電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)2變壓器

電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)

第二章變壓器2024/11/722.1變壓器結(jié)構(gòu)及工作原理2024/11/732.1.1變壓器基本工作原理

變壓器依據(jù)電磁感應(yīng)定律工作。如圖2-1所示，它的結(jié)構(gòu)主要是由兩個(gè)（或兩個(gè)以上）互相絕緣的繞組套在一個(gè)共同的鐵心上。繞組之間有磁的耦合，但沒(méi)有電的直接聯(lián)系。通常兩個(gè)繞組中一個(gè)接到交流電源，稱為一次繞組（一次側(cè)或原繞組）。另一個(gè)繞組接到負(fù)載，稱為二次繞組（二次側(cè)或副繞組）。2024/11/74變壓器的基本工作原理2024/11/75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、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(dá)到改變電壓的目的。這就是變壓器利用電磁感應(yīng)原理，把一種電壓等級(jí)的交流電能轉(zhuǎn)變成頻率相同的另一種電壓等級(jí)的交流電能的基本工作原理。

2024/11/762.1.2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(jìn)行分類。

⒈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(shí)驗(yàn)等）；

⒉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；

⒊按相數(shù)分類為：?jiǎn)蜗嘧儔浩鳌⑷嘧儔浩鳎?/p>

⒋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。

2024/11/77各種變壓器2024/11/782.1.3變壓器的結(jié)構(gòu)

變壓器的主要結(jié)構(gòu)：

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。2024/11/79電力變壓器結(jié)構(gòu)

如圖2-2所示是一臺(tái)三相油浸式電力變壓器的外形。電力變壓器的主要結(jié)構(gòu)部件有：鐵心和繞組兩個(gè)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。2024/11/7101.鐵心

2024/11/711

鐵心外形

圖2-4所示是一臺(tái)三相雙繞組變壓器鐵心的外形圖。鐵心既是構(gòu)成變壓器磁路的主要部分，它又是變壓器的機(jī)械骨架，其作用是使兩個(gè)繞組的磁耦合達(dá)到最佳狀態(tài)。

2024/11/7122.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(dǎo)線繞制而成。為了便于絕緣，裝配時(shí)，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(shè)置有油道（或氣道），以加強(qiáng)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(shí)成為器身。

2024/11/713繞組分布2024/11/714繞組的型式

從高、低壓繞組之間的相對(duì)位置來(lái)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，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。2024/11/715繞組的型式

根據(jù)變壓器的電壓等級(jí)和不同容量的要求，其中常用同心式繞組的結(jié)構(gòu)按其繞制方法不同又可分為圓筒式、糾結(jié)式、連續(xù)式、螺旋式等基本型式。2024/11/7163.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(guò)油箱蓋時(shí)，必須經(jīng)過(guò)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(jí)傘形，10kV～35kV套管采用充油結(jié)構(gòu)。內(nèi)部絕緣是指油箱蓋內(nèi)部的絕緣，主要是繞組絕緣、內(nèi)部引線絕緣等。

2024/11/7174.油箱及其它附件

（1）油箱及變壓器油

（2）儲(chǔ)油柜

（3）散熱器

（4）氣體繼電器

（5）安全氣道

1—主油箱；2—儲(chǔ)油箱；3—?dú)怏w繼電器；4—安全氣道

2024/11/718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(hù)裝置。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，故障點(diǎn)會(huì)局部產(chǎn)生高溫，使得其油溫升高，當(dāng)油內(nèi)含有的空氣被排出時(shí)，或當(dāng)故障點(diǎn)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(shí)，為了保護(hù)油箱不致爆炸，在變壓器上裝置了氣體繼電器的安全氣道。1—開(kāi)口杯；2—磁鐵；3—干簧觸點(diǎn)(信號(hào)用)；4—磁鐵；5—擋板；6—干簧觸點(diǎn)(跳閘用)2024/11/7192.1.4變壓器的額定值

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，標(biāo)注在銘牌上的，代表變壓器在規(guī)定使用環(huán)境和運(yùn)行條件下的主要技術(shù)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（VA、kVA、MVA）；

2.額定電壓、（V，kV）；

3.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(biāo)有相數(shù)、運(yùn)行方式、連接組別、短路阻抗、接線圖等說(shuō)明。

2024/11/720問(wèn)題與思考：

1.變壓器的主要結(jié)構(gòu)是什么？各起什么作用？

2.變壓器主要有哪幾個(gè)額定值？2024/11/7212.2單相變壓器

2.2.1變壓器的空載運(yùn)行

如圖2-15所示，變壓器的一次繞組AX接在電源上、二次繞組ax開(kāi)路，即二次側(cè)電流等于零的運(yùn)行狀態(tài)稱為空載運(yùn)行。

2024/11/722空載運(yùn)行時(shí)的磁通、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(shí)間而變化的交變量，要建立它們之間的相互關(guān)系，必須先規(guī)定各量的正方向，按習(xí)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(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向與產(chǎn)生它的磁通的正方向符合右手螺旋定則。

2024/11/723變壓器的磁通

主磁通：其磁力線沿鐵心閉合，同時(shí)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(guān)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(guān)系。2024/11/7242.電壓平衡方程式、變比

在圖2-15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)電壓平衡方程式：

2024/11/725變壓器的變比

在變壓器中，一次繞組的電動(dòng)勢(shì)與二次繞組的電動(dòng)勢(shì)之比稱為變比。

當(dāng)變壓器空載運(yùn)行時(shí),由于電壓,

二次側(cè)空載電壓：對(duì)于三相變壓器，變比指一次繞組與二次繞組的相電勢(shì)之比。

2024/11/7263.空載電流

變壓器空載運(yùn)行時(shí)，一次繞組中的電流稱為空載電流?？蛰d電流在變壓器運(yùn)行中的作用是產(chǎn)生交變主磁通，所以空載電流就是勵(lì)磁電流。

2024/11/7274.空載運(yùn)行時(shí)的相量圖

變壓器空載時(shí)各物理量的相位關(guān)系

2024/11/7285.變壓器空載運(yùn)行時(shí)的等效電路

2024/11/729變壓器的空載電流

變壓器空載運(yùn)行時(shí)，一次繞組中的電流稱為空載電流，用表示?？蛰d電流在變壓器運(yùn)行中的作用是產(chǎn)生交變主磁通，所以空載電流就是勵(lì)磁電流。變壓器在空載時(shí)，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(duì)于電力變壓器，鐵芯都是飽和的。勵(lì)磁電流呈尖頂波，除了基波外，還有較強(qiáng)的三次諧波和其他高次諧波。在變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，這些諧波很小，影響完全可以忽略，一般測(cè)量得到的空載電流就是有效值。

2024/11/7302.2.2變壓器的負(fù)載運(yùn)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(fù)載，這種運(yùn)行狀態(tài)稱為負(fù)載運(yùn)行。2024/11/7312.負(fù)載運(yùn)行時(shí)的等效電路

為了得到變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的等效電路，先要進(jìn)行繞組折算。通常是二次繞組折算到一次繞組，當(dāng)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(gè)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，折算后的變壓器變比。

2024/11/7323.負(fù)載運(yùn)行時(shí)的相量圖

根據(jù)折算后的方程式組，可以繪制出變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的相量圖，它清楚地表明各物理量的大小和相位關(guān)系。

2024/11/7332.2.3變壓器參數(shù)的測(cè)定

當(dāng)用基本方程式、等效電路、相量圖求解變壓器的運(yùn)行性能時(shí)，必須知道變壓器的勵(lì)磁參數(shù)、和短路參數(shù)、。這些參數(shù)在設(shè)計(jì)變壓器時(shí)可用計(jì)算方法求得，對(duì)于已制成的變壓器，可以通過(guò)空載試驗(yàn)、短路試驗(yàn)求取。

2024/11/7341.空載實(shí)驗(yàn)2024/11/7352.短路試驗(yàn)2024/11/7362.2.4變壓器的運(yùn)行特性1.電壓調(diào)整率在變壓器分析過(guò)程中,通常用電壓調(diào)整率來(lái)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(fù)載功率因數(shù)一定,變壓器從空載到負(fù)載時(shí),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(gè)非常重要的指標(biāo)。2024/11/737變壓器在不同負(fù)載時(shí)的端電壓變化率

2024/11/7383.變壓器的效率

變壓器的效率計(jì)算公式由于變壓器是進(jìn)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(guò)程中,都必然會(huì)產(chǎn)生損耗,從而使得變壓器的輸出功率一定會(huì)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2024/11/739變壓器的效率曲線

2024/11/740問(wèn)題與思考：

3.變壓器中各電磁量如何規(guī)定正方向？

4.什么是變壓器的空載電流？空載電流都是正弦基波嗎？2024/11/7412.3三相變壓器

2.3.1三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(yīng)用最廣泛。三相變壓器可以是由三臺(tái)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(diǎn)。

2024/11/7421.三相變壓器組的磁路系統(tǒng)

將三臺(tái)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。這種變壓器組的各相磁路是相互獨(dú)立的，彼此無(wú)關(guān)。當(dāng)一次側(cè)施加三相對(duì)稱交流正弦電壓時(shí)，三相繞組的主磁通ΦA(chǔ)、ΦB、ΦC也是對(duì)稱的。由于各相的磁路完全相同，因此三相空載電流也是對(duì)稱的。

2024/11/7432.三相芯式變壓器的磁路

三相芯式變壓器的鐵心，是將三臺(tái)單相變壓器的鐵心合在一起經(jīng)演變而成的。當(dāng)繞組流過(guò)三相交流電時(shí)，通過(guò)中間鐵心柱的磁通便是A、B、C三個(gè)鐵心柱磁通的相量和。2024/11/744兩種變壓器的比較

組式變壓器三相鐵心相互獨(dú)立，三相磁路沒(méi)有關(guān)聯(lián),三相磁路對(duì)稱,三相電流平衡,便于拆開(kāi)運(yùn)輸,并可以減少備用容量。心式變壓器鐵心互不獨(dú)立，三相磁路互相關(guān)聯(lián)；中間相的磁路短，磁阻小，勵(lì)磁電流不平衡，但對(duì)實(shí)際運(yùn)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(diǎn)在于：（1）采用三相心式變壓器供電時(shí)，任何一相發(fā)生故障，整個(gè)變壓器都要進(jìn)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(duì)于大型變壓器來(lái)說(shuō)，如果采用心式結(jié)構(gòu)，體積較大，運(yùn)輸不便?；谝陨峡紤]，為了節(jié)省材料，多數(shù)三相變壓器采用心式結(jié)構(gòu)。但對(duì)于大型變壓器而言，為了減少備用容量以及確保運(yùn)輸方便，一般都是三相組式變壓器。2024/11/7452.3.2三相變壓器繞組的連接1.三相變壓器繞組連接

（1）三相繞組的標(biāo)志

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，繞組的首、末端標(biāo)志符號(hào)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(diǎn)。

2024/11/746（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(duì)變壓器的運(yùn)行性能有較大影響。一般來(lái)說(shuō)三相繞組可以根據(jù)需要連接成星形（Y）或者三角形（Δ或d)。

2024/11/7471)星形連接（Y）

以一次繞組為例，將三個(gè)繞組的末端U2、V2、W2（X、Y、Z）連接在一起，構(gòu)成中性點(diǎn)；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(dāng)中性點(diǎn)引出時(shí)，其出線端標(biāo)以N，如圖2-31（b)所示。高壓繞組的星形連接用符號(hào)“Y”表示，低壓繞組的星形連接用符號(hào)“y”表示。若有中線引出，分別用YN或yn表示。

2024/11/7482)三角形（Δ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(gè)閉合回路,便是三角形連接.它有兩種不同的連接順序:

①三角形“順序”連接：

②三角形“逆序”連接：

2024/11/7492.三相變壓器的連接組標(biāo)號(hào)

變壓器一、二次繞組的繞向、連接方式不同，對(duì)應(yīng)的電壓相位關(guān)系也不同，這種關(guān)系是以連接組來(lái)表示的。連接組的問(wèn)題包括變壓器兩側(cè)對(duì)應(yīng)相之間的相對(duì)極性、同一側(cè)各相之間的標(biāo)號(hào)等問(wèn)題。

2024/11/750（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(shí)，在兩個(gè)繞組中要感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，在某一瞬時(shí)，一次繞組某一點(diǎn)電位為正，則二次繞組也必然有一個(gè)電位為正的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，這兩個(gè)對(duì)應(yīng)同極性點(diǎn)稱作同名端。同名端在圖上用符號(hào)“*”或“·”表示。對(duì)于單相變壓器，當(dāng)一次、二次側(cè)繞組的首端是同名端時(shí)，一、二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)的相位相同；當(dāng)一次、二次側(cè)繞組的首端不是同名端時(shí)，一、二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)的相位相反。

2024/11/7512）繞組的標(biāo)志極性和相量

2024/11/752（2）三相變壓器的連接組標(biāo)號(hào)

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(hào)前面的符號(hào)表示高壓側(cè)的接線方式,逗號(hào)后面的符號(hào)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。

2024/11/753連接組標(biāo)號(hào)

僅用連接組還不能準(zhǔn)確表達(dá)三相變壓器的實(shí)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(dòng)勢(shì)可能有不同的相位關(guān)系,因此,還必須標(biāo)示連接組標(biāo)號(hào)。加了標(biāo)號(hào)的連接組統(tǒng)稱為連接組標(biāo)號(hào)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(shí)鐘表示法來(lái)標(biāo)示的。即三相變壓器的連接組別是用一、二次側(cè)對(duì)應(yīng)相線電勢(shì)之間的相位關(guān)系來(lái)描述的。實(shí)際變壓器一、二次側(cè)對(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)鐘表盤上的12個(gè)位置。

2024/11/754根據(jù)繞組連接圖來(lái)判斷連接組別的步驟

首先畫出原邊繞組相電動(dòng)勢(shì)的相量圖，并根據(jù)連接方式求出其線電動(dòng)勢(shì)；然后把U點(diǎn)當(dāng)作u點(diǎn)，再根據(jù)同名端來(lái)確定副邊繞組相電動(dòng)勢(shì)與原邊繞組相電動(dòng)勢(shì)的相位關(guān)系；畫出副邊相電動(dòng)勢(shì)的相量圖后，由其連接方式求出副邊的線電動(dòng)勢(shì)；最后根據(jù)相量圖所示的原、副邊繞組線電動(dòng)勢(shì)相位差，得出其連接組標(biāo)號(hào)。

2024/11/755

根據(jù)連接組別畫繞組連接圖

下面以Y,y8、Y,d5為例來(lái)說(shuō)明，如何根據(jù)三相變壓器連接組別來(lái)畫出其繞組的連接圖。

①先畫出原、副邊繞組的接線方式，定義原邊繞組的出線標(biāo)志U及相電動(dòng)勢(shì)、線電動(dòng)勢(shì)。

②根據(jù)連接組標(biāo)號(hào)，在相量圖中畫出副邊繞組的相電動(dòng)勢(shì)、線電動(dòng)勢(shì)。

③根據(jù)原、副邊線電動(dòng)勢(shì)的相位關(guān)系，確定出副邊繞組的出線端標(biāo)志和同名端。

2024/11/756變壓器的標(biāo)準(zhǔn)連接組標(biāo)號(hào)

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：?jiǎn)蜗嚯p繞組變壓器有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)連接組I,I0。

三相雙繞組變壓器有5種標(biāo)準(zhǔn)連接組：Y,yn0/Y,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(dòng)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。

2024/11/7572.3.3變壓器的并聯(lián)運(yùn)行

在現(xiàn)代發(fā)電站和變電所中，常常采用多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行的方式。所謂的并聯(lián)運(yùn)行，就是將兩臺(tái)或多臺(tái)符合并聯(lián)運(yùn)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(yùn)行的方式。2024/11/758變壓器采用并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)：

（1）根據(jù)負(fù)載的大小，調(diào)整并聯(lián)運(yùn)行的變壓器的臺(tái)數(shù)，以提高運(yùn)行效。根據(jù)負(fù)載的大小調(diào)整投入并聯(lián)運(yùn)行變壓器的臺(tái)數(shù)，從而減少能量損耗，保障經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

（2）為了不停電檢修變壓器，以提高供電的可靠性。多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，若其中一臺(tái)發(fā)生故障或需檢修時(shí)，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(fù)載的逐步增長(zhǎng)來(lái)增加并聯(lián)運(yùn)行變壓器的臺(tái)數(shù)，分批安裝變壓器，避免一次投資較大。

2024/11/7591.變壓器理想并聯(lián)時(shí)的條件

（1）變壓器并聯(lián)運(yùn)行的理想情況

1）空載運(yùn)行時(shí)，為了減少繞組銅耗，應(yīng)保證并聯(lián)運(yùn)行的變壓器之間無(wú)環(huán)流；

2）負(fù)載運(yùn)行時(shí)，為了使各并聯(lián)運(yùn)行的變壓器都能得到充分利用，每臺(tái)變壓器應(yīng)該按其容量成比例地承擔(dān)負(fù)載；

3）負(fù)載運(yùn)行時(shí)，為了提高帶載能力，并聯(lián)運(yùn)行各變壓器的負(fù)載電流應(yīng)同相位。

2024/11/760（2）變壓器并聯(lián)運(yùn)行應(yīng)滿足的條件

為了達(dá)到上述的變壓器并聯(lián)運(yùn)行的理想情況，并聯(lián)運(yùn)行的變壓器必須滿足以下條件：

1)各臺(tái)變壓器的連接組標(biāo)號(hào)必須相同；

2)各臺(tái)變壓器的額定電壓和變比應(yīng)相等；

3)各臺(tái)變壓器的短路阻抗標(biāo)幺值要相等，阻抗角也要相同。2024/11/7612.對(duì)并聯(lián)運(yùn)行條件的分析

（1）連接組別標(biāo)號(hào)不同對(duì)變壓器并聯(lián)運(yùn)行的影響在并聯(lián)的條件中，連接組標(biāo)號(hào)相同應(yīng)絕對(duì)保證。連接組標(biāo)號(hào)不同的變壓器，雖然滿足第2、第3兩個(gè)條件，但其相位差是其組別標(biāo)號(hào)之差乘以300即連接組標(biāo)號(hào)不同的兩臺(tái)變壓器二次側(cè)電壓相位至少相差300。2024/11/762問(wèn)題與思考：

5.三相組式變壓器和三相芯式變壓器在結(jié)構(gòu)上有何區(qū)別？各有什么特點(diǎn)？2024/11/7632.4特殊變壓器

在工業(yè)企業(yè)中，有許多應(yīng)用于不同場(chǎng)合的特殊結(jié)構(gòu)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(diǎn)。

2024/11/7642.4.1自耦變壓器

自耦變壓器的特點(diǎn)是一、二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(dǎo)線截面積不同，匝數(shù)也不等。2024/11/765自耦變壓器的簡(jiǎn)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(yīng)作用傳遞，而從圖2-25可見(jiàn)，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(dǎo)過(guò)來(lái)的。綜上所述，一臺(tái)電壓比為的自耦變壓器所傳遞的功率相當(dāng)于一臺(tái)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(dǎo)的功率。因此，自耦變壓器也就可以利用普通變壓器的理論來(lái)分析了。

根據(jù)上述結(jié)論，即可直接畫出自耦變壓器的簡(jiǎn)化等效電路。2024/11/766自耦變壓器的繞組容量

由于自耦變壓器有傳導(dǎo)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(guò)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(yīng)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(lái)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)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(dǎo)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。

2024/11/767感應(yīng)傳遞和傳導(dǎo)傳遞的容量

自耦變壓器總的輸出容量中，感應(yīng)傳遞和傳導(dǎo)傳遞的容量所占比例分別為：

由公式可見(jiàn)，當(dāng)（兩側(cè)端電壓間的電壓比）接近1時(shí)，傳導(dǎo)容量遠(yuǎn)大于感應(yīng)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(yīng)用范圍，在電力系統(tǒng)中用以連接電壓級(jí)別相差不大的兩個(gè)系統(tǒng)。2024/11/768自耦變壓器的優(yōu)缺點(diǎn)

在變壓器中傳導(dǎo)容量產(chǎn)生的損耗遠(yuǎn)較感應(yīng)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(diǎn)是（自耦變壓器的短路阻抗）較小，發(fā)生短路故障時(shí)有較大的短路電流。其次是因兩側(cè)有電的連接，低壓側(cè)所接設(shè)備有可能經(jīng)受高壓側(cè)的電壓，必須有相應(yīng)的絕緣配合。特別在是較大時(shí)，增加絕緣水平花費(fèi)甚大，這時(shí)使用自耦變壓器看來(lái)反而不經(jīng)濟(jì)了。2024/11/7692.4.2互感器

在測(cè)量高壓線路的電壓電流時(shí)，為安全起見(jiàn)，要求測(cè)量?jī)x表與高壓線路間有電氣隔離；同樣，在對(duì)交流大電流進(jìn)行測(cè)量時(shí)，為了安全，要求不是實(shí)測(cè)而是采樣。互感器就是用來(lái)實(shí)現(xiàn)這一要求的?；ジ衅魇且环N特殊結(jié)構(gòu)和特殊運(yùn)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(cè)量?jī)x表，因變壓器一、二次繞組間無(wú)電的連接，這就實(shí)現(xiàn)了高壓線路與測(cè)量?jī)x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。2024/11/7701．電壓互感器

電壓互感器原理圖如圖2-27所示。實(shí)際上它的結(jié)構(gòu)是一臺(tái)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(fù)載為電壓表，它的阻抗很大。因此，電壓互感器工作時(shí)猶如一臺(tái)空載變壓器，在略去勵(lì)磁電流及漏阻抗壓降時(shí)，所以直接就得到了高壓線路的電壓。2024/11/771電壓互感器的結(jié)構(gòu)

為了保證測(cè)量的精度，電壓互感器在結(jié)構(gòu)上應(yīng)具有下列特點(diǎn)：鐵芯不飽和，采用鐵耗小的高檔電工鋼片，繞組導(dǎo)線較粗以減小電阻，繞組繞制時(shí)應(yīng)盡量減小漏磁通。2024/11/772使用電壓互感器時(shí)的要點(diǎn)

使用電壓互感器時(shí)要特別注意以下兩點(diǎn)：

1.二次側(cè)絕對(duì)不允許發(fā)生短路，因?yàn)槎搪冯娏骱艽?，可能發(fā)熱燒壞互感器一、二次間的絕緣，導(dǎo)致高壓電侵入低壓回路，危及人身和設(shè)備安全；

2.為保障人身安全；電壓互感器的鐵芯和次級(jí)繞組的一端必須可靠接地。2024/11/7732．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(cè)量電流的高壓或大電流線路中。因?yàn)樵褦?shù)極少，一般只有一匝或幾匝，且導(dǎo)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(shè)計(jì)成5A或1A。電流互感器工作時(shí)二次側(cè)接阻抗極小的電流表，相當(dāng)于工作在短路狀態(tài)的變壓器。如略去勵(lì)磁電流，則按磁動(dòng)勢(shì)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。2024/11/774電流互感器的結(jié)構(gòu)

實(shí)際上，由于存在鐵耗和勵(lì)磁電流，電流互感器兩側(cè)電流并不是簡(jiǎn)單地與匝數(shù)成正比，因此帶來(lái)數(shù)值上的誤差，而且兩側(cè)電流也不是簡(jiǎn)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(shí)要盡量保證小氣隙，繞組要求電阻、漏抗盡量小。2024/11/775使用電流互感器的要點(diǎn)

在使用電流互感器時(shí)也有兩點(diǎn)要特別注意：

1.二次側(cè)絕對(duì)不允許開(kāi)路，否則一次側(cè)的巨大線路電流全部變成勵(lì)磁電流，鐵芯磁通密度劇增會(huì)引起嚴(yán)重發(fā)熱，二次側(cè)將出現(xiàn)危險(xiǎn)的過(guò)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。2024/11/776問(wèn)題與思考：6.使用電壓互感器和電流互感器時(shí)各要特別注意什么問(wèn)題？2024/11/7772.5變壓器的維護(hù)及故障分析

為了保證變壓器能安全可靠地運(yùn)行，在變壓器發(fā)生異常情況時(shí)，應(yīng)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患，做出相應(yīng)處理，將故障消除在萌芽狀態(tài)，達(dá)到防止出現(xiàn)嚴(yán)重故障的目的。因此，對(duì)變壓器應(yīng)該做定期巡回檢查，嚴(yán)格監(jiān)察其運(yùn)行狀態(tài)，并做好數(shù)據(jù)記錄。2024/11/7782.5.1變壓器的維護(hù)

①檢查變壓器的音響是否正常。變壓器的正常音響應(yīng)是均勻的嗡嗡聲。如果音響較正常時(shí)重，說(shuō)明變壓器過(guò)負(fù)荷。如果音響尖銳，說(shuō)明電源電壓過(guò)高。

②檢查油溫是否超過(guò)允許值。油浸變壓器上層油溫一般不應(yīng)超過(guò)85℃，最高不應(yīng)超過(guò)95℃。油溫過(guò)高可能是變壓器過(guò)負(fù)荷引起，也可能是變壓器內(nèi)部故障。2024/11/779變壓器的維護(hù)（2）③檢查油枕及瓦斯繼電器的油位和油色，檢查各密封處有無(wú)滲油或漏油現(xiàn)象。油面過(guò)高，可能是冷卻裝置運(yùn)行不正?；蜃儔浩鲀?nèi)部故障等原因引起的；油面過(guò)低，可能有滲油、漏油現(xiàn)象。變壓器油正常時(shí)應(yīng)為透明略帶淺黃色。如油色變深變暗，則說(shuō)明油質(zhì)變壞。

④檢查瓷套管是否清潔，有無(wú)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(wú)接觸不良和發(fā)熱現(xiàn)象。2024/11/780變壓器的維護(hù)（3）⑤檢查防爆膜是否完整無(wú)損：檢查吸濕器是否暢通，硅膠是否吸濕飽和。

⑥檢查接地裝置是否正常。

⑦檢查冷卻、通風(fēng)裝置是否正常。

⑧檢查變壓器及其周圍有無(wú)其他影響其安全運(yùn)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(yīng)記入專用記錄本內(nèi)，重要情況應(yīng)及時(shí)向上級(jí)匯報(bào)，請(qǐng)示處理。2024/11/7812.5.2變壓器常見(jiàn)故障分析

在運(yùn)行過(guò)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面的，要根據(jù)具體情況進(jìn)行細(xì)致分析，并加以適當(dāng)處理。變壓器常見(jiàn)的故障主要有線圈故障、鐵芯故障及分接開(kāi)關(guān)、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(duì)地?fù)舸┖途€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。2024/11/7821．繞組故障

（1）匝間短路

故障現(xiàn)象如下：

①變壓器異常發(fā)熱。

②氣體繼電器內(nèi)氣體呈灰白色或藍(lán)色，有跳閘回路動(dòng)作。

③油溫增高，油有時(shí)發(fā)出“咕嘟”聲。

④一次側(cè)電流增高。

⑤各相直流電阻不平衡。

⑥故障嚴(yán)重時(shí)，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，供電側(cè)的過(guò)電流保護(hù)裝置也要?jiǎng)幼鳌?024/11/783故障產(chǎn)生的可能原因：①變壓器進(jìn)水，水浸入繞組。

②由于自然損壞、散熱不良或長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷造成絕緣老化，在過(guò)電流引起的電磁力作用下，造成匝間絕緣損壞。

③繞組繞制時(shí)導(dǎo)線有毛刺，導(dǎo)線焊接不良、導(dǎo)線絕緣不良或線匝排列與換位、繞組壓裝等不正確，使絕緣受到損壞。

④由于變壓器短路或其他故障，線圈受到振動(dòng)與變形而損壞匝間絕緣。2024/11/784檢查與處理方法：

①吊出器身、進(jìn)行外觀檢查。

②測(cè)量直流電阻。

③將器身置于空氣中，在繞組上加10%~20%額定電壓，如有損壞點(diǎn)則會(huì)冒煙。

④一般需重繞繞組。2024/11/785（2）線圈斷線