第1篇變壓器說課材料

1、第一篇 變壓器第1篇變壓器第一篇 變壓器二、分類按用途分：電力變壓器和特種變壓器。按用途分：電力變壓器和特種變壓器。 按繞組數(shù)目分：單繞組（自耦）變壓器、雙繞組變壓按繞組數(shù)目分：單繞組（自耦）變壓器、雙繞組變壓器、三繞組變壓器和多繞組變壓器。器、三繞組變壓器和多繞組變壓器。 按相數(shù)分：單相變壓器、三相變壓器和多相變壓器。按相數(shù)分：單相變壓器、三相變壓器和多相變壓器。 按鐵心結構分：心式變壓器和殼式變壓器。按鐵心結構分：心式變壓器和殼式變壓器。 按調壓方式分：無勵磁調壓變壓器和有載調壓變壓器按調壓方式分：無勵磁調壓變壓器和有載調壓變壓器。 按冷卻介質和冷卻方式分：干式變壓器、油浸式變壓器和按冷卻

2、介質和冷卻方式分：干式變壓器、油浸式變壓器和充氣式變壓器。充氣式變壓器。 第一篇 變壓器第二節(jié) 變壓器的基本結構一、鐵心 變壓器的主磁路，為了提高導磁性能和減少鐵損，用厚為變壓器的主磁路，為了提高導磁性能和減少鐵損，用厚為0.35-0.5mm0.35-0.5mm、表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊成。、表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊成。 變壓器的電路，一般用絕緣銅線或鋁線繞制而成。變壓器的電路，一般用絕緣銅線或鋁線繞制而成。 油浸式變壓器的器身浸在變壓器油的油箱中。油是冷卻介質，油浸式變壓器的器身浸在變壓器油的油箱中。油是冷卻介質，又是絕緣介質。油箱側壁有冷卻用的管子（散熱器或冷卻器）。又是絕緣介質。油箱側壁

3、有冷卻用的管子（散熱器或冷卻器）。 將線圈的高、低壓引線引到箱外，是引線對地的絕緣，擔負將線圈的高、低壓引線引到箱外，是引線對地的絕緣，擔負著固定的作用。著固定的作用。二、繞組四、油箱三、絕緣套管此外，還有儲油柜、吸濕器、安全氣道、凈油器和氣體繼電器。此外，還有儲油柜、吸濕器、安全氣道、凈油器和氣體繼電器。第一篇 變壓器第三節(jié) 型號與額定值一、型號 型號表示一臺變壓器的結構、額定容量、電壓等級、冷卻方型號表示一臺變壓器的結構、額定容量、電壓等級、冷卻方式等內容，表示方法為式等內容，表示方法為如如OSFPSZ-250000/220OSFPSZ-250000/220表明自耦三相強迫油循環(huán)風冷三繞組

4、銅線表明自耦三相強迫油循環(huán)風冷三繞組銅線有載調壓，額定容量有載調壓，額定容量250000kVA250000kVA，高壓額定電壓，高壓額定電壓220kV220kV電力變壓器電力變壓器第一篇 變壓器二、額定值三者關系：N2N2N1N1NN2N2N1N1NIU3IU3S:IUIUS:三相單相此外，額定值還有額定頻率、效率、溫升等。此外，額定值還有額定頻率、效率、溫升等。(kV)UUN2N1和額定電壓指長期運行時所能承受的工作電壓指長期運行時所能承受的工作電壓.,UU,UN1N2N1電壓對三相變壓器指的是線二次的開路電壓是指一次側加電壓是指加在一次側的額定(kVA)SN額定容量指銘牌規(guī)定的額定使用條件

5、指銘牌規(guī)定的額定使用條件下所能輸出的視在功率。下所能輸出的視在功率。(A)IIN2N1和額定電流指在額定容量下，允許長期通過的額定指在額定容量下，允許長期通過的額定電流。在三相變壓器中指的是線電流電流。在三相變壓器中指的是線電流第一篇 變壓器第一節(jié) 單相變壓器的空載運行 第二節(jié) 單相變壓器的負載運行第三節(jié) 變壓器的參數(shù)測定第四節(jié) 標么值第五節(jié) 變壓器的運行特性第六節(jié) 三相變壓器的磁路系統(tǒng)和電路系統(tǒng)第二章 變壓器的運行原理與運行分析第七節(jié) 三相變壓器磁路系統(tǒng)和電路系統(tǒng)對電動勢波形的影響第八節(jié) 變壓器的并聯(lián)運行第一篇 變壓器第一節(jié) 單相變壓器的空載運行一.空載運行時的電磁關系1.電磁過程1U1E1

6、E20U0I)I (21AXaxm2E10rI1U0I100NIF1Em11E2E第一篇 變壓器1 1）性質上：）性質上： 與與 成非線性關系；成非線性關系； 與與 成線性關系成線性關系；2 2）數(shù)量上：）數(shù)量上： 占占99%99%以上，以上， 僅占僅占1%1%以下以下；3 3）作用上：）作用上： 起傳遞能量的作用，起傳遞能量的作用， 起漏抗壓降作用。起漏抗壓降作用。mmm0I0I111主磁通與漏磁通的區(qū)別主磁通與漏磁通的區(qū)別2. 各電磁量參考方向的規(guī)定一次側遵循電動機慣例，二次側遵循發(fā)電機慣例。一次側遵循電動機慣例，二次側遵循發(fā)電機慣例。強調強調：磁通與產生它的電流之間符合右手螺旋定則；電動

7、勢與感磁通與產生它的電流之間符合右手螺旋定則；電動勢與感應它的磁通之間符合右手螺旋定則。應它的磁通之間符合右手螺旋定則。第一篇 變壓器3.感應電動勢與磁通的關系 主磁通感應的電動勢主磁通感應的電動勢主電動勢主電動勢tsinm設)90tsin(E)90tsin(fN2dtdNe0m10m111則m1fNE14.44有效值m11fNjE4.44相量同理，二次主電動勢也有同樣的結論。同理，二次主電動勢也有同樣的結論。 可見，當主磁通按正弦規(guī)律變化時，所產生的一次主電動可見，當主磁通按正弦規(guī)律變化時，所產生的一次主電動勢也按正弦規(guī)律變化，時間相位上滯后主磁通勢也按正弦規(guī)律變化，時間相位上滯后主磁通 。

8、主電動勢。主電動勢的大小與電源頻率、繞組匝數(shù)及主磁通的最大值成正比。的大小與電源頻率、繞組匝數(shù)及主磁通的最大值成正比。090第一篇 變壓器漏磁通感應的電動勢漏磁通感應的電動勢漏電動勢漏電動勢漏電動勢也可以用漏抗壓降來表示，即漏電動勢也可以用漏抗壓降來表示，即根據主電動勢的分析方法，同樣有根據主電動勢的分析方法，同樣有m111fN4.44jE111fN4.44E10011xI jIjEL由于漏磁通主要經過非鐵磁路徑由于漏磁通主要經過非鐵磁路徑, ,磁路不飽和磁路不飽和, ,故磁阻很大且為故磁阻很大且為常數(shù)常數(shù), ,所以漏電抗所以漏電抗 很小且為常數(shù)很小且為常數(shù), ,它不隨電源電壓負載情況它不隨電

9、源電壓負載情況而變而變. .1x第一篇 變壓器4. 電動勢平衡平衡方程（1 1）一次側電動勢平衡方程）一次側電動勢平衡方程0111010110111IZExI jrIErIEEUm111fNEU4.44忽略很小的漏阻抗壓降，并寫成有效值形式，有忽略很小的漏阻抗壓降，并寫成有效值形式，有1111mfNUfNE4.444.44則（2 2）二次側電動勢平衡方程）二次側電動勢平衡方程220EU 可見影響主磁通可見影響主磁通 大小的因素有電源電壓大小的因素有電源電壓 、電源頻率、電源頻率 和和一次繞組的匝數(shù)一次繞組的匝數(shù) 。m1U1f1N第一篇 變壓器5. 變比定義N2N12012121UUUUNNEE

10、k對三相變壓器，變比為一、二次側的相電動勢之比，近似為額對三相變壓器，變比為一、二次側的相電動勢之比，近似為額定相電壓之比，具體為定相電壓之比，具體為Y，d接線N2N1U3Uk N2N1UU3k D，y接線6. 空載損耗 對于已制成變壓器，鐵損與磁通密度幅值的平方成正比，對于已制成變壓器，鐵損與磁通密度幅值的平方成正比，與電流頻率的與電流頻率的1.31.3次方成正比，即次方成正比，即1.32mFefBP.pP，rI。rIp,PFeFe0101200所以均很小和由于和繞組銅損耗耗供給鐵損電源吸收少量有功功率變壓器空載時一次側從第一篇 變壓器二. 空載電流1. 作用與組成2、性質和大小性質性質：由

11、于空載電流的無功分量遠大于有功分量，所以空載電由于空載電流的無功分量遠大于有功分量，所以空載電流主要是感性無功性質流主要是感性無功性質也稱勵磁電流；也稱勵磁電流；大小大?。号c電源電壓和頻率、線圈匝數(shù)、磁路材質及幾何尺寸有關，與電源電壓和頻率、線圈匝數(shù)、磁路材質及幾何尺寸有關，用空載電流百分數(shù)用空載電流百分數(shù)I I0 0% %來表示來表示：100%II%IN00.，i,i,:IFe有功分量另一個是供鐵心損耗的產生主磁通來建立磁場用也稱無功分量一個勵磁分量包含兩個分量空載電流0第一篇 變壓器3、空載電流波形由于磁路飽和，空載電流由于磁路飽和，空載電流與由它產生的主磁通與由它產生的主磁通呈非呈非線性

12、關系。線性關系。t0i3211230i 當磁通按正弦規(guī)律當磁通按正弦規(guī)律變化時，空載電流呈尖變化時，空載電流呈尖頂波形。頂波形。 當空載電流按正弦規(guī)律變當空載電流按正弦規(guī)律變化時，主磁通呈尖頂波形。化時，主磁通呈尖頂波形。實際空載電流為非正弦波，但為了分析、計算和測量的方便，在實際空載電流為非正弦波，但為了分析、計算和測量的方便，在相量圖和計算式中常用正弦的電流代替實際的空載電流。相量圖和計算式中常用正弦的電流代替實際的空載電流。第一篇 變壓器三 空載時的等效電路和相量圖1、等效電路m0mm01ZI)jx(rIE一次側的電動勢平衡方程為一次側的電動勢平衡方程為0110mm1011I)jx(rI

13、)jx(rZIEU空載時等效電路為空載時等效電路為即等效鐵損耗用阻所以還要引入一個電起鐵損由于主磁通在鐵心中引降表示也用電抗壓主磁通感應的電動勢表示法基于,rI,r,E,xI jEmm2011011r1xmrmx1U0I第一篇 變壓器mmmZ,x,r勵磁電阻、勵磁電抗、勵磁阻抗。由于磁路具有飽勵磁電阻、勵磁電抗、勵磁阻抗。由于磁路具有飽和特性，所以和特性，所以 不是常數(shù)，隨磁路飽和程度增大而減不是常數(shù)，隨磁路飽和程度增大而減小。小。mmmjxrZ11xx,rrmm由于由于 ，所以有時忽略漏阻抗，空載等效電路只，所以有時忽略漏阻抗，空載等效電路只是一個是一個 元件的電路。在元件的電路。在 一定的

14、情況下，一定的情況下， 大小取決于大小取決于 的大小。從運行角度講，希望的大小。從運行角度講，希望 越小越好，所以變壓器常采用越小越好，所以變壓器常采用高導磁材料，增大高導磁材料，增大 ，減小，減小 ，提高運行效率和功率因數(shù)。，提高運行效率和功率因數(shù)。 mZmZ0I0ImZ1U0I第一篇 變壓器2、相量圖根據前面所學的方程，可作根據前面所學的方程，可作出變壓器空載時的相量圖：出變壓器空載時的相量圖：（1）以 為參考相量m（2） 與 同相， 滯后 ，mFe0III090FeII1E（3） 滯后 ， ；090m21, EE1001xI j,Ir（4）1U（5）mFeII0I1E1E2E10 xI

15、j01Ir1U第一篇 變壓器空載運行小結（1 1）一次側主電動勢與漏阻抗壓降總是與外施電壓平衡）一次側主電動勢與漏阻抗壓降總是與外施電壓平衡, ,若忽若忽略漏阻抗壓降，則一次主電勢的大小由外施電壓決定略漏阻抗壓降，則一次主電勢的大小由外施電壓決定. .（2）主磁通大小由電源電壓、電源頻率和一次線圈匝數(shù)決定，與磁路所用的材質及幾何尺寸基本無關。（3）空載電流大小與主磁通、線圈匝數(shù)及磁路的磁阻有關，鐵心所用材料的導磁性能越好，空載電流越小。（4 4）電抗是交變磁通所感應的電動勢與產生該磁通的電流的比）電抗是交變磁通所感應的電動勢與產生該磁通的電流的比值，線性磁路中，電抗為常數(shù)，非線性電路中，電抗的

16、大小隨值，線性磁路中，電抗為常數(shù)，非線性電路中，電抗的大小隨磁路的飽和而減小。磁路的飽和而減小。第一篇 變壓器1U1E1E2U1I2I1m2E第二節(jié) 單相變壓器的負載運行一.負載運行時的電磁過程 變壓器一次側接在額定頻率、額定電壓的交流電源上，二變壓器一次側接在額定頻率、額定電壓的交流電源上，二次接上負載的運行狀態(tài)，稱為負載運行。次接上負載的運行狀態(tài)，稱為負載運行。AXaxLZ22E第一篇 變壓器用圖示負載運行時的電磁過程11Ir11E22Ir22E1U1I2I2U111INF222INF010INFm1E2E第一篇 變壓器二、電動勢平衡方程根據基爾霍夫電壓定律可寫出一、二次側電動勢平衡方程根

17、據基爾霍夫電壓定律可寫出一、二次側電動勢平衡方程1111111111111ZIExI jrIErIEEU2222222222222ZIExI jrIErIEEUL22ZIU漏電動勢用漏抗壓降表示漏電動勢用漏抗壓降表示222111xI jExI jE第一篇 變壓器三、磁動勢平衡方程021FFF或或012211INININ用電流形式表示用電流形式表示L102021201II)kI(II)NN(II電磁關系將一、二次聯(lián)系起來電磁關系將一、二次聯(lián)系起來, ,二次電流增加或減少必然引起一次二次電流增加或減少必然引起一次電流的增加或減少，二次電流是通過磁動勢來影響一次側的電流的增加或減少，二次電流是通過磁

18、動勢來影響一次側的 變壓器一次繞組的漏阻抗壓降很小變壓器一次繞組的漏阻抗壓降很小, ,負載和空載時電源電壓負載和空載時電源電壓與一次側主電動勢相差很小與一次側主電動勢相差很小, ,可以認為可以認為11EU 因此，從空載到負載因此，從空載到負載, ,電源電壓和頻率不變時，可以認為主磁通電源電壓和頻率不變時，可以認為主磁通和產生主磁通的磁動勢基本不變，即和產生主磁通的磁動勢基本不變，即。,I;,I:L作用作用它起平衡二次磁動勢的它起平衡二次磁動勢的另一個是負載分量另一個是負載分量產生主磁通產生主磁通它用來它用來一個是勵磁電流一個是勵磁電流兩個分量兩個分量變壓器的負載電流包括變壓器的負載電流包括表明

19、表明10第一篇 變壓器負載運行時負載運行時, ,忽略空載電流有忽略空載電流有: :122121NNk1II或kII表明，一、二次電流比近似與匝數(shù)成反比。可見，匝數(shù)不同，不表明，一、二次電流比近似與匝數(shù)成反比?？梢?，匝數(shù)不同，不僅能改變電壓，同時也能改變電流。僅能改變電壓，同時也能改變電流。四折算折算：折算：將變壓器的二次（或一次）繞組用另一個繞組將變壓器的二次（或一次）繞組用另一個繞組(N(N2 2=N=N1 1) )來等來等效，同時對該繞組的電磁量作相應的變換，以保持兩側的電磁關效，同時對該繞組的電磁量作相應的變換，以保持兩側的電磁關系不變系不變, ,用一個等效的電路代替實際的變壓器。用一個

20、等效的電路代替實際的變壓器。折算原則折算原則：1 1）保持二次側磁動勢不變；）保持二次側磁動勢不變；2 2）保持二次側各功率或）保持二次側各功率或損耗不變。損耗不變。22122kUUEkEEkII22L2L222222ZkZxkxrkr方法方法：（將二次側折算到一次側（將二次側折算到一次側) )第一篇 變壓器折算后的方程式為折算后的方程式為111111111ZIExI jrIEU222222222ZIExI jrIEU021III12EE0m1IZEL22ZIU第一篇 變壓器五等效電路和相量圖根據折算后的方程，可以作出變壓器的等效電路。根據折算后的方程，可以作出變壓器的等效電路。T T型等效電

21、路型等效電路：近似等效電路近似等效電路1r1x2r2xmrmx1U2ULZ2I1I0I1r1x2r2x21IIL1I1U2ULZ第一篇 變壓器簡化等效電路：其中kkk21k21kjxrZxxxrrr分別為短路電阻、短路電抗分別為短路電阻、短路電抗和短路阻抗。和短路阻抗。 由簡化等效電路可知，短路阻抗起限制短路電流的作用，由簡化等效電路可知，短路阻抗起限制短路電流的作用，由于短路阻抗值很小，所以變壓器的短路電流值較大，一般由于短路阻抗值很小，所以變壓器的短路電流值較大，一般可達額定電流的可達額定電流的10201020倍。倍。1U2ULZ2II1krkx第一篇 變壓器相量圖作相量圖的步驟作相量圖的

22、步驟對應對應T T型等效電路，型等效電路， 假定變壓器帶感性負假定變壓器帶感性負載載。0190)6Em超前0)7 I)() 8201III1111Ijx)1)12 U22 I ) 223rI )224Ix j )12) 5EE1)9E21 U)1110rI )第一篇 變壓器作相量圖的步驟（假定帶感性負載）作相量圖的步驟（假定帶感性負載）對應簡化等效電路對應簡化等效電路222ZIU由等效電路可知由等效電路可知根據方程可作出簡化相量圖根據方程可作出簡化相量圖21II1121IjxrIUUkk21II1UkrI1kxI j11U2第一篇 變壓器第三節(jié) 變壓器的參數(shù)測定一. 空載實驗1.目的：通過測量

23、空載電流和一、二次電壓及空載功率來計算通過測量空載電流和一、二次電壓及空載功率來計算變比、空載電流百分數(shù)、鐵損和勵磁阻抗。變比、空載電流百分數(shù)、鐵損和勵磁阻抗。2. 接線圖3. 要求及分析1 1）低壓側加電壓，高壓側開路；）低壓側加電壓，高壓側開路；FepP,xr)0113即和忽略WAVV*曲線和畫出和測出向調節(jié)范圍內單方在電壓)()(,2 . 10)2101000201UfPUfIPIUUUN第一篇 變壓器5 5）空載電流和空載功率必須是額定電壓時的值，并以此求取勵）空載電流和空載功率必須是額定電壓時的值，并以此求取勵磁參數(shù)；磁參數(shù)；6 6）若要得到高壓側參數(shù)，須折算）若要得到高壓側參數(shù)，須

24、折算；7 7）對三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；）對三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；100%II%IUUkN100N1202m2mm200m0N1mrZxIPrIUZ4 4）求出參數(shù)）求出參數(shù)第一篇 變壓器二.短路實驗1.目的：通過測量短路電流、短路電壓及短路功率來計算變壓通過測量短路電流、短路電壓及短路功率來計算變壓器的短路電壓百分數(shù)、銅損和短路阻抗。器的短路電壓百分數(shù)、銅損和短路阻抗。2. 接線圖3. 要求及分析1 1）高壓側加電壓，低壓側）高壓側加電壓，低壓側短路；短路；WAV*;)U(fP)U(fI,PI ,U,I.I,)kkkkkkkNk曲線和畫出和測

25、出對應的范圍內變化在讓短路電流通過調節(jié)電壓31023 3）同時記錄實驗室的室溫；）同時記錄實驗室的室溫；4 4）由于外加電壓很小，主磁通很少，）由于外加電壓很小，主磁通很少，鐵損耗很少，忽略鐵損，認為鐵損耗很少，忽略鐵損，認為 。CukpP 第一篇 變壓器5 5）參數(shù)計算）參數(shù)計算2k2kk2N1N2kkkN1kNkkkrZxIPIPrIUIUZk對T型等效電路：k21k21x21xxr21rr6 6）溫度折算：電阻應換算到基準工作溫度）溫度折算：電阻應換算到基準工作溫度時的數(shù)值。時的數(shù)值。8 8）對三相變壓器，各公式中的電壓、電流）對三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；和功率均為

26、相值；7 7）若要得到低壓側參數(shù)，須折算；）若要得到低壓側參數(shù)，須折算；9) 9) 短路電壓短路電壓：短路時，當短路電流為額定值時，一次所加短路時，當短路電流為額定值時，一次所加的電壓，稱為短路電壓，記作的電壓，稱為短路電壓，記作100%UZI100%UUuN1C75N1N1kNk0短路電壓也稱為阻抗電壓短路電壓也稱為阻抗電壓。第一篇 變壓器100%UZIuN1C75kN1k0 短路電壓百分值100%UrIu)(N1C75kN1kr0 :分量百分值有功短路電壓電阻100%UxI%u)(N1kN1kx :分量百分值無功抗短路電壓電 短路電壓的大小直接短路電壓的大小直接反映短路阻抗的大小，而反映短

27、路阻抗的大小，而短路阻抗又直接影響變壓短路阻抗又直接影響變壓器的運行性能。器的運行性能。 從正常運行角度看，從正常運行角度看，希望短路電壓小些，這樣希望短路電壓小些，這樣可使副邊電壓隨負載波動可使副邊電壓隨負載波動小些；從限制短路電流角小些；從限制短路電流角度，希望它大些，相應的度，希望它大些，相應的短路電流就小些。短路電流就小些。2kx2krkuuu第一篇 變壓器第四節(jié) 標么值 標么值標么值, ,就是指某一物理量的實際值與選定的同一單位的基準就是指某一物理量的實際值與選定的同一單位的基準值的比值值的比值, ,即即基準值實際值標么值 一、定義一、定義二、基準值的確定二、基準值的確定1 1、通常

28、以額定值為基準值。、通常以額定值為基準值。 2 2、各側的物理量以各自側的額定值為基準；、各側的物理量以各自側的額定值為基準； 線值以額定線值為基準值，相值以額定相值為基準值；線值以額定線值為基準值，相值以額定相值為基準值；單相值以額定單相值為基準值，三相值以額定三相值為基準值；單相值以額定單相值為基準值，三相值以額定三相值為基準值； .,.,.UBBBSSQPZZXREU的基準值為和的基準值為和的基準值為和3 3、第一篇 變壓器三、標么值的優(yōu)點三、標么值的優(yōu)點3 3、折算前、后的標么值相等。線值的標么值、折算前、后的標么值相等。線值的標么值= =相值的標么值；相值的標么值； 單相值的標么值單

29、相值的標么值= =三相值的標么值；三相值的標么值； 1 1、額定值的標么值為、額定值的標么值為1 1。 2 2、百分值、百分值= =標么值標么值100% 100% ；4 4、某些意義不同的物理量標么值相等、某些意義不同的物理量標么值相等*0*mIZ12*0*0*mIPr *KN*kUZ *kN*kPr N*NcosPN*NsinQ四、標么值的缺點四、標么值的缺點標么值沒有單位，物理意義不明確。標么值沒有單位，物理意義不明確。第一篇 變壓器第五節(jié) 變壓器的運行特性一 電壓變化率用相量圖可以推導出電壓變化率的表達式：用相量圖可以推導出電壓變化率的表達式：定義定義：是指一次側加是指一次側加50Hz5

30、0Hz額定電壓、二次空載電壓與帶負載后額定電壓、二次空載電壓與帶負載后在某功率因數(shù)下的二次電壓之差，與二次額定電壓的比值，即在某功率因數(shù)下的二次電壓之差，與二次額定電壓的比值，即 N22N2N2220UUUUUUU)sinxcos(rU2*k2*k式中式中N22II稱為負載系數(shù)稱為負載系數(shù) 由表達式可知，電壓變化率的大小與由表達式可知，電壓變化率的大小與負載大小負載大小、性質性質及及變壓變壓器的本身參數(shù)器的本身參數(shù)有關。電壓變化率是表征變壓器運行性能的重要指有關。電壓變化率是表征變壓器運行性能的重要指標之一標之一, ,它大小反映了供電電壓的穩(wěn)定性。它大小反映了供電電壓的穩(wěn)定性。第一篇 變壓器.

31、,U.,U,0)(;和阻感性 負阻當變變壓器帶阻性負2載時高說明二次電壓比空為負值時當也可能 為可能可能 為能時帶阻容性負載時低這時二次端電壓比空載002222cossin,)()(*kkxxU為正值時.),(性,稱為為變壓器的外特即變化的規(guī)律二次端 電次端電壓隨負時因數(shù)一定當電電源電壓和負載功22IfU *2U)(*2I1.001.01cos28 . 0cos28 . 0)cos(2第一篇 變壓器 為了保證二次端電壓在允許范圍之內為了保證二次端電壓在允許范圍之內, ,通常在變壓器的高通常在變壓器的高壓側設置抽頭壓側設置抽頭, ,并裝設分接開關并裝設分接開關, ,調節(jié)變壓器高壓繞組的工作調節(jié)變

32、壓器高壓繞組的工作匝數(shù)匝數(shù), ,來調節(jié)變壓器的二次電壓。來調節(jié)變壓器的二次電壓。 分接開關有兩種形式：一種只能在斷電情況下進行調節(jié)，稱分接開關有兩種形式：一種只能在斷電情況下進行調節(jié)，稱為無載分接開關為無載分接開關-這種調壓方式稱為無勵磁調壓；另一種可這種調壓方式稱為無勵磁調壓；另一種可以在帶負荷的情況下進行調節(jié)，稱為有載分接開關以在帶負荷的情況下進行調節(jié)，稱為有載分接開關-這種調這種調壓方式稱為有載調壓。壓方式稱為有載調壓。 中、小型電力變壓器一般有三個分接頭，記作UN 5%。大型電力變壓器采用五個或多個分接頭,例UN 2x2.5%或UN 8x1.5%。第一篇 變壓器二變壓器的損耗和效率 鐵

33、損耗與外加電壓大小有關，而與負載大小基本無關，故也鐵損耗與外加電壓大小有關，而與負載大小基本無關，故也稱為不變損耗。稱為不變損耗。變壓器的損耗 銅損耗也分基本銅損耗和附加銅損耗?；俱~損耗是在電流銅損耗也分基本銅損耗和附加銅損耗。基本銅損耗是在電流在一、二次繞組直流電阻上的損耗；附加損耗包括因集膚效應引在一、二次繞組直流電阻上的損耗；附加損耗包括因集膚效應引起的損耗以及漏磁場在結構部件中引起的渦流損耗等。起的損耗以及漏磁場在結構部件中引起的渦流損耗等。變壓器的損耗主要是鐵損耗和銅損耗兩種。變壓器的損耗主要是鐵損耗和銅損耗兩種。 鐵損耗包括基本鐵損耗和附加鐵損耗?；捐F損耗為磁滯鐵損耗包括基本鐵

34、損耗和附加鐵損耗?；捐F損耗為磁滯損耗和渦流損耗。附加損耗包括由鐵心疊片間絕緣損傷引起的局損耗和渦流損耗。附加損耗包括由鐵心疊片間絕緣損傷引起的局部渦流損耗、主磁通在結構部件中引起的渦流損耗等。部渦流損耗、主磁通在結構部件中引起的渦流損耗等。 銅損耗大小與負載電流平方成正比，故也稱為可變損耗。銅損耗大小與負載電流平方成正比，故也稱為可變損耗。第一篇 變壓器效率效率是指變壓器的輸出功率與輸入功率的比值。是指變壓器的輸出功率與輸入功率的比值。CuFe2CuFe2ppPppPpPP11112N22kN2N2N22Cu0FecosSPPP)II(pPpk其中100%)PPcosSPP(1kN202Nk

35、N20 變壓器效率的大小與變壓器效率的大小與負載的大小負載的大小、功率因數(shù)功率因數(shù)及變壓器本身及變壓器本身銅損耗和鐵損耗銅損耗和鐵損耗有關。有關。第一篇 變壓器效率特性效率特性：在功率因數(shù)一定時，變壓在功率因數(shù)一定時，變壓器的效率與負載電流之間的關系器的效率與負載電流之間的關系=f(),=f(),稱為變壓器的效率特性。稱為變壓器的效率特性。0max 即當銅損耗等于鐵損耗即當銅損耗等于鐵損耗( (可變損耗等于不變損耗可變損耗等于不變損耗) )時時, ,變壓器效變壓器效率最大：率最大：:0,dd率的條件則有變壓器產生最大效令0kNmPP2或kN0mPP100%)P2cosSP2(102Nm0max

36、為了提高變壓器的運行效益，設計時應使變壓器的鐵損耗小些為了提高變壓器的運行效益，設計時應使變壓器的鐵損耗小些。第一篇 變壓器第六節(jié) 三相變壓器的磁路系統(tǒng)和電路系統(tǒng)一 磁路系統(tǒng)1組式變壓器心式變壓器特點是：三相磁特點是：三相磁路彼此無關聯(lián)。路彼此無關聯(lián)。特點是：三相磁路特點是：三相磁路彼此有關聯(lián)。彼此有關聯(lián)。AXaxBYbyCZczABC第一篇 變壓器二、 電路系統(tǒng)1.變壓器的端頭標號繞組繞組名稱名稱單相變壓器單相變壓器三相變壓器三相變壓器中性點首端首端末端末端首端首端末端末端高壓高壓繞組繞組AXA、B、CX、Y、ZN低壓低壓繞組繞組axa、b、cx、y、zn中壓中壓繞組繞組AmXmAm、Bm、

37、CmXm、Ym、ZmNm第一篇 變壓器2. 單相變壓器的極性*AXax*AXaxAXax)I , I(I/I012連接組別為)I , I(I/I66連接組別為一、二次繞組的同極性端一、二次繞組的同極性端同標志時，一、二次繞組同標志時，一、二次繞組的電動勢同相位。的電動勢同相位。*axAXax*AX*AXax一、二次繞組的同極性端一、二次繞組的同極性端異標志時，一、二次繞組異標志時，一、二次繞組的電動勢反相位。的電動勢反相位。第一篇 變壓器3.三相變壓器的連接組別連接組別連接組別：反映三相變壓器連接方式及一、二次線電動勢（或反映三相變壓器連接方式及一、二次線電動勢（或線電壓）的相位關系。線電壓）

38、的相位關系。 三相變壓器的連接組別不僅與繞組的繞向和首末端標志有關，三相變壓器的連接組別不僅與繞組的繞向和首末端標志有關，而且還與三相繞組的連接方式有關。而且還與三相繞組的連接方式有關。1)Y，y（Y/Y）連接）連接ABAB與與abab之間夾角為之間夾角為0,0,則連則連接組別為接組別為Y Y，y0(Y/Y-12)y0(Y/Y-12)若高壓繞組三相標志不變，低若高壓繞組三相標志不變，低壓繞組三相標志依次后移，可壓繞組三相標志依次后移，可以得到以得到Y,y4Y,y4、Y,y8Y,y8連接組別。連接組別。同理同理, ,若異名端在對應端，可得到若異名端在對應端，可得到Y,y6Y,y6、Y,y10Y,

39、y10和和Y,y2Y,y2連接組別。連接組別。第一篇 變壓器若高壓繞組三相標志不若高壓繞組三相標志不變，低壓繞組三相標志變，低壓繞組三相標志依次后移，可以得到依次后移，可以得到Y,d3Y,d3、Y,d7Y,d7連接組別。連接組別。2) Y，d（Y/）連接）連接 ABAB與與abab之間夾角為之間夾角為3030，連接組別為連接組別為Y Y，d11d11（Y/Y/-11-11）。）。同理，若異名端在對應端，可得到同理，若異名端在對應端，可得到Y,d5Y,d5、Y,d9Y,d9和和Y,d1Y,d1連接組別。連接組別。第一篇 變壓器 總之，對于總之，對于Y Y，y y（或（或D D，d d）連接，可以

40、得到）連接，可以得到0 0、2 2、4 4、6 6、8 8、1010等六個偶數(shù)組別；而等六個偶數(shù)組別；而Y Y，d d（或（或D D，y y）連接，可以得到）連接，可以得到1 1、3 3、5 5、7 7、9 9、1111等六個奇數(shù)組別等六個奇數(shù)組別。 變壓器的連接組別很多，為了便于制造和并聯(lián)運行，國家變壓器的連接組別很多，為了便于制造和并聯(lián)運行，國家標準規(guī)定，標準規(guī)定，Y Y，yn0yn0、Y Y，d11d11、YNYN，d11d11、YNYN，y0y0和和Y Y，y0y0連接組連接組為三相雙繞組電力變壓器的標準連接組別。為三相雙繞組電力變壓器的標準連接組別。 其中前三種最為常用：其中前三種最

41、為常用：Y,yn0 Y,yn0 連接的二次繞組可以引出連接的二次繞組可以引出中線，成為三相四線制，用作配電變壓器時可兼供動力和照中線，成為三相四線制，用作配電變壓器時可兼供動力和照明負載。明負載。Y,d11Y,d11連接用于低壓側電壓超過連接用于低壓側電壓超過400V400V的線路中。的線路中。YN,d11YN,d11連接主要用于高壓輸電線路中，使電力系統(tǒng)的高壓側連接主要用于高壓輸電線路中，使電力系統(tǒng)的高壓側可以接地?？梢越拥亍５谝黄?變壓器第七節(jié) 磁路系統(tǒng)和電路系統(tǒng)對電動勢波形的影響 i i0 0中有、無中有、無i i0303 , ,看電路連接中有無看電路連接中有無i i0303通路，通路，

42、Y Y連接中，無連接中，無i i0303通路通路, i, i0 0為正弦波：為正弦波：YNYN或或D D連接連接, i, i0303可以在繞組中流過，可以在繞組中流過， i i0 0為尖為尖頂波。頂波。 單相變壓器，當磁路飽和時，單相變壓器，當磁路飽和時，u u1 1為正弦波，為正弦波，和和e e1 1也是正弦也是正弦波，而波，而i i0 0為尖頂波為尖頂波分解為基波分解為基波i i0101和三次諧波和三次諧波i i0303（忽略其它（忽略其它高效次諧波）高效次諧波）。 對三相變壓器，由于繞組的連接方式不同，對三相變壓器，由于繞組的連接方式不同，i i0 0 中可能無中可能無i i0303 ，

43、使使和和e e1 1為非正弦波為非正弦波同樣可分解為基波和三次諧波（忽略其同樣可分解為基波和三次諧波（忽略其它高效次諧波）它高效次諧波） 。 中有、無中有、無3 3 ，看磁路結構，三相組式變壓器，看磁路結構，三相組式變壓器， 3 3可以可以在鐵心中流過，在鐵心中流過， 為平頂波；三相心式變壓器，為平頂波；三相心式變壓器， 3 3不能在鐵不能在鐵心中流過，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大，心中流過，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大， 3 3很小，很小， 基本為正弦波?；緸檎也?。第一篇 變壓器一、Y Y，y y（Y/YY/Y）連接的三相變壓器一次側一次側Y Y接線，接線，i

44、 i0303=0=0，i i0 0為正弦波，磁通為正弦波，磁通應為平頂波。應為平頂波。（2 2）對三相心式變壓器，）對三相心式變壓器，3 3不能在鐵心中流過，只能借助油和不能在鐵心中流過，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大，油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大， 3 3很小，很小， 基本為正弦波，基本為正弦波，感應電動勢感應電動勢 e e 也基本為正弦波也基本為正弦波 。但通過油箱壁時將產生渦流損。但通過油箱壁時將產生渦流損耗，造成局部過熱，降低變壓器的效率，因此，容量大于耗，造成局部過熱，降低變壓器的效率，因此，容量大于1800kVA1800kVA時，不宜采用心式時，不宜采用心式Y Y，y

45、 y連接。連接。（1 1）對三相組式變壓器，）對三相組式變壓器，3 3可以在鐵心中存在，所以可以在鐵心中存在，所以為平為平頂波，感應電動勢頂波，感應電動勢e e 為尖頂波，其中的三次諧波幅值可達基波為尖頂波，其中的三次諧波幅值可達基波幅值的幅值的45%60%45%60%，使相電動勢的最大值升高很多，可能擊穿繞組，使相電動勢的最大值升高很多，可能擊穿繞組絕緣，因此，三相組式變壓器不采用絕緣，因此，三相組式變壓器不采用Y Y，y y連接。連接。第一篇 變壓器二、YNYN，y y（Y Y0 0/Y/Y）連接的三相變壓器一次側一次側YNYN（Y Y0 0）接線，接線，i i0303可以流過，可以流過，

46、i i0 0為尖頂波，磁通為尖頂波，磁通應應為正弦波，感應電動勢為正弦波，感應電動勢 e e 也為正弦波也為正弦波 。一次繞組一次繞組Y Y連接，連接， i i0303=0=0， i i0 0為正弦波，為正弦波，應為平頂波，其中的應為平頂波，其中的3 3在二次繞組中感應電動勢在二次繞組中感應電動勢e e2323，并在，并在D D內產生內產生i i2323。 i i2323建立的建立的磁通磁通2323大大削弱大大削弱3 3的作用，因此合成磁通和電動勢均接近正的作用，因此合成磁通和電動勢均接近正弦波。弦波。三、D D，y y（/Y）連接的三相變壓器一次側一次側D D（ ）接線，）接線，i i030

47、3可以流過，可以流過，i i0 0為尖頂波，磁通為尖頂波，磁通應為應為正弦波，感應電動勢正弦波，感應電動勢 e e 也為正弦波也為正弦波 。四、Y Y，d d（Y/Y/）連接的三相變壓器第一篇 變壓器五、Y Y，ynyn（Y/YY/Y0 0）連接的三相變壓器 二次側二次側 ynyn（Y Y0 0） 接線，負載時可以為三次諧波提供通路，接線，負載時可以為三次諧波提供通路，使相電動勢波形得到改善。但是由于負載的影響，產生使相電動勢波形得到改善。但是由于負載的影響，產生i i2323不能不能很大，所以相電動勢波形不能得到很好改善，這種情況基本與很大，所以相電動勢波形不能得到很好改善，這種情況基本與Y

48、 Y，y y連接一樣，只適用于容量較小的三相心式變壓器，而組式變壓連接一樣，只適用于容量較小的三相心式變壓器，而組式變壓器仍然不采用。器仍然不采用。結論結論（1 1）變壓器一次側是）變壓器一次側是YNYN連接時，電動勢波為正弦。連接時，電動勢波為正弦。（2 2）變壓器有一側是）變壓器有一側是D D連接時，電動勢波為正弦連接時，電動勢波為正弦。（3 3）無論相電動勢是否為正弦波，但線電動勢一定是正弦波）無論相電動勢是否為正弦波，但線電動勢一定是正弦波。（4 4）若一定需要）若一定需要Y Y，y y連接，則可增加第三繞組，采用連接，則可增加第三繞組，采用D D ( () )接線接線第一篇 變壓器第

49、八節(jié) 變壓器的并聯(lián)運行一. 并聯(lián)運行的理想條件優(yōu)點優(yōu)點：1 1、提高供電的可靠性；、提高供電的可靠性；2 2、提高供電的經濟性、提高供電的經濟性。并聯(lián)運行并聯(lián)運行是指將幾臺變壓器的一、二次繞組分別接在一、二次側是指將幾臺變壓器的一、二次繞組分別接在一、二次側的公共母線上，共同向負載供電的運行方式的公共母線上，共同向負載供電的運行方式。并聯(lián)運行的理想情況理想情況是： 1 1、空載時各變壓器二次繞組之間無環(huán)流；空載時各變壓器二次繞組之間無環(huán)流； 2 2、負載后，各變壓器的負載系數(shù)相等；、負載后，各變壓器的負載系數(shù)相等； 3 3、負載后，各變壓器的負載電流與總的負載電流同相位、負載后，各變壓器的負載

50、電流與總的負載電流同相位。為了達到上述理想運行情況，并聯(lián)運行的變壓器需滿足以下條件條件1 1、各變壓器一、二次側的額定電壓分別相等，即變比相同；、各變壓器一、二次側的額定電壓分別相等，即變比相同； 2 2、各變壓器的連接組別相同；、各變壓器的連接組別相同； 3 3、各變壓器的短路阻抗標么值（短路電壓）相等，且短路阻、各變壓器的短路阻抗標么值（短路電壓）相等，且短路阻抗角也相等?？菇且蚕嗟取５谝黄?變壓器二. 并聯(lián)條件不滿足時的運行分析1.1.變比不等時并聯(lián)運行變比不等時并聯(lián)運行( (假設假設k kI IkkIIII) )空載時出現(xiàn)環(huán)流空載時出現(xiàn)環(huán)流kIIkIII1I1CZZkUkUI負載時負載

51、時CLIIICLIIIIIIII由于由于Z Zk k很小很小, ,不大的不大的變比值差異變比值差異, ,都會引都會引起較大的環(huán)流起較大的環(huán)流. 環(huán)流的存在一方面影響變壓器的負載分配環(huán)流的存在一方面影響變壓器的負載分配, ,另一方面占用變壓器另一方面占用變壓器的容量的容量, ,增加了變壓器的損耗增加了變壓器的損耗. .CII1kU20ULZkIZSkIIZII1kUCII1kU2ULZkIZ2IkIIZII1kULIILIII第一篇 變壓器2. 2. 連接組別不同連接組別不同 連接組別不同時，二次側線電壓之間至少相差連接組別不同時，二次側線電壓之間至少相差30300 0，則二次線，則二次線電壓差

52、為線電壓的電壓差為線電壓的51.8%51.8%，由于變壓器的短路阻抗很小，由于變壓器的短路阻抗很小, ,這樣大的這樣大的電壓差將產生幾倍于額定電流的空載環(huán)流，會燒毀繞組，所連接電壓差將產生幾倍于額定電流的空載環(huán)流，會燒毀繞組，所連接 組別不同絕不允許并聯(lián)。組別不同絕不允許并聯(lián)。3.3.短路阻抗標么值不等短路阻抗標么值不等kIIIIkIIZIZI*kI*kII*II*IZZII*kII*kIIIIZ1:Z1:可見可見, ,各臺變壓器所分擔的負載大小與其短路阻抗標么值成反比各臺變壓器所分擔的負載大小與其短路阻抗標么值成反比I1kU2ULZkIZkIIZIIIII第一篇 變壓器 變壓器運行規(guī)程規(guī)定：

53、變壓器運行規(guī)程規(guī)定：在任何一臺變壓器不過負荷的在任何一臺變壓器不過負荷的情況下，變比不同和短路阻抗標么值不等的變壓器可以并聯(lián)情況下，變比不同和短路阻抗標么值不等的變壓器可以并聯(lián)運行。又規(guī)定：阻抗標么值不等的變壓器并聯(lián)運行時，應適運行。又規(guī)定：阻抗標么值不等的變壓器并聯(lián)運行時，應適當提高短路阻抗標么值大的變壓器的二次電壓，以使并聯(lián)運當提高短路阻抗標么值大的變壓器的二次電壓，以使并聯(lián)運行的變壓器的容量均能充分利用。行的變壓器的容量均能充分利用。 為了使各臺變壓器所承擔的電流同相位，要求各變壓為了使各臺變壓器所承擔的電流同相位，要求各變壓器的短路阻抗角相等。一般來說，變壓器容量相差越大，器的短路阻抗

54、角相等。一般來說，變壓器容量相差越大，短路阻抗角相差也越大，因此要求并聯(lián)運行的變壓器的最短路阻抗角相差也越大，因此要求并聯(lián)運行的變壓器的最大容量之比不超過大容量之比不超過3 3：1 1。第一篇 變壓器第三章 變壓器的不對稱運行和瞬變過程第一節(jié) 三相變壓器的不對稱運行一、對稱分量法 對稱分量法是一種線性變換對稱分量法是一種線性變換, ,將一組不對稱的三相系統(tǒng)分解將一組不對稱的三相系統(tǒng)分解成正序、負序和零序三組對稱的系統(tǒng)。成正序、負序和零序三組對稱的系統(tǒng)。0cccc0bbbb0aaaaUUUUUUUUUUUUcba22aa0aUUUaa1aa111131UUU23210120jjeaa2bUaUa

55、cUaUabUaUa2cUaU0c0b0aUUU 第一篇 變壓器二、三相變壓器各序阻抗和等效電路1正序阻抗及正序等效電路 正序電流所遇到的阻抗稱為正序阻抗。正序電流所遇到的阻抗稱為正序阻抗。正序電流是大小相等、相位彼此相差的三正序電流是大小相等、相位彼此相差的三相對稱系統(tǒng)，就一相而言，與單相變壓器相對稱系統(tǒng)，就一相而言，與單相變壓器情況一樣，其阻抗為情況一樣，其阻抗為 kkkjxrZZ2負序阻抗及負序等效電路 負序電流所遇到的阻抗稱為負序阻抗。負序電流所遇到的阻抗稱為負序阻抗。由于正序和負序均是對稱的，僅存在由于正序和負序均是對稱的，僅存在B B相超相超前還是前還是C C相超前的差別，對變壓器

56、的電磁本相超前的差別，對變壓器的電磁本質沒有什么不同，因此負序系統(tǒng)的負序阻質沒有什么不同，因此負序系統(tǒng)的負序阻抗與正序系統(tǒng)相同，即抗與正序系統(tǒng)相同，即 kZZZ第一篇 變壓器3零序阻抗及其等效電路 零序電流遇到的阻抗為零序阻抗。零序電流及其零序磁通零序電流遇到的阻抗為零序阻抗。零序電流及其零序磁通與三相繞組的連接方式和磁路的結構有關，零序等效電路及零與三相繞組的連接方式和磁路的結構有關，零序等效電路及零序阻抗與正、負序不同。序阻抗與正、負序不同。(1(1）繞組連接方式的影響）繞組連接方式的影響 三相繞組的連接方式不會影響漏阻抗的大小，但對零序電流三相繞組的連接方式不會影響漏阻抗的大小，但對零序

57、電流的流通影響很大。在零序等效電路中，的流通影響很大。在零序等效電路中，Y Y接法的一側相當于開路。接法的一側相當于開路。從該側看進去的零序阻抗從該側看進去的零序阻抗Z Z0 0=；YNYN一側為通路；一側為通路；D D連接一側相當連接一側相當于變壓器內部短接，但從外部看進去應是開路。于變壓器內部短接，但從外部看進去應是開路。 第一篇 變壓器(2) (2) 磁路結構的影響磁路結構的影響 在零序等效電路中，零序電路的勵磁阻抗與磁路的結構有很在零序等效電路中，零序電路的勵磁阻抗與磁路的結構有很大的關系。對于組式三相變壓器，三相零序電流產生的三相同大的關系。對于組式三相變壓器，三相零序電流產生的三相

58、同相位的零序磁通可沿各相自己的鐵心閉合，其磁路為主磁路，相位的零序磁通可沿各相自己的鐵心閉合，其磁路為主磁路，因此零序勵磁阻抗與正序阻抗相同。即因此零序勵磁阻抗與正序阻抗相同。即mmm0mjxrZZ 對于三相心式變壓器，三相零序磁通不能沿鐵心閉合，只對于三相心式變壓器，三相零序磁通不能沿鐵心閉合，只能沿油和箱壁閉合，其磁阻大，因而零序勵磁阻抗比較小。一能沿油和箱壁閉合，其磁阻大，因而零序勵磁阻抗比較小。一般電力變壓器般電力變壓器0 . 13 . 0*0mZ而而10. 005. 020*km，ZZ以上k0mmZZZ可見可見第一篇 變壓器(3(3）零序阻抗的測定）零序阻抗的測定 YN,dYN,d和和D,ynD,yn接法的三相變壓器接法的三相變壓器20200200rZxI3PrI3UZ對于對于YNYN，y y連接的三相變壓器，將一次繞組串聯(lián)，二次繞組開連接的三相變壓器，將一次繞組串聯(lián)，二次繞組開路，便可測出從一次側看的零序阻抗路，便可測出從一次側看的零序阻抗 Y,ynY,yn接法的三相變壓器的測量方法是：把二接法的三相變壓器的測量方法是：把二次側三個繞組首尾串聯(lián)接到單相電源上，以模次側三個繞組首尾串聯(lián)接到單相電源上，以模擬零序電流和零序磁通的流通情況，一次側開擬零序電流和零序磁通的流通情況，一次側開路，測量電壓路，測量電壓U U，