電機及拖動基礎2、變壓器

1、電機及拖動基礎電機及拖動基礎 第二章第二章 變壓器變壓器2022-6-1922.1 2.1 變壓器結構及工作原理變壓器結構及工作原理2022-6-1932.1.1 2.1.1 變壓器基本工作原理變壓器基本工作原理 變壓器依據(jù)電磁感應定律工作。如圖21所示，它的結構主要是由兩個（或兩個以上）互相絕緣的繞組套在一個共同的鐵心上。繞組之間有磁的耦合，但沒有電的直接聯(lián)系。通常兩個繞組中一個接到交流電源，稱為一次繞組（一次側(cè)或原繞組）。另一個繞組接到負載，稱為二次繞組（二次側(cè)或副繞組）。2022-6-194變壓器的基本工作原理2022-6-195變壓器的基本工作原理 變壓器一次、二次側(cè)電壓之比決定于一次

2、、二次繞組匝數(shù)之比，只要改變一次、二次繞組的匝數(shù)，便可達到改變電壓的目的。這就是變壓器利用電磁感應原理，把一種電壓等級的交流電能轉(zhuǎn)變成頻率相同的另一種電壓等級的交流電能的基本工作原理。2022-6-1962.1.2 2.1.2 變壓器的分類變壓器的分類 變壓器可以按用途、繞組數(shù)目、相數(shù)、冷卻方式分別進行分類。 按用途分類為：電力變壓器、儀用互感器、特殊用途變壓器（如電爐，整流，實驗等）； 按繞組數(shù)目分類為：雙繞組變壓器、三繞組變壓器、自耦變壓器； 按相數(shù)分類為：單相變壓器、三相變壓器； 按冷卻方式分類為：以空氣為冷卻介質(zhì)的干式變壓器、以油為冷卻介質(zhì)的油浸變壓器。2022-6-197各種變壓器各

3、種變壓器2022-6-1982.1.3 2.1.3 變壓器的結構變壓器的結構變壓器的主要結構： 鐵心和繞組。 鐵心是變壓器的磁路部分； 繞組是變壓器的電路部分。 鐵心通常用0.35mm厚、表面涂有絕緣漆的硅鋼片沖成一定的形狀疊制而成。2022-6-199電力變壓器結構電力變壓器結構 如圖22所示是一臺三相油浸式電力變壓器的外形。 電力變壓器的主要結構部件有：鐵心和繞組兩個基本部分組成的器身，以及放置器身且盛滿變壓器油的油箱。此外，還有絕緣套管及其它附件等部分組成。2022-6-1910 1. 1.鐵心鐵心2022-6-1911 鐵心外形鐵心外形 圖24所示是一臺三相雙繞組變壓器鐵心的外形圖。鐵

4、心既是構成變壓器磁路的主要部分，它又是變壓器的機械骨架，其作用是使兩個繞組的磁耦合達到最佳狀態(tài)。 2022-6-19122.2.繞組繞組 繞組是變壓器的電路部分，它由包有絕緣材料的銅（或鋁）的、圓或扁的導線繞制而成。為了便于絕緣，裝配時，一般讓低壓繞組靠近鐵心，高壓繞組套裝在低壓繞組外面，高、低壓繞組間設置有油道（或氣道），以加強絕緣和散熱。高、低壓繞組兩端到鐵軛之間都要襯墊端部絕緣板。將繞組裝配到鐵心上時成為器身。2022-6-1913繞組分布繞組分布2022-6-1914繞組的型式 從高、低壓繞組之間的相對位置來看，變壓器的繞組可分為同心式和交疊式兩類。同心式繞組的高、低壓繞組都做成圓筒狀

5、，同心地套裝在鐵心柱上。交疊式繞組都做成餅式，高、低壓繞組互相交疊放置 。2022-6-1915繞組的型式 根據(jù)變壓器的電壓等級和不同容量的要求，其中常用同心式繞組的結構按其繞制方法不同又可分為圓筒式、糾結式、連續(xù)式、 螺旋式等基本型式。 2022-6-19163.3.絕緣套管絕緣套管 變壓器的絕緣可分為外部絕緣和內(nèi)部絕緣。 外部絕緣是指油箱蓋外的絕緣，主要是指變壓器的高、低壓繞組引線從油箱內(nèi)穿過油箱蓋時，必須經(jīng)過絕緣套管，以使高壓引線和接地的油箱絕緣。絕緣套管一般是瓷質(zhì)的，為了增加爬電距離，套管外形做成多級傘形，10kV35kV套管采用充油結構。 內(nèi)部絕緣是指油箱蓋內(nèi)部的絕緣，主要是繞組絕緣

6、、內(nèi)部引線絕緣等。2022-6-19174.4.油箱及其它附件油箱及其它附件 （1）油箱及變壓器油（2）儲油柜（3）散熱器（4）氣體繼電器（5）安全氣道11主油箱；主油箱；22儲油箱；儲油箱；33氣體繼電器；氣體繼電器；44安全氣道安全氣道 2022-6-1918氣體繼電器 氣體繼電器又稱瓦斯繼電器，它是變壓器內(nèi)部故障的保護裝置。當變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，故障點會局部產(chǎn)生高溫，使得其油溫升高，當油內(nèi)含有的空氣被排出時，或當故障點產(chǎn)生電弧，使得絕緣物和油分解從而產(chǎn)生大量的氣體時，為了保護油箱不致爆炸，在變壓器上裝置了氣體繼電器的安全氣道。 11開口杯；開口杯；22磁鐵；磁鐵；33干簧觸點干簧觸點(

7、 (信號用信號用) )；44磁鐵；磁鐵；55擋板；擋板；66干簧觸點干簧觸點( (跳跳閘用閘用) )2022-6-19192.1.4 2.1.4 變壓器的額定值變壓器的額定值 按照國家標準規(guī)定，標注在銘牌上的，代表變壓器在規(guī)定使用環(huán)境和運行條件下的主要技術數(shù)據(jù)，稱為變壓器的額定值（或稱為銘牌數(shù)據(jù)），它是選用變壓器的依據(jù)，主要有： 1.額定容量額定容量（VA、kVA、MVA）； 2.額定電壓、額定電壓、（V，kV）； 3.額定電流、額定電流、（A，kA）； 4.額定頻率fN（Hz）； 此外，額定值還有效率、溫升等。除額定值外，變壓器銘牌上還標有相數(shù)、運行方式、連接組別、短路阻抗、接線圖等說明。2

8、022-6-1920問題與思考：問題與思考： 1.1.變壓器的主要結構是什么？各變壓器的主要結構是什么？各起什么作用？起什么作用？ 2.2.變壓器主要有哪幾個額定值？變壓器主要有哪幾個額定值？2022-6-19212.2 2.2 單相變壓器單相變壓器 2.2.1 變壓器的空載運行變壓器的空載運行 如圖215所示，變壓器的一次繞組AX接在電源上、二次繞組ax開路，即二次側(cè)電流等于零的運行狀態(tài)稱為空載運行。2022-6-19221.空載運行時的磁通、感應電動勢空載運行時的磁通、感應電動勢變壓器中各電磁量如何規(guī)定正方向？變壓器中各電磁量如何規(guī)定正方向？ 變壓器中各電磁量都是隨時間而變化的交變量，要建

9、立它們之間的相互關系，必須先規(guī)定各量的正方向，按習慣方式規(guī)定正方向如下： （1）電壓與電流的正方向一致； （2）磁通的正方向與產(chǎn)生它的電流的正方向符合右手螺旋定則； （3）感應電動勢的正方向與產(chǎn)生它的磁通的正方向符合右手螺旋定則。2022-6-1923變壓器的磁通 主磁通：其磁力線沿鐵心閉合，同時與一次繞組、二次繞組相交鏈的磁通，亦稱為互感磁通。由于鐵磁材料的飽和現(xiàn)象，主磁通與呈非線性關系。 一次繞組的漏磁通：其磁力線主要沿非鐵磁材料（油、空氣）閉合，僅為一次繞組相交鏈的磁通。與成線性關系。2022-6-19242.2.電壓平衡方程式、變比電壓平衡方程式、變比 在圖在圖2-15所示各物理量的假

10、定正向下，根所示各物理量的假定正向下，根據(jù)基爾霍夫第二定律，可得一次側(cè)電壓平衡方據(jù)基爾霍夫第二定律，可得一次側(cè)電壓平衡方程式：程式： 10111Rieeu10111RIEEU10101RIjXIE101ZIE2022-6-1925變壓器的變比變壓器的變比 在變壓器中，一次繞組的電動勢與二次繞組的電動勢之比稱為變比。 當變壓器空載運行時,由于電壓 , 二次側(cè)空載電壓 ： 對于三相變壓器，變比指一次繞組與二次繞組的相電勢之比。2121NNEEk20121UUEEk11EU 220EU2022-6-19263. 3. 空載電流空載電流 變壓器空載運行時，一次繞組中的電流稱為空載電流?？蛰d電流在變壓器

11、運行中的作用是產(chǎn)生交變主磁通，所以空載電流就是勵磁電流。2022-6-19274. 4. 空載運行時的相量圖空載運行時的相量圖變壓器空載時各物理變壓器空載時各物理量的相位關系量的相位關系 2022-6-19285.5.變壓器空載運行時的等效電路變壓器空載運行時的等效電路 2022-6-1929變壓器的空載電流變壓器的空載電流 變壓器空載運行時，一次繞組中的電流稱為空載電流，用 表示。空載電流在變壓器運行中的作用是產(chǎn)生交變主磁通，所以空載電流就是勵磁電流。 變壓器在空載時，電網(wǎng)電壓為正弦波，鐵芯中主磁通也為正弦波。若鐵芯不飽和，空載電流也是正弦波。 而對于電力變壓器，鐵芯都是飽和的。勵磁電流呈尖

12、頂波，除了基波外，還有較強的三次諧波和其他高次諧波。在變壓器負載運行時，這些諧波很小，影響完全可以忽略，一般測量得到的空載電流就是有效值。 0i2022-6-19302.2.2 2.2.2 變壓器的負載運行變壓器的負載運行 電力變壓器主要是用于改變電壓并傳遞電能的。將它的一次側(cè)接入電源后再將二次側(cè)接通負載，這種運行狀態(tài)稱為負載運行。2022-6-19312.2.負載運行時的等效電路負載運行時的等效電路 為了得到變壓器負載運行時的等效電路，先要進行繞組折算。通常是二次繞組折算到一次繞組，當然也可以相反。 所謂把二次繞組折算到一次側(cè)，就是用一個匝數(shù)為的等效繞組，去替代原變壓器匝數(shù)為的二次繞組，折算

13、后的變壓器變比。2022-6-19323.3.負載運行時的相量圖負載運行時的相量圖 根據(jù)折算后的方程式組，可以繪制出變壓器負載運行時的相量圖，它清楚地表明各物理量的大小和相位關系。2022-6-19332.2.3 2.2.3 變壓器參數(shù)的測定變壓器參數(shù)的測定 當用基本方程式、等效電路、相量圖求解當用基本方程式、等效電路、相量圖求解變壓器的運行性能時，必須知道變壓器的勵磁變壓器的運行性能時，必須知道變壓器的勵磁參數(shù)、和短路參數(shù)、。這些參數(shù)在設計變壓器參數(shù)、和短路參數(shù)、。這些參數(shù)在設計變壓器時可用計算方法求得，對于已制成的變壓器，時可用計算方法求得，對于已制成的變壓器，可以通過空載試驗、短路試驗求

14、取?？梢酝ㄟ^空載試驗、短路試驗求取。 2022-6-19341.1.空載實驗空載實驗2022-6-19352.2.短路試驗短路試驗2022-6-19362.2.4 2.2.4 變壓器的運行特性變壓器的運行特性1.1.電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率 在變壓器分析過程中,通常用電壓調(diào)整率來衡量端電壓變化的程度。電壓調(diào)整率指的是在原邊繞組施加額定電壓,負載功率因數(shù)一定,變壓器從空載到負載時,端電壓之差與副邊額定電壓之比的百分值。即 在一定程度上電壓調(diào)整率可以反映出變壓器的供電品質(zhì),是衡量變壓器性能的一個非常重要的指標。0012100222002220100100100NNNNNUUUUUUUUUU2022-6

15、-1937變壓器在不同負載時的端電壓變化率 2022-6-19383.3.變壓器的效率變壓器的效率 變壓器的效率計算公式 由于變壓器是進行能量轉(zhuǎn)換的一種裝置。而任何能量轉(zhuǎn)換裝置在能量的轉(zhuǎn)換過程中,都必然會產(chǎn)生損耗,從而使得變壓器的輸出功率一定會小于輸入的功率。將輸出功率與輸入功率之比稱為變壓器的效率。即00200110012100)1 (100100pPpPpPPP2022-6-1939變壓器的效率曲線 2022-6-1940問題與思考：問題與思考： 3.3.變壓器中各電磁量如何規(guī)定正方向變壓器中各電磁量如何規(guī)定正方向 ？ 4.4.什么是變壓器的空載電流？空載電流都是什么是變壓器的空載電流？空

16、載電流都是正弦基波嗎？正弦基波嗎？2022-6-19412.3 2.3 三相變壓器三相變壓器 2.3.1 三相變壓器的磁路系統(tǒng)三相變壓器的磁路系統(tǒng) 目前的電力系統(tǒng)，輸配電都是采用三相制，三相變壓器應用最廣泛。 三相變壓器可以是由三臺單相變壓器組成的三相變壓器組，也可以是制成一體的三相心式變壓器。 三相變壓器的磁路系統(tǒng)是指主磁通的磁路系統(tǒng)，兩類三相變壓器的主磁通各具有不同的特點。 2022-6-19421.1.三相變壓器組的磁路系統(tǒng)三相變壓器組的磁路系統(tǒng) 將三臺完全相同的單相變壓器的一次、二次側(cè)繞組，按一定方式作三相連接，可組成三相變壓器組（或稱為三相組式變壓器），如圖2-28所示。 這種變壓器

17、組的各相磁路是相互獨立的，彼此無關。 當一次側(cè)施加三相對稱交流正弦電壓時，三相繞組的主磁通A、B、C也是對稱的。 由于各相的磁路完全相同，因此三相空載電流也是對稱的。 2022-6-19432.2.三相芯式變壓器的磁路三相芯式變壓器的磁路 三相芯式變壓器的鐵心，是將三臺單相變壓器的鐵心合在一起經(jīng)演變而成的。 當繞組流過三相交流電時，通過中間鐵心柱的磁通便是A、B、C 三個鐵心柱磁通的相量和。 2022-6-1944兩種變壓器的比較兩種變壓器的比較 組式變壓器三相鐵心相互獨立，三相磁路沒有關聯(lián),三相磁路對稱,三相電流平衡,便于拆開運輸,并可以減少備用容量。心式變壓器鐵心互不獨立，三相磁路互相關聯(lián)

18、；中間相的磁路短，磁阻小，勵磁電流不平衡，但對實際運行的變壓器，其影響極小。 和同容量的三相組式變壓器相比，三相心式變壓器所用的材料較少、質(zhì)量輕。但它的缺點在于： （1）采用三相心式變壓器供電時，任何一相發(fā)生故障，整個變壓器都要進行更換，如果采用三相組式變壓器，只要更換出現(xiàn)故障的一相即可。所以三相心式變壓器的備用容量為組式變壓器的3倍。 （2）對于大型變壓器來說，如果采用心式結構，體積較大，運輸不便。 基于以上考慮，為了節(jié)省材料，多數(shù)三相變壓器采用心式結構。但對于大型變壓器而言，為了減少備用容量以及確保運輸方便，一般都是三相組式變壓器。2022-6-19452.3.2 2.3.2 三相變壓器繞

19、組的連接三相變壓器繞組的連接 1. 1.三相變壓器繞組連接三相變壓器繞組連接 （1）三相繞組的標志 按照國家標準規(guī)定，繞組的首、末端標志符號為： U1、V1、W1（A、B、C）表示三相一次繞組的首端； U2、V2、W2（X、Y、Z）表示三相一次繞組的末端； u1、v1、w1(a、b、c) 表示三相二次繞組的首端； u2、v2、w2（x、y、z）表示三相二次繞組的末端； N、n(O、o)分別表示星形連接的一次和二次繞組的中性點。2022-6-1946（2）三相繞組的連接方法 三相變壓器的一次、二次側(cè)均有A、B、C三相繞組，它們之間的連接方式對變壓器的運行性能有較大影響。 一般來說三相繞組可以根據(jù)

20、需要連接成星形（Y）或者三角形（或d)。2022-6-19471)星形連接（Y） 以一次繞組為例，將三個繞組的末端U2、V2、W2（X、Y、Z）連接在一起，構成中性點； 將首端U1、V1、W1（A、B、C）作為三相引出端，如圖2-31（a）所示，稱為星形連接。 當中性點引出時，其出線端標以N，如圖2-31（b)所示。高壓繞組的星形連接用符號“Y”表示，低壓繞組的星形連接用符號“y”表示。若有中線引出，分別用YN或yn表示。2022-6-19482)三角形（或d) 以一次繞組為例，將一相繞組的末端和另一相繞組的首端連在一起,順次連成一個閉合回路,便是三角形連接.它有兩種不同的連接順序: 三角形“

21、順序”連接： 三角形“逆序”連接：2022-6-19492.2.三相變壓器的連接組標號三相變壓器的連接組標號 變壓器一、二次繞組的繞向、連接方式不同，對應的電壓相位關系也不同，這種關系是以連接組來表示的。 連接組的問題包括變壓器兩側(cè)對應相之間的相對極性、同一側(cè)各相之間的標號等問題。2022-6-1950（1）單相變壓器的連接組 1)繞組的極性 繞在同一鐵心柱上的高、低壓繞組，繞向可以相同，也可以相反。鐵心中磁通交變時，在兩個繞組中要感應出電動勢，在某一瞬時，一次繞組某一點電位為正，則二次繞組也必然有一個電位為正的對應點，這兩個對應同極性點稱作同名端。同名端在圖上用符號“*”或“”表示。 對于單

22、相變壓器，當一次、二次側(cè)繞組的首端是同名端時，一、二次側(cè)電動勢的相位相同；當一次、二次側(cè)繞組的首端不是同名端時，一、二次側(cè)電動勢的相位相反。2022-6-19512）繞組的標志極性和相量 2022-6-1952（2）三相變壓器的連接組標號 三相變壓器一、二次側(cè)常用的連接方式有Y,y、Y,d、D,d、D,y四種,逗號前面的符號表示高壓側(cè)的接線方式,逗號后面的符號表示低壓側(cè)的接線方式,繞組的接線方式就稱為變壓器的連接組。 2022-6-1953連接組標號 僅用連接組還不能準確表達三相變壓器的實際連接情況。 相同的連接組,變壓器的高壓側(cè)與低壓側(cè)之間的線電動勢可能有不同的相位關系,因此,還必須標示連接

23、組標號。 加了標號的連接組統(tǒng)稱為連接組標號或連接組別。與單相變壓器一樣,三相變壓器的連接組別也是采用時鐘表示法來標示的。 即三相變壓器的連接組別是用一、二次側(cè)對應相線電勢之間的相位關系來描述的。實際變壓器一、二次側(cè)對應相之間的相位差一般為0，30，60，90，120，150，180，210，240，270，300，330。正好對應鐘表盤上的12個位置。 2022-6-1954根據(jù)繞組連接圖來判斷連接組別的步驟 首先畫出原邊繞組相電動勢的相量圖，并根據(jù)連接方式求出其線電動勢； 然后把U點當作u點，再根據(jù)同名端來確定副邊繞組相電動勢與原邊繞組相電動勢的相位關系； 畫出副邊相電動勢的相量圖后，由其連

24、接方式求出副邊的線電動勢； 最后根據(jù)相量圖所示的原、副邊繞組線電動勢相位差，得出其連接組標號。 2022-6-1955 根據(jù)連接組別畫繞組連接圖 下面以Y,y8、Y,d5為例來說明，如何根據(jù)三相變壓器連接組別來畫出其繞組的連接圖。 先畫出原、副邊繞組的接線方式，定義原邊繞組的出線標志U及相電動勢、線電動勢。 根據(jù)連接組標號，在相量圖中畫出副邊繞組的相電動勢、線電動勢。 根據(jù)原、副邊線電動勢的相位關系，確定出副邊繞組的出線端標志和同名端。2022-6-1956變壓器的標準連接組標號 國家標準規(guī)定： 單相雙繞組變壓器有一個標準連接組I,I0 。 三相雙繞組變壓器有5種標準連接組：Y,yn0/ Y,

25、d11/ YN,d11/ Y,z11/ D,z0。z表示曲折形連接。 Y,yn0用作配電變壓器，其2次側(cè)可以引出中線作為三相四線制，可以提供動力電能和照明電能，（高壓側(cè)35kV，低壓側(cè)400V(單相230V)）。 YN,d11用于110kV以上的高壓輸電線路，高壓側(cè)可以接地。有z形的連接適用于防雷性能較高的變壓器。 2022-6-19572.3.3 2.3.3 變壓器的并聯(lián)運行變壓器的并聯(lián)運行 在現(xiàn)代發(fā)電站和變電所中，常常采用多臺變壓器并聯(lián)運行的方式。 所謂的并聯(lián)運行，就是將兩臺或多臺符合并聯(lián)運行條件變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)繞組分別接到一、二次側(cè)的公共母線上運行的方式。2022-6-1958變壓

26、器采用并聯(lián)運行的優(yōu)點： （1）根據(jù)負載的大小，調(diào)整并聯(lián)運行的變壓器的臺數(shù)，以提高運行效。根據(jù)負載的大小調(diào)整投入并聯(lián)運行變壓器的臺數(shù)，從而減少能量損耗，保障經(jīng)濟運行。 （2）為了不停電檢修變壓器，以提高供電的可靠性。多臺變壓器并聯(lián)運行時，若其中一臺發(fā)生故障或需檢修時，其它變壓器仍可照常供電。 （3）可減少總備用容量，提高投資的合理性。根據(jù)負載的逐步增長來增加并聯(lián)運行變壓器的臺數(shù)，分批安裝變壓器，避免一次投資較大。2022-6-19591.1.變壓器理想并聯(lián)時的條件變壓器理想并聯(lián)時的條件 （1）變壓器并聯(lián)運行的理想情況 1）空載運行時，為了減少繞組銅耗，應保證并聯(lián)運行的變壓器之間無環(huán)流； 2）負載

27、運行時，為了使各并聯(lián)運行的變壓器都能得到充分利用，每臺變壓器應該按其容量成比例地承擔負載； 3）負載運行時，為了提高帶載能力，并聯(lián)運行各變壓器的負載電流應同相位。2022-6-1960（2）變壓器并聯(lián)運行應滿足的條件 為了達到上述的變壓器并聯(lián)運行的理想情況，并聯(lián)運行的變壓器必須滿足以下條件： 1)各臺變壓器的連接組標號必須相同； 2)各臺變壓器的額定電壓和變比應相等； 3)各臺變壓器的短路阻抗標幺值要相等，阻抗角也要相同。2022-6-19612.2.對并聯(lián)運行條件的分析對并聯(lián)運行條件的分析 （1）連接組別標號不同對變壓器并聯(lián)運行的影響 在并聯(lián)的條件中，連接組標號相同應絕對保證。連接組標號不同

28、的變壓器，雖然滿足第2、第3兩個條件，但其相位差是其組別標號之差乘以300即連接組標號不同的兩臺變壓器二次側(cè)電壓相位至少相差300。2022-6-1962問題與思考：問題與思考： 5.5.三相組式變壓器和三相芯式變壓器三相組式變壓器和三相芯式變壓器在結構上有何區(qū)別？各有什么特點？在結構上有何區(qū)別？各有什么特點？2022-6-19632.4 2.4 特殊變壓器特殊變壓器 在工業(yè)企業(yè)中，有許多應用于不同場合的特殊結構變壓器。 此處僅介紹自耦變壓器、三繞組變壓器、互感器這幾種常用的特殊變壓器的工作原理及特點。2022-6-19642.4.1 2.4.1 自耦變壓器自耦變壓器 自耦變壓器的特點是一、二

29、次繞組間不僅有磁的耦合，而且兩側(cè)繞組直接有電的連接，其接線圖如圖2-25所示。 圖2-25中AX段繞組稱為串聯(lián)繞組，下部ax段既是自耦變壓器一次繞組的一部分，又是二次繞組，故稱它為公共繞組。一般情況下兩段繞組的導線截面積不同，匝數(shù)也不等。2022-6-1965自耦變壓器的簡化等效電路自耦變壓器的簡化等效電路 普通變壓器中一、二次側(cè)的能量全由電磁感應作用傳遞，而從圖2-25可見，由于X與a的連接，自耦變壓器的輸出電流中有一部分是從一次側(cè)直接傳導過來的。 綜上所述，一臺電壓比為的自耦變壓器所傳遞的功率相當于一臺電壓比為的普通變壓器所傳遞的功率外加一部分直接傳導的功率。因此，自耦變壓器也就可以利用普

30、通變壓器的理論來分析了。 根據(jù)上述結論，即可直接畫出自耦變壓器的簡化等效電路。2022-6-1966自耦變壓器的繞組容量自耦變壓器的繞組容量 由于自耦變壓器有傳導功率，因此它的容量表示有些特殊。自耦變壓器的額定容量決定著它總的輸出功率，又稱為通過容量。 自耦變壓器的繞組容量或稱為電磁容量，決定著由電磁感應作用傳遞的那一部分功率。 電磁容量是需要用有效材料（鐵芯和銅線）來實現(xiàn)的。對普通變壓器而言，兩者是相等的，所以不用區(qū)分。自耦變壓器中因有傳導功率，額定容量和繞組容量不再相等，且一般情況下額定容量要較繞組容量大得很多，故需加以區(qū)分。2022-6-1967感應傳遞和傳導傳遞的容量感應傳遞和傳導傳遞

31、的容量 自耦變壓器總的輸出容量中，感應傳遞和傳導傳遞的容量所占比例分別為： 由公式可見，當 （兩側(cè)端電壓間的電壓比 ）接近1時，傳導容量遠大于感應容量，自耦變壓器所用有效材料就大大節(jié)省，由此決定了自耦變壓器的應用范圍，在電力系統(tǒng)中用以連接電壓級別相差不大的兩個系統(tǒng)。xaAT2ATATAX2ATAT11IkIkIIk 感應部分傳導部分 ATk2022-6-1968自耦變壓器的優(yōu)缺點自耦變壓器的優(yōu)缺點 在變壓器中傳導容量產(chǎn)生的損耗遠較感應容量產(chǎn)生的損耗小，故自耦變壓器有較高的效率。 自耦變壓器的缺點是 （自耦變壓器的短路阻抗 ）較小，發(fā)生短路故障時有較大的短路電流。 其次是因兩側(cè)有電的連接，低壓側(cè)

32、所接設備有可能經(jīng)受高壓側(cè)的電壓，必須有相應的絕緣配合。特別在是 較大時，增加絕緣水平花費甚大，這時使用自耦變壓器看來反而不經(jīng)濟了。kATZATk2022-6-19692.4.2 2.4.2 互感器互感器 在測量高壓線路的電壓電流時，為安全起見，要求測量儀表與高壓線路間有電氣隔離；同樣，在對交流大電流進行測量時，為了安全，要求不是實測而是采樣?；ジ衅骶褪怯脕韺崿F(xiàn)這一要求的。 互感器是一種特殊結構和特殊運行方式的變壓器，它的一次繞組與高壓線路相連，二次繞組接測量儀表，因變壓器一、二次繞組間無電的連接，這就實現(xiàn)了高壓線路與測量儀表間的電氣隔離。 按功能分類，互感器有電壓互感器和電流互感器之分。202

33、2-6-19701 1電壓互感器電壓互感器 電壓互感器原理圖如圖2-27所示。實際上它的結構是一臺的變壓器。一次匝數(shù)很多接至高壓線路，二次匝數(shù)很少，額定電壓為100V。二次負載為電壓表，它的阻抗很大。因此，電壓互感器工作時猶如一臺空載變壓器，在略去勵磁電流及漏阻抗壓降時， 所以直接就得到了高壓線路的電壓。1212U UNN2022-6-1971電壓互感器的結構電壓互感器的結構 為了保證測量的精度，電壓互感器在結構上應具有下列特點： 鐵芯不飽和，采用鐵耗小的高檔電工鋼片，繞組導線較粗以減小電阻，繞組繞制時應盡量減小漏磁通。2022-6-1972使用電壓互感器時的要點使用電壓互感器時的要點 使用電

34、壓互感器時要特別注意以下兩點： 1.二次側(cè)絕對不允許發(fā)生短路，因為短路電流很大，可能發(fā)熱燒壞互感器一、二次間的絕緣，導致高壓電侵入低壓回路，危及人身和設備安全； 2.為保障人身安全；電壓互感器的鐵芯和次級繞組的一端必須可靠接地。2022-6-19732 2電流互感器電流互感器 電流互感器原理接線圖如圖2-28所示，其一次繞組串聯(lián)在需測量電流的高壓或大電流線路中。因為匝數(shù)極少，一般只有一匝或幾匝，且導線截面很粗，保證一次側(cè)串聯(lián)到高壓線路中，不影響高壓線路的工作狀態(tài)。 二次繞組匝數(shù)很多，其額定電流設計成5A或1A。電流互感器工作時二次側(cè)接阻抗極小的電流表，相當于工作在短路狀態(tài)的變壓器。如略去勵磁電

35、流，則按磁動勢平衡有，或，由二次側(cè)電流就直接反映了高壓線路或大電流電路中的電流。2022-6-1974電流互感器的結構電流互感器的結構 實際上，由于存在鐵耗和勵磁電流，電流互感器兩側(cè)電流并不是簡單地與匝數(shù)成正比，因此帶來數(shù)值上的誤差，而且兩側(cè)電流也不是簡單地反相180，存在有相位誤差。 所以，為提高精度，電流互感器要選用優(yōu)質(zhì)電工鋼片，而且鐵芯磁通密度要盡量選取低值，鐵芯制作時要盡量保證小氣隙，繞組要求電阻、漏抗盡量小。2022-6-1975使用電流互感器的要點使用電流互感器的要點 在使用電流互感器時也有兩點要特別注意： 1.二次側(cè)絕對不允許開路，否則一次側(cè)的巨大線路電流全部變成勵磁電流，鐵芯磁

36、通密度劇增會引起嚴重發(fā)熱，二次側(cè)將出現(xiàn)危險的過電壓； 2.為防止高壓因絕緣損壞而侵入二次側(cè)，鐵芯和二次繞組的一端必須可靠接地。 2022-6-1976問題與思考：問題與思考： 6. 6.使用電壓互感器和電流互感器時使用電壓互感器和電流互感器時各要特別注意什么問題？各要特別注意什么問題？2022-6-19772.5 2.5 變壓器的維護及故障分析變壓器的維護及故障分析 為了保證變壓器能安全可靠地運行，在變壓器發(fā)生異常情況時，應能及時發(fā)現(xiàn)事故隱患，做出相應處理，將故障消除在萌芽狀態(tài)，達到防止出現(xiàn)嚴重故障的目的。 因此，對變壓器應該做定期巡回檢查，嚴格監(jiān)察其運行狀態(tài)，并做好數(shù)據(jù)記錄。2022-6-1

37、9782.5.1 2.5.1 變壓器的維護變壓器的維護 檢查變壓器的音響是否正常。變壓器的正常音響應是均勻的嗡嗡聲。如果音響較正常時重，說明變壓器過負荷。如果音響尖銳，說明電源電壓過高。 檢查油溫是否超過允許值。油浸變壓器上層油溫一般不應超過85，最高不應超過95。油溫過高可能是變壓器過負荷引起，也可能是變壓器內(nèi)部故障。2022-6-1979變壓器的維護（變壓器的維護（2 2） 檢查油枕及瓦斯繼電器的油位和油色，檢查各密封處有無滲油或漏油現(xiàn)象。油面過高，可能是冷卻裝置運行不正?；蜃儔浩鲀?nèi)部故障等原因引起的；油面過低，可能有滲油、漏油現(xiàn)象。變壓器油正常時應為透明略帶淺黃色。如油色變深變暗，則說明

38、油質(zhì)變壞。 檢查瓷套管是否清潔，有無破損裂紋和放電痕跡；檢查高低壓接頭的螺栓是否緊固，有無接觸不良和發(fā)熱現(xiàn)象。2022-6-1980變壓器的維護（變壓器的維護（3 3） 檢查防爆膜是否完整無損：檢查吸濕器是否暢通，硅膠是否吸濕飽和。 檢查接地裝置是否正常。 檢查冷卻、通風裝置是否正常。 檢查變壓器及其周圍有無其他影響其安全運行的異物（如易燃易爆物等）和異?，F(xiàn)象。 在巡視中發(fā)現(xiàn)的異常情況，應記入專用記錄本內(nèi)，重要情況應及時向上級匯報，請示處理。2022-6-19812.5.2 2.5.2 變壓器常見故障分析變壓器常見故障分析 在運行過程中，變壓器可能發(fā)生各種不同的故障。造成變壓器故障的原因是多方

39、面的，要根據(jù)具體情況進行細致分析，并加以適當處理。 變壓器常見的故障主要有線圈故障、鐵芯故障及分接開關、瓷套管故障等。 其中，變壓器繞組故障最多，占變壓器故障的60%70%。繞組故障主要有匝間（或?qū)娱g）短路、對地擊穿和線圈相間短路等。其次是鐵芯故障，約占15%，鐵芯故障主要有鐵芯片間絕緣損壞、鐵芯片局部短路或局部熔毀、鋼片有不正常的響聲或噪聲等。2022-6-19821 1繞組故障繞組故障 （1）匝間短路 故障現(xiàn)象如下： 變壓器異常發(fā)熱。 氣體繼電器內(nèi)氣體呈灰白色或藍色，有跳閘回路動作。 油溫增高，油有時發(fā)出“咕嘟”聲。 一次側(cè)電流增高。 各相直流電阻不平衡。 故障嚴重時，差動保護動作，供電側(cè)的過電流保護裝置也要動作。2022-6-1983故障產(chǎn)生的可能原因：故障產(chǎn)生的可能原因： 變壓器進水，水浸入繞組。 由于自然損壞、散熱不良或長期過負荷造成絕緣老化，在過電流引起的電磁力作用下，造成匝間絕緣損壞。 繞組繞制時導線有毛刺，導線焊接