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变压器根底学问

一.变压器的定义

变压器是借助于电磁感应，以一样的频率，在一个或更多的绕组之间交换电压

和电流而转输沟通电能的一种静止电器。

二.变压器原理

变压器是利用电磁感应的原理，把一种电压的沟通电能转换为同频率的另一种电

压的沟通电能。

变压器工作原理图

三.变压器的必要性

当输电时，变压至较高的电压输送，可以大大降低线路的电压降和电能损耗；也

要将电压调整到符合用户要求的各种电压。

四,变压器的分类

4.1按用途可以分为电力变压器，电炉变压器，电解或化工用的整流变压器，焊

接用的弧焊变压器，试验用的试验变压器和调和器，交通运输用的电机车变压器，

补偿用的电抗器等，测量用的互感器等。

4.2按相数可以分为单相变压器，三相变压器和多相变压器（整流用的变压器）。

4,3按绕组可以分为双绕组变压器，自耦变压器，三绕组变压器和多绕组变压

器。

4.4按冷却条件可以分为油浸变压器（又分为油浸自冷，油浸风冷，强油循环风

冷，强油循环水冷），干式变压器和充气式变压器。

4.5按调压方式可分为有载调压变压器和无载调压变压器。

4.6按中性点绝缘水平可分为全绝缘变压器和半绝缘变压器。

4.7按铁芯形式可分为心式和壳式。

五，变压器的额定参数

额定电压U1N/U2N:单位用千伏（KV）来表示

额定电流I1N/I2N:单位用安（A）来表示

额定容量SN：单位用千伏安（KVA）来表示.它及额定电压和额定电流关系如下：

对于单相变压器：SN=U1NI1NSN=U2Nl2N

对于三相变压器：SN=V3U1NI1NSN=V3D2NI2N

5.1变压器的额定容量及绕组的额定容量的区分：

双绕组变压器的额定容量即为绕组的额定容量，多绕组变压器额定容量为最大的

绕组额定容量。

表]_[・3变压器的额定容量等级单位;kVA

101001(X)010000“20000,

(150000)

125125012500

(180000)

160160016000

(240000)

202M)200020000

(3(XXXX))

2502XX)25000

（30）

315315031500

顿400040X)0

50500500050000

63630630063000

(90000)

808008000

注组成三相变压百组的单招变质看为襄中数值的।八,其余用途的单相变压苻与寰申数值相同

六，变压器的空载电流和空载损耗

当变压器二次绕组开路，一次绕组施加额定频率正弦波形的额定电压时，其中所流

通的电流为空载电流，通常空载电流以额定电流的百分数表示。

变压器空载运行时所产生的有功损耗为空载损耗。

七.阻抗电压和负载损耗

当变压器二次绕组短路，一次绕组流通额定电流而施加的电压为阻抗电压，通常阻

抗电压以额定电压的百分数表示；此时所产生的相当于额定容量及参考温度下的损耗为

负载损耗。

八.铁芯及空载

变压器的空载损耗又称铁损，他属于励磁损耗而及负载无关，空载损耗的大小对变

压器的制造本钱及运行经济性都有较大的影响。

通常变压器的空载损耗包括铁芯材料的磁滞损耗，涡流损耗以及附加损耗这三个局

部。

影响变压器的空载损耗的三个因素：1.铁芯的总质量;2.铁芯材料的单位质量损

耗;3.铁芯附加损耗系数.它的大小既及变压器铁芯构造型式有关又及制造工艺有关。

九.负载损耗

变压器的负载损耗是运行过程中的损耗，负载损耗又称铜损，除根本铜耗之外，还

有附加铜耗。

耍降低根本铜耗，可以降低材料的电阻系数或电流密度。

变压器的附加铜耗主要有导线涡流损耗，环流损耗和杂散损耗以及引线损耗等6

降低附加铜耗的方法：

1.导线通过较大的电流时，选择截面小一些的导线做成多根并联；导线侧放

布置6

2.并联导线之间要进展换位的措施。所谓完全换位就是指，通过导线换位，

可以使各并联导线在正常运行时，流过的电流相等或接近相等。

换位导线；它是在特地的机器上事先将多根并联导线不断换位后制成的Q它的优

点在于：（1）可以削减统制中的换位工序。（2）换位总是完全的，附加损耗最

小；绕组的填充系数较高。

3.将一些能穿过较大漏磁通的构造件，接受非磁材料来制造，

十.短路阻抗

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。

短路阻抗值的调整；

由于短路阻抗值对变压器的并联运行有很大影响，一般为不得超过标准值的5%o

在调整短路阻抗时，主要是调整电抗重量，因为它是短路阻抗的主要局部。

当只须要作小幅度的调整时，调整高，低压绕组之间的油道宽度的效果较为显

著e

当短路阻抗要求有较大的调整时，以调整绕组的电抗高度较为适宜。

温升是介质对其四周的介质的温度差（又称温差）

油浸式变压器在运行的过程中，由于铁损耗及铜损耗的存在,这些损耗都将转换为热

能而向外发散,从而引起变压器不断发热使温度上升.随着铁芯和绕组温度的上升,这时

绕组及铁芯就将一局部热量转到四周的介质中去，经过一段时间后,绕组及铁芯温度最终

到达稳定状态,而不再上升,这时绕组和铁芯接着产生的热量将全部散到四周介质中去。

变压器的散热是依靠，热传导对流和辐射来实现的。

变压器的温升规定是以寿命为根底的，依据国家标准的规定，油浸式变压器的温

升限值如下图;_____________________________________________________________

油浸式变压整温升限值

变压器的部位测显方法

温升限值1）

绕蛆的平均温升电阻法

65

铁芯本体应使相邻绝缘材料不致损伤的温度

温度计法

变压好油箱及结构件表面

SO

油不与大气直接接触

60

油顶层温度计法

油与大气直接接触

55

十二.变压器常用符号的含义

表1-1-1电力变压器产品型号字母排列顺序及含义

字号分类含义代表的字母序号分类含义代表的字母

自然循环

独立

1绕组耦合方式5油循环方式强迫油循环P

自耦0

强油导向D

双绕组

单相I)

2相数6绕组数三级组S

三相s

双分裂绕组F

父比益洲

空气（干式）G无励磁调压

3绕组外绝缘介质7调压方式

气体Q市•载调压Z

成形固体C

自冷式

铜

4冷却装置种类风冷式F8绕组导线材料

铝I.

水冷式§

例：SFZ9-50000/110

三相油浸风冷双绕组铜导线，有载调压，9系列损耗水平，额定容量为

50000KVA,高压额定电压等级为110KV的变压器。

例：SFPSZ-180000/220

三相强迫油循环风冷，三绕组铜导线有载调压，额定容量为180000KVA,高压

额定电压为220KV的电力变压器。

例：0DFS-2500000/500

自耦单相风冷，三绕组铜导线，额定容量为250000KVA,高压额定电压为500KV

的电力变压器。

12.2.油浸式变压器的冷却方式

油浸式变压器冷却方式标志方法

标志字母及意义

变压器内部境绢变压色外部冷却

冷却方式标志方法和铁芯冷却方式装置冷却方式

第1字母第2字毋第3字母第4字母

（循示方式）

（冷却介质）（冷却介质）（循环方式）

油浸自冷热虹吸自然循环空气自然对流御环

ONAN油

油浸风冷油热虹吸自然循环空气风扇吹风强迫空气循环

ONAE

强油风冷OFAF油油泵强迫油循环空气风扇吹风强迫空气得环

强油水冷油油泵强迫油循环水水泵强迫冷却水循环

(OF

油泵强迫油技导向结林

强油导向风冷油空气风扇吹风强迫空气循环

ODAF进入绕组内部御环

12.34线圈首末端的表示方式

表1-3-1变压器绕组首末端的标号

^出线飞称

单相变压器三相变压器

号\

之二末端首端末端中性点

经之

高压绕组A\ASC\、\、Z0

联献AmXmAnhBm、CmXiihYnnZniOm

低压绕组

aXa、b、cx、y、z0

12.4,三相变压器的联结组别

表「3-2变压器联结组别标号

、、、绕组

联结方式高压中压低压

星形联结

Y

有中性点引出

YNynyn

三角形联结

1)(1(1

曲折星形联结

ZZz

有中性点引出

Z0zOzO

自耦变压器或1

YNay咻(1

电力变压器常用的标准联结组别：Y,yno;Y,dll;YN,dll三种联结组别。

三绕组变压器联结组别是由高，中压和高，低压两个联结组别。

YN,yno,dH为标准联结组别。

自耦变压器具有公共局部的两绕组中，电压较低的一个绕组用“a〃表示，如

YN,ao,dl1o

12.5.冷轧取向硅钢片型号

123

1-标准厚度(mm)的100倍数

2-材料型号

3-铁损保证值100倍的数值

十三.变压器的组成

变压器由铁芯，绕组，变压器的绝缘，分接开关，冷却系统，油箱，套

管和爱惜装置组成。

十四.线圈

线圈是变压器的心脏，它是变压器最重要的部件之一，它为变压器原方或副方

供应一个电的通路，输配电系统的升压或降压就是靠线圈中交变的电流产生一个交

变的磁通，铁芯供应主磁通通路，通过电磁感应原理作用来实现能量的传输。

线圈由导电率较高的铜导线或铝导线绕制而成。线圈应有足够的绝缘强度，机

械强度和耐热实力。

.线圈按不同的构造型式可分为以下两种：

（1）层式线圈；又称圆筒式线圈。它包括有单层层式，双层或多层层式线圈。

（2）饼式线圈：它包括连续式（一般连续式和半连续式），内屏式，螺旋式（单

螺旋，双螺旋，三螺旋和四螺旋等），交织式和纠结式。纠结式又分为全纠和

局部纠，纠结的作用就是通过线匝的交织，增加线圈的纵向电容，改善线圈冲击电

压的起始分布。

.线圈的排列

三相三线圈降压变压器中线圈的排列一般为：铁芯一低压线圈一中压线圈一高压

线圈。

三相三线圈升压变压器中线圈的排列一般为：铁芯一中压线圈一低压线圈一高压

图］_3-2（）三绕组变压器的绕组布置图

Q三丝瑜等压变压器；4）三绕组升压变压器

十五.变压器的绝缘材料

15.1绝缘材料的作用

绝缘材料在变压器中用以将导电局部彼此之间和导电局部对地（零电位）之间

的绝缘隔离9用于各种支撑件时，还应具有良好的力学性能，另外，绝缘材料在不

同的电工产品中还起着不同的作用，如散热冷却，固定，储能，灭弧，改善电

位梯度以及爱惜导体等°

15.2绝缘材料的种类

15气体绝缘材料

通常状况下，常温常压下的枯燥气体一般均有量好的绝缘性能。如空气，氮气,

氢气，二氧化碳，六氟化硫等。

15.2.2液体绝缘材料

液体绝缘材料通常以油状存在，又称绝缘油。如变压器油，开关油，电容器

油,电缆油等。

15.2.3固体绝缘材料

如绝缘漆，绝缘胶，绝缘纸，绝缘纸板，瓦楞纸板：电工用塑料及薄膜，

电工层压板（棒，管），电瓷，橡胶等。

15.3变压器绝缘的分类

变压器绝缘分为外绝缘和内绝缘两种。

变压器的内绝缘又分为主绝缘和纵绝缘两种。

15.3.1主绝缘

主绝缘通常是指绕组之间，绕组对铁芯，油箱等接地局部，引线对铁芯，油

箱以及分接开关对铁芯，油箱的绝缘。

主绝缘以油屏障绝缘和油浸纸绝缘最为常用。每一种绝缘构造，不管形态如何困

难，都不外乎由纯油间隙，屏障，绝缘层三种组成。

纯油间隙是指两个裸体电极之间不设任何固体绝缘，完全靠油绝缘。

屏障就是设置在电极之间的绝缘纸板。屏障可以设置多层，层间用撑条或垫块

隔开确定的距离，形成油道。油间隙中接受屏障以后，可以在不同程度上提高击穿

电压。随着变压器电压等级的提高，屏障的数目也随之增多，试验证明，在一个油

隙中所用的屏障数目越多，屏障厚度越薄，间隙击穿电压就提高得越多。因此，目

前变压器接受薄纸筒一小油隙的绝缘构造作为绕组间的主绝缘，另外油隙还作为绕

组的散热油道。

绝缘层就是在导体外表贴上或缠绕上固体绝缘，如导线匝绝缘和引线包绝缘纸

等。

15.3.2纵绝缘

纵绝缘通常是指绕组的匝绝缘，层间绝缘以及段间绝缘。大型变压器依据不同的

电压等级分别接受，，和的匝绝缘。

十六.及线圈装配有关的常用绝缘材料：

上，下平台，撑条，围板，油封，角环，出线角环，纸圈，皱纹纸管，垫块，

过桥垫块……

十七.静电环

静电环是用厚度不超过的铜棉编织带绕在绝缘圈上制作成的，铜带的出线及绕组

出线相连，静电环相当于一个金属极板，对相邻线段起到良好的屏蔽作用，它的边

缘是圆角，不存在电场集中的尖端，因此能够改善端部电场。另外，因为静电环及

主磁通交链，所以金属带必需留有缺口，防止产生短路环流。静电环不仅可以改善

绕组端部的电场分布，而且还可以改善冲击电压的起始分布。

十八.角环

角环跟垫块，纸圈合理组合，能延长绕组端部绝缘的沿面放电距离，同时也改善

了绕组端部的电场分布。

十九,线圈装配ri

19.1线圈的松紧度对变压器运行的I压低

高压

当系统发生故障如三相短路，单相对地目各压方向：变压器内线圈

导线将承受压应力，外线圈导线将承受才由7线圈将承受特殊大的

机械力。为了保证线圈能够承受住变压器4k中力，线圈及铁芯之间

及线圈及线圈之间的绝缘纸筒和撑条必需gO-3内部线饼之间的垫块

必需对齐放好。

19.2线圈恒压枯燥的作用;

绕组进展恒压枯燥处理就是吸取绝缘材料内的水分，这样不仅增加绝缘材料的绝缘

性能而且还能使绝缘材料的尺寸收缩和稳定。

19.3线圈为何要进展高度补偿：

由于裸导线尺寸制造有偏差，纸包绝缘厚度尺寸有偏差，油道垫块厚度尺寸有偏

差，垫块和纸包绝缘的压缩系数的变更，线圈绕制的松紧也可能不尽一样等缘由

都会导致线圈压缩后的高度及理论计算高度不一样，因此须要进展高度调整。垫块

的增加或削减及其所在的位置必需依据图纸要求和设计部的计算要求来。

19.4线圈预装

大型变压器套装是变压器装配中的重要工序之一。套装工序是完成变压器器身的

成形工序，它不仅要将绕组套紧铁芯柱，而且还要完成绝大局部主要绝缘的装配。因

此，一台变压器的主绝缘性能好坏及套装质量有着干脆的关系。此外，套装也是对绕

织的纵绝缘质量进展再检查的过程，同时还必需保证高，中，低压绕组的同心度和安匝

平衡，以及出头位置的正确，各绕组出头对地绝缘距离符合设计和标准要求。

对于大容量超高压变压器，提高产品的清洁度是特殊重要的，由于套装工序周期长,

操作时操作者及器身各部件干脆接触，甚至有时须耍站在器身上进展操作。因此，做好

清洁防护工作，保持四周工作场地清洁，保持零部件的清洁，严防杂质，异物和由于操

作而使异物落入绕组内或主绝缘闰隙内等，都是特殊重要的。

大型变压器端绝缘的安装是一项很细致的工作，除了须要保证端绝缘的安装位置，

数量精确，尺寸适宜等一般要求外，还要留意保证冷却油路的畅通当实际装配尺寸及图

样尺寸出现偏差时，应刚好进展调整或实行牢靠的补救措施，当绕组引出线穿过端绝缘

时，出线对地绝缘必需予以保证。由于出线引出时在端绝缘上全部开的孔，槽等，应视

其沿开孔边缘的爬电距离或纯油隙的绝缘距离能否满足该出线对地试验电压考核，必要

时可运用覆盖，绝缘屏障等措施加以改善。为了保证绕组在短路轴向力的作用下有足够

的机械强渡，上下端绝缘的垫块和绕组的垫块均要对齐。

大型变压器接受绕组组装工艺，该工艺的优点：

(1)为操作者供应了便利，适宜的工作条件，可以提高工作效率和保证产品质量。

⑵有利于均衡生产，缩短生产周期。因为作业可以及铁芯叠装同步进展，而不受铁心叠

装的影响，