第一篇变压 器 第一章变压器的用途、分类与结构 §1-1变压器的用途与分类 1,变压器的用途 为了把发电厂发出的电能经济地传输、合理地分配以及安全地使用，都要用到电力 变玉器.电力变压器是一个静止的电器，它是由绕在同一个铁心上的两个或两个以上的 绕组组成的，绕组之间通过交变的磁通相互联系着.它的功能是把一种等级的电压与电 流变成为同频率另一种等级的电压与电流. 图1-1是简单的输配电系统图.发电机发出的电压不可能太高，一只右10.5一 20kV,要想把发出的大功率电能直接送到很远的用电区去，几乎是不可能的.这是因 为，低电压大电流输电，除了在输电线路上产生很大的损耗外，线路上产生的压降也足 以使电能送不出去.为此，需要用升压变压器把发电机端电压升高到较高的输电电压.当 输电的功率一定时，电流就减小了，这样就能比较经济地把电能送出去.一般，当输电距 离越远、送的功率越大，要求的输电电压也越高.例如，输电距离为200一400km,输 送容量为200一300GW的箱电线，输电电压一般需要220kV:输电距离在1000km以上， 则要求有更高的输电电压。 二次变电所 变电区 -10kv0.4k 西11简单的电力系统图 当电能送到用电地区，还要用降压变压器把电压降低为配电电压，然后再送到各用 电分区，最后再经配电变压器把电压降到用户所需要的电压等级，供用户使用.大型动 力设备，采用6kV或10kV,小型动力设备和照明用电则为380V/220V, 为了把两个不同电压等级的电力系统彼此联系起来，常常用到三绕组变压器，如图 6
1-1中的联络变压器.此外，还有各种专门用途的变压器，如整流变压器、电炉变压器等 由此可见，变压器的用途十分广泛，其品种、规格也很多.通常，变压器的安装容量 约为发电机安装容量的6一8倍.所以变压器的生产和使用具有重要意义. 2,变压器的分类 变压器的种类很多 ,一般分为电力变压器和特种变压器两大类，电力变压器是电力 系统中输配电的主要设备，容量从几十kVA到几十万kVA；电压等级从几百伏到 500kV以上 电力变压器按用途分类： (1)升压变压器；(2)降压变压器，(3)配电变压器；(4)联络变压器 按变压器的结构分： (1)双绕组变压器：(2)三绕组变压器；(3)自耦变压器. 电力系统中用得最多的是双绕组变压器，其次是三绕组变压器和自耦变压器 §1-2电力变压器的主要结构部件 1.油浸式电力变压器 图1-2是一台双绕组变压器的示意图，它是把两个线圈赛在同一个铁心上构成的， 这两个线圈都叫做绕组。一般我们把接到交流电 楼的 源的绕组称为一次绕组；把接到负载（也叫负荷） 的绕组称为二次绕组.变压器一次绕组的电压不发电机 等于二次绕组的电压.一次电压大于二次电压时， 叫做升压变压器：否则就是降压变压器，电压高 的绕组也叫高压绕组；电压低的叫低压绕组. 变压盘 变压器的铁心和绕组是变压器的主要部分 图1-之双修组交压盘 统称为变压器器身.如果是油浸变压器，应把器身放在灌满变压器油的油箱内.目前，油 浸式变压器是生产量最大，应用最广的一种变压器.它的外形结构如图1-3所示. 油浸式电力变压器的结构可分为： (1)器身 包括铁心、线图、绝缘结构、引线和分接开关等 (2)油箱 包括油箱本体（箱盖、箱壁和箱底）和一些附件（放油阁门、小车、接地螺栓、铭牌 等). (3)冷却装置 包括散热器或冷却器 (4)保护装置 包括储油柜、油表、安全气道、吸湿器、测温元件、净油器和气体继电器等。 (5)出线装置 7
包括高压套管、低压套管等。 10 ☑o 图13盖浸式电力安压器 一吸湿器 储消柜5一表 6一安全气道 高压管 g11 铁心13 2.干式电力变压器 随着环氧树脂等新材料的出现，将变压器采用环氧树脂真空浇注成为一个整体，称 为干式变压器.目前在35kV及以下电压等级的配电系统，广泛应用干式变压器. 干式变压器具有如下的特点：(1)无油、无污染、难燃阻燃和自熄防火；(2)绝缘温 升等级高(F级绝缘，温升可达100K):(3)损耗小、效率高；(4)噪声小（在50B以 下)：(5)局部放电量小、可靠性高：(6)抗裂、抗温度变化，机械强度高，抗突发短路能 力强：(7)防潮性能好：(8)体积小、重量轻，安装简单，维护量小 目前在楼宇、地铁、机场等场所都得到应用。 §1-3变压器的发热与温升 变压器运行时，绕组里有铜损耗，铁心里有铁损耗以及各种附加损耗.这些损耗，一 方面影响变压器运行时的效率，一方面转变为热能，除导致变压器本身的温度升高外， 还把热量散发到周国的介质里去。 运行中的变压器，各部分温度的高低对绝缘材料有很大的影响.温度太高，会损坏
绝缘材料，使它失去绝缘能力，或者缩短使用寿命当然，也不能认为湿度越低越好，因 为各种绝缘材料都各有其允许的工作温度，如果在较低的温度下工作，说明绝缘材料没 有被充分利用，也不经济 决定变压器运行时祖度高低的因素有二：一是变压器产生的总相耗：另外是变压器 的散热能力.当变压器的发热量与散热量相等时，变压器各部分的温度就达到了稳定值。 这时变压器中某部分的湿度与周围冷却介质温度之差称为该部分的温升.变压器带额定 负载长期运行时，各部分的祖升都不应超过国家标准规定的数值，这样就可以保证变压 器能够正常工作一定的年限(20一30年).我国规定了环境最高温度为40℃.温升都是指 比环境温度40℃高出的温度值， §1-4变压器的额定数据 每台变压器都有一个铭牌，上面标出下列数据： (I)额定容量Sw,VA或kVA: (2)额定线电压Uw/Uw,V或kV: (3)额定线电流I1w/Iw,A: (4)频率f,Hz: (5)相数： (6)绕组联结图与联结组标号： (7)漏阻抗标么值或阻抗电压4： (8)运行方式（长期或短期）： (9)冷却方式. 此外，铭牌上还给出 (1)变压器的总重量： (2)变压器油的重量： (3)变压器器身的重量 变压器的额定电压是指：一次绕组额定电压是电网（电源）额定电压；一次绕组的额 定电压，是在一次绕组加额定电压，变压器处于空载状态时的二次电压， 当知道了变压器的额定容量和一、二次绕组的额定电压Uw/Uw时，一、二次额定 电流1w1就可以求出来了. 例如，一台三相双绕组变压器，额定容量Sw-100kVA,一、二次额定电压U1x/Ux =6000/400V.于是，一、二次额定电流为 JN= 100×103 /30w/3x600=9.63[A7 100X10'=14A] 1w=/3Uw=3×400】 变压器二次电流达额定值时，这时变压器的负载称为额定负载. 变压器实际使用时的功率往往与额定容量不相同，这是因为，在实际使用时，变压 器二次电流1：不一定就是额定电流1w,同时二次电压U,又是变化的（变化较小）.例如 9
上述的变压器，当12=1w=144A时，此时负载的cos%=0.8(滞后)，二次电压降至 U,=380V(下面章节对U:降低的原因进行详细介绍)，则此时变压器实际输出的规在功 率为 100X8-950kVA] 思考题 1!电力变压器的主要功能是什么？它是通过什么作用来实现其功能的？ 12电力变压器的主要用途有哪些？为什么电力系统中变压器的安装容景比发电机安装容量大？ 】3变压器的铁心为什么要用徐绝缘漆的薄硅钢片来叠成？若在铁心磁回路中出现较大的间弥 会对变压器有何影响？ 变压器的主要额定值有哪些？ 台单相变压器的一、二次额定电压为220V/110V,额定频率 为50Ha,试说明其意义.若这台变压器的额定电流为4,55A/9.1A,向在什么博况下称其运行在额定状 态？ 习题 11 台三相变压器的额定容量为5w=3200kVA,电压为35kV/10.5kV,一、二次绕组分别为星 形、三角形联结，求： (1)这台变压器一、二次侧的额定绒电压、相电压及额定线电流、相电流， (2)若负载的功率因数为0,85（后），则这台变压器额定运行时能柿多少有功负载，输出的无功 功又是多少？ 10