电力变压器原理1

1、2021-10-251电力变压器的工作原理电力变压器的工作原理一、变压器基本原理二、变压器空载特性 三、变压器负载特性四、电力变压器的型号八、三相变压器五、变压参数测定六、标么值七、变压器运行特性2021-10-252变压器发展史18841884年匈牙利人制造出世界第一台变压器。（闭合铁心式）年匈牙利人制造出世界第一台变压器。（闭合铁心式）19171917年我国上海华生电器制造厂生产出我国第一台变压器年我国上海华生电器制造厂生产出我国第一台变压器19531953年我国沈阳变压器厂制造出第一台仿苏年我国沈阳变压器厂制造出第一台仿苏13500/11013500/110单相变压器。单相变压器。195

2、41954年我国沈阳变压器厂制造出第一台单相规格年我国沈阳变压器厂制造出第一台单相规格20000/15420000/154变压器。变压器。19581958年年8 8月我国沈阳变压器厂制造出第一台单相仿苏月我国沈阳变压器厂制造出第一台单相仿苏40000/22040000/220变变压器。压器。19601960年年3 3月我国沈阳变压器厂制造出第一台月我国沈阳变压器厂制造出第一台330kV330kV变压器。变压器。19791979年年1212月我国沈阳变压器厂制造出第一台单相月我国沈阳变压器厂制造出第一台单相500kV500kV型号型号DFPS-DFPS-250000/500250000/500变

3、压器。变压器。20052005年年4 4月月2 2日保定天威通过日保定天威通过750kV750kV型号型号ODFPS-500000/750ODFPS-500000/750变压器变压器试验。试验。20092009年年1 1月月6 6日特变电工沈阳变压器公司生产的日特变电工沈阳变压器公司生产的1000kV1000kV型号型号ODFS-ODFS-1000000/10001000000/1000变压器投入运行。变压器投入运行。2021-10-253世界上第一台闭合铁心变压器我国第一台交流1000kV变压器2021-10-254一、变压器基本工作原理一、变压器基本工作原理 变压器是一种静止电器变压器是一

4、种静止电器, ,它通过线圈间的电它通过线圈间的电磁感应磁感应, ,将一种电压等级的交流电能转换成同频将一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能率的另一种电压等级的交流电能. . 变压器是利用电磁感应原理工作，它是由变压器是利用电磁感应原理工作，它是由相互绝缘且匝数不等的两个绕组（构成电路），相互绝缘且匝数不等的两个绕组（构成电路），套装在有良好导磁性能材料叠成的铁心上套装在有良好导磁性能材料叠成的铁心上( (构成构成磁路），两绕组之间只有磁的耦合而没有电的磁路），两绕组之间只有磁的耦合而没有电的联系。联系。2021-10-255 变压器的一次绕组（一次绕组）与交流电源接通后

5、，变压器的一次绕组（一次绕组）与交流电源接通后，经绕组内流过交变电流产生磁动势经绕组内流过交变电流产生磁动势 ，在这个磁动势作，在这个磁动势作用下，铁芯中便有交变磁通用下，铁芯中便有交变磁通 ，即一次绕组从电源吸取，即一次绕组从电源吸取电能转变为磁能，电能转变为磁能， 在铁芯中同时交（环）链原、副边在铁芯中同时交（环）链原、副边绕组（二次绕组），由于电磁感应作用，分别在原、二绕组（二次绕组），由于电磁感应作用，分别在原、二次绕组产生频率相同的感应电动势。如果此时二次绕组次绕组产生频率相同的感应电动势。如果此时二次绕组接通负载，在二次绕组感应电动势作用下，便有电流流接通负载，在二次绕组感应电动势

6、作用下，便有电流流过负载，铁芯中的磁能又转换为电能。这就是变压器利过负载，铁芯中的磁能又转换为电能。这就是变压器利用电磁感应原理将电源的电能传递到负载中的工作原理。用电磁感应原理将电源的电能传递到负载中的工作原理。n n E1=4.44fN1BmS10-4 n E2=4.44fN2BmS10-4 2021-10-256 在主磁通的作用下，两侧的线圈分别产生感应电势，电势的大小与匝数成正比，K为变压器变比。 变压器匝数多的一侧电流小，匝数少的一侧电流大。变压器的原、副线圈匝数不同，起到了变压器作用。 变压器一次侧为额定电压时，其二次侧电压随着负载电流的大小和功率因素的高低而变化。 变压器电流之比

7、与一、二次绕组的匝数成反比，即2021-10-257 二二. .变压器的空载特性变压器的空载特性 变压器一次绕组接电变压器一次绕组接电源，二次绕组开路，负源，二次绕组开路，负载电流为零，这种情况载电流为零，这种情况即为变压器的空载运行。即为变压器的空载运行。 N N1 1和和N N2 2为一、二次绕组为一、二次绕组的匝数分别绕在两个铁的匝数分别绕在两个铁心柱上。心柱上。2021-10-258主磁通与漏磁通的区别主磁通与漏磁通的区别1 1）性质上：）性质上：mm与与 I I0 0 成非线性关系；成非线性关系； L1L1 与与 I I0 0 成线性关系成线性关系； 2 2）数量上：）数量上： mm

8、占占99%99%以上，以上， L1L1仅占仅占1%1%以下以下；3 3）作用上：）作用上： 起传递能量的作用，起传递能量的作用， 起漏抗压降作用。起漏抗压降作用。各电磁量参考方向的规定一次侧遵循电动机惯例，二次侧遵循发电机惯例。一次侧遵循电动机惯例，二次侧遵循发电机惯例。磁通与产生它的电流之间符合右手螺旋定则；电动势与感应磁通与产生它的电流之间符合右手螺旋定则；电动势与感应它的磁通之间符合右手螺旋定则。它的磁通之间符合右手螺旋定则。2021-10-259 空载电流和空载损耗空载电流和空载损耗一、空载电流作用与组成空载电流空载电流I I0 0包含两个分量，一个是励磁分量包含两个分量，一个是励磁分

9、量I I0 0a a，作用是建立，作用是建立磁场，另一个是铁损耗分量磁场，另一个是铁损耗分量I I0 0r r，主要作用是供铁损耗。，主要作用是供铁损耗。性质性质：由于空载电流的无功分量远大于有功分量，所以空载由于空载电流的无功分量远大于有功分量，所以空载电流主要是感性无功性质电流主要是感性无功性质也称励磁电流；也称励磁电流；大小大小：与电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸有与电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸有关，用空载电流百分数关，用空载电流百分数I I0 0%来表示来表示：00N100II %I2021-10-2510t0i3211230i3、空载电流波形由于磁路饱和，

10、空载电流由于磁路饱和，空载电流与由它产生的主磁通呈非与由它产生的主磁通呈非线性关系。线性关系。 当磁通按正弦规律变化时，当磁通按正弦规律变化时，空载电流呈尖顶波形。空载电流呈尖顶波形。 当空载电流按正弦规律变化当空载电流按正弦规律变化时，主磁通呈尖顶波形。时，主磁通呈尖顶波形。实际空载电流为非正弦波，但为了分实际空载电流为非正弦波，但为了分析、计算和测量的方便，在相量图和析、计算和测量的方便，在相量图和计算式中常用正弦的电流代替实际的计算式中常用正弦的电流代替实际的空载电流。空载电流。2021-10-2511 变压器空载时一次侧从电源吸收少量的有功功率P0，供给铁心损耗PFe和绕组损耗IR由于

11、I和R均很小，所以即空载损耗近似为铁心损耗对于已制成变压器，铁损与磁通密度幅值的平方成正比，与对于已制成变压器，铁损与磁通密度幅值的平方成正比，与电流频率的电流频率的1.31.3次方成正比，即次方成正比，即空载损耗空载损耗约占额定容量的空载损耗约占额定容量的0.1%-1%0.1%-1%，而且随变压器容量的增大，而且随变压器容量的增大而下降。为减少空载损耗，改进设计结构的方向是采用优质铁而下降。为减少空载损耗，改进设计结构的方向是采用优质铁磁材料：优质硅钢片、激光化硅钢片或应用非晶态合金。磁材料：优质硅钢片、激光化硅钢片或应用非晶态合金。2021-10-2512 可见，影响主磁通大小的因素有电源

12、电压和频率，以及一可见，影响主磁通大小的因素有电源电压和频率，以及一次线圈的匝数。次线圈的匝数。U1=-E1-E1+I0R1=-E1+I0R1+jI0X1=-E1+Z1I0一、电动势平衡方程和变比空载时的电动势方程、等效电路和相量图1.电动势平衡方程1.1一次侧电动势平衡方程忽略很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有U1E1=4.44fN1m11114.444.44mEUfNfN则2021-10-25132 2、变比、变比定义定义112112022NNUUENkENUU 对三相变压器，变比为一、二次侧的相电动势之比，近似对三相变压器，变比为一、二次侧的相电动势之比，近似为额定相电压之比，具体为

13、为额定相电压之比，具体为Y，d接线接线NNU3Uk21 NNUU3k21D，y接线接线(2)二次侧电动势平衡方程 U2=E22021-10-2514空载时的等效电路和相量图空载时的等效电路和相量图等效电路等效电路一次侧的电动势平衡方程为一次侧的电动势平衡方程为空载时等效电路为空载时等效电路为基于E1=-jI0X1表示法，感应的电动势E1也用电抗压降表示，由于在铁心引起铁损PTE，所以还要引入一个电阻Rm,用I20Rm等效PTE,即E1=I0(Rm+jXm)U1=-E1+I0Z1=I0(Rm+jXm)+I0(R1+jX1)2021-10-2515mmmZ,X,R励磁电阻、励磁电抗、励磁阻抗。由于

14、磁路具有饱励磁电阻、励磁电抗、励磁阻抗。由于磁路具有饱 和特性所以和特性所以 不是常数，随磁路饱和程度增大而减小。不是常数，随磁路饱和程度增大而减小。mmmjXRZ11XX,RRmm由于由于 ，所以有时忽略漏阻抗，空载等效电路只，所以有时忽略漏阻抗，空载等效电路只是一个是一个 元件的电路。在元件的电路。在 一定的情况下，一定的情况下， 大小取决于大小取决于 的大小。从运行角度讲，希望的大小。从运行角度讲，希望 越小越好，所以变压器常采用越小越好，所以变压器常采用高导磁材料，增大高导磁材料，增大 ，减小，减小 ，提高运行效率和功率因数。，提高运行效率和功率因数。 mZmZ0I0ImZ1U0I20

15、21-10-25162 2、相量图、相量图根据前面所学的方程，可作根据前面所学的方程，可作出变压器空载时的相量图：出变压器空载时的相量图：（1）以 为参考相量m（2） 与 同相， 滞后 ，mar0III00090aI0rI01E（3） 滞后 ， - -E E1 1 ；090m21E,E1001XI j,IR（4）1U（5）maI0rI00I1E1E2E10XI j01IR1U2021-10-2517空载运行小结空载运行小结（1 1）一次侧主电动势与漏阻抗压降总是与外施电压平衡）一次侧主电动势与漏阻抗压降总是与外施电压平衡, ,若忽若忽略漏阻抗压降，则一次主电势的大小由外施电压决定略漏阻抗压降，

16、则一次主电势的大小由外施电压决定. .（2 2）主磁通大小由电源电压、电源频率和一次线圈匝数决定，）主磁通大小由电源电压、电源频率和一次线圈匝数决定，与磁路所用的材质及几何尺寸基本无关。与磁路所用的材质及几何尺寸基本无关。（3 3）空载电流大小与主磁通、线圈匝数及磁路的磁阻有关，铁）空载电流大小与主磁通、线圈匝数及磁路的磁阻有关，铁心所用材料的导磁性能越好，空载电流越小。心所用材料的导磁性能越好，空载电流越小。（4 4）电抗是交变磁通所感应的电动势与产生该磁通的电流的比）电抗是交变磁通所感应的电动势与产生该磁通的电流的比值，线性磁路中，电抗为常数，非线性电路中，电抗的大小随值，线性磁路中，电抗

17、为常数，非线性电路中，电抗的大小随磁路的饱和而减小。磁路的饱和而减小。2021-10-2518 单相变压器的负载运行 负载运行时的电磁关系负载运行时的电磁关系变压器一次侧接在额定频率、额定电压的交流电源上，二次接变压器一次侧接在额定频率、额定电压的交流电源上，二次接上负载的运行状态，称为负载运行。上负载的运行状态，称为负载运行。1U1E1E2U1I2I1m2EAXaxLZ22E2021-10-251911IR11E22IR22E1U1I2I2U11 1FN I22 2FN I01 0FN I01E2E用图示负载运行时的电磁过程用图示负载运行时的电磁过程2021-10-2520 基本方程基本方程

18、一、磁动势平衡方程120FFF或112210N IN IN I 电磁关系将一、二次联系起来电磁关系将一、二次联系起来, ,二次电流增加或减少必然引起二次电流增加或减少必然引起一次电流的增加或减少一次电流的增加或减少. .:,U,U.FF;F,因因此此有有磁磁动动势势平平衡衡方方程程大大小小基基本本不不变变由由空空载载到到负负载载不不变变保保持持只只要要大大小小主主要要取取决决于于共共同同作作用用产产生生次次磁磁动动势势和和二二负负载载时时一一次次磁磁动动势势产产生生主主磁磁通通一一次次磁磁动动势势空空载载时时011002100用电流形式表示用电流形式表示LII)kI(II)NN(II10202

19、1201。,I;,I:L作用作用它起平衡二次磁动势的它起平衡二次磁动势的另一个是负载分量另一个是负载分量产生主磁通产生主磁通它用来它用来一个是励磁电流一个是励磁电流两个分量两个分量变压器的负载电流包括变压器的负载电流包括表明表明102021-10-2521二、电动势平衡方程根据基尔霍夫电压定律可写出一、二次侧电动势平衡方程根据基尔霍夫电压定律可写出一、二次侧电动势平衡方程111111111ZIEXI jRIEU222222222ZIEXI jRIEU LZIU22负载运行时负载运行时, ,忽略空载电流有忽略空载电流有: :1221211或NNkIIkII表明，一、二次电流比近似与匝数成反比。可

20、见，匝数不表明，一、二次电流比近似与匝数成反比。可见，匝数不同，不仅能改变电压，同时也能改变电流。同，不仅能改变电压，同时也能改变电流。2021-10-2522等效电路及相量图等效电路及相量图一、折算折算原则折算原则：1 1）保持二次侧磁动势不变；保持二次侧磁动势不变；2 2）保持二次侧各功率）保持二次侧各功率或损耗不变。或损耗不变。22122 EkEEUkU 22IIk222222 2LLrk rxk xZk Z方法方法：（将二次侧折算到一次侧（将二次侧折算到一次侧) )折算：将变压器的二次（或一次）绕组用另一个绕组折算：将变压器的二次（或一次）绕组用另一个绕组(N(N2 2=N=N1 1)

21、 )来来等效，同时对该绕组的电磁量作相应的变换，以保持两侧的电磁等效，同时对该绕组的电磁量作相应的变换，以保持两侧的电磁关系不变关系不变, ,用一个等效的电路代替实际的变压器。用一个等效的电路代替实际的变压器。2021-10-2523折算后的方程式为折算后的方程式为111111111ZIEXI jRIEU 222222222ZIEXI jRIEU 021III12EE01IZEmLZIU222021-10-2524二、等效电路根据折算后的方程，可以作出变压器的等效电路。根据折算后的方程，可以作出变压器的等效电路。T T型等效电路型等效电路：近似等效电路近似等效电路1R1X2R2XmRmX1U2

22、ULZ2I1I0I1R1X2R2X21IIL1I1U2ULZ2021-10-2525简化等效电路：简化等效电路：其中121SS2SSSRRRXXXZRjX分别称为短路电阻、短路分别称为短路电阻、短路电抗和短路阻抗。电抗和短路阻抗。 由简化等效电路可知，短路阻抗起限制短路电流的作用，由简化等效电路可知，短路阻抗起限制短路电流的作用，由于短路阻抗值很小，所以变压器的短路电流值较大，一般由于短路阻抗值很小，所以变压器的短路电流值较大，一般可达额定电流的可达额定电流的10201020倍。倍。1U2ULZ2II1SRSX2021-10-2526三、相量图作相量图的步骤作相量图的步骤对对应应T T型等效电

23、路，型等效电路， 假定假定变压器带感性负载变压器带感性负载。0190)6Em超前0)7 I)() 8201III11)11IjX1)12 U22 I ) 223RI )224IXj )12) 5EE1)9E21 U)11)10RI2021-10-2527作相量图的步骤（假定带感性负载）作相量图的步骤（假定带感性负载）对应简化等效电路对应简化等效电路212112212SSUI ZIIUUI RjX I 由等效电路可知由等效电路可知根据方程可作出简化相量图根据方程可作出简化相量图21II2USRI1SXI j11U2 2021-10-2528变压器的参数测定 空载试验空载试验一、目的：通过测量空载

24、电流和一、二次电压及空载功率来计算通过测量空载电流和一、二次电压及空载功率来计算变比、空载电流百分数、铁损和励磁阻抗变比、空载电流百分数、铁损和励磁阻抗。二、接线图二、接线图三、要求及分析FepP,XR) 0113即即和和忽忽略略WAVV*1 1）低压侧加电压，高压侧开路；）低压侧加电压，高压侧开路；曲曲线线和和画画出出和和测测出出向向调调节节范范围围内内单单方方在在电电压压)U(fP)U(fI,PI ,U,U.U)N1010002012102 2021-10-25291002022NmmmmmUZIPRIXZR201001100NNUkUII %I4 4）求出参数）求出参数5 5）空载电流和

25、空载功率必须是额定电压时的值，并以此求）空载电流和空载功率必须是额定电压时的值，并以此求取励磁参数；取励磁参数；6 6）若要得到高压侧参数，须折算）若要得到高压侧参数，须折算；7 7）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值；）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值；2021-10-2530短路试验短路试验1.目的：通过测量短路电流、短路电压及短路功率来计算变压器通过测量短路电流、短路电压及短路功率来计算变压器的短路电压百分数、铜损和短路阻抗。的短路电压百分数、铜损和短路阻抗。2. 接线图3. 要求及分析1 1）高压侧加电压，低压侧）高压侧加电压，低压侧短路；短路；WAV*;

26、)U(fP)U(fI,PI ,U,I.I,)SSSSSSSNS曲曲线线和和画画出出和和测测出出对对应应的的范范围围内内变变化化在在让让短短路路电电流流通通过过调调节节电电压压 31023 3）同时记录实验室的室温；）同时记录实验室的室温；4 4）由于外加电压很小，主磁通很少，）由于外加电压很小，主磁通很少，铁损耗很少，忽略铁损，认为铁损耗很少，忽略铁损，认为 。CuSpP 2021-10-25315 5）参数计算）参数计算122122ssNssNsSNSsNsssUUZIIPPRIIXZR对对T T型等效电路：型等效电路：ssXXXRRR21212121四、短路电压短路时，当短路电流为额定值时

27、一次所加的短路时，当短路电流为额定值时一次所加的电压，称为短路电压，记作电压，称为短路电压，记作NSSNIZU1750C短路电压也称为阻抗电压短路电压也称为阻抗电压。6 6）温度折算：电阻应换算到基准工作温度）温度折算：电阻应换算到基准工作温度时的数值。时的数值。8 8）对三相变压器，各公式中的电压、电流）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值；和功率均为相值；7 7）若要得到低压侧参数，须折算；）若要得到低压侧参数，须折算；2021-10-2532短路电压常用百分值表示短路电压常用百分值表示%URI%)(NCSN0100u :1751sa 分量百分值分量百分值有功有功短路电压电阻短

28、路电压电阻%UXI%)(NSN100u :11sa 分量百分值分量百分值无功无功抗抗短路电压电短路电压电 短路电压的大小直接短路电压的大小直接反映短路阻抗的大小，而反映短路阻抗的大小，而短路阻抗又直接影响变压短路阻抗又直接影响变压器的运行性能。器的运行性能。 从正常运行角度看，从正常运行角度看，希望短路电压小些，这样希望短路电压小些，这样可使副边电压随负载波动可使副边电压随负载波动小些；从限制短路电流角小些；从限制短路电流角度，希望它大些，相应的度，希望它大些，相应的短路电流就小些。短路电流就小些。%UZI%NCSN0100u :1751s 短短路路电电压压百百分分值值2021-10-2533

29、 标么值标么值 标么值标么值, ,就是指某一物理量的实际值与选定的同一单位的就是指某一物理量的实际值与选定的同一单位的基准值的比值基准值的比值, ,即即一、定义二、基准值的确定1 1、通常以额定值为基准值。、通常以额定值为基准值。 2 2、各侧的物理量以各自侧的额定值为基准；、各侧的物理量以各自侧的额定值为基准； 线值以额定线值为基准值，相值以额定相值为基准值；线值以额定线值为基准值，相值以额定相值为基准值；单相值以额定单相值为基准值，三相值以额定三相值为基准值；单相值以额定单相值为基准值，三相值以额定三相值为基准值； .SSQ,P.ZZX,R.EUBB的的基基准准值值为为和和的的基基准准值值

30、为为和和的的基基准准值值为为和和BU3 3、标么值标么值= =实际值实际值基准值基准值2021-10-2534三、优点01*mZI020*mPRI*sSNZU*sSNRP*NPcosN*NQsinN四、缺点标么值没有单位，物理意义不明确。标么值没有单位，物理意义不明确。3 3、折算前、后的标么值相等。线值的标么值、折算前、后的标么值相等。线值的标么值= =相值的标么值；相值的标么值； 单相值的标么值单相值的标么值= =三相值的标么值；三相值的标么值； 1 1、额定值的标么值为、额定值的标么值为1 1。 2 2、百分值、百分值= =标么值标么值100% 100% ；4 4、某些意义不同的物理量标

31、么值相等、某些意义不同的物理量标么值相等2021-10-2535变压器的运行特性 电压变化率电压变化率用相量图可以推导出电压变化率的表达式用相量图可以推导出电压变化率的表达式：定义：是指一次侧加定义：是指一次侧加50Hz50Hz额定电压、二次空载电压与带负载后额定电压、二次空载电压与带负载后在某功率因数下的二次电压之差，与二次额定电压的比值，即在某功率因数下的二次电压之差，与二次额定电压的比值，即 电压变化率是表征变压器运行性能的重要指标之一电压变化率是表征变压器运行性能的重要指标之一, ,它大小它大小反映了供电电压的稳定性。反映了供电电压的稳定性。2022222NNNUUUUUUU22*ss

32、U(R cosX sin)式中式中NII22称为负载系数称为负载系数 由表达式可知，电压变化率的大小与负载大小、性质及由表达式可知，电压变化率的大小与负载大小、性质及变压器的本身参数有关。变压器的本身参数有关。2021-10-2536.,UcosRsinX.,U,)(;,U,)()(*s*s次次电电压压比比空空载载时时高高说说明明二二为为负负值值时时当当也也可可能能为为负负值值能能为为正正可可时时带带阻阻容容性性负负载载时时低低这这时时二二次次端端电电压压比比空空载载正正值值为为时时和和阻阻感感性性负负载载当当变变压压器器带带阻阻性性负负载载22222000 .),I(fU,特特性性称称为为变

33、变压压器器的的外外即即规规律律变变化化的的二二次次端端电电压压随随负负载载电电流流定定时时因因数数一一当当电电源源电电压压和和负负载载功功率率22 *2U)(*2I1.001.01cos28 . 0cos28 . 0)cos(22021-10-2537 电压调整 为了保证二次端电压在允许范围之内为了保证二次端电压在允许范围之内, ,通常在变压器的高通常在变压器的高压侧设置抽头压侧设置抽头, ,并装设分接开关并装设分接开关, ,调节变压器高压绕组的工作调节变压器高压绕组的工作匝数匝数, ,来调节变压器的二次电压。来调节变压器的二次电压。 分接开关有两种形式：一种只能在断电情况下进行调节，称分接开

34、关有两种形式：一种只能在断电情况下进行调节，称为无载分接开关为无载分接开关-这种调压方式称为无励磁调压；另一种可这种调压方式称为无励磁调压；另一种可以在带负荷的情况下进行调节，称为有载分接开关以在带负荷的情况下进行调节，称为有载分接开关-这种调这种调压方式称为有载调压。压方式称为有载调压。 中、小型电力变压器一般有三个分接头，记作UN 5%。大型电力变压器采用五个或多个分接头,例UN 2x2.5%或UN 81.25%。2021-10-2538 损耗、效率及效率特性损耗、效率及效率特性 铁损耗与外加电压大小有关，而与负载大小基本无关，故铁损耗与外加电压大小有关，而与负载大小基本无关，故也称为不变

35、损耗。也称为不变损耗。一、变压器的损耗 铜损耗分基本铜损耗和附加铜损耗。基本铜损耗是在电流铜损耗分基本铜损耗和附加铜损耗。基本铜损耗是在电流在一、二次绕组直流电阻上的损耗；附加损耗包括因集肤效应在一、二次绕组直流电阻上的损耗；附加损耗包括因集肤效应引起的损耗以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗等。引起的损耗以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗等。变压器的损耗主要是铁损耗和铜损耗两种。变压器的损耗主要是铁损耗和铜损耗两种。 铁损耗包括基本铁损耗和附加铁损耗。基本铁损耗为磁滞铁损耗包括基本铁损耗和附加铁损耗。基本铁损耗为磁滞损耗和涡流损耗。附加损耗包括由铁心叠片间绝缘损伤引起的局损耗和涡流损耗。附

36、加损耗包括由铁心叠片间绝缘损伤引起的局部涡流损耗、主磁通在结构部件中引起的涡流损耗等。部涡流损耗、主磁通在结构部件中引起的涡流损耗等。 铜损耗大小与负载电流平方成正比，故也称为可变损耗。铜损耗大小与负载电流平方成正比，故也称为可变损耗。2021-10-2539 效率大小反映变压器运行的经济性能的好坏，是表征变压器效率大小反映变压器运行的经济性能的好坏，是表征变压器运行性能的重要指标之一。运行性能的重要指标之一。 效率及效率特性效率是指变压器的输出功率与输入功率的比值。效率是指变压器的输出功率与输入功率的比值。21100P=%P1121FeCuFeCupP + P-= -PP + P + P02

37、22222FeCuSNSNNN2p= PIp=() P=PIP =S cos其中2021-10-2540效率表达式效率表达式202201100SNNSNPP()%S c osPP 变压器效率的大小与负载的变压器效率的大小与负载的大小、功率因数及变压器本身参大小、功率因数及变压器本身参数有关。数有关。效率特性：在功率因数一定时，变效率特性：在功率因数一定时，变压器的效率与负载电流之间的关系压器的效率与负载电流之间的关系=f(),=f(),称为变压器的效率特性。称为变压器的效率特性。0max2021-10-2541 即当铜损耗等于铁损耗即当铜损耗等于铁损耗( (可变损耗等于不变损耗可变损耗等于不变

38、损耗) )时时, ,变压变压器效率最大：器效率最大：2mSN0P= P或或0SNP=Pm1002120maxmN20P= (-)%S cos+P 为了提高变压器的运行效益，设计时应使变压器的铁为了提高变压器的运行效益，设计时应使变压器的铁损耗小些。损耗小些。0dd令令 , ,则则 2021-10-25423.8 变压器的并联运行3.8.13.8.1 并联运行的理想条件并联运行的理想条件并联运行的优点：并联运行的优点： 并联运行是指将几台变压器的一、二次绕组分别接在一、并联运行是指将几台变压器的一、二次绕组分别接在一、二次侧的公共母线上，共同向负载供电的运行方式。二次侧的公共母线上，共同向负载供

39、电的运行方式。并联运行的理想情况是：并联运行的理想情况是：1 1、空载时各变压器绕组之间无环流；、空载时各变压器绕组之间无环流；2 2、负载后，各变压器的负载系数相等；、负载后，各变压器的负载系数相等；3 3、负载后，各变压器的负载电流与总的负载电流同相位。、负载后，各变压器的负载电流与总的负载电流同相位。1 1、提高供电的可靠性；、提高供电的可靠性；2 2、提高供电的经济性。、提高供电的经济性。2021-10-2543 为了达到上述理想运行情况，并联运行的变压器需满足为了达到上述理想运行情况，并联运行的变压器需满足以下条件：以下条件：1 1、各变压器一、二次侧的额定电压分别相等，即变比相同；

40、、各变压器一、二次侧的额定电压分别相等，即变比相同；2 2、各变压器的连接组别相同；、各变压器的连接组别相同；3 3、各变压器的短路阻抗（短路电压）的标么值相等，且短路、各变压器的短路阻抗（短路电压）的标么值相等，且短路阻抗角也相等。阻抗角也相等。其中，第二条必须绝对满足。其中，第二条必须绝对满足。2021-10-25443.8.2 3.8.2 并联条件不满足时的运行分析并联条件不满足时的运行分析变比不等的两台变压器并联运行变比不等的两台变压器并联运行时，二次空载电压不等。折算到时，二次空载电压不等。折算到二次侧的等效电路如图所示。二次侧的等效电路如图所示。由等效电路可以列出方程式：由等效电路

41、可以列出方程式：1212IIIISIIIISIIIII = I + IU- U= I ZkU- U= IZk则二次侧电流为：则二次侧电流为：1111SIIIIIICLISISIISISIISIIIIIICLISISIISISIIUU-ZkkI=+I = I + IZ+ ZZ+ ZUU-ZkkI=+I = - I + IZ+ ZZ+ ZCII1kU2ULZSIZ2IS IIZII1kULIILIII一、变比不等时并联运行IIIk k2021-10-2545 为了保证空载时环流不超过额定电流的为了保证空载时环流不超过额定电流的10%10%，通常规定并联，通常规定并联运行的变压器的变比差不大于运行的

42、变压器的变比差不大于1%1%。 当变压器的变比不等时，在空载时，环流当变压器的变比不等时，在空载时，环流 就存在。变就存在。变比差越大，环流越大。由于变压器的短路阻抗很小，即使变比差越大，环流越大。由于变压器的短路阻抗很小，即使变比差很小，也会产生很大的环流。环流的存在，既占用了变比差很小，也会产生很大的环流。环流的存在，既占用了变压器的容量，又增加了变压器的损耗，这是很不利的。压器的容量，又增加了变压器的损耗，这是很不利的。CI二、连接组别不同时并联运行 连接组别不同时，二次侧线电压之间至少相差连接组别不同时，二次侧线电压之间至少相差30300 0，则二，则二次线电压差为线电压的次线电压差为

43、线电压的51.8%51.8%，由于变压器的短路阻抗很小，由于变压器的短路阻抗很小, ,这么大的电压差将产生几倍于额定电流的空载环流，会烧毁这么大的电压差将产生几倍于额定电流的空载环流，会烧毁绕组，所以连接绕组，所以连接 组别不同绝不允许并联。组别不同绝不允许并联。2021-10-2546三、短路阻抗标么值不等时并联运行由等效电路可知：由等效电路可知： 等效电路如图所示。等效电路如图所示。ISIIISIII Z= I ZNISINIISIIIIININNIINIZIZII=IUIUIII*SISII11:=:ZZ 可见，各台变压器所分担的负载大小与其短路阻抗标么值可见，各台变压器所分担的负载大小

44、与其短路阻抗标么值成反比。成反比。 为了充分变压器的容量，理想的负载分配，应使各台变压为了充分变压器的容量，理想的负载分配，应使各台变压器的负载系数相等，而且短路阻抗标值相等。器的负载系数相等，而且短路阻抗标值相等。1Uk2ULZSIZS IIZIIIII2021-10-2547 变压器运行规程规定：在任何一台变压器不过负荷的情变压器运行规程规定：在任何一台变压器不过负荷的情况下，变比不同和短路阻抗标么值不等的变压器可以并联运况下，变比不同和短路阻抗标么值不等的变压器可以并联运行。又规定：阻抗标么值不等的变压器并联运行时，应适当行。又规定：阻抗标么值不等的变压器并联运行时，应适当提高短路阻抗标

45、么值大的变压器的二次电压，以使并联运行提高短路阻抗标么值大的变压器的二次电压，以使并联运行的变压器的容量均能充分利用。的变压器的容量均能充分利用。 为了使各台变压器所承担的电流同相位，要求各变压器的为了使各台变压器所承担的电流同相位，要求各变压器的短路阻抗角相等。一般来说，变压器容量相差越大，短路阻抗短路阻抗角相等。一般来说，变压器容量相差越大，短路阻抗角相差也越大，因此要求并联运行的变压器的最大容量之比不角相差也越大，因此要求并联运行的变压器的最大容量之比不超过超过3 3：1 1。2021-10-2548电力变压器的型号电力变压器的型号特殊使用环境代号额定电压额定容量特殊用途和特殊结构代号设

46、计序号调压方式导线材料绕组数油循环方式冷却方式相数产品类别2021-10-25491 1、产品类别代号、产品类别代号O-自耦变压器，通用电力变压器不标H-电弧炉变压器C-感应电炉变压器Z-整流变压器K-矿用变压器Y-试验变压器2021-10-25502 2、相数、相数D-单相变压器S-三相变压器2021-10-25513 3、冷却方式、冷却方式F-风冷式S-水冷式注：油浸自冷式和空气自冷式不标注2021-10-25524 4、油循环方式、油循环方式自然循环(不标注）P强迫循环2021-10-25535 5、绕组数、绕组数S三绕组注：双绕组不标注2021-10-25546 6、导线材料、导线材料

47、L铝绕组注：铜绕组不标注Lb表示半铝、半铜2021-10-25557 7、调压方式、调压方式Z有载调压注：无励磁调压不标注2021-10-25568 8、性能水平代号（设计序号）、性能水平代号（设计序号）性能水平代号电压等级kV性 能 参 数空 载 损 耗负 载 损 耗76、10符合GB/T 6451组符合GB/T 645135符合GB/T 645186、10符合GB/T 6451组35比GB/T 6451平均下降10%96、10配电变压器符合表A26、10电力变压器比GB/T 6451组平均下降10%比GB/T 6451平均下降10%35比GB/T 6451平均下降20%106、10比GB/

48、T 6451组平均下降20%比GB/T 6451平均下降15%35比GB/T 6451平均下降30%116、10比GB/T 6451组平均下降30%35比GB/T 6451平均下降40%2021-10-25579 9、特殊用途或特殊结构代号、特殊用途或特殊结构代号Z低噪声用；L电缆引出X现场组装式；J中性点为全绝缘；CY发电厂自用变压器K内置电抗器2021-10-25581010、变压器的额定容量、变压器的额定容量变压器的额定容量，单位为KVA、MVA。2021-10-255911 11、变压器的额定电压、变压器的额定电压变压器的额定电压，单位为KV。2021-10-2560电力变压器的型号电

49、力变压器的型号例例1 1：一台三相、油浸、风冷、双绕组、无励磁调压、铜导线、20000 kVA、110 kV级电力变压器产品，其性能水平符合GB/T 6451规定，该产品的型号为：SF920000/1102021-10-2561电力变压器的型号电力变压器的型号例例2 2： 一台三相、油浸、水冷、强迫油循环、双绕组、有载调压、铜导线、370000 kVA、220 kV级电力变压器的产品，其性能水平符合GB/T 6451规定，该产品的型号为： SSPZ9370000/2202021-10-2562变压器额定值的含义和作用变压器额定值的含义和作用 1. 1.额定容量额定容量 S SN N ：指变压器

50、的视在功率。对三相变压器：指变压器的视在功率。对三相变压器指三相容量之和。指三相容量之和。 单位：伏安单位：伏安（VAVA） 千伏安千伏安（kVAkVA）兆伏安兆伏安（MVA)MVA) 2. 2.额定电压额定电压 U UN N ：U U1N1N 指电源加到原边绕组上的电压，指电源加到原边绕组上的电压， U U2N2N 是副边绕组开路即空载运行时副绕组的端电压。对是副边绕组开路即空载运行时副绕组的端电压。对于三相变压器一般指线电压值。于三相变压器一般指线电压值。 单位：伏单位：伏（V V） 千伏千伏（kVkV）3.3.额定电流额定电流I IN N（A A） 指变压器在额定容量下允许长期通过指变压

51、器在额定容量下允许长期通过的工作电流。的工作电流。 单位：安培单位：安培（A A）额定容量、额定电压、额定电流之间关系为额定容量、额定电压、额定电流之间关系为单相变压器单相变压器 S SN N=U=U1N1NI I1N1N=U=U2N2NI I2N2N三相变压器三相变压器 S SN N=3U=3U1N1NI I1N1N=3U=3U2N2NI I2N2N2021-10-2563 三相变压器 磁路系统磁路系统一、组式磁路变压器二、心式磁路变压器特点是：三相磁特点是：三相磁路彼此无关联。路彼此无关联。特点是：三相磁路特点是：三相磁路彼此有关联。彼此有关联。1W2Ww1V2Vv1U2Uu1U2U1u2

52、u1V2V1v2v1W2W1w2wuvw2021-10-2564 电路系统电路系统一、变压器的端头标号绕组名绕组名称称单相变压器三相变压器中性点首端首端末端末端首端首端末端末端高压绕高压绕组组U1U2U1、V1、W1U2、V2、W2N低压绕低压绕组组u1u2u1、v1、w1u2、v2、w2n中压绕中压绕组组U1mU2mU1m、V1m、W1mU2m、V2m、W2mNm2021-10-2565二、单相变压器的极性*1U2U1u2u*1U2U1u2u1U2U1u2u)I , I(I/I012连接组别为)I,I(I/I66 连连接接组组别别为为一、二次绕组的同极性端一、二次绕组的同极性端同标志时，一、

53、二次绕组同标志时，一、二次绕组的电动势同相位。的电动势同相位。*1u2u1U2U1u2u*1U2U*1U2U1u2u一、二次绕组的同极性端一、二次绕组的同极性端异标志时，一、二次绕组异标志时，一、二次绕组的电动势反相位。的电动势反相位。2021-10-2566 三相变压器的连接组别连接组别：反映三相变压器连接方式及一、二次线电动势（或连接组别：反映三相变压器连接方式及一、二次线电动势（或线电压）的相位关系。线电压）的相位关系。 三相变压器的连接组别不仅与绕组的绕向和首末端标志有关，三相变压器的连接组别不仅与绕组的绕向和首末端标志有关，而且还与三相绕组的连接方式有关。理论和实践证明，无论采而且还

54、与三相绕组的连接方式有关。理论和实践证明，无论采用怎样的连接方式，一、二次侧线电动势（线电压）的相位差用怎样的连接方式，一、二次侧线电动势（线电压）的相位差总是总是30300 0的整数倍。的整数倍。 因此可以采用时钟表示法因此可以采用时钟表示法 E EUVUV 作为时钟的分针，指向作为时钟的分针，指向12 12 点，点， E Euvuv作为时钟的时针，其指向的数字就是三相变压器的作为时钟的时针，其指向的数字就是三相变压器的组别号。组别号的数字乘以组别号。组别号的数字乘以30300 0，就是二次绕组的线电动势滞，就是二次绕组的线电动势滞后于一次侧电动势的相位角。后于一次侧电动势的相位角。2021

55、-10-2567连接组别可以用相量图来判断：连接组别可以用相量图来判断：若高压绕组三相标志不变，低若高压绕组三相标志不变，低压绕组三相标志依次后移，可压绕组三相标志依次后移，可以得到以得到Y,y4Y,y4、Y,y8Y,y8连接组别。连接组别。1 1、Y Y，y y连接连接UVEuvE 同名端在对应端，对应的相同名端在对应端，对应的相电动势同相位，线电动势电动势同相位，线电动势 和和 E Eu uv也同相位，连接组别为也同相位，连接组别为Y Y，y0y0。同理，若异名端在对应端，可同理，若异名端在对应端，可得到得到Y Y，y6y6、Y,y10Y,y10和和Y,y2Y,y2连接连接组别。组别。20

56、21-10-2568若高压绕组三相标志不变，低若高压绕组三相标志不变，低压绕组三相标志依次后移，可压绕组三相标志依次后移，可以得到以得到Y,d3Y,d3、Y,d7Y,d7连接组别连接组别。2 2、Y Y，d d连接连接-11-11UVEuvE 同名端在对应端，对应的相同名端在对应端，对应的相电动势同相位，线电动势电动势同相位，线电动势 E EUVUV 和和E Euvuv 相差相差3303300 0，连接组别为连接组别为Y Y，d11d11。同理，若异名端在对应端，可同理，若异名端在对应端，可得到得到Y Y，d5d5、Y,d9Y,d9和和Y,d1Y,d1连接连接组别。组别。2021-10-256

57、9若高压绕组三相标志不变，若高压绕组三相标志不变，低压绕组三相标志依次后移，低压绕组三相标志依次后移，可以得到可以得到Y,d5Y,d5、Y,d9Y,d9连接组连接组别。别。3 3、Y Y，d d连接连接-1 -1UVEuvE同名端在对应端，对应的同名端在对应端，对应的相电动势同相位，线电动相电动势同相位，线电动势势 E EUVUV和和 EuvEuv 相差相差30300 0，连接，连接组别为组别为Y Y，d1d1。同理，若异名端在对应端，同理，若异名端在对应端，可得到可得到Y Y，d7d7、Y,d11Y,d11和和Y,d3Y,d3连接组别。连接组别。2021-10-2570 总之，对于总之，对于

58、Y Y，y y（或（或D D，d d）连接，可以得到）连接，可以得到0 0、2 2、4 4、6 6、8 8、1010等六个偶数组别；而等六个偶数组别；而Y Y，d d（或（或D D，y y）连接，可以得到）连接，可以得到1 1、3 3、5 5、7 7、9 9、1111等六个奇数组别。等六个奇数组别。 变压器的连接组别很多，为了便于制造和并联运行，国变压器的连接组别很多，为了便于制造和并联运行，国家标准规定，家标准规定，Y Y，yn0yn0、Y Y，d11d11、YNYN，d11d11、YNYN，y0y0和和Y Y，y0y0连接组为三相双绕组电力变压器的标准连接组别。连接组为三相双绕组电力变压器

59、的标准连接组别。 其中前三种最为常用：其中前三种最为常用：Y,yn0 Y,yn0 连接的二次绕组可以引出中连接的二次绕组可以引出中线，成为三相四线制，用作配电变压器时可兼供动力和照明负线，成为三相四线制，用作配电变压器时可兼供动力和照明负载。载。Y,d11Y,d11连接用于低压侧电压超过连接用于低压侧电压超过400V400V的线路中。的线路中。YN,d11YN,d11连连接主要用于高压输电线路中，使电力系统的高压侧可以接地。接主要用于高压输电线路中，使电力系统的高压侧可以接地。2021-10-25713.7.3 3.7.3 磁路系统和绕组连接方式对电动势波形的影响磁路系统和绕组连接方式对电动势

60、波形的影响 i i0 0中有无中有无i i0303 , ,看电路连接中有无看电路连接中有无i i0303通路，通路，Y Y连接中，无连接中，无i i0303通通路路,i,i0 0为正弦波为正弦波;YN;YN或或D D连接连接,i,i0303可以在绕组中流过，可以在绕组中流过，i i0 0为尖顶波。为尖顶波。 单相变压器，当磁路饱和时，单相变压器，当磁路饱和时，u u1 1为正弦波，为正弦波，和和e e1 1也是正弦也是正弦波，而波，而i i0 0为尖顶波为尖顶波分解为基波分解为基波i i0101和三次谐波和三次谐波i i0303（忽略其它（忽略其它高效次谐波）。高效次谐波）。 对三相变压器，由