抗电压是否符合标准。不符合应作调整。 8 8计算导线对油的温差，不合

22、格时，可调整导线规格，或调整线段数及每计算导线对油的温差，不合格时，可调整导线规格，或调整线段数及每 段匝数的分配，或变更铁心柱直径。段匝数的分配，或变更铁心柱直径。 9 9计算短路机械力及导线应力，当超过规定值时，应调整安匝分布，加大计算短路机械力及导线应力，当超过规定值时，应调整安匝分布，加大 导线截面积。导线截面积。 1010计算空载性能及变压器总损耗、计算油温升，当油温升过高或过低时，计算空载性能及变压器总损耗、计算油温升，当油温升过高或过低时， 应调整冷却装置的数目。应调整冷却装置的数目。 1111计算变压器的重量、绘制外形尺寸图。计算变压器的重量、绘制外形尺寸图。 五、变压器的工艺

23、流程五、变压器的工艺流程 油浸式变压器油浸式变压器 l铁心的制备：纵剪铁心的制备：纵剪-横剪横剪-叠片叠片-夹夹 紧紧-铁心起立铁心起立-绑扎绑扎 工艺工艺 l油箱的制备：油箱的制备： 下料-加工-成形-焊接-除锈喷砂- 喷涂 工艺工艺 l绝缘器材的制备：绝缘器材的制备： 纸板、纸筒（剪板机、剪园机）、绝缘垫块、撑条纸板、纸筒（剪板机、剪园机）、绝缘垫块、撑条 l线圈的绕制：线圈的绕制： 电磁线（线规测量）电磁线（线规测量）-绕线绕线-试验试验-整形整形-加加 压压-干燥干燥 线圈的型式 l层式线圈 圆筒式-单层圆筒式、双层圆筒式、 l 多层圆筒式和分段圆筒式 l 箔 式-一般箔式、分段箔式

24、l饼 式连续式-一般连续式、半连续式 l 纠结式-纠结连续式、普通纠结式和 l 插花纠结式 l 内屏蔽式（内屏蔽连续式） l 螺旋式-单螺旋式（半螺旋式）、双螺 l 旋式（双半螺旋式）和四螺旋式 l 交错式-由连续式或螺旋式线段交错排列 l 而成 总装：总装： 拆上轭拆上轭-套线圈套线圈-插上轭插上轭-垫块位置夹紧垫块位置夹紧-引线装引线装 配配-绝缘距离调整、引线夹紧绝缘距离调整、引线夹紧-变比、联结组、绝缘电变比、联结组、绝缘电 阻阻 测量测量-真空干燥真空干燥油箱清理油箱清理-下箱下箱-内口装配内口装配-外部外部 组组 装装-真空注油真空注油-密封试验密封试验 干式变压器 主要是线圈与油变不一样 lSCBSCB系列是环氧浇注式线圈系列是环氧浇注式线