常用元器件变压器

基础知识讲座——常用元器件“变压器”变压器功能：将电能转换成电能的装置，可以形成升压或降压。分类：根据不同的分类依据，变压器可以分成若干种类，详见下表：变压器分类（一功能）类别主要特点应用范围升压变压器一次绕组匝数少，二次绕组匝数多供升高电压用降压变压器一次绕组匝数多，二次绕组匝数少供降低电压用联络变压器一、二次绕组匝数取决于一、二次系统电压供不同电压系统联络用配电变压器直接供用电负载的降压变压器供降压配电用变压器分类（二相数）类别主要特点应用范围单相变压器只有一个铁心、两个绕组。单台可供单相负载。三台按一定方式联结起来可组成三相变压器组，可用来变换三相电压，而每台单相容量只有三相容量的1/3，因而每台变压器的体积、重量均较小，制造、运输较方便。在大电力系统中，当容量很大时及配电系统中单相负载很大或专对单相负载（如路灯）供电时采用。电力系统中用的接成三相变压器组三相变压器一般双绕组三相变压器有六个绕组（其中三个一次绕组，三个二次绕组）和一个共同的三芯柱铁心。在三相容量相同的情况下，它与三台单相组成的变压器相比具有造价低、占地小等优点广泛用于工厂供电系统中及城市配电系统中，在大电力系统中当容量不太大时也优先采用变压器分类（三绕组型式）类别主要特点应用范围双绕组变压器每相两个绕组，其中一个为一次绕组，另一个为二次绕组，可变换一个电压。一、二次绕组之间通过磁路联系没有电联系。广泛用于变换一个电压的场合三绕组变压器每相三个绕组，其中一个为一次绕组，另两个为二次绕组，可将一次电压变换为两个二次电压。三个绕组之间也只有磁联系用于需要两个二次电压的场合自耦变压器二次绕组与一次绕组有一部分是公用的，即有一部分绕组为公用绕组，因此其一、二次绕组间除有磁联系外，尚有电联系。与普通变压器相比具有体积小、节约材料和投资、运行费用低等特点常用于电力系统中做联络变压器用。自耦变压器在实验室中应用甚为普遍，主要作为调压用变压器分类（四绕组材料）类别主要特点应用范围铜绕组变压器绕组材质为铜。与同容量的铝绕组变压器相比，导体材料用量少，是外形尺寸略有缩小，但价格较贵用于大容量变压器及低损耗配电变压器，应用越来越广泛铝绕组变压器绕组材质为铝。铝绕组变压器与同容量的铜绕组变压器在功率损耗方面基本相同，只是用材较多，但价较低廉用作配电变压器变压器分类（五绕组绝缘）类别主要特点应用范围油浸式变压器绕组和铁心浸于绝缘油中。绝缘油除具有绝缘的功能外，还有散热和灭弧的功能。油浸式变压器与干式变压器相比，具有较好的绝缘和散热性能，且价较低廉，便于检修，但油为可燃物质，故有易燃易爆的危险广泛用作电力变压器，但不宜用于易燃易爆场所干式变压器绕组和铁心不浸在绝缘油中。干式变压器有三种类型（1）开启式，其绕组和铁心直接置于大气中，利用空气来绝缘和散热；（2）封闭式，其绕组和铁心被密封在外壳内，因而散热条件差，只用于矿井等环境；（3）浇注式，用浇注的环氧树脂作为绝缘和散热介质，结构简单，体积小，重量轻主要用于小容量配电变压器广泛用于安全防火要求较高的场所，如高层建筑的屋内变电所、地下变电所、国防工程及矿井内变压装置等变压器分类（六冷却方式）类别主要特点应用范围自冷式变压器利用绕组和铁心周围介质来自然地散热冷却，因此最为简单经济。油浸式变压器则利用其绝缘油的自然循环冷却。一般中小容量的电力变压器多为自冷式风冷式变压器利用通风机来给变压器通风散热。油浸式变压器的风扇通常安装在每组散热油管的内侧或底部。用于大容量电力变压器及散热条件较差的场所强迫油冷式变压器利用油泵来强迫油浸式变压器的绝缘油加速循环散热冷却。用于大容量的油浸式变压器水冷式变压器利用冷却的循环水或喷射的冷却水来带走油浸式变压器散热油管的热量。用于大容量的油浸式变压器变压器分类（七调压方式）类别主要特点应用范围无载调压变压器又称“无励磁调压变压器”，在变压器高压绕组上有“UN±5％UN”的分接头，可利用变压器外壳上面装设的分接开关在变压器断电时进行调节。在二次电压总的接近于额定值时，则分接开关置于UN的主接头位置。如二次电压总的高于额定值时，则分接开关应置于＋5％UN的分接头位置。如二次电压总的低压额定值时，则分接开关应置于－5％UN的分接头位置。这种变压器较为经济，但不能随负载变动进行调压。广泛应用于对调压要求不是很高的场所，特别是10kV及以下的配电变压器宜优先选用这种型式有载调压变压器它配有有载分接开关、有载调压控制器及有关附件。能在负载下调节变压器一次绕组的分接头，使其输出电压稳定在规定的范围内，满足负载对低压水平的要求。主要用于10kV及以上电力系统中对低压水平要求很高的场所变压器分类（八铁芯材质）类别主要特点应用范围热轧硅钢片的变压器热轧硅钢片采用热轧工艺制成，与冷轧硅钢片比较，其导磁性能差，铁损较大老的变压器一般采用此种硅钢片铁芯，现已不再使用冷轧硅钢片的变压器冷轧硅钢片采用冷轧工艺制成，与热轧硅钢片比较，其导磁性能好，铁损较小新的变压器均采用此种硅钢片铁芯变压器分类（九结构类型）类别主要特点应用范围普通变压器包括一般油浸式和干式变压器。其导电部分是外露的应用于一般正常环境全封闭变压器具有密封结构，将导电部分密封，具有防尘、防腐、防爆功能用于多尘、有腐蚀及易爆场所防雷变压器其联结方式特别，耐雷水平比较高用于多雷地区变压器的结构组成变压器是用来改变交流电压大小的电气设备。根据电磁感应的原理，把某一等级的交流电压变换成另一等级的交流电压，以满足不同负荷的需要。一般是由铁芯、绕组、油箱、绝缘套管和冷却系统等五个主要部分构成。变压器分类（十其他）变压器分为电力变压器和特种变压器。电力变压器又分为油浸式和干式两种。目前，油浸式变压器用作升压变压器、降压变压器、联络变压器、和配电变压器，干式变压器只在部分配电变压器中采用。不同电压等级的变压器油变分类（铁芯类型）：叠铁芯和卷铁芯油变分类（密封型式）：全密封和非全密封（带油枕）干变分类（低压绕组型式）：箔绕和线绕干变分类（绝缘介质）：树脂浇注和杜邦纸缠绕或称为：全包封和半包封油变和干变的区别绝缘介质不同：油变为绝缘油做为绝缘介质，干变的绝缘介质为环氧树脂或杜邦绝缘纸油变的造价低，干变的造价高油变故障易产生火灾，干变故障不易产生火灾油变的过载能力差，干变的过载能力强油变的变压器绝缘油散热靠传导和对流，干变的散热靠空气的对流（包括自然通风和强制通风）全密封变压器和非全密封变压器的区别全密封变压器无油枕，非全密封变压器有油枕，油枕的作用：储油，提高变压器油液面散热片型式不同：全密封变压器为波纹式散热片，非全密封变压器为膨胀式散热片，造成体积大小不同全密封变压器体积较小油位显示位置不同：全密封变压器油位显示有专用油标，非全密封变压器油位显示在油枕上干式变压器图片油浸式变压器图片全密封变压器全密封外形带油枕非全密封变压器美式变压器图片美式箱变外观美式箱变内部电力变压器的基本特性类别名称符号单位说明输入/输出电气量电压变比电流功率（容量）相数频率U1/U2KI1/I2S1/S2mf1/f2kV或VAkVAHz对三相变压器，指线电压S1≈S2单相或三相f1＝f2损耗空载损耗负载损耗效率温升△P0△Pkη△θW或kWW或kW%℃铁损，近似不变损耗铜损，依负载大小变化其他短路电压联结组uK％原、副边电压相位差变压器容量类别容量等级（kVA）说明国家规定额定容量30，50，63，80，100，125，160，200，250，315，400，500，630，800，1000，1250，1600，2000，2500……按R10优先数系列排列电力变压器的容量又称为表观功率或视在功率，是指变压器二次侧输出功率，通常用kVA表示。三相电力变压器的额定容量等级见下表，组成三相变压器组的单相变压器为表中数值的1/3。额定电压和电压比在正常运行时规定加在一次侧的端电压称为一次侧额定电压（U1N）。当变压器空载时，一次侧加上额定电压后，二次侧测量到的电压，称为二次侧额定电压（U2N）。在三相变压器中，额定电压均指线电压。空载时，变压器一次与二次侧端电压之比称为电压比K。K＝U1N/U2N对于单相变压器和绕组联结方式相同（Y/Y或△/△）的三相变压器，电压比即为绕组匝数比。K＞1为降压变压器，K＜1为升压变压器。额定电流在正常运行时，即变压器二次侧输出额定容量时，一、二次侧流过的电流称为额定电流（I1N、I2N），在三相变压器中，此电流均指线电流。单相时，I1N＝SN/U1NI2N＝SN/U2N三相时，I1N＝SN/√3U1NI2N＝SN/√3U2N式中，SN变压器的额定容量，kVAU1N、U2N一、二次额定电压，kV短路电压在额定频率下，变压器一次侧绕组短接，另一侧施加电压，当电流达到额定值时，外施的电压称为短路电压，亦称阻抗电压。用百分数表示为：单相时，uK＝IN·ZK/UN×100%

＝UZ/UN×100%

式中，UZ－－－－外施电压；UN－－－－外施电源一侧的变压器额定电压；IN－－－－外施电源一侧的变压器额定电流；ZK－－－－变压器的短路阻抗；常用的双绕组变压器的短路电压参考值电压等级kV6-103560110220短路电压（％）4-4.56.5-88-910.512-24空载电流和损耗当变压器二次开路，一次侧施加额定频率的额定电压时，其中所流过的电流为空载电流I0，用百分数表示为：I0＝（I0/I1N）×100%

电力变压器空载电流约为1％～3%序号名称符号及表达式含义1空载损耗△P0一个绕组加上额定频率的额定电压，其余绕组开路时，变压器消耗的有功功率2短路损耗△PK在短路电压状态下，变压器消耗的有功功率3总损耗△P＝△P0＋△PKβ＝S/SN－负载系数（所带负载与额定容量之比）4无功损耗△Q＝（I0％＋uK%β2）SN/100变压器的效率变压器二次侧输出功率P2与一次侧输入功率之比，称为变压器效率ηη＝P2/P1×100%

通常中小型变压器的效率在95%以上。变压器的励磁涌流当变压器空载合闸时，由于铁芯饱和而产生很大的励磁电流，称为励磁涌流。励磁涌流大大超过稳定的空载电流，甚至可达到额定电流的5倍以上。变压器的联结组别变压器联结绕组的连接方式的种类及代号见下表：类别及连接方式代号高压绕组低压绕组单相变压器Ii三相变压器星形三角形曲折形有中性点引出时YDZYN，ZNydzyn，zn不同绕组间电压相位差用钟时数（0-11）表示，规定为：高压绕组电压相量取作0点位置，中、低压绕组电压相量所指的小时数就是联结组别。变压器的联结组别变压器常用的连接组别见下表：联结组特性应用范围I,i0单相变压器Y,yn0绕组导线填充系数大，机械强度高，绕组承受相电压，绝缘用量少，可实现三相四线供电，但有三次谐波磁通，其磁通将在金属构件中引起涡流损耗小容量三相三柱式铁芯的配电变压器Y,zn11在二次或一次遭受冲击过电压时，同一芯柱上的两个半绕组的磁势相互抵消，一次侧不会感应过电压，但二次绕组需要增加15.5%的材料用量防雷性能高的配电变压器D,yn11一次绕组为三角形接线，二次为星形接线多用于配电Y,d11二次绕组为三角形接线，三次谐波可以循环流通，其电压相互抵消中性点不接地的35kV以上的大中型变压器的联结组别演示变压器的型号表示方法电力变压器的型号通常由表示相数、冷却方式、调压方式、绕组线芯材料等的符号和表示额定容量、一次额定电压的数值及联结组组成。产品型号代号含义序号类别字母含义说明1绕组耦合方式O自耦独立绕组不表示2相数DS单相三星3线圈外绝缘介质GQCCRN干式（空气）气体浇注式包封式难燃液体变压器油（J）一般不表示4冷却装置FS风冷水冷自冷不表示5油循环方式P强迫油循环自然循环不表示6调压方式Z有载调压无励磁调压不表示7线圈导体LBLB铝线铜箔铝箔铜线不表示8绕组数SF三绕组分裂绕组双绕组不表示特殊用途和特殊结构代号含义字母含义字母含义M密闭式C串联用Q起动用B防雷保护用T调压用K高阻抗QY电源牵引用Z低噪声用D带△不引出绕组L电缆引出G隔离用X现场组装式常用10kV配电变压器S9系列变压器S9-200/10S9-M-200/10SZ9-2000/10S11系列变压器S11-500/10S11-M-500/10SC9系列变压器SC9-30/10SCB9-400/10SC10系列变压器（辽宁欣泰，德国HTT环氧树脂浇注技术）SC10-30/10SCB10-400/10SC11系列变压器SC11-30/10SCB11-400/10SCR10系列变压器(西门子干式变压器技术)SCR10-1000/10SG10系列变压器（美国杜邦缠绕式变压器技术）SG10-30/10SG10-1000/10变压器的选择依据客户的需求资金状况对于节能的要求运行环境配电变压器检测试验项目及标准项次试验项目标准1测量线圈连同套管一起的直流电阻相间差别应不大于三相平均值的4%，线间差别应不大于三相平均值的2%2检查所有分接头的变压比与制造厂铭牌数据相比，应无显著差别，且应符合变压比的规律3检查三相变压器的联结组别和单相变压器的引出极性与变压器标志（铭牌及顶盖上的符号）相符4测量线圈连同套管一起的绝缘电阻换算到同一温度下的绝缘电阻应不低于出厂试验数据的70%，或不低于国标规定允许值5测量线圈连套管一起的吸收比R60/R15在10-30℃时，R60/R15≥1.3（35kV及以下）配电变压器检测试验项目及标准项次试验项目标准6线圈连同套管一起的交流耐压试验见国家标准要求7作器身检查时，测量穿芯螺栓、轭铁夹件、铁芯、油箱及线圈压环的绝缘电阻使用1000V或2500V兆欧表测量，其值不做规定。铁芯只允许一点接地8油箱中绝缘油试验直流耐压试验，参见国家标准9检查相序必须与电网相序一致耐压试验注意事项：变压器在试验前必须静放一定的时间，以使油中的气泡排出，35kV以下的变压器注油后要静放24h；试验电压升至4