Change life with heartWritten By： Date:Part 1Part 2Part 3INDEXPart 4变压器的工作原理变压器的工作原理变压器原理及维护变压器的用途及分类变压器基本结构运行及分析Part 5BOECD干式变压器参数及分布变压器的故障与维护电气科2Change life with heartPart 1:变压器的工作原理图一变压器:变压器是利用电磁感应作用将一种电压、电流的电能转换成同频率的另一种电压、电流的电能。(也 称为一种静止的电机）原理如（图一）所示：一个铁芯:提供磁通的闭合路径，两个绕组:1次侧绕组(原边)N1,2次侧绕组(副边)N2。工作原理:变压器的基本工作原理是电磁感应原理。当交流电压加到一次侧绕组后交流电流流入该绕组就产生励 磁作用，在铁芯中产生交变的磁通，这个交变磁通不仅穿过一次侧绕组，同时也穿过二次侧绕组，它 分别在两个绕组中引起感应电动势。这时如果二次侧与外电路的负载接通，便有交流电流流出，于是 输出电能。当1次绕组接交流电压后，电流i0,该电流在铁芯中产生一个交变的主磁通,在两个绕组中分别产生 感应电势e1和e2。E:感应电势N:匝数：磁通3Change life with heart一次线圈Part 1:变压器的工作原理变压器的主要部件是一个铁心线圈。这两个线圈具有不同的匝数，且互相绝缘，如(图1.1)所示。接 入电源线圈称为一次绕组，其电压、电流及电动势的相量分别为U1及I1 ,E1绕组的匝数为N1。与负 载相联的线圈称为二次绕组，其电压、电流及电动势的相量分别为U2.I2及E2、绕组的匝数为 N2。两 个绕组的磁通称为主磁通。将电路中惯用的电压、电流及电动势相量的正方向示于(图1.1)。根据 电磁感应定律，可写出电压、电动势的方程式（图1.2）:(1.1)二次线圈U1:一次侧电压U2:二次侧电压I1:一次侧电流I2:二次侧电流(1.2)4Change life with heart由此可知，一、二次感应电动势的大小与电源频率、绕组匝数和主磁通最大值成正比，且 在相位上滞后主磁通90。上式表明，变压器一、二次绕组的电压比就等于一、二次绕组的匝数比。因此，要使一、二 次绕组有不同的电压，只要使一、二次绕组有不同的匝数即可。例如一次绕组的匝数N1为二次绕 组匝数N2的一倍（k=2），便是21的降压变压器；反之，则是12的升压变压器。变压器就是 按照“动电生磁，动磁生电”的电磁感应原理制成的。这就是变压器的变压原理。E1、E2的相量表达式为：E1=4.44N1m上式中K变压器的电压比（亦称匝数比）。可写为：Part 1:变压器的工作原理5Change life with heartPart 1:变压器的工作原理副线圈 产生感 应电动势变压器的特点：1、变压器不能改变稳恒电压2、变压器不能改变交流电的周期和频率3、输出电压由输入电压决定输入功率由输出功率决定输入电流由输出电流决定原线圈 接 交 流 电在铁芯中 产生变化 的磁通量副线圈中 如有电流在铁芯中 产生变化 的磁通量原线圈 产生感 应电动势互感现象是变压器工作的基础6Change life with heartPart 2:变压器的用途及分类a)按照用途分类：电力变压器：电力系统传 输电能的升压 变压器/降 压变压器/配电变压器等。电炉变压器(专用) 给电 炉(如炼钢炉)供电。整流变压器(专用)： 给直 流电力机车供电仪用变压器：用在测量设备 中如电压，电流互感器。电子变压器：用在电子线路 中。7Change life with heartPart 2:变压器的用途及分类b:电力变压器类别-冷却方式油浸式变压器铁芯和绕组都一起浸入灌满了变压器油的油箱中，可以加强绝缘和改善冷却散 热条件（大容量）。干式变压器 绕组置于气体中（空气或六氟化硫气体），或是浇注环氧树脂绝缘。它们大多在 部分配电网内用作配电变压器。目前已可制造到35KV级，其应用前景很广。充气式变压器绝缘性能优于油浸式（大容量）SF6。电力变压器类别-冷却方式如下图:干式变压器油浸式变压器强迫油循环电力变压器电力变压器类别-冷却方式8Change life with heartPart 2:变压器的用途及分类单相变压器三相变压器C:电力变压器类别-调压方式有载调压变压器无载调压变压器d:电力变压器类别-相数9Change life with heart变压器真空浇注机变压器系列绕线机配电变压器升压变压器降压变压器Part 2 :变压器的用途及分类变压器相关资料10Change life with heartPart 3:变压器基本结构变压器器身油箱出线装置（包括套管等）铁芯绕组绝缘引线（包括调压装置、引线夹件等 ）油箱本体附件（包括油枕、油门闸阀等）冷却装置（包括散热器、风扇、油泵等）保护装置（包括防爆阀、气体继电器、测温元件、呼吸器等）变压器结构与器身构造11Change life with heart变压器主要部件是绕组和铁心(器身)。绕组是变压器的通电的地方，铁心是变压器的磁路。二者构成变压器的核心即电磁部分。除了电磁部分，还有油箱/冷却装置/绝缘套管/调压和保护装置等部件。(1)铁心（图1.3）型式：心式(结构简单工艺简单应用广泛)/壳式(用在小容量变压器和电炉变压器)。材料：一般由0.35mm/0.5mm冷轧(也用热轧)硅钢片叠成。铁心交叠：相邻层按不同方式交错叠放，将接缝错开。偶数层刚好压着奇数层的接缝，从而 减少了磁阻，便于磁通流通。铁心柱截面形状：小型变压器做成方形或者矩形；大型变压 器做成阶梯形。 Part 3:变压器基本结构（图1.3）12Change life with heart变压器的基本结构分为四个部分： 铁芯变压器的磁路； 绕组变压器的电路； 绝缘结构； 油箱等其他部分。变压器的铁芯和绕组是变压器的主要部分，称为变压器的器身。下 面着重介绍变压器铁芯和绕组的结构。1铁芯铁芯由铁柱和铁轭两部分组成。铁柱上装有绕组，铁轭则作为闭合磁路之用。为了减少 铁芯中的磁滞和涡流损耗，铁芯一般用含硅量较高、厚度为0.35 mm、表面涂有绝缘漆 的热轧或冷轧硅钢片叠装而成。铁芯的基本形式有壳式和心式两种。如图1.4，1.5所示。芯式结构是铁轭只靠着绕组的 顶面和底面，而不包围绕组的侧面，如图1.5所示。壳式结构的机械强度较高，但制造工 艺复杂,用材较多，通常用于低压、大电流的变压器或小容量的电力变压器，图1.4所示。 心式结构比较简单，绕组的装配及绝缘也较容易，国产电力变压器均采用心式结构.Part 3:变压器基本结构13Change life with heart图1.4 壳式变压器1铁芯柱;2铁轭;3绕组图 Part 3:变压器基本结构图1.5 心式变压器 1铁芯柱;2铁轭;3高压绕组;4低压绕组14Change life with heart图1.6 叠接式铁芯的叠片次序(a)单相铁芯;(b)三相铁芯变压器的铁芯一般采取将硅钢片裁成条形，然后进行叠装而成。在叠片时，为减少接缝间隙以减小励磁电流，采用叠接式，即将上层和下层叠片的接缝错开，如图1.6所示。Part 3:变压器基本结构15Change life with heart2:绕组绕组是用绝缘扁线或圆铜线绕成。接于高压电网的绕组称为高压绕组；接于低压电网的绕组称为 低压绕组。根据高、低压绕组的相对位置，绕组可分为同心式和交叠式两种类型。同心式绕组的高、低压绕组同心套在铁芯柱上，如图1.7所示。为便于绝缘，一般低压绕组套在 里面。并以绝缘纸筒隔开。同心式绕组结构简单，制造方便，国产电力变压器均采用这种结构.3:其他结构部件变压器的器身放在装有变压器油的油箱内。变压器油既是绝缘的介质，又是一种冷却介质。为使 变压器油能较长久地保持良好状态，在变压器油箱上面装有圆筒形的储油柜。储油柜通过管与油 箱相通，柜内油面高度随着油箱内变压器油的热胀冷缩而变动，储油柜使油与空气的接触面积减 小，从而减少油的氧化和水分的侵入。油箱的结构与变压器的容量、发热情况密切相关。变压器的容量越大，发热问题就越严重。在小 容量（20KVA以下）变压器中采用平壁式油箱；容量稍大的变压器，在油箱壁上焊有散热油管以 增加散热面积，称为管式油箱。对容量为300010000KVA的变压器，把油管先做成散热器，然 后再把散热器安装在油箱上，这种油箱称为散热器式油箱。容量大于10000KVA变压器，需采用 带有风扇冷却的散热器。对50000KVA及以上的大容量变压器，采用强迫油循环的冷却方式。Part 3:变压器基本结构16Change life with heartPart 3:变压器基本结构1信号式温度计 ; 2吸湿器; 3储油柜; 4油表; 5安全气道; 6气体继电器; 7高压套管; 8低压套管; 9分接开关; 10油箱; 11铁芯; 12线圈; 13放油阀门图1.7 油浸式电力变压器干式变压器冷却风机浇注式线圈分接头高压侧进线低压侧出线17Change life with heart(4)变压器的型号和额定值每台变压器上都有铭牌，以表明该设备的额定值和使用条件。变压器的额定值是制造厂对变压器 正常使用所作的规定，在规定的额定值状态下运行，可以保证长期可靠的工作，并且有良好的性 能。变压器型号：相数：S=三相 D=单相三相铝线额定容量 1000KVA高压边额定电压10KV干式变型号S G (C) Z B X X / X额定电压（KV)额定容量（ KVA)设计序号低压箔式绕组有载调压固体成型绝缘敞开式非包封绝缘Part 3:变压器基本结构之参数18Change life with heart额定电压U1N/U2N单位为V或者kV。U1N为正常运行时1次侧应加的电压。U2N为2次侧加额定电压、2次侧处于空 载状态时的电压。三相变压器中，额定电压指的是线电压。额定容量SN：公式=单位为VA/kVA/MVA ,SN为变压器的视在功率。通常把变压器1、2次侧的额定容量设计为相同 。额定电流：单位为A/kA。是变压器正常运行时所能承担的电流，在三相变压器中均代表线电流 。公式=I=S/ U 额定频率：国标工频为50HZ。铭牌上还会给出三相联接组以及相数m/阻抗电压Uk/型号/运行方式/冷却方式/重量等数据。额定温升：变压器的额定温升是以环境温度+40C作参考，规定在运行中允许变压器的温度超出 参考环境的最大温升。短路电压：也称阻抗电压，系指一侧绕组短路，另一侧绕组达到额定电流时所施加的电压与额定 电压的百分比。 短路损耗：一侧绕组短路，另一侧绕组施以电压使两侧绕组都达到额定电流时的有功损耗，单位 以瓦(W)或千瓦(kW)表示。Part 3:变压器基本结构之参数kVA10003N2N2 NIUS=19Change life with heart阻抗电压（短路阻抗） 阻抗电压也称短路电压（Uz%），它表示变压器通过额定电流时在变压器自身阻抗上所产生的 电压损耗。 正常运行时，阻抗电压少一些较好，因为阻抗电压过大时，会产生过大的电压降，而在变压器 发生短路时，阻抗电压大一些较好，因可以限制短路电流，否则变压器经受不住短路电流冲击 。绝缘:绝缘材料的耐热等级：绝缘耐热等级A E B F H C 耐 热 温 度105 120 130 155 180 2201、绝缘等级：绝缘材料按其耐热程度可分为7个等级，它们的最高允许温度也各不相同。各级 绝缘材料通常有：Y级绝缘材料：棉纱、天然丝、再生纤维素为基础的纱织品，纤维素纸、纸板、木质板等。A级绝缘材料：经耐温达 的液体绝缘材料浸渍过的棉纱、天然丝、再生纤维素等制成的纺织品 、浸渍过的纸、纸板、木质板等。E级绝缘材料：聚脂薄膜及其纤维等。B级绝缘