电力变压器基础知识讲座

关于电力变压器基础知识讲座2013-5-14主讲：陈伟明2一、变压器的发展历史第2页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明3变压器的发展历史1882年高纳德和吉伯斯发明的交流供电系统在英国获得专利，他们使用一种“第2发电机”（具有开口铁心，是变压器的前身）的设备来升高和降低电压。1884年德利、伯拉锡、济拍劳斯基在匈牙利制造了一台单相，空量为1400VA，电压比120/70V的变电设备，这是历史上第一台闭合铁心，在铁心外有绕组的变压器，并且他们在申请专利的时候首次使用“变压器”一词。1890年AEC（德国通用电气公司）发明了三相变压器。最早用于变压器铁芯的材料是易于磁化和退磁的软熟铁，为了克服磁回路中由周期性磁化所产生的磁阻损失和铁芯由于受交变磁通切割而产生的涡流，变压器铁芯是由铁线束制成，而不是由整块铁构成。

世界上的第一台变压器铁芯由于是采用碳素钢，从而导致变压器体积过大，重量大。不能用于实战！因为这种碳素钢铁芯变压器导磁率低，磁感应强度B值偏小，导致变压器一次线圈和二次线圈匝数过多，一次二次线圈轴向和幅向尺寸偏大。

1904年，欧洲有人发现，往碳素钢里加入0.8%-4%的硅元素，可大大降低磁路损耗，增大导磁率，且使电阻率增大，涡流损耗降低，这是变压器工业史上的大变革。因为碳素钢铁芯里加入少量硅元素，故人们把这种新铁芯材料叫做“硅钢片”。自从有了硅钢片后，变压器体积和质量大大下降。磁感应强度B值大大提高，最高可达到19000GS。

第3页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明4

在解放前，中国仅有少量的修配变压器厂。由于帝国主义压榨，中国变压器工业极为落后，落后西方列强100年有余。在伟大的党解放全中国后，中国变压器制造业大有进步，在伟大领袖毛主席的光辉照耀下，中国与西方列强变压器制造技术差距缩小到70年。

在中国进行大跃进前，所生产的变压器大都模仿前苏联老毛子，中国把老毛子当自己的老子看，而苏联老子对中国儿子在变压器技术上有所保留，从而导致中国变压器制造技术始终处于模仿状态，中国没有自主的研发变压器能力。

中国在改革开放之前生产的变压器型号大多为SJ型SJL型。这种变压器损耗大，噪音大，不环保，性能落后。到1990年，中国大都生产S7型变压器。S7型号变压器大概相当于欧洲40年代水平。90年代到2000年，中国陆续生产了S8S9S10型三种节能型变压器。

历史的车轮走到21世纪，中国生产出S11型节能变压器，但只相当于西方列强80年代水平。真是让人大跌眼镜！目前中国为了重整国威，陆续研制出了S12、S13、S14、S15

、S16

、

S17和渐开线铁芯变压器以及打遍天下无敌手的非晶合金铁芯变压器。让中国与西方列强在变压器工业平起平坐！让人欣慰！变压器的发展历史第4页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明5变压器的发展历史S7系列变压器是我国在1980年后推出的变压器，其效率较SJ、SJL、SL、SL7系列的变压器高，其负载损耗也较高。80年代中期又设计生产出S9系列变压器，其价格较S7系列平均高出20％，空载损耗较S7系列平均降低8％，负载损耗平均降低24％，并且国家已明令在1998年底前淘汰S7、SL7系列，推广应用S9系列。S11是目前推广应用的低损耗变压器。S11型变压器卷铁心改变了传统的叠片式铁心结构。硅钢片连续卷制，铁心无接缝，大大减少了磁阻，空载电流减少了60%～80%，提高了功率因数，降低了电网线损，改善了电网的供电品质。连续卷绕充分利用了硅钢片的取向性，空载损耗降低20%～35%。运行时的噪音水平降低到30～45dB，保护了环境。非晶合金铁心的SH系列配电变压器系列的空载损耗较S9系列降低75％左右，但其价格仅比S9系列平均高出30％，其负载损耗与S9系列变压器相等。近年来世界各国都在积极研究生产节能材料，变压器的铁芯材料已发展到现在最新的节能材料——非晶态磁性材料如2605S2，非晶合金铁芯变压器便应运而生。使用2605S2制作的变压器，其铁损仅为硅钢变压器的1/5，铁损大幅度降低。第5页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明6二、变压器的作用第6页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明7变压器的作用变压器是电力系统中数量极多且地位十分重要的电气设备，变压器的总容量大约是发电机总容量的9倍以上。其功能是将电力系统中的电能电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分配和使用。在电力系统中，输送同样功率的电能，电压越高，电流就越小，输电线路上的功率损耗也越小；输电线的截面积也可以减小，这样就可以减少导线的金属用量。相反电压越小，电流越大，输电线路上的功率损耗也就越大。

理论线路损耗计算公式：△P=I2R△P--损失功率，W；I--负荷电流，A；R--导线电阻，Ω第7页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明8变压器的作用第8页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明9简单的输配电系统示意图第9页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明10电力网的电压、功率和传输距离之间的关系

电压等级

（KV）传输容量

（MVA）输送距离

（Km）输电11004000-65001000以上跨大区7502000-2500500以上跨大区5001000-1500150-850跨省220100-500100-300跨地区高压配电11010-1550-100跨县市352-1020-50县市内100.2-26-20市内低压配电380/220V楼内、农电题外话：世界上电压等级最高的输电线路：晋东南——荆门1000千伏特高压交流输变电工程工，全长604千米于2009年1月6日正式投入运行。第10页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明11三、变压器的原理第11页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明12变压器的原理

变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：电能→磁场能→电能(U1、I1)(变化的磁场)(U2、I2)变压器的原理模型接交流电源的绕组称为原绕或称一次绕组，该侧是通入交流电流侧，即吸收电能侧，输入电能侧,也称一次侧。接负载的绕组称为副绕组或称二次绕组，该侧是接负载侧，即输出电能侧，也称二次侧。工作原理当原边绕组接到交流电源时，绕组中便有交流电流流过，并在铁心中产生与外加电压频率相同的磁通(主磁通)，这个交变磁通同时交链着原边绕组和副边绕组。并且在一、二次绕组中分别产生感应电动势。第12页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明131、n2

>n1

U2>U1——升压变压器2、n2<n1

U2<U1——降压变压器实验和理论分析都表明：理想变压器原、副线圈的电压跟它们的匝数成正比。变压器的原理第13页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明14理想变压器的变压规律原、副线圈中产生的感应电动势分别是：E1=n1/tE2=n2/t若不考虑原副线圈的内阻有

U1=E1

U2=E2

第14页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明15理想变压器的变流规律理想变压器输入功率等于输出功率即:

U1I1=U2I2P入=P出理想变压器原、副线圈的电流跟它们的匝数成反比此公式只适用于一个副线圈的变压器第15页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明16变压器工作原理小结一、变压器的构造

1．示意图

2．符号二、变压器的工作原理：

1、互感现象：变压器只能改变交流电的电压和电流

2、能量转化：电能→磁场能→电能

3、理想变压器：三、理想变压器的变压、变流规律：P入＝P出第16页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明17四、变压器的分类第17页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明18形形色色的变压器第18页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明19形形色色的变压器第19页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明20变压器的分类第20页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明21变压器的分类电力变压器按相数分，有单相和三相两大类。工厂变电所通常都采用三相电力变压器。第21页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明22变压器的分类按容量分类：

电力变压器按容量系列分，有R8容量系列和R10容量系列两大类。

R8容量系列指容量等级是按R8≈1.33倍数递增的，我国老的变压器容量等级采用此系列，如：100kvA、135kvA、180kvA、240kvA、320kvA、420kvA、560kvA、750kvA、1000kvA等。现在已经不用！

R10容量系列指容量等级是按R10≈

1.26倍数递增的。R10系列的容量等级较密，便于合理选用，是IEC（国际电工委员会）推荐采用的。我国新的变压器容量等级采用此系列，如：100KVA、125kvA、160kvA、200kvA、250kvA、315kvA、400kvA、500kvA、630kvA、800kvA、1000kvA。题外话：世界最高电压和最大容量的变压器，2004年12月由保定天威保变电器股份有限公司自行研发设计，具有完全自主知识产权和核心技术的150万千伏安/1000千伏单相特高压交流变压器。●小型变压器：容量为500KV·A以下●中型变压器：容量为630～300KV·A●大型变压器：容量为8000KV·A以上第22页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明23变压器的分类按调压方式分：电力变压器按调压方式分，有无载调压（又称无励磁调压）和有载调压两大类。工厂变电所大多数采用无载调压变压器。有载调压开关无励磁分接开关第23页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明24变压器的分类按绕组结构分：电力变压器按绕组结构分，有单绕组自耦变压器、双绕组变压器、三绕组变压器。工厂变电所大多采用双绕组变压器。第24页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明25按绕组绝缘及冷却方式分类：电力变压器按绕组绝缘及冷却方式分，有油浸式、干式和充气式（SF6）等。其中油浸式变压器，又有油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水冷式和强迫油循环冷却式等。工厂变电所大多采用油浸自冷式变压器。所谓充气式变压器是指变压器的磁路（铁心）与绕组均位于一个充有绝缘气体的外壳内的变压器。以往，一般情况下是采用SF6气体，所以又称气体绝缘变压器变压器的分类第25页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明26变压器的分类按绕组导体材质分：电力变压器按绕组导体材质分，有铜绕组变压器、铝绕组变压器、低铜高铝变压器三大类。工厂变电所过去大多采用铝绕组变压器，但低损耗的铜绕组变压器现在得到了越来越广泛的应用。第26页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明27变压器的分类干式变压器油浸式变压器强迫油循环电力变压器按绕组绝缘及冷却方式分类：第27页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明28五、变压器的设计序列第28页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明291、S9、S11系列

S9系列电力变压器是国家在90年代推广使用的更新换代产品，与S7系列电力变压器相比，空载损耗平均降低10.3％，空载电流平均降低22.4％。S11系列是我国目前正在推广使用的产品，与S9系列相比，空载损耗平均降低30％。变压器的设计序列第29页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明302、S9-M、S11-M系列

S9-M、S11-M全密封油浸式变压器与普通油浸式变压器相比，取消了储油柜，由波纹油箱的波翅代替油管作为冷却散热元件，波纹油箱由优质冷轧薄钢板在专用生产线上制造，波翅可以随变压器油体积的涨缩而涨缩，变压器油、器身与大气隔绝，从而简缓油的老化，防止器身绝缘受潮，增强可靠性，正常运行下可免维护。变压器的设计序列第30页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明313、S11-M.RL

、S13-M.RL系列

S13-M.RL、S11-M.RL系列全密封立体三相卷铁心变压器具有空载损耗低，空载电流低，噪声低的性能，节电效果显著。提高了电压质量和供电的可靠性，是有利于环保的绿色节能设备，为城乡电网技术改造工程中推广使用的新产品。

S13-M.RL、S11-M.RL系列不同于传统的平面叠片式铁心变压器。其铁心是由单框片立体三角形布置的三相柱轭组成。每个柱体由优质冷轧硅钢薄带连续卷制，带宽经数控开料机作直线或曲线剪切。带料在铁心卷绕机上卷绕组成近圆形或折边圆弧框片后经真空充氮退火处理以消除加工应力，晶格重新取向、提高导磁率，改善电磁性能；高低压线圈使用专用绕线机，直接在铁心柱纸筒上绕制，整体结构坚实紧凑，器身采用上下铁轭绝缘和层压木，四周拉螺杆拉紧线圈，使之稳固牢靠，能承受突发短路时的冲击力。变压器的设计序列第31页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明323、S11-M.RL

、S13-M.RL系列

产品特点：

损耗低按现行国际GB/T6451-1999《三相油浸电力变压器技术参数和要求》容量30-1600kVA，S13-M.RL系列空载损耗平均下降50%，负载损耗平均下降30%；S11-M.RL系列空载损耗平均下降30%负载损耗平均下降25%。

空载电流低

由于卷铁心材质优良以及绕制加工特点，使空载电流显著降低。按现行国标GB/T6451-1999、S13-M.RL系列空载电流平均下降75%；S11-M.RL系列空载电流平均下降75%。

运行噪声低

按JB/T10088-1999噪声标准，S13-M.RL及S11-M.RL系列噪声均降低约7-9dB。

抗短路能力强

变压器器身整体成立体三棱柱形状，四周及中央均设置拉螺杆，与上下铁轭绝缘及层压木块构成一体，能有效抵御突发短路时的轴向，辐向机械应力。变压器的设计序列第32页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明33变压器的设计序列3、S11-M.RL

、S13-M.RL系列第33页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明344、SH15-M系列

SH15-M密封式非晶合金电力变压器是全充油密封型，原理同密封型电力变压器。非晶合金的基础元素由铁、镍、钴、硅、硼、碳等组成。是一种向同性的软磁材料，磁化功率小，不存在阻碍磁畴壁移动的结构缺陷，厚度极薄，只有0.027mm，填充系数相应变小，只有0.75～0.8，电阻率很高，是硅钢板的3～6位，硬度是硅钢片的5倍，非晶合金材料对应力特别敏感。

非晶合金的这种结构使其具有高饱和磁感应强度、低损耗(相当于硅钢片的1/4)、低激磁电流、良好的温度稳定性等特点,因此用非晶合金材料制造的变压器铁芯，其空载损耗较常规S9系列下降70-80%，空载电流较S9系列下降50%，负载损耗也较常规S9系列变压器下降，其明显的节能、降耗特点被称为二十一世纪的“绿色材料”。变压器的设计序列第34页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明355、SC(B)10型干式电力变压器：SC(B)10系列干式电力变压器，具有安全可靠、环保节能、防火防爆、防污防尘防潮、过载能力强、体积小、维护简单等优点。设计先进、结构合理、外形美观、主要性能指标均优于国内标准。最适宜用于防火要求高、负荷波动大、经常超负荷运行的环境中，适用于高层住宅、机场、车站、码头、地铁、医院、发电厂、冶金行业、购物中心、居民密集区及石油化工、核电站、核潜艇等场所。

变压器的设计序列第35页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明361－高压出线套管和接线端子2－吊环3－上夹件4－低压出线接线端子5－铭牌6－环氧树脂浇注绝缘绕组7－上下夹件拉杆8－警示标牌9－铁心10－下夹件11－小车12－三相高压绕组间的连接导体13－高压分接头连接片变压器的设计序列5、SC(B)10型干式电力变压器结构图：第36页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明37六、变压器的型号第37页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明38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第38页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明39变压器的型号1、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-试验变压器第39页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明40变压器的型号2、相数D-单相变压器S-三相变压器3、冷却方式F-风冷式W-水冷式注：油浸自冷式和空气自冷式不标注第40页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明41变压器的型号4、油循环方式N―自然循环O―强迫导向循环P―强迫循环5、绕组数S―三绕组注：双绕组不标注第41页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明42变压器的型号6、导线材料L―铝绕组注：铜绕组不标注7、调压方式Z―有载调压注：无载调压不标注第42页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明43变压器的型号8、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/T6451组Ⅱ符合GB/T6451≥35符合GB/T645186、10符合GB/T6451组Ⅰ≥35比GB/T6451平均下降10%96、10配电变压器符合表A26、10电力变压器比GB/T6451组Ⅰ平均下降10%比GB/T6451平均下降10%≥35比GB/T6451平均下降20%106、10比GB/T6451组Ⅰ平均下降20%比GB/T6451平均下降15%≥35比GB/T6451平均下降30%116、10比GB/T6451组Ⅰ平均下降30%≥35比GB/T6451平均下降40%第43页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明44变压器的型号9、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；第44页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明45变压器的型号10、变压器的额定容量变压器的额定容量，单位为KVA。R10系列：30、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000、2500、3150……11、变压器的额定电压变压器的额定容量，单位为KV。6、10、10.5、35、110、220、500第45页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明46变压器的型号例1：一台三相、油浸、风冷、双绕组、无励磁调压、铝导线、20000kVA、110kV级电力变压器产品，其性能水平符合GB/T6451规定，该产品的型号为：SFL7—20000/110第46页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明47变压器的型号例2：一台三相、油浸、水冷、强迫油循环、双绕组、有载调压、铜导线、360000kVA、220kV级低噪声用电力变压器的产品，其性能水平符合GB/T6451规定，该产品的型号为：

SWPZ7—Z—360000/220第47页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明48七、油浸式变压器的结构第48页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明49油浸式变压器的结构油浸式电力变压器器身油箱冷却装置保护装置出线装置铁心、绕组、绝缘结构、引线、分接开关油箱本体（箱盖、箱壁、箱底）和附件（放油阀门、油样活门、接地螺栓、铭牌散热器、冷却器储油柜（油枕）、油位表、防爆管（安全气道）、吸湿器(呼吸器)、温度计、净油器、气体继电器（瓦斯继电器）、压力释放阀高压套管、低压套管第49页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明50油浸式变压器的结构2.分接开关1.高压套管4.瓦斯继电器3.低压套管6.油枕5.防爆管8.吸湿器7.油位表10.铭牌9.散热器12.油样活门11.接地螺栓14.活门13.放油阀门16.温度计15.绕组18.净油器17.铁芯20.变压器油19.油箱第50页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明51油浸式变压器的结构——铁心

铁心在电力变压器中是重要的组成部件之一。它由高导磁的硅钢片叠积和钢夹件夹紧而成，铁心具有两个方面的功能。在原理上，铁心是构成变压器的磁路。它把一次电路的电能转化为磁能，又把该磁能转化为二次电路的电能，因此，铁心是能量传递的媒介体。在结构上，它是构成变压器的骨架。在它的铁心柱上套上带有绝缘的线圈，并且牢固地对它们支撑和压紧。第51页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明52变压器铁芯涡流的形成

当成块的金属放在变化的磁场中。或者在磁场中运动时，金属内将产生感应电流。这种电流在金属内自成闭合回路，犹如水的旋涡故称涡流，由于成块金属的电阻很小，所以涡流很强，使成块金属大量发热，同时电能遭到大量的浪费。油浸式变压器的结构——铁心第52页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明53为了减少铁心的磁滞和涡流损耗，铁心用厚度为0.3～0.5mm的硅钢片冲剪成几种不同尺寸，并在表面涂厚为0.01～0.13mm的绝缘漆，烘干后按一定规则叠装而成。由于硅钢片比普通钢的电阻串大，因此利用硅钢片制成的铁心可以进一步减小涡流损耗。

随着现代工艺的发展，硅钢片的厚度越来越薄0.27mm、0.23mm、0.2mm开始生产并应用。油浸式变压器的结构——铁心第53页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明54油浸式变压器的结构——铁心第54页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明55油浸式变压器的结构——铁心平面叠铁芯S9、S11型变压器常用立体卷铁芯S13-R型变压器常用R形卷铁芯S11-R型变压器常用第55页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明56绕组是变压器最基本的组成部分，它与铁心合称电力变压器本体，是建立磁场和传输电能的电路部分。电力变压器绕组由高压绕组，低压绕组，对地绝缘层（主绝缘），高、低压绕组之间绝缘件及由燕尾垫块，撑条构成的油道，高压引线，低压引线等构成。不同容量、不同电压等级的电力变压器，绕组形式也不一样。一般电力变压器中常采用同心式和交叠式两种结构形式。油浸式变压器的结构——绕组第56页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明57同心式绕组是把高压绕组与低压绕组套在同一个铁心上，一般是将低压绕组放在里边，高压绕组套在外边，以便绝缘处理。但大容量输出电流很大的电力变压器，低压绕组引出线的工艺复杂，往往把低压绕组放在高压绕组的外面。同心式绕组结构简单、绕制方便，故被广泛采用。按照绕制方法的不同，同心式绕组又可分为圆筒式、螺旋式、连续式、纠结式等几种。油浸式变压器的结构——绕组第57页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明58油浸式变压器的结构——绕组交叠式绕组又叫交错式绕组，在同一铁心上，高压绕组、低压绕组交替排列、间隙聚焦国、绝缘较复杂、包扎工作量较大。它的优点是力学性能较好，引出线的布置和焊接比较方便、漏电抗较小，一般用于电压为35KV及以下的电炉变压器中。第58页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明59变压器高低压绕组的排列方式，是由多种因素决定的。但就大多数变压器来讲，是把低压绕级布置在高压绕组的里边。这主要是从绝缘方面考虑的。理论上，不管高压绕组或低压绕组怎样布置，都能起变压作用。但因为变压器的铁芯是接地的，由于低压绕组靠近铁芯，从绝缘角度容易做到。如果将高压绕组靠近铁芯，则由于高压绕组电压很高，要达到绝缘要求，就需要很多多的绝缘材料和较大的绝缘距离。这样不但增大了绕组的体积，而且浪费了绝缘材料。再者，由于变压器的电压调节是靠改变高压绕组的抽头，即改变其匝数来实现的，因此把高压绕组安置在低压绕组的外边，引线也较容易。油浸式变压器的结构——绕组第59页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明60变压器调压是在变压器的某一绕组上设置分接头，当变换分接头时就减少或增加了一部分线匝，使带有分接头的变压器绕组的匝数减少或增加，其他绕组的匝数没有改变，从而改变了变压器绕组的匝数比。绕组的匝数比改变了，电压比也相应改变，输出电压就改变，这样就达到了调整电压的目的。在一般情况下是在高压绕组上抽出适当的分接头，因为高压绕组常套在外面，引出分接头方便；另外高压侧电流小，引出的分接引线和分接开关的载流部分截面积小，开关接触部分也容易解决。调压方式有无励磁调压和有载调压两种。无励磁调压时，不是变压器二次不带负载，而是把变压器各侧都与电网断开，在变压器无励磁情况下变换绕组的分接头；有载调压时，变压器在不中断负载的情况下进行变换绕组的分接头。油浸式变压器的结构——分接开关第60页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明61油浸式变压器的结构——分接开关有载调压开关有载调压开关控制器无励磁分接开关第61页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明62当变压器油的体积随着油的温度膨胀或减小时，油枕起着调节油量，保证变压器油箱内经常充满油的作用。如没有油枕，油箱内的油面波动就会带来一下不利因素：一是油面降低时露出铁芯和线圈部分会影响散热和绝缘；二是随着油面波动空气从箱盖缝里排出和吸进，而由于上层油温很高，使油很快地氧化和受潮。油枕的油面比油箱的油面要小，这样，可以减少油和空气的接触面，防止油被过速地氧化和受潮。三是油枕的油在平时几乎不参加油箱内的循环，它的温度要比油箱内的上层油温的低的多，油的氧化过程也慢的多，因此有了油枕，可以防止油的过速氧化。油浸式变压器的结构——油枕第62页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明63油浸式变压器的结构——油枕第63页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明64作用：为防止变压器内部发生严重故障而产生大量气体，引起变压器发生爆炸。压力释放装置在变压器油箱顶盖上，压力释放装置在保护电力变压器方面起重要作用。充有变压器油的电力变压器，如果内部出现故障或短路，电弧放电就会在瞬间使油汽化，导致油箱内压力极快升高。如果不能极快释放该压力，油箱就会破裂，将易燃油喷射到很大的区域内，可能引起火灾，造成更大破坏，因而通过压力释放装置使油箱内减压防止上述情况发生。

油浸式变压器的结构——压力释放阀第64页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明65气体继电器是油浸式变压器上的重要安全保护装置，它安装在变压器箱盖与储油柜的联管上，在变压器内部故障产生的气体或油流作用下接通信号或跳闸回路，使有关装置发出警报信号或使变压器从电网中切除，达到保护变压器的作用。气体继电器又称瓦斯继电器，是利用变压器内故障时产生的热油流和热气流推动继电器动作的元件，是变压器的保护元件；瓦斯继电器装在变压器的油枕和油箱之间的管道内；如果充油的变压器内部发生放电故障，放电电弧使变压器油发生分解，产生甲烷、乙炔、氢气、一氧化碳、二氧化碳、乙烯、乙烷等多种特征气体，故障越严重，气体的量越大，这些气体产生后从变压器内部上升到上部的油枕的过程中，流经瓦斯继电器；若气体量较少，则气体在瓦斯继电器内聚积，使浮子下降，使继电器的常开接点闭合，作用于轻瓦斯保护发出警告信号；若气体量很大，油气通过瓦斯继电器快速冲出，推动瓦斯继电器内挡扳动作，使另一组常开接点闭合，重瓦斯则直接启动继电保护跳闸，断开断路器，切除故障变压器。油浸式变压器的结构——气体继电器第65页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明66油浸式变压器的结构——气体继电器第66页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明67吸湿器又名呼吸器，常用吸湿器为吊式吸湿器结构。吸湿器内装有吸附剂硅胶，油枕内的绝缘油通过吸湿器与大气连通，内部吸附剂吸收空气中的水分和杂质，以保持绝缘油的良好性能。油浸式变压器的结构——吸湿器第67页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明68

净油器又名热吸虹器，是用钢板焊接成圆筒形的小油罐，罐内也装有硅胶或活性氧化铝吸附剂。当油温变化而上下流动时，经过净油器达到吸取油中水分、渣滓、酸、氧化物的作用。

3150KVA及以上变压器均有这种净化装置。净油器安装再变压器上部时净化效率高，装在下部时易于更换，安装位置视情况而定。油浸式变压器的结构——净油器第68页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明69油浸式变压器冷却装置包括散热器和冷却器，不带强油循环的称为散热器，带强油循环的称为冷却器。散热器分为片式散热器和扁管散热器片式散热器是用板料厚度为1mm的波形冲片，靠上下集油盒或油管焊接组成。20KVA以下的油浸式电力变压器，平顶油箱的散热面已足够，50～2000KVA的油浸式电力变压器可采用固定式散热器；2000～6300KVA油浸式电力变压器，可采用可拆式片式散热器，散热器通过法兰盘固定再油箱壁上。扁管散热器分为自冷式和风冷式两种，自冷式的只在集油盒单面焊接扁管，风冷式扁管散热器有88管、100管、120管三种。扁管在集油盒两侧焊接，为了加强冷却，每只散热器下安装两台电风扇，不吹风时，散热能力为额定散热量的60％左右。油浸式变压器的结构——散热器第69页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明70油浸式变压器的结构——散热器第70页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明71

大型变压器都装有测量上层油温的带电接点的测温装置，它装在变压器油箱外，便于运行人员监视变压器油温情况。油浸式变压器的结构——温度计第71页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明72绝缘套管是油浸式电力变压器箱外的主要绝缘装置，变压器绕组的引出线必须穿过绝缘套管，使引出线之间及引出线与变压器外壳之间绝缘，同时起到固定引出线的作用。油浸式变压器的结构——绝缘套管绝缘套管一般是陶瓷的，其结构取决于电压等级。1kV以下采用实心磁套管，10～35kV采用空心充气或充油式套管，110kV及以上采用电容式套管。为了增大外表面放电距离，套管外形做成多级伞形裙边。电压等级越高，级数越多。第72页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明73八、变压器的参数第73页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明74变压器的参数——额定值额定容量指在额定状态下变压器的视在功率．额定容量以伏安(VA)、千伏安(KVA)或兆伏安(MVA)为单位。对三相变压器，额定容量指三相的总容量。额定电压以伏（V）或千伏（kV）为单位。对三相变压器，额定电压指线电压。额定电流

以安（A）或千安（kA）为单位。对三相变压器，额定电压指线电流。额定频率以赫兹（Hz）为单位。我国额定工频为50Hz。第74页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明75变压器的空载损耗包括铁损和铜损。

铜损主要指原边电流流过原边绕组时产生的损耗，铜损与负载电流有关，负载电流越大，铜损越大。铁损由磁滞损耗和涡流损耗组成。磁滞损耗与导磁材料成正比，且与磁通密度的二次方成正比；而涡流损耗与磁通密度的二次方、导磁材料厚度的二次方、频率的二次方和导磁材料的厚度成正比，降低空载损耗就要降低磁通密度，其结果导致导磁材料的重量增加。或者采用高导磁，低损耗的导磁材料，或者采用厚度更薄的导磁材料。其结果都导致变压器成本的增加，而过薄的硅钢片又使铁芯的平面度降低导致铁芯的机械强度降低。变压器的参数——空载损耗第75页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明76空载电流是指当向变压器的一个绕组(一般是一次侧绕组)施加额定频率的额定电压时,其它绕组开路，流经该绕组线路端子的电流，称为空载电流I。其较小的有功分量Ioa用以补偿铁心的损耗，其较大的无功量Ior用于励磁以平衡铁心的磁压降。

通常Io以额定电流的百分数表示:Io%=(Io/IN)*100=0.1~3%变压器的参数——空载电流第76页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明77负载损耗即可变损失。与通过的电流的平方成正比。负载损耗是额定电流下与参考温度下的负载损耗。展开些说，所谓额定电流是指一次侧分接位置必须是主分接，不能是其它分接的额定电流。对参考温度而言，要看变压器的绝缘材料的耐热等级。对油浸式变压器而言，不论是自冷、风冷或强油风冷，都有是A级绝缘材料，其参考温度是根据传统概念加以规定的，都是75℃。干式变压器的参考温度都按公式算出，参考温度等于允许温升加20℃，其物理概念是绝缘材料的年平均温度。A级绝缘材料的参考温度为60℃加20℃等于80℃，它与油浸式（同为A级绝缘材料）的参考温度75℃差5℃。干式变压器的E级绝缘材料参考温度为95℃，B级为100℃，F级为120℃，H级145℃，C级为170℃。

负载损耗只是衡量产品损耗水平的一个参数，或者说是考核产品合格与否的一参数，而不是运行中的实际损耗值。运行中温度是变量，负载电流也是变量，所以运行中负载损耗不是变压器名牌上标定的负载损耗值，主要是运行温度不等到于参考温度。变压器的参数——负载损耗第77页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明78通常，变压器的短路阻抗，是指在额定频率和参考温度下，一对绕组中、某一绕组的端子之间的等效串联阻抗。也称为短路电压或阻抗电压。短路阻抗是变压器性能指标中很重要的项目，其出厂时的实测值与规定值之间的偏差要求很严。变压器短路阻抗大小对变压器运行的影响:变压器短路阻抗也称阻抗电压，在变压器行业是这样定义的：当变压器二次绕组短路（稳态），一次绕组流通额定电流而施加的电压称阻抗电压Uz。通常Uz以额定电压的百分数表示，即uz=(Uz/U1n)*100%当变压器满载运行时，短路阻抗的高低对二次侧输出电压的高低有一定的影响，短路阻抗小，电压降小，短路阻抗大，电压降大。当变压器负载出现短路时，短路阻抗小，短路电流大，变压器承受的电动力大。短路阻抗大，短路电流小，变压器承受的电动力小。变压器的参数——短路阻抗第78页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明79变压器的参数——9型、11型参数表9型容量PoPk(Yyn0)Pk(Dyn11)UkIo3013060063042.15017087091042632001040109041.9802501250131041.81002901500158041.61253401800189041.51604002200231041.42004802600273041.32505603050320041.23156703650383041.1400800430045204150096051005410416301200620062004.50.98001400750075004.50.81000170010300103004.50.71250195012000120004.50.61600240014500145004.50.611型容量PoPk(Yyn0)Pk(Dyn11)UkIo3010060063042.15013087091042631501040109041.9801801250131041.81002001500158041.61252401800189041.51602802200231041.42003302600273041.32504003050320041.23154803650383041.140057043004520415006805100541041630810620062004.50.9800980750075004.50.81000115010300103004.50.71250136012000120004.50.61600164014500145004.50.6Po：空载损耗；Pk：负责损耗；Uk：阻抗电压；Io：空载电流第79页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明80直流电阻的测量目的：（1）绕组导线连接处的焊接或机械连接是否良好，有无焊接或连接不良的现象。（2）引线与套管、引线与分接开关的连接是否良好，引线与引线的焊接或机械连接是否良好。（3）导线的规格，电阻率是否符合设计者的要求。

（4）各项绕组的直流电阻是否平衡。（三相变压器）（5）变压器绕组的温升是根据绕组在温升试验时的冷态电阻和温升试验后断开电源瞬间的热态电阻计算得到的，所以温升试验需要测量电阻。（6）用来作为换算到参考温度下的负载损耗，阻抗电压的基本数据。变压器的参数——直流电阻第80页,共91页，2024年2月25日，星期天2013-5-14主讲：陈伟明81用不同的连接组标号可以反映变压器两侧绕组对应的电压或电动势之间的相位关系。它由绕组的绕向和端头标志决定。对于三相变压器，不论是高压绕组还是低压绕组，我国主要采用星形连接（Y连接）和三角形连接（D连接）两种。

星形连接方式：以高压绕组为例，把三相绕组的３个末端X、Y、Z连在一起，结成中点，而把它们的三个首端A、B、C引出，便是星形连接，用符号Y表示。以高压绕组为例，连接方式及位形图如图（a）所示。如果有中性点引出线，则用YN表示。

三角形连接方式：如果把一相的末端和另一相首端连接起来，顺序形成一闭合电路，称为三角形连接，用d表示。三角形连接有两种连接顺序：以高压绕组为例，一种按ax-cz-by的顺序连接，称为逆时针接法（也