三相变压器及其并联运行

1、第三章第三章 三相变压器及其并联运行三相变压器及其并联运行第一节第一节 三相变压器的磁路系统三相变压器的磁路系统第二节第二节 三相变压器的连接组别三相变压器的连接组别第三节第三节 变压器的并联运行变压器的并联运行第四节第四节 变压器的使用、维护及常变压器的使用、维护及常见故障处理方法见故障处理方法第五节第五节 变压器的经济运行变压器的经济运行 图2-1 变压器空载运行时的示意图 1U1E1E0I102I2E20U第一节 三相变压器的磁路系统 特点： （1）各相磁路各自独立，互不关联； （2）当变压器外施电源电压对称时，三相磁通是对称的； （3）三相空载电流也是对称的。一、三相组式变压器 由三台

2、完全相同的单相变压器按星形（Y）或三角形（D）绕组连接而成。CBAUUU、三相对称CBA、三相对称ABCCBA0ABC磁路特点：彼此关联，互为通路磁路特点：彼此关联，互为通路第一节 三相变压器的磁路系统abc图3.2 三相芯式变压器的磁路系统ACBBCA=0ABC 二、三相芯式变压器 三相芯式变压器是由三相组式变压器演变而来的。由于三相磁通对称，其中间铁芯柱磁通相量为零（三相磁通之和），因此可省去中间铁芯柱，再将三个铁芯柱安排在同一平面上。abc图图3.2 三相芯式变压器的磁路系统三相芯式变压器的磁路系统ACBBCA=0ABC特点： （1）各相磁路彼此关联，每相磁通都要通过另外两相闭合。 （2

3、）当变压器外施电源电压对称时，三相磁通是对称的； （3）三相空载电流也是对称的。0 CBA三相相电压对称三相相电压对称第二节 三相变压器的连接组别 一、同极性端（同名端） 同极性端：指交链同一磁通的两个绕组瞬时极性相同（同为“+”或同为“-”）的端子，用符号“*”标出。未标注的两个端子也是同极性端。 同极性端确定方法：先假设磁通方向，母指指向磁通方向，右手顺着绕组绕向握进去的两个绕组的对应端子就是同极性端。(另外两个也是同极性端） 可见，同极性端反映了两个绕组的相对绕向。图图3-3 3-3 同极性端的确定和电势相位关系同极性端的确定和电势相位关系*(a)*(b)(c)(d)*1E2E1E2E1

4、E2E1E2E 由前可知，从星端指向非星端，高、低压绕组的电势 、 都滞后磁通 90，所以 、 始终同相位，如图3-3(c)所示。 若不画具体绕组，也可直接确定出 、 同相位，如图3-3（d）所示。1E2E1E2E图图3-3 3-3 同极性端的确定和电势相位关系同极性端的确定和电势相位关系*(a)*(b)(c)(d)*1E2E1E2E1E2E1E2E1E2E 二、绕组首末端标志和同极性端对两绕组电势相位关系的影响1、 绕组首末端标志线圈名称单相变压器三 相 变 压 器首端末端首端末端中点高压绕组AXA、B、CX、Y、ZN低压绕组axa、b、cx、y、zn 规定：绕组相电势的正方向从首端指向末端

5、。 如高压A相绕组相电势的正方向从A指向X，相电势表示为 ，简写为 。AXEAE 2 2、绕组相电动势的表示方法、绕组相电动势的表示方法 正方向规定：正方向规定： 高压绕组高压绕组 首端首端A A、B B、C C 末端末端X X、Y Y、Z Z。 低压绕组低压绕组 首端首端a a、b b、c c 末端末端x x、y y、z z。 符符 号：号： 高压绕组高压绕组 、 、 或或 、 、 低压绕组低压绕组 、 、 或或 、 、AXEBYECZEAEBECEaxEybEczEaEbEcE*(a)(b)图图3-4 3-4 绕组首端是同极性端时电势相位关系绕组首端是同极性端时电势相位关系AXaxAE1E

6、2EaEAEE 1aEE 2*(a)(b)图图3-4 3-4 绕组首端是同极性端时电势相位关系绕组首端是同极性端时电势相位关系AXaxAE1E2EaEAEE 1aEE 2 交链同一磁通的高、交链同一磁通的高、低压绕组标注成首端低压绕组标注成首端是同极性端形式是同极性端形式 3 3、同极性端对两绕组电势相位关系的影响、同极性端对两绕组电势相位关系的影响AAXEEE1aaxEEE2同相位、axAXEE*(a)(b)图图3-5 3-5 绕组首端是异极性端时电势相位关系绕组首端是异极性端时电势相位关系AXAE1EAEE 12EaE2EaExa交链同一磁通的高、交链同一磁通的高、低压绕组标注成首端低压绕

7、组标注成首端是异极性端形式是异极性端形式 3 3、同极性端对两绕组电势相位关系的影响、同极性端对两绕组电势相位关系的影响AAXEEE1aaxEEE2反相位、axAXEE 重要结论 对于交链同一磁通的两个绕组： （1）首端是同极性端时，两个绕组的电势同相位； （2）首端是异极性端时，两个绕组的电势反相位。第二节 三相变压器的连接组别 连接组别作用：用来反映变压器高、低压侧绕组的连接方式，以及高、低压侧绕组对应线电动势间的相位关系。 绕组采用不同的连接方式，变压器的高、低压侧对应线电势（或电压）的相位关系会不同。 三、三相变压器高、低压绕组的连接方法三、三相变压器高、低压绕组的连接方法 1 1、星

8、形（、星形（Y Y）图图3-6 3-6 三相绕组三相绕组Y Y形接线图形接线图和电动势相量图和电动势相量图BAABEEECBBCEEEACCAEEE 以高压侧为例，以高压侧为例， Y Y形连接是将三相绕组的尾端形连接是将三相绕组的尾端X X、Y Y、Z Z连接在一起，而把它们的三个首端连接在一起，而把它们的三个首端A A、B B、C C分别分别引出。引出。 EAEBECEABEBCABCECAXZYEABEBC BACZXYECAEAEC EB 2 2、三角形（、三角形（D D） D D连接是将三相绕组的首尾端顺次连接成闭合回路。连接是将三相绕组的首尾端顺次连接成闭合回路。 D D形连接分为顺

9、接和倒接两种接法。形连接分为顺接和倒接两种接法。 顺接是顺着电动势正方向按顺接是顺着电动势正方向按ax-by-ax-by-czcz的顺序连接的顺序连接 EcEabacxyzbEbcEcaEbc =EbEab=Eab,xz,ac,yEca=EcEaEb（a）顺接法）顺接法aabEEbcEEbccaEEycax by czabaEEbcbEEcacEEb b 倒接法倒接法babEEcbcEEacaEE倒接是逆电动势正方向，按倒接是逆电动势正方向，按xa-yb-zcxa-yb-zc的顺序连接的顺序连接 目前，新国标只有顺连接。目前，新国标只有顺连接。 xyzbEbcEcazycEaEbEcEabac

10、babEEcbcEEaxbacaEE 四、三相变压器连接组别的确定 连接组别用来反映变压器高、低压侧绕组的连接方式，以及高、低压侧绕组对应线电势的相位关系。 基本的三相连接方式有： Y,y连接 Y,d连接 D,y连接 D,d连接 由于变压器高、低压绕组对应线电势之间的相位差总是30的倍数，所以常用“时钟法”来表示其相位关系。 1. 时钟法时钟法 概念：概念：把高压绕组的线电势相量作为时钟的长把高压绕组的线电势相量作为时钟的长针（分针），固定指向针（分针），固定指向“1212”点，点，对应对应的低压绕组线的低压绕组线电势相量作为时钟的短针（时针），其所指的钟点电势相量作为时钟的短针（时针），其所

11、指的钟点数就是变压器的连接组别号。数就是变压器的连接组别号。 连接组别号反映了连接组别号反映了低压绕组线电动势相量低压绕组线电动势相量滞后滞后对应高压绕组线电动势向量多少角度。对应高压绕组线电动势向量多少角度。ABEabE12点点n点点ABE滞后滞后abE的角度为的角度为30nY,d5Y,d5表示三相变压器的高压绕组按星形连接，低压表示三相变压器的高压绕组按星形连接，低压绕组按三角形连接，低压绕组线电势绕组按三角形连接，低压绕组线电势滞后滞后对应的高对应的高压绕组线电势压绕组线电势 。150305ABEabEABEabE12点点5点点150例如例如：Y,d5Y,d5思考：如果思考：如果 指向时

12、钟的指向时钟的“1212”点，请问点，请问 指向指向时钟的几点？试画出向量图来说明。时钟的几点？试画出向量图来说明。三相变压器铁心的结构形式有 式和 式两种 组 心 三相组式变压器各相磁路的特点为彼此 ，三相心式变压器各相磁路的特点为彼此 。 独立 相关联(不独立) 单相变压器一、二次侧电压相位关系决定于 和 。 绕组绕向 首末端标记 三相变压器一、二次侧线电压相位关系决定于 、 和 。 绕组绕向 首末端标记 绕组连接方式 对应线电压（线电动势） 相位关系 三相变压器组别是反映变压器对称运行时，高低压侧 间的 。 2. 2. 三相变压器连接组别确定的步骤三相变压器连接组别确定的步骤 第一步，第

13、一步，在绕组连接图中标出高、低压侧绕组相电动在绕组连接图中标出高、低压侧绕组相电动势的正方向（首端至末端）；势的正方向（首端至末端）； 第二步，第二步，作出高压侧的电动势相量图，将相量图的作出高压侧的电动势相量图，将相量图的B B点放在钟面的点放在钟面的“1212”处，处，A A、B B、C C按按顺时针顺时针方向排列；方向排列； 第三步，第三步，将将a a点与点与A A点点重合重合； 第四步，第四步，以高压侧电动势相量为参考，根据同名端的以高压侧电动势相量为参考，根据同名端的定义，高、低压侧定义，高、低压侧同一铁芯柱同一铁芯柱上绕组的相电动势之间的相上绕组的相电动势之间的相位关系位关系要么同

14、相，要么反相要么同相，要么反相，从而确定低压侧相电动势的，从而确定低压侧相电动势的相量，作出低压侧的电动势相量图；相量，作出低压侧的电动势相量图； 第五步，第五步，以以 为长针指向时钟的为长针指向时钟的“1212”点、点、 为短针，为短针，其指向的时钟点数，即连接组别号。其指向的时钟点数，即连接组别号。ABEabEC/cxyzzxy图图3-8 Y,y03-8 Y,y0或或Y,y12Y,y12连接组连接组(b)A*BCabcXYZ(a)AEBECEaEbEBACXYZacbcEcEbEaEAEBECEABEABEabEabE 时钟时钟1212点或点或0 0点点顺顺时时针针A/aB/bxyz(b)

15、(b)bcXAEBECEbEYZcEcEbEaEAEBECEABEABEabEabE 时钟时钟1212点或点或0 0点点图图3-9 Y,y63-9 Y,y6连接组连接组A*BCabcXYZ(a)AaaEBCC/cA/aB/b 时钟时钟6 6点点顺顺时时针针abE图图3-10 Y,d113-10 Y,d11连接组连接组(a)A*BCabcXYZ(b)(b)BACXYZacbxyzxyzAEBEAEBECECEcEbEaEaEbEbEcE 时钟时钟1212点或点或0 0点点时钟时钟1111点点CC/cA/aB/b顺顺时时针针ABEABEabE 综上所述，三相变压器的连接组别与高、低压绕综上所述，三

16、相变压器的连接组别与高、低压绕组的组的连接方式连接方式、绕组的绕向绕组的绕向及及端头标志端头标志有关。改变其有关。改变其中任意一个因素，都将影响变压器的连接组别。中任意一个因素，都将影响变压器的连接组别。 三相变压器连接组别的数字共三相变压器连接组别的数字共1212个，即：个，即： （1 1）当高低压绕组连接方式均为）当高低压绕组连接方式均为Y Y型或均为时，型或均为时，连接组别数字必定为偶数连接组别数字必定为偶数, ,即即0 0、2 2、4 4、6 6、8 8、1010； （2 2）高低压绕组连接方式一侧为）高低压绕组连接方式一侧为Y Y型，另一侧为型，另一侧为时，连接组别数字必定为奇数，即

17、时，连接组别数字必定为奇数，即1 1、3 3、5 5、7 7、9 9、1111。 为了使用和制造上的方便，我国国家标准只生产为了使用和制造上的方便，我国国家标准只生产下列五种标准连接组别的变压器，即：下列五种标准连接组别的变压器，即： Y,yn0Y,yn0；Y,d11Y,d11；YN,d11YN,d11；YN,y0YN,y0；Y,y0Y,y0 其中以前三种最为常用。其中以前三种最为常用。 Y,yn0Y,yn0连接组的低压侧可引出中性线，成为三相连接组的低压侧可引出中性线，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。四线制，用作配电变压器时可兼供动力和照明负载。 Y,d11Y,d11连

18、接组用于低压侧超过连接组用于低压侧超过400V400V的线路中。的线路中。 YN,d11YN,d11连接组主要用于高压输电线路中，使电力连接组主要用于高压输电线路中，使电力系统的高压侧中性点有可能接地。系统的高压侧中性点有可能接地。 对于单相变压器，标准连接组别为对于单相变压器，标准连接组别为I,I0I,I0。 第三节第三节 变压器的并联运行变压器的并联运行 变压器的并联运行是指将两台或两台以上的变压变压器的并联运行是指将两台或两台以上的变压器原、副边分别接在公共母线，共同向负载供电的运器原、副边分别接在公共母线，共同向负载供电的运行方式，如图行方式，如图3-113-11所示。所示。 图图3.

19、11 3.11 三相变压器的并联运行接线图三相变压器的并联运行接线图 (a)(a)三相接线图；三相接线图；(b)(b)单线图单线图 电源负载变压器IKI变压器IIKII负载变压器IKI变压器IIKII电源（a）（b） 并联运行的优点：并联运行的优点： （1 1）提高了供电的可靠性。）提高了供电的可靠性。并联运行时，如果某并联运行时，如果某台变压器发生故障或需要检修时，可以将它从电网切台变压器发生故障或需要检修时，可以将它从电网切除，而不中断向重要用户供电。除，而不中断向重要用户供电。电源负载变压器IKI变压器IIKII负载变压器IKI变压器IIKII电源（a）（b） 并联运行的优点：并联运行的

20、优点：（2 2）可以根据负载的大小调整投入并联运行变压器的）可以根据负载的大小调整投入并联运行变压器的台数，以台数，以提高变压器运行的经济性提高变压器运行的经济性。电源负载变压器IKI变压器IIKII负载变压器IKI变压器IIKII电源（a）（b） 并联运行的优点：并联运行的优点： （3 3）可以减少备用容量，并可随着用电量的增加，）可以减少备用容量，并可随着用电量的增加，分期分批地安装新的变压器，以分期分批地安装新的变压器，以减少初期投资减少初期投资。 并联变压器的台数不宜太多，否则总的设备费用、并联变压器的台数不宜太多，否则总的设备费用、材料消耗、占地面积都将增大，使变电站总的造价升材料消

21、耗、占地面积都将增大，使变电站总的造价升高，高，通常为两台并联运行通常为两台并联运行。 电源负载变压器IKI变压器IIKII负载变压器IKI变压器IIKII电源（a）（b）电源负载变压器IKI变压器IIKII负载变压器IKI变压器IIKII电源（a）（b） 变压器并联运行时必须满足一定的条件，若不满足变压器并联运行时必须满足一定的条件，若不满足这些条件将对变压器本身和电力系统产生不良影响。这些条件将对变压器本身和电力系统产生不良影响。 一、理想的并联运行条件一、理想的并联运行条件 1. 1. 理想的并联运行状态理想的并联运行状态 1 1）空载运行时，各变压器副边绕组之间）空载运行时，各变压器副

22、边绕组之间没有环流没有环流。因为环流会使损耗增加，而且还占用设备容量。因为环流会使损耗增加，而且还占用设备容量。 电源负载变压器IKI变压器IIKII负载变压器IKI变压器IIKII电源（a）（b） 一、理想的并联运行条件一、理想的并联运行条件 1. 1. 理想的并联运行状态理想的并联运行状态2 2）负载运行时，各变压器的）负载运行时，各变压器的负载系数相等负载系数相等。即各变压。即各变压器所带负载的大小与各自的容量成正比，使各台变压器器所带负载的大小与各自的容量成正比，使各台变压器的容量都能得到充分利用。的容量都能得到充分利用。电源负载变压器IKI变压器IIKII负载变压器IKI变压器IIK

23、II电源（a）（b） 一、理想的并联运行条件一、理想的并联运行条件 1. 1. 理想的并联运行状态理想的并联运行状态3 3）负载运行时，各变压器对应相的）负载运行时，各变压器对应相的电流相位相同电流相位相同，这，这样总负载电流等于各变压器负载电流的代数和。样总负载电流等于各变压器负载电流的代数和。 1. 1. 理想的并联运行状态理想的并联运行状态 1 1）空载运行时，各变压器副边绕组之间）空载运行时，各变压器副边绕组之间没有环流没有环流。因为环流会使损耗增加，而且还占用设备容量。因为环流会使损耗增加，而且还占用设备容量。 2 2）负载运行时，各变压器的）负载运行时，各变压器的负载系数相等负载系

24、数相等。即各。即各变压器所带负载的大小与各自的容量成正比，使各台变变压器所带负载的大小与各自的容量成正比，使各台变压器的容量都能得到充分利用。压器的容量都能得到充分利用。 3 3）负载运行时，各变压器对应相的）负载运行时，各变压器对应相的电流相位相同电流相位相同，这样总负载电流等于各变压器负载电流的代数和。这样总负载电流等于各变压器负载电流的代数和。电 源负 载变 压 器 IK I变 压 器 IIK II负 载变 压 器 IK I变 压 器 IIK II电 源（ a）（ b） 2. 2. 理想的并联运行条件理想的并联运行条件 1 1）各变压器的原、副边的额定电压分别相等，即）各变压器的原、副边

25、的额定电压分别相等，即变比相等；变比相等； 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）各变压器的短路电压（短路阻抗标么值）相等，）各变压器的短路电压（短路阻抗标么值）相等，且短路阻抗角也相等。且短路阻抗角也相等。 由式（由式（2-282-28）可知，并联变压器短路电压相等，也）可知，并联变压器短路电压相等，也就意谓着短路阻抗的相对值也相等，我们称该相对值为就意谓着短路阻抗的相对值也相等，我们称该相对值为短路阻抗的短路阻抗的标幺值标幺值，用，用 表示。表示。 100%1NkNkUUukZ100100*1kNkZZZ10011NkNUZI10011NNkIUZNkkZZZ

26、1基准值有名值标幺值 二、不满足并联条件时的运行分析二、不满足并联条件时的运行分析 1. 1. 变比不等时的情况变比不等时的情况 图图3-12 3-12 两台变压器并联运行时电路连接图两台变压器并联运行时电路连接图 变压器变压器负负载载变压器变压器ABUABUabIUabIIU 图中，若两变压器连接组别相同，但变比图中，若两变压器连接组别相同，但变比 ，则并联前副边电压则并联前副边电压 ，并联运行后，副边回路电，并联运行后，副边回路电压和不等于零，压和不等于零，变压器之间会产生环流变压器之间会产生环流。 kkabIIabIUUIabIABkUUIIabIIABkUU kkabIIabIUU 显

27、然，变比差值越大，环流越大。为保证空载运显然，变比差值越大，环流越大。为保证空载运行时环流不超过额定电流的行时环流不超过额定电流的10%10%，则变比差，则变比差5 . 0|IIIIIIkkkkk各台变压器变比的差值与所有变比的几何平均值之比 1IIIIIIkkkkk |20kIIkIczzUI环流：图图3-12 3-12 两台变压器并联运行时电路连接图两台变压器并联运行时电路连接图 变压器变压器负负载载变压器变压器ABUABUabIUabIIU例题：两台单相变压器并联运行，变压器I的容量为100kVA ,电压为6000/230V；变压器II的容量为320kVA，电压为6000/227V。短路

28、阻抗的标幺值均为0.055，且短路阻抗角相等，连接组别相同。求空载时的环流及其占额定电流的百分数。解：设高压侧加额定电压，则低压侧二次空载电压差 322723020VU 22NkNkIZUz /NNkNUSZU 2NkNSZU 10*100055. 0*23032kIz 0291. 0 10*100055. 0*22732kIIz 00886. 0 |202kIIkIczzUI 00886. 00291. 03A03.79二次侧的环流为： 例题：两台单相变压器并联运行，变压器I的容量为100kVA 电压为6000/230V；变压器II的容量为320kVA，电压为6000/227V。短路阻抗的标

29、幺值均为0.055，且短路阻抗角相等，连接组别相同。求空载时的环流及其占额定电流的百分数。二次侧的额定电流为： 22NININIUSI 23010*1003 22NNIINIIUSI22710*1003 %2 .18182. 0434.879.0322NIcII 7 .140903.7922IINcII%61. 50561. 0A1409.723060001k087.26 8 .434A环流占额定电流比值：两台变压器的变比：22760002k43.26%3 . 1|IIIIIIkkkkk由以上计算可知，当两台并联运行变压器的变比差值较大时（1.3%），空载环流可达变比小的变压器额定电流的18.

30、2%这就限制了变压器的输出功率，降低了变压器的效率。 2. 2. 连接组别不同时的情况连接组别不同时的情况 连接组别不同的变压器，即连接组别不同的变压器，即使原、副边额定电压相同，如果使原、副边额定电压相同，如果并联运行，则由连接组别分析可并联运行，则由连接组别分析可知，副边电压相量差至少知，副边电压相量差至少 （Y,y0Y,y0和和Y,d11Y,d11并联），此时副并联），此时副边线电压差为边线电压差为30U20bU20aU2图图3-13 Y,y03-13 Y,y0和和Y,d11Y,d11并并 联时副边电压差并联联时副边电压差并联302020202020518. 0230sin2UUUUUa

31、ba 由于变压器的短路阻抗很小，这么大的电压差所由于变压器的短路阻抗很小，这么大的电压差所引起的引起的环流环流，将超过额定电流的许多倍，将烧坏变压，将超过额定电流的许多倍，将烧坏变压器的绕组。器的绕组。 因此，连接组别不同的变压器因此，连接组别不同的变压器绝对不能绝对不能并联运行。并联运行。 3.短路电压不等时的情况 两台变压器变比和连接组别都相同时，并联运行时的等效电路如下图所示（忽略励磁支路）。图图3.14 3.14 两台变压器并联运行时的等效电路两台变压器并联运行时的等效电路1UakIZIIkIIZIIIbILZ2UIIIIII若两台变压器阻抗角相等KIIKIIKIKIrXrX同相位、I

32、IIIIIIIIII输出容量之和=实际得到的容量若两台变压器阻抗角不相等KIIKIIKIKIrXrX不同相位、IIIIIIIIIII输出容量之和实际得到的容量,设备容量不能得到充分利用。通常，并联运行的变压器容量相差越大，短路阻抗角通常，并联运行的变压器容量相差越大，短路阻抗角的差值也就越大，设备的利用率越低。因此，的差值也就越大，设备的利用率越低。因此，对于并对于并联的变压器，要求其容量比不得超过联的变压器，要求其容量比不得超过3 31 1，此时，各，此时，各并联变压器的电流相位基本相同。并联变压器的电流相位基本相同。 3.3.短路电压不等时的情况短路电压不等时的情况 两台变压器变比和连接组

33、别都相同时，并联运行两台变压器变比和连接组别都相同时，并联运行时的等效电路如下图所示（忽略励磁支路）。时的等效电路如下图所示（忽略励磁支路）。图图3.14 3.14 两台变压器并联运行时的等效电路两台变压器并联运行时的等效电路1UakIZIIkIIZIIIbILZ2UkIIIIkIIabZIZIUNIINNIIkIIIININNIkIIIUIZIIUIZI%kIIIIkIIuukIIIIkIIabZIZIUNIINNIIkIIIININNIkIIIUIZIIUIZI%kIIIIkIIuu式中：式中： 为变压器为变压器的负载系数的负载系数 为变压器为变压器的负载系数的负载系数 NIINIIISS

34、II NIIIINIIIIIISSII 变压器所分担的负载大小与其短路电压变压器所分担的负载大小与其短路电压成反比成反比. . (1) (1) 若两台变压器短路电压相等，则两台变压器若两台变压器短路电压相等，则两台变压器负载系数相等。当一台变压器达到额定负载时，另一负载系数相等。当一台变压器达到额定负载时，另一台变压器也达到额定负载。台变压器也达到额定负载。 (2) (2) 若两台变压器短路电压不相等，则它们的负若两台变压器短路电压不相等，则它们的负载系数不相等。当短路电压小的变压器达到额定负载载系数不相等。当短路电压小的变压器达到额定负载时，短路电压大的变压器则欠载运行，设备容量不能时，短路

35、电压大的变压器则欠载运行，设备容量不能得到充分利用。通常要求短路电压相差不超过得到充分利用。通常要求短路电压相差不超过10%10%。 NIIIII NIIIIIIIIniNiniiSS11设备的利用率 多台变压器并列运行时，在保证都不过载的多台变压器并列运行时，在保证都不过载的条件下，可输出的最大总功率与它们的额定容量条件下，可输出的最大总功率与它们的额定容量之和的比值，称为变压器的之和的比值，称为变压器的设备利用率设备利用率，即，即 【例例3-13-1】 两台三相变压器并联行，两台三相变压器并联行， ， ， ； ， ，它们的，它们的连接组别和变比均相同。试求：连接组别和变比均相同。试求：（1

36、 1）当总负载为）当总负载为 时，各台变压器分担的时，各台变压器分担的负载。负载。（2 2）在不使任何一台变压器过载时，最大的输出功）在不使任何一台变压器过载时，最大的输出功率和设备的最大利用率。率和设备的最大利用率。 解：解：（1 1）由已知条件可得方程组）由已知条件可得方程组kVASNI10005 . 5% kIukVASNII16005 . 6% kIIu 5 . 5% kIukVAS2600%kIIIIkIINIIIINIIIIIuuSSSSSIIIIII6.55.5260016001000 解方程组可解方程组可得得 则则 104. 1I935. 0IIkVASSNIII1104kVA

37、SSNIIIIII1496 可见，第可见，第台变压器已过载，而第台变压器已过载，而第变压器还处变压器还处于欠载状态。于欠载状态。 （2）因短路电压小的变压器容易过载，所以，令）因短路电压小的变压器容易过载，所以，令 时，则并联运行的两台变压器均不过载，则有时，则并联运行的两台变压器均不过载，则有1IkVASSNIII1000kVASSuuSSNIIINIIIkIIkINIIIIII613538460.%kVASSSIII6 .2353max 最大输出负载最大输出负载 %52.90%100160010006 .2353maxNIINISSS设备的利用率为设备的利用率为 可见，当两台并联运行的变压

38、器短路阻抗相差较大可见，当两台并联运行的变压器短路阻抗相差较大时，如要保证它们都不过载时，则总的设备利用率时，如要保证它们都不过载时，则总的设备利用率将会很低。将会很低。解：（1）由短路电压百分值与短路阻抗标幺值的关系可得 035. 0*kIz04. 0*kIIz055. 0*kIIz%kIIIIIIkIIIIkIINIIIIIINIIIINIIIIIIIIuuuSSSSSSSkVASkVASkVASIIIIII02.7652.10446.119变压器1过载19.46%，变压器2过载4.52%，变压器欠载23.98%某变电站有三台变压器并联运行，每台额定 容量均为100kVA，短路电压百分值分

39、别为ukNI%=3.5%， ukNII%=4%，ukNIII%=5.5%，其它条件相同。设总负载功率为300kVA，试求（1）各台变压器分担的负载功率； （2）求任一台变压器不过载时的最大输出功率和此时变压器的设备利用率。 某变电站有三台变压器并联运行，每台额定 容量均为100kVA，短路电压百分值分别为ukNI%=3.5%， ukNII%=4%，ukNIII%=5.5%，其它条件相同。设总负载功率为300kVA，试求（1）各台变压器分担的负载功率； （2）求任一台变压器不过载时的最大输出功率和此时变压器的设备利用率。 解：（2）任一台变压器不过载的前提是%kIIIIIIkIIIIkIINII

40、IIIINIIIINIIIIIIIIuuuSSSSSSS设备的利用率为：1IkVASI1006364. 0875. 01IIIIIINIIIIIINIIIINIIIIIIIISSSSSSSmax14.251%71.83%10010010010014.251maxNIIINIINISSSS第四节第四节 变压器的使用、维护及常见故障处理方法变压器的使用、维护及常见故障处理方法 为保证变压器能安全可靠运行，在投运前应进为保证变压器能安全可靠运行，在投运前应进行必要的检查和试验，运行中应进行严格的监视和行必要的检查和试验，运行中应进行严格的监视和定期维护，当变压器有异常情况发生时应能及时发定期维护，当

41、变压器有异常情况发生时应能及时发现、及时处理，将事故消除在萌芽状态。现、及时处理，将事故消除在萌芽状态。一、变压器投运前的检查和试验项目一、变压器投运前的检查和试验项目 新装和经过检修的变压器，在准备投入运行之前，新装和经过检修的变压器，在准备投入运行之前，必须认真地进行以下各项检查和试验：必须认真地进行以下各项检查和试验： 1. 变压器投运前的检查项目变压器投运前的检查项目 (1)变压器本体及其附件表面应清洁，附近无杂物。变压器本体及其附件表面应清洁，附近无杂物。 (2)变压器各部件紧固、表面无破损、不漏油。变压器各部件紧固、表面无破损、不漏油。 (3)接地装置完好，消防设施齐全。接地装置完

42、好，消防设施齐全。 (4)储油柜和充油套管内的油位、油色正常。储油柜和充油套管内的油位、油色正常。 (5)吸湿器内的干燥剂无受潮，安全气道的保护膜吸湿器内的干燥剂无受潮，安全气道的保护膜完整无损。完整无损。 (6)气体继电器、散热器、净油器的管路阀门应处于气体继电器、散热器、净油器的管路阀门应处于打开位置。打开位置。 (7)高、低压套管上的引线紧固，三相交流电相位正高、低压套管上的引线紧固，三相交流电相位正确、标志明显。确、标志明显。 (8)分接开关位置正确、定位螺丝紧固。分接开关位置正确、定位螺丝紧固。 (9)冷却装置齐全，控制回路良好，温度计指示正常。冷却装置齐全，控制回路良好，温度计指示

43、正常。 (10)变压器上无遗留接地线、标示牌和工具、材料变压器上无遗留接地线、标示牌和工具、材料等。等。 2、变压器投运前的试验项目、变压器投运前的试验项目 (1)绝缘电阻和吸收比的测量。绝缘电阻和吸收比的测量。 (2)测量变压器各绕组的直流电阻。测量变压器各绕组的直流电阻。 (3)测量分接开关各分接头上的变压比。测量分接开关各分接头上的变压比。 (4)测定三相变压器的连接组别。测定三相变压器的连接组别。 (5)测定变压器的空载电流和空载损耗。测定变压器的空载电流和空载损耗。 (6)(6)耐压试验。耐压试验。二、变压器的运行监视与维护二、变压器的运行监视与维护 1. 1. 运行监视内容运行监视

44、内容 (1) (1) 监视并记录变压器控制盘上的仪表指示。监视并记录变压器控制盘上的仪表指示。 功率表：功率表：监视变压器的负荷大小及是否过负荷监视变压器的负荷大小及是否过负荷 三相电流表：三相电流表：反映负荷大小、三相负荷是否平衡反映负荷大小、三相负荷是否平衡 电压表：电压表：指示变压器的运行电压，若电源电压长指示变压器的运行电压，若电源电压长期过高或过低，应调整分接开关，使变压器输出电压期过高或过低，应调整分接开关，使变压器输出电压为正常值。为正常值。 (2) (2) 观察储油柜、充油套管内的油位、油色及透观察储油柜、充油套管内的油位、油色及透明度以及变压器上层油温。明度以及变压器上层油温

45、。 油位高度应在标度范围内，变压器油应是透明略油位高度应在标度范围内，变压器油应是透明略带黄色。当变压器装有电阻式遥测温度计时，应同时带黄色。当变压器装有电阻式遥测温度计时，应同时监测上层油温，并做好记录。监测上层油温，并做好记录。(3)(3)听变压器的运行噪声是否正常。（听变压器的运行噪声是否正常。（噪声轻且平稳）噪声轻且平稳）(4)(4)观察吸湿器内的变色硅胶颜色。观察吸湿器内的变色硅胶颜色。 干燥硅胶：深蓝色干燥硅胶：深蓝色 硅胶吸潮失效：粉红色。应取出硅胶烘干。硅胶吸潮失效：粉红色。应取出硅胶烘干。(5)(5)监视变压器箱壳、充油套管及冷却装置有无渗漏油监视变压器箱壳、充油套管及冷却装

46、置有无渗漏油现象。现象。(6)(6)监视冷却系统的运转情况是否正常。监视冷却系统的运转情况是否正常。 油浸风冷及强迫油循环风冷的变压器：有无个别油浸风冷及强迫油循环风冷的变压器：有无个别风扇停转，风扇电动机是否过热，声音有无异常。风扇停转，风扇电动机是否过热，声音有无异常。 强迫油循环水冷却的变压器：潜油泵的运转是否强迫油循环水冷却的变压器：潜油泵的运转是否正常，油压及流量有无变化，冷却水压力是否符合规正常，油压及流量有无变化，冷却水压力是否符合规定，冷却水进出口温度是否符合规定，冷却水是否漏定，冷却水进出口温度是否符合规定，冷却水是否漏油漏水等。油漏水等。 2. 2. 运行维护内容运行维护内

47、容 必要性：必要性：变压器通常安装在露天或半露天的场变压器通常安装在露天或半露天的场合，要受到雨、雪、风、霜、雷电、高温、严寒、合，要受到雨、雪、风、霜、雷电、高温、严寒、雾气、灰尘等多种气候条件的侵袭，因此必须进行雾气、灰尘等多种气候条件的侵袭，因此必须进行定期维护，以恢复变压器的抵御能力。定期维护，以恢复变压器的抵御能力。 维护周期：维护周期： 一般情况下，每半年进行一次维护；一般情况下，每半年进行一次维护； 在环境污秽、气候恶劣的地区，可以在环境污秽、气候恶劣的地区，可以4 4个月一次，个月一次，甚至每季度一次。甚至每季度一次。 变压器定期维护的项目如下：变压器定期维护的项目如下：(1)

48、(1)清扫变压器箱壳及其附件。清扫变压器箱壳及其附件。(2)(2)擦净高、低压套管外表面。擦净高、低压套管外表面。(3)(3)对变压器本体及充油附件，取油样并做油样试验。对变压器本体及充油附件，取油样并做油样试验。(4)(4)检查维护绝缘套管的导电接头、导电板帽盖。检查维护绝缘套管的导电接头、导电板帽盖。(5)(5)雷雨季节前，维护好避雷器装置并预先投入系统。雷雨季节前，维护好避雷器装置并预先投入系统。(6)(6)趁维护停电机会，对一些零星小缺陷应予以消趁维护停电机会，对一些零星小缺陷应予以消 三、变压器的常见故障现象、原因及处理方法三、变压器的常见故障现象、原因及处理方法 在变压器发生的故障

49、中，主要包括在变压器发生的故障中，主要包括绕组故障绕组故障、铁芯故障铁芯故障及及套管和分接开关等部分套管和分接开关等部分的故障。的故障。 绕组的故障最多，其次是铁芯故障，其余部分绕组的故障最多，其次是铁芯故障，其余部分的故障较少。的故障较少。 （见表见表3-23-2）第五节第五节 变压器的经济运行变压器的经济运行 变压器载运行过程中存在着铜耗、铁耗，其运变压器载运行过程中存在着铜耗、铁耗，其运行效率总是小于行效率总是小于1 1；电力系统变压器的总损耗率（变；电力系统变压器的总损耗率（变压器的总损耗功率所占输入功率的百分比）可达总压器的总损耗功率所占输入功率的百分比）可达总发电量的发电量的101

50、0左右。左右。 合理调整变压器的负载，使其在损耗最低的工合理调整变压器的负载，使其在损耗最低的工况下运行，称为况下运行，称为变压器的经济运行变压器的经济运行。 一、变压器经济运行的意义一、变压器经济运行的意义 电能从发电机传送到用户，一般需要由变压器进电能从发电机传送到用户，一般需要由变压器进行三到四次变压过程。对于后两级变压器，即二次行三到四次变压过程。对于后两级变压器，即二次变电所和配电变压器，由于其单台容量小，负载波变电所和配电变压器，由于其单台容量小，负载波动大，损失率很大。动大，损失率很大。据统计：据统计： 二次变电所变压器的损失率约为二次变电所变压器的损失率约为1.5%-3%1.5

51、%-3% 配电变压器的损失率约为配电变压器的损失率约为3%3%20%20% 因此，因此，合理选择变压器的经济运行方式，降低变合理选择变压器的经济运行方式，降低变压器的用电损耗，在节约电能方面潜力很大，直接压器的用电损耗，在节约电能方面潜力很大，直接关系到供用电系统的运行效率和成本。关系到供用电系统的运行效率和成本。变压器的经济运行主要有以下主要效果：变压器的经济运行主要有以下主要效果：1. 1. 由于经济运行减少了变压器的有功功率损失，因由于经济运行减少了变压器的有功功率损失，因而使变压器的发热量减少，温升降低，而使变压器的发热量减少，温升降低，有利于设备有利于设备的安全运行的安全运行。2.

52、2. 变压器经济运行一般变压器经济运行一般不增加变压器的容量和台数，不增加变压器的容量和台数，不增加开关操作次数不增加开关操作次数。3. 3. 变压器经济运行能够节约有功电量和无功电量，变压器经济运行能够节约有功电量和无功电量，可减少电量电费支出金额可减少电量电费支出金额。4. 4. 可以充分利用现有设备条件，可以充分利用现有设备条件，达到节电和提高功达到节电和提高功率因数的目的。率因数的目的。二、二、 变压器经济运行的措施变压器经济运行的措施1. 1. 不论是变电所或各车间，应尽量选用多台变压器不论是变电所或各车间，应尽量选用多台变压器并联运行，并根据负载变化的规律，确定变压器并联运行，并根据负载变化的规律，确定变压器的最佳