1、第第1章变压器的使用章变压器的使用 1.1 变压器的基本工作原理和结构变压器的基本工作原理和结构 1.2 变压器的运行特性变压器的运行特性 1.3 三相变压器三相变压器 1.4 变压器的并联运行变压器的并联运行 1.5 其他用途的变压器其他用途的变压器 项目项目1 电力变压器的运行维护电力变压器的运行维护 小结小结 返回 1.1 变压器的基本工作原理和结构变压器的基本工作原理和结构 1.1.1变压器的基本工作原理变压器的基本工作原理 变压器是利用电磁感应原理工作的，变压器是利用电磁感应原理工作的，图图1.1为其工作原理示意图。变为其工作原理示意图。变压器的主要部件是压器的主要部件是 一个铁芯和
2、套在铁芯上的两个绕组。这两个一个铁芯和套在铁芯上的两个绕组。这两个 绕组绕组具有不同的匝数且互相绝缘，两绕组间只具有不同的匝数且互相绝缘，两绕组间只 有磁的耦合而没有电的联有磁的耦合而没有电的联系。其中，接于电源系。其中，接于电源 侧的绕组称为原绕组或一次绕组侧的绕组称为原绕组或一次绕组;用于接负载用于接负载 的的绕组称为副绕组或二次绕组。绕组称为副绕组或二次绕组。若将绕组若将绕组1接到交流电源上，绕组中便有接到交流电源上，绕组中便有 交流电流交流电流i1流过，在铁芯中流过，在铁芯中产生与外加电压产生与外加电压u1相同频率的且与原、副绕组同时交链的交变磁通相同频率的且与原、副绕组同时交链的交变
3、磁通，根据电磁感应原理，分别在两个绕组中感根据电磁感应原理，分别在两个绕组中感 应出同频率的电动势应出同频率的电动势e1和和e2。下一页 返回 1.1 变压器的基本工作原理和结构变压器的基本工作原理和结构 式中，式中，N1为原绕组匝数；为原绕组匝数；N2为副绕组匝数。为副绕组匝数。若把负载接于绕组若把负载接于绕组2，在电动势的作用下，就能向负载输出电能，即，在电动势的作用下，就能向负载输出电能，即电流电流i2将流过负载，将流过负载，实现电能的传递。实现电能的传递。由式由式(1.1)和和(1.2)可知，原、副绕组感应电动势的大小正比于各自可知，原、副绕组感应电动势的大小正比于各自绕组的匝数，而绕
4、组的感应电动势又近似于各自的电压，因此，只要绕组的匝数，而绕组的感应电动势又近似于各自的电压，因此，只要改变绕组的匝数比，就能达到改变电压的目的，这改变绕组的匝数比，就能达到改变电压的目的，这 就是变压器的变就是变压器的变压原理。即压原理。即 1.1.2变压器的基本结构变压器的基本结构 变压器的主要部件有铁芯、绕组、油箱、冷却装置、绝缘套管和变压器的主要部件有铁芯、绕组、油箱、冷却装置、绝缘套管和 上一页 下一页 返回 1.1 变压器的基本工作原理和结构变压器的基本工作原理和结构 保护装置等。保护装置等。图图1.2为油浸式电力变压器的结构示意图。为油浸式电力变压器的结构示意图。铁芯和绕组是变压
5、器通过电磁感应进行能量传递的部件，称为变压器铁芯和绕组是变压器通过电磁感应进行能量传递的部件，称为变压器的器身。油箱用于的器身。油箱用于 装油，同时起机械支撑、散热和保护器身的作用装油，同时起机械支撑、散热和保护器身的作用;变压器油起绝缘作用，同时也起冷却作用变压器油起绝缘作用，同时也起冷却作用;套套 管的作用是使变压器引管的作用是使变压器引线与油箱绝缘线与油箱绝缘;保护装置则起保护变压器的作用。保护装置则起保护变压器的作用。(1)铁芯铁芯 铁芯是变压器的主磁路，又是它的机械骨架铁芯是变压器的主磁路，又是它的机械骨架铁芯由铁芯柱和铁轭两铁芯由铁芯柱和铁轭两部分组成，铁芯柱上部分组成，铁芯柱上
6、套装绕组，铁轭的作用则是使整个磁路闭合套装绕组，铁轭的作用则是使整个磁路闭合叠叠片式铁芯，按其结构形式又分为芯式和壳式两片式铁芯，按其结构形式又分为芯式和壳式两 种。芯式变压器结构种。芯式变压器结构简单，绕组的装配及绝缘也较容易，国产电力变压器铁芯主要采用芯简单，绕组的装配及绝缘也较容易，国产电力变压器铁芯主要采用芯式式 结构。结构。上一页 下一页 返回 1.1 变压器的基本工作原理和结构变压器的基本工作原理和结构 (2)绕组绕组 变压器绕组有同芯式和交叠式两种型式。我国生产的电力变压器，基变压器绕组有同芯式和交叠式两种型式。我国生产的电力变压器，基本上只有一种结构本上只有一种结构 型式，即芯
7、式变压器，所以绕组都采用同芯式结型式，即芯式变压器，所以绕组都采用同芯式结构，如构，如图图1.3所示。所示。所谓同芯绕组，就是在铁芯柱的任一横断面上，绕组都是以同一圆筒所谓同芯绕组，就是在铁芯柱的任一横断面上，绕组都是以同一圆筒形线套在铁芯柱的外形线套在铁芯柱的外 面。一般情况下总是将低压绕组放在里面靠近面。一般情况下总是将低压绕组放在里面靠近铁芯处，将高压绕组放在外面。高压绕组与低铁芯处，将高压绕组放在外面。高压绕组与低 压绕组之间，以及低压绕组之间，以及低压绕组与铁芯柱之间都必须留有一定的绝缘间隙和散热通道（油道），压绕组与铁芯柱之间都必须留有一定的绝缘间隙和散热通道（油道），并并 用绝缘
8、纸板筒隔开。绝缘距离的大小，取决于绕组的电压等级和用绝缘纸板筒隔开。绝缘距离的大小，取决于绕组的电压等级和散热通道所需要的间隙。当散热通道所需要的间隙。当 低压绕组放在里面靠近铁芯柱时，因它低压绕组放在里面靠近铁芯柱时，因它和铁芯柱之间所需的绝缘距离比较小，所以绕组的尺寸和铁芯柱之间所需的绝缘距离比较小，所以绕组的尺寸 就可以减小，就可以减小，整个变压器的外形尺寸同时也减小了。整个变压器的外形尺寸同时也减小了。上一页 下一页 返回 1.1 变压器的基本工作原理和结构变压器的基本工作原理和结构 (3)油箱和冷却装置油箱和冷却装置 油浸式变压器的器身浸在充满变压器油的油箱里。变压器油既是绝缘油浸式
9、变压器的器身浸在充满变压器油的油箱里。变压器油既是绝缘介质，又是冷却介介质，又是冷却介 质，它通过受热后的对流，将铁芯和绕组的热量质，它通过受热后的对流，将铁芯和绕组的热量带到箱壁及冷却装置，再散发到周围空气中。带到箱壁及冷却装置，再散发到周围空气中。(4)绝缘套管绝缘套管 变压器套管是将线圈的高、低压引线引到箱夕卜的绝缘装置，它将引变压器套管是将线圈的高、低压引线引到箱夕卜的绝缘装置，它将引线对地线对地(外壳外壳)绝缘，又绝缘，又 起固定引线的作用。套管大多数装于箱盖上，起固定引线的作用。套管大多数装于箱盖上，中间穿有导电杆，套管下端伸进油箱与绕组引线中间穿有导电杆，套管下端伸进油箱与绕组引
10、线 相连，套管的上部相连，套管的上部露出箱外，与外电路连接。露出箱外，与外电路连接。(5)保护装置保护装置 储油柜储油柜(又称油枕又称油枕)上一页 下一页 返回 1.1 变压器的基本工作原理和结构变压器的基本工作原理和结构 储油柜是一种油保护装置，装在变压器油箱盖上，用弯曲联管与油箱储油柜是一种油保护装置，装在变压器油箱盖上，用弯曲联管与油箱联通。储油柜的作用联通。储油柜的作用 是保证变压器油箱内充满油，减少油和空气的是保证变压器油箱内充满油，减少油和空气的接触面积，从而降低变压器油受潮和老化的速度。接触面积，从而降低变压器油受潮和老化的速度。吸湿器（又称呼吸器）吸湿器（又称呼吸器）通过它，大
11、气与油枕内连通。当变压器油因热胀冷缩而使油面高度发通过它，大气与油枕内连通。当变压器油因热胀冷缩而使油面高度发生变化时，气体将通生变化时，气体将通 过吸湿器进出。吸湿器内装有硅胶或活性氧化过吸湿器进出。吸湿器内装有硅胶或活性氧化铝，用以吸收进入油枕中空气的水分。铝，用以吸收进入油枕中空气的水分。安全气道（又称防爆筒）安全气道（又称防爆筒）安全气道装于油箱顶部，是一个长钢圆筒，上端口装有一定厚度的玻安全气道装于油箱顶部，是一个长钢圆筒，上端口装有一定厚度的玻璃板或酚醛纸板，下璃板或酚醛纸板，下 端口与油箱连通。它的作用是当变压器内部因端口与油箱连通。它的作用是当变压器内部因发生故障引起压力骤增时
12、，让油气流冲破玻璃发生故障引起压力骤增时，让油气流冲破玻璃 板或酚醛纸板释放板或酚醛纸板释放 上一页 下一页 返回 1.1 变压器的基本工作原理和结构变压器的基本工作原理和结构 出，以免造成箱壁爆裂。出，以免造成箱壁爆裂。净油器（又称热虹吸净油器）净油器（又称热虹吸净油器）净油器是利用油的自然循环，使油通过吸附剂进行过滤，以改善运行净油器是利用油的自然循环，使油通过吸附剂进行过滤，以改善运行中变压器油的性能。中变压器油的性能。气体继电器（又称瓦斯继电器）气体继电器（又称瓦斯继电器）气体继电器装在油枕和油箱的连通管中间，当变压器内部发生故障气体继电器装在油枕和油箱的连通管中间，当变压器内部发生故
13、障(如如:绝缘击穿、匝间绝缘击穿、匝间 短路、铁芯事故等短路、铁芯事故等)产生气体时，或油箱漏油使产生气体时，或油箱漏油使油面降低时，气体继电器动作，发出信号以便运油面降低时，气体继电器动作，发出信号以便运 行人员及时处理行人员及时处理;若若事故严重，可使断路器自动跳闸，对变压器起保护作用。事故严重，可使断路器自动跳闸，对变压器起保护作用。(6)分接开关分接开关 变压器负载运行时，二次端电压随负载大小及功率因数的变化而变压器负载运行时，二次端电压随负载大小及功率因数的变化而 上一页 下一页 返回 1.1 变压器的基本工作原理和结构变压器的基本工作原理和结构 变化，如果电压变化过变化，如果电压变
14、化过 大，将对用户产生不利影响。为了保证二次大，将对用户产生不利影响。为了保证二次端电压的变化在允许范围内，通常在变压器高压侧端电压的变化在允许范围内，通常在变压器高压侧 设置抽头，并装设置抽头，并装设分接开关，用以调节高压绕组的工作匝数，从而调节二次端电压。设分接开关，用以调节高压绕组的工作匝数，从而调节二次端电压。分接头之分接头之 所以设置在高压侧，是因为高压绕组套在最夕卜面，便于所以设置在高压侧，是因为高压绕组套在最夕卜面，便于引出分接头引出分接头;再者，高压侧电流相对也较再者，高压侧电流相对也较 小，分接头的引线及分接开小，分接头的引线及分接开关载流部分的导体截面积也小，开关触关载流部
15、分的导体截面积也小，开关触,点也易制造。点也易制造。中小型电力变压器一般有三个分接头，记作中小型电力变压器一般有三个分接头，记作UN5%。大型电力变。大型电力变压器则采用五个或更压器则采用五个或更 多的分接头，例如，多的分接头，例如，UN2x2.5%或或8x1.5%等。等。分接开关有两种形式分接开关有两种形式:一种是只能在断电的情况下进行调节，称为无一种是只能在断电的情况下进行调节，称为无载分接开关载分接开关;另一种另一种 是可以在带负载的情况下进行调节，称为有载分是可以在带负载的情况下进行调节，称为有载分接开关。接开关。上一页 下一页 返回 1.1 变压器的基本工作原理和结构变压器的基本工作
16、原理和结构 1.1.3变压器的铭牌变压器的铭牌 每台变压器上都装有铭牌，在铭牌上标明了变压器工作时规定的使用每台变压器上都装有铭牌，在铭牌上标明了变压器工作时规定的使用条件，我国颁布的电条件，我国颁布的电 力变压器国家标准力变压器国家标准GB 1094.1-1996规定，规定，变压器的铭牌必须标注的项目有变压器的种类、标变压器的铭牌必须标注的项目有变压器的种类、标 准代号、制造厂准代号、制造厂名、出厂序号、制造年月、相数、额定容量、额定频率、各绕组额定名、出厂序号、制造年月、相数、额定容量、额定频率、各绕组额定电压和分接范电压和分接范 围、各绕组额定电流、联结组标号、以百分数表示的围、各绕组额定电流、联结组标号、以百分数表示的短路阻抗实测值、冷却方式、总重和绝缘油短路阻抗实测值、冷却方式、总重和绝缘油 重等项目，变压器铭牌重等项目，变压器铭牌如如图图1.4所示。所示。(1)变压器型号变压器型号 变压器的型号表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方变压器的型号表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容。式等内容。上一页 下一页 返回 1.1 变压器的基本工作原理和结
