电力变压器_及_经济运行

1、1电力变压器电力变压器 及及 经济运行经济运行2NoImageNoImageNoImage变压器变压器用途：用途： 主要用于输配电系统，而且还广主要用于输配电系统，而且还广泛应用于电气控制领域、电子领域，泛应用于电气控制领域、电子领域，测试领域以及焊接技术领域等。测试领域以及焊接技术领域等。 3电力变压器电力变压器主主要用于输配电系统要用于输配电系统NoImageNoImageNoImageNoImage电能电能升压升压输电输电降压降压用户用户4电力变压器电力变压器 是一种静止电气设备，是一种静止电气设备，它利用电磁感应原理，把输它利用电磁感应原理，把输入的交流电压升高或降低为入的交流电压升高

2、或降低为同频率的交流输出电压，满同频率的交流输出电压，满足高压输电，低压供电。足高压输电，低压供电。5一、电力变压器的基本结构一、电力变压器的基本结构二、变压器的基本工作原理二、变压器的基本工作原理三、电力变压器的分类及型号三、电力变压器的分类及型号四、电力变压器的经济运行四、电力变压器的经济运行五、变压器的选择与电费结算方式五、变压器的选择与电费结算方式6一、电力变压器的基本结构一、电力变压器的基本结构铁心铁心绕组绕组其他部件其他部件变压器的基本结构变压器的基本结构71.铁心铁心由铁心由心柱心柱和和铁轭（铁轭（磁轭磁轭）两部分组成。两部分组成。心柱用来套装绕组，铁轭将心柱连接起来，心柱用来套

3、装绕组，铁轭将心柱连接起来，使之形成闭合磁路。为减少铁心损耗，铁使之形成闭合磁路。为减少铁心损耗，铁心用厚心用厚0.30-0.35mm0.30-0.35mm的硅钢片叠成，片上的硅钢片叠成，片上涂以绝缘漆，以避免片间短路。涂以绝缘漆，以避免片间短路。8NoImageNoImageNoImageNoImage构成变压器磁路系统，并作为变压器的机械骨架构成变压器磁路系统，并作为变压器的机械骨架 铁心柱铁心柱 磁轭磁轭国产硅钢片国产硅钢片 有热轧硅钢有热轧硅钢 片、冷轧无片、冷轧无 取向硅钢片、取向硅钢片、 冷轧晶粒取冷轧晶粒取 向硅钢片向硅钢片 铁心92.绕组定义定义 变压器的电路部分，用纸包或纱包

4、的绝变压器的电路部分，用纸包或纱包的绝缘扁线或圆线（铜或铝）绕成。缘扁线或圆线（铜或铝）绕成。 一次绕组一次绕组 : 输入电能的绕组输入电能的绕组。 二次绕组二次绕组: 输出电能的绕组输出电能的绕组。高压绕组的匝数多高压绕组的匝数多, ,导线细；低压绕组的匝数少，导线细；低压绕组的匝数少，导线粗。导线粗。103.其他部件 器身油箱变压器油典型的油浸电典型的油浸电力变压器力变压器散热器绝缘套管分接开关继电保护装置等部件11NoImageNoImageNoImage 三相变压器外形三相变压器外形 12NoImageNoImageNoImage二、二、 变压器的基本工作原理变压器的基本工作原理互相绝

5、缘且匝数不同互相绝缘且匝数不同 只有磁的耦合而没有只有磁的耦合而没有 电的联系电的联系 131u1e10i2e20u变压器的负载运行变压器的负载运行1N2NLZ122i 14A三相变压器组及其磁路三相变压器组及其磁路BCXYZA B C 15 NoImageNoImageNoImage（一）、变压器的空载运行（一）、变压器的空载运行二次绕组开路二次绕组开路 161u1e2e20u02i变压器的空载运行变压器的空载运行1N2N10i 17NoImageNoImage（二）、变压器的负载运行（二）、变压器的负载运行 变压器负载运行变压器负载运行 （）二次绕组中有电流二次绕组中有电流 一次绕组中电流

6、变为一次绕组中电流变为i i1 1 181u1e10i2e20u变压器的负载运行变压器的负载运行1N2NLZ122i 19NoImageNoImage（三）变压器的空载试验（三）变压器的空载试验 空载试验线路图空载试验线路图 计算时，采用电压计算时，采用电压为额定点的参数，为额定点的参数，因为因为空载电流空载电流很小，很小，此时的铜损耗很小，此时的铜损耗很小，故可近似认为额定故可近似认为额定电压点测得的空载电压点测得的空载损耗即为变压器额损耗即为变压器额定运行时的定运行时的空载损空载损耗耗( (P0) )即铁损。即铁损。 20NoImage（四）变压器的短路试验（四）变压器的短路试验 计算时，

7、采用电流为额定点的参数，因为此计算时，采用电流为额定点的参数，因为此时时短路电压短路电压很低，铁损耗很小，故可近似认很低，铁损耗很小，故可近似认为额定电流点测得的为额定电流点测得的短路损耗短路损耗( (PPK K) )即为变即为变压器额定运行时的铜损耗。压器额定运行时的铜损耗。 短路试验线路图短路试验线路图21三、电力变压器的分类及型号三、电力变压器的分类及型号 （一）、变压器的分类（一）、变压器的分类（1）按功能分：有升压变压器和降压变）按功能分：有升压变压器和降压变压器。压器。 （2）按相数分：有单相和三相两类。）按相数分：有单相和三相两类。（3）按绕组导体的材质分：有铜绕组变）按绕组导体

8、的材质分：有铜绕组变压器和铝绕组变压器。压器和铝绕组变压器。 22（4）按绕组型式分：有双绕组变压）按绕组型式分：有双绕组变压器、三绕组变压器和自耦式变压器。器、三绕组变压器和自耦式变压器。 （5）按容量系列分按容量系列分：有：有R8和和R10系系列。列。 R8系列即容量按系列即容量按R8= 1.33的倍数的倍数递增，常用的有递增，常用的有100、135、180、240、320、420、320、420、560、750、1000 kVA等。等。23 目前我国大多采用目前我国大多采用IEC推荐的推荐的R10系系列来确定变压器的容量，即容量按列来确定变压器的容量，即容量按R10= 1.26的倍数递增

9、，常用的有的倍数递增，常用的有30 、 50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000、2500、3150 kVA等，其中，容量在等，其中，容量在500kVA以下为以下为小型小型，6306300kVA的为中型，的为中型，8000 kVA以上的为大型。这种容量系以上的为大型。这种容量系列的等级较密，便于合理选用。列的等级较密，便于合理选用。24（6）按冷却方式和绕组绝缘分：有油浸）按冷却方式和绕组绝缘分：有油浸式、干式和充气式（式、干式和充气式（SF6）等。）等。 其中油浸式变压器又有油浸自冷式、其中油浸式

10、变压器又有油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水冷式和强迫油循环油浸风冷式、油浸水冷式和强迫油循环冷却方式等，而干式变压器又有浇注式、冷却方式等，而干式变压器又有浇注式、开启式、封闭式等。开启式、封闭式等。251、型号NoImageNoImage（二）型号及主要技术数据（二）型号及主要技术数据26NoImageNoImageNoImage型号型号27NoImage（1 1）额定电压）额定电压U U1N1N和和U U2N2N U U1N1N：加在一次绕组上的正常工作电压值。加在一次绕组上的正常工作电压值。U U2N2N： 变压器空载时，高压侧加上额定电压后，变压器空载时，高压侧加上额定电压后， 二次绕组

11、两端的电压值。二次绕组两端的电压值。 额定电压在三相变压器中是指线电压。额定电压在三相变压器中是指线电压。2、主要技术数据、主要技术数据28NoImage（2 2）额定电流）额定电流I I1N1N和和I I2N2N 根据变压器容许发热的条件而规定的满载电流根据变压器容许发热的条件而规定的满载电流 值。在三相变压器中额定电流是指线电流。值。在三相变压器中额定电流是指线电流。 （3 3）额定容量）额定容量S SN N 变压器在额定工作状态下，二次绕组的变压器在额定工作状态下，二次绕组的视在视在 功率功率，其单位为，其单位为kVAkVA。 是指在规定的环境温是指在规定的环境温度下，室外安装，在规定的

12、使用年限内（度下，室外安装，在规定的使用年限内（2020年）年）连续输出的视在功率。连续输出的视在功率。29NoImageNoImage（4 4）联结组标号）联结组标号 三相变压器一、二次绕组的连接方式三相变压器一、二次绕组的连接方式 Y Y（高压绕组作星形联结）、（高压绕组作星形联结）、y y（低压绕组作（低压绕组作 星形联结）；星形联结）； D D（高压绕组作三角形联结）、（高压绕组作三角形联结）、d d（低压绕组作（低压绕组作 三角形联结）；三角形联结）； N N（高压绕组作星形联结时的中性线）；（高压绕组作星形联结时的中性线）； n n（低压绕组作星形联结时的中性线）。（低压绕组作星形

13、联结时的中性线）。 30A B C X Y ZA B CX Y Z 三相绕组的联结法三相绕组的联结法 a)星形联结星形联结 b)三角形联结三角形联结 31 A B CBUbUCUcUAUaUXYZ x y zabc Y,y0联结图 32BUbUCUcUAUaUXYZ x y zbcA B Ca Y,d11联结图 33NoImageNoImage（5 5）阻抗电压）阻抗电压 (U(UK K) )又称为短路电压。又称为短路电压。 它标志在额定电流时变压器阻抗压降的大小。它标志在额定电流时变压器阻抗压降的大小。 通常用它与额定电压通常用它与额定电压U U1N1N的百分比来表示的百分比来表示(U(UK

14、 K%)%) 。 （6 6）空载电流（）空载电流（I IO O）是变压器在空载运行时的电流。通常用它与额是变压器在空载运行时的电流。通常用它与额定电流的百分比来表示（定电流的百分比来表示（I IO O% %）。）。34（7 7）空载损耗）空载损耗（8 8）短路损耗）短路损耗是变压器在短路试验时测量出的损耗是变压器在短路试验时测量出的损耗( (Pk) )是变压器在空载试验时测量出的损耗（是变压器在空载试验时测量出的损耗（P0）35四、电力变压器的经济运行四、电力变压器的经济运行 电力变压器经济运行是指电力变压器经济运行是指电力变压器运行时降低有功电力变压器运行时降低有功功率损耗，提高效率，获得功

15、率损耗，提高效率，获得最佳经济效益的运行方式最佳经济效益的运行方式。 36（一）变压器的损耗（一）变压器的损耗 变压器的损耗变压器的损耗包括有功损耗和无功包括有功损耗和无功损耗两部分。变压器无功功率的损耗两部分。变压器无功功率的损耗损耗，使得系统中的电流增大，从而使电力系使得系统中的电流增大，从而使电力系统有功损耗增加，这可等效视为变压器统有功损耗增加，这可等效视为变压器有功损耗的增加，其做法是，通过引入有功损耗的增加，其做法是，通过引入一个换算系数即无功经济当量一个换算系数即无功经济当量Kq ，将无，将无功损耗折算为等效有功损耗功损耗折算为等效有功损耗。 Kq=0.020.15 37 因此变

16、压器的有功损耗加上变因此变压器的有功损耗加上变压器的无功损耗所换算的等效有功压器的无功损耗所换算的等效有功损耗，就称为变压器综合有功损耗。损耗，就称为变压器综合有功损耗。38 变压器在负荷为变压器在负荷为S S时的综合有功损耗为时的综合有功损耗为 即即 39式中式中PT为变压器的有功损耗（为变压器的有功损耗（kW）；）； QT为变压器的无功损耗（为变压器的无功损耗（kvar）；）； P0为变压器的空载有功损耗（为变压器的空载有功损耗（kW）; PK为变压器的短路有功损耗（为变压器的短路有功损耗（kW）; Q0为变压器空载时的无功损耗（为变压器空载时的无功损耗（kvar）；）； QN为变压器额定

17、负荷时的无功损耗（为变压器额定负荷时的无功损耗（kvar）；）；SN为变压器的额定容量（为变压器的额定容量（kVA）。）。变压器的空载无功损耗变压器的空载无功损耗Q0可用下式近似计算可用下式近似计算 式中式中I0%为变压器空载电流占额定电流的百分值。为变压器空载电流占额定电流的百分值。40变压器额定负荷时的无功损耗变压器额定负荷时的无功损耗Q QN N可由下式可由下式近似计算近似计算 式中式中U UK K% %为变压器的短路电压（即阻抗电为变压器的短路电压（即阻抗电压压U Uk k）占额定电压的百分值。）占额定电压的百分值。 要使变压器运行在经济负荷要使变压器运行在经济负荷(Sec.T)(Se

18、c.T)下，下，就应满足变压器单位容量的综合有功损耗就应满足变压器单位容量的综合有功损耗P/SP/S为最小值的条件。令为最小值的条件。令d(d(P/S)/dS=0P/S)/dS=0，可得变压器的经济负荷为可得变压器的经济负荷为 41 变压器经济负荷与变压器额定容量之比，变压器经济负荷与变压器额定容量之比，称为变称为变压器的经济负荷系数或经济负荷率，压器的经济负荷系数或经济负荷率，用用Kec.TKec.T或用或用表示表示。 一般电力变压器的经济负荷率为一般电力变压器的经济负荷率为50%50%左右。左右。42例例1 1、试计算、试计算S9-630/10S9-630/10型变压器的经济负荷型变压器的

19、经济负荷和经济负荷率。和经济负荷率。解查附录表得解查附录表得S9-630/10S9-630/10型变压器的有关技型变压器的有关技术数据：术数据：P P0 0=1.2kW=1.2kW，P PK K=6.2kW=6.2kW， I I0 0%=0.9%=0.9，U UK K%=4.5%=4.5。计算得计算得Q Q0 06306300.009kvar=5.67kvar0.009kvar=5.67kvar计算得计算得Q QN N6306300.045kvar=28.35kvar0.045kvar=28.35kvar取取Kq=0.1Kq=0.1，得此型号变压器的经济负荷率为，得此型号变压器的经济负荷率为

20、因此变压器的经济负荷为因此变压器的经济负荷为Sec.T=Kec.TSSec.T=Kec.TSN N=0.44=0.44630kVA=277.2kVA630kVA=277.2kVA43NoImageNoImageNoImageNoImageNoImageNoImage二、变压器的效率二、变压器的效率%100PPPP%100PPP%100PPFecu222212 %100%1002012202012KNqqKPPPPQKQKPPPP44NoImageNoImageNoImageNoImageNoImageNoImageNoImage效率特性效率特性效率效率也随负载率也随负载率的变化而变化的关系的变

21、化而变化的关系 NII22负载系数负载系数通常最高效率位于通常最高效率位于 =0.50.6=0.50.6之间之间 最佳负荷率为最佳负荷率为 50% 60%50% 60%45五、变压器的选择与电费结算方式（一）变压器型号的选择原则（一）变压器型号的选择原则 1、在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压、在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全的场所，应选择密闭型变压器或器安全的场所，应选择密闭型变压器或防腐型变压器；防腐型变压器； 2、供电系统中没有特殊要求和、供电系统中没有特殊要求和民用建筑民用建筑独立变电所常采用三相油浸自冷电力变独立变电所常采用三相油浸自冷电力变压器压器（S9、SL9、S10、S11、等）；、等）； 463、对于高层建筑、地下建筑、发电厂、化、对于高层建筑、地下建筑、发电厂、化工等单位对消防要求较高场所，宜采用干工等单位对消防要求较高场所，宜采用干式电力变压器（式电力变压器（SC、 SCZ、SCL 、SG3、 SG1