1、電力變壓器基礎知識電力變壓器基礎知識20082008年年9 9月月一、前一、前 言言 變壓器是一種靜止的電氣設備，屬于一種旋轉速度為變壓器是一種靜止的電氣設備，屬于一種旋轉速度為零的電機。電力變壓器在系統中工作時，可將電能由它的零的電機。電力變壓器在系統中工作時，可將電能由它的一次側經電磁能量的轉換傳輸到二次側，同時根據輸配電一次側經電磁能量的轉換傳輸到二次側，同時根據輸配電的需要將電壓升高或降低。故它在電能的生產輸送和分配的需要將電壓升高或降低。故它在電能的生產輸送和分配使用的全過程中，作用十分重要。整個電力系統中，變壓使用的全過程中，作用十分重要。整個電力系統中，變壓器的容量通常約為發電機

2、容量的器的容量通常約為發電機容量的3倍以上。倍以上。二、電力變壓器分類及工作原理二、電力變壓器分類及工作原理 （一）電力變壓器的分類（一）電力變壓器的分類根據電力變壓器的用途和結構等特點可分如下幾類：根據電力變壓器的用途和結構等特點可分如下幾類：（1）按用途分有：升壓變壓器（使電力從低壓升為高壓，然后經輸電）按用途分有：升壓變壓器（使電力從低壓升為高壓，然后經輸電 線路向遠方輸送）；降壓變壓器（使電力從高壓降為低壓，再由線路向遠方輸送）；降壓變壓器（使電力從高壓降為低壓，再由 配電線路對近處或較近處負荷供電）。配電線路對近處或較近處負荷供電）。（2）按相數分有：單相變壓器；三相變壓器。）按相數

3、分有：單相變壓器；三相變壓器。 （3）按繞組分有：單繞組變壓器（為兩級電壓的自耦變壓器）；雙繞）按繞組分有：單繞組變壓器（為兩級電壓的自耦變壓器）；雙繞 組變壓器；三繞組變壓器。組變壓器；三繞組變壓器。 （4）按繞組材料分有：銅線變壓器；鋁線變壓器。）按繞組材料分有：銅線變壓器；鋁線變壓器。 （5）按調壓方式分有：無載調壓變壓器；有載調壓變壓器。）按調壓方式分有：無載調壓變壓器；有載調壓變壓器。 （6）按冷卻介質和冷卻方式分有：）按冷卻介質和冷卻方式分有： a）油浸式變壓器。冷卻方式一般為自然冷卻，風冷卻（在散熱器）油浸式變壓器。冷卻方式一般為自然冷卻，風冷卻（在散熱器 上安裝風扇），強迫風冷

4、卻（在前者基礎上還裝有潛油泵，以促進上安裝風扇），強迫風冷卻（在前者基礎上還裝有潛油泵，以促進 油循環）。此外，大型變壓器還有采用強迫油循環風冷卻、強迫油油循環）。此外，大型變壓器還有采用強迫油循環風冷卻、強迫油 循環水冷卻等。循環水冷卻等。 b）干式變壓器。繞組置于氣體中（空氣或六氟化硫氣體），或是澆注環）干式變壓器。繞組置于氣體中（空氣或六氟化硫氣體），或是澆注環 氧樹脂絕緣。它們大多在部分配電網內用作配電變壓器。目前已可制造到氧樹脂絕緣。它們大多在部分配電網內用作配電變壓器。目前已可制造到 35KV級，其應用前景很廣。級，其應用前景很廣。（二）變壓器的工作原理（二）變壓器的工作原理 變壓

5、器是基于電磁感應原理而工作的。變壓器本體主要由繞組和變壓器是基于電磁感應原理而工作的。變壓器本體主要由繞組和鐵心組成。工作時，繞組是鐵心組成。工作時，繞組是“電電”的通路，而鐵心則是的通路，而鐵心則是“磁磁”的通路，的通路，且起繞組骨架的作用。一次側輸入電能后，因其交變故在鐵心內產生且起繞組骨架的作用。一次側輸入電能后，因其交變故在鐵心內產生了交變的磁場（即由電能變成磁場）；由于匝鏈（穿透），二次繞組了交變的磁場（即由電能變成磁場）；由于匝鏈（穿透），二次繞組的磁力線在不斷地交替變化，所以感應出二次電動勢，當外電路溝通的磁力線在不斷地交替變化，所以感應出二次電動勢，當外電路溝通時，則產生了感生

6、電流，向外輸出電能（即由磁場能又轉變成電能）。時，則產生了感生電流，向外輸出電能（即由磁場能又轉變成電能）。這種這種“電電磁磁電電”的轉換過程是建立在電磁感應原理基礎上而實現的轉換過程是建立在電磁感應原理基礎上而實現的，這種能量轉換過程也就是變壓器的工作過程。的，這種能量轉換過程也就是變壓器的工作過程。 三、變壓器結構與器身構造三、變壓器結構與器身構造變壓器變壓器器身器身鐵心鐵心繞組繞組引線（包括調壓裝置、引線夾件等）引線（包括調壓裝置、引線夾件等）絕緣絕緣附件（包括油枕、油門閘閥等）附件（包括油枕、油門閘閥等）油箱本體油箱本體油箱油箱冷卻裝置（包括散熱器、風扇、油泵等）冷卻裝置（包括散熱器、

7、風扇、油泵等）保護裝置（包括防爆閥、氣體繼電器、測保護裝置（包括防爆閥、氣體繼電器、測 溫元件、呼吸器等）溫元件、呼吸器等）出線裝置（包括套管等）出線裝置（包括套管等）（一）主變的主要組成部分及其作用（一）主變的主要組成部分及其作用1、鐵芯：變壓器的磁路部分。鐵芯是用導磁性能很好的硅鋼片疊放組、鐵芯：變壓器的磁路部分。鐵芯是用導磁性能很好的硅鋼片疊放組 成的閉合磁路，變壓器的原線圈和副線圈都繞在鐵芯上。成的閉合磁路，變壓器的原線圈和副線圈都繞在鐵芯上。2、繞組：變壓器的電路部分。變壓器有原線圈和副線圈，它們是用銅、繞組：變壓器的電路部分。變壓器有原線圈和副線圈，它們是用銅 線或鋁線繞成圓筒形的

8、多層線圈，繞在鐵芯柱上，導線外邊線或鋁線繞成圓筒形的多層線圈，繞在鐵芯柱上，導線外邊 采用紙絕緣或紗包絕緣等。采用紙絕緣或紗包絕緣等。 3、套管：支持引出線之間及與變壓器箱體絕緣。、套管：支持引出線之間及與變壓器箱體絕緣。 110kV及以上套管采用全密封及以上套管采用全密封 油浸紙絕緣電容式套管，套管自身密封不與變壓器本體相同，并充有油浸紙絕緣電容式套管，套管自身密封不與變壓器本體相同，并充有 變壓器油，下部裝設變壓器油，下部裝設CT以供測量和保護用。以供測量和保護用。4、油枕：油枕保證油箱內充滿油，使變壓器縮少與空氣的接觸面，減少油的劣、油枕：油枕保證油箱內充滿油，使變壓器縮少與空氣的接觸面

9、，減少油的劣 化速度；變壓器油溫隨著負載和環境溫度的變化而變化，當油的體積化速度；變壓器油溫隨著負載和環境溫度的變化而變化，當油的體積 隨著溫度膨脹或縮少時，油枕起儲油及補油作用；在油枕的側面裝有隨著溫度膨脹或縮少時，油枕起儲油及補油作用；在油枕的側面裝有 監視油位的油位計（玻璃式、連桿式、鐵磁式）。油枕內放置氣囊，監視油位的油位計（玻璃式、連桿式、鐵磁式）。油枕內放置氣囊， 與呼吸器配合調節油位變化。與呼吸器配合調節油位變化。5、油箱：承載鐵芯和線圈、變壓器油。、油箱：承載鐵芯和線圈、變壓器油。 6、變壓器油：絕緣及冷卻、變壓器油：絕緣及冷卻 。7、調壓裝置：調整電壓比。、調壓裝置：調整電壓

10、比。 a、有載調壓：變壓器帶負載狀態下切換分接頭位置、有載調壓：變壓器帶負載狀態下切換分接頭位置 ； b、無載調壓：變壓器調壓時不帶任何負載，且與電網斷開，在無勵磁情況、無載調壓：變壓器調壓時不帶任何負載，且與電網斷開，在無勵磁情況 下變換繞組分接頭。下變換繞組分接頭。 8、凈油器：改善運行中絕緣油特性，防止絕緣油繼續老化（多應用于有載調壓、凈油器：改善運行中絕緣油特性，防止絕緣油繼續老化（多應用于有載調壓 油箱）。凈油器內裝吸附硅膠，吸收油中的水份及氧化物，使油保油箱）。凈油器內裝吸附硅膠，吸收油中的水份及氧化物，使油保 持潔凈，延長油的使用年限，改善油的電氣化學性能。持潔凈，延長油的使用年

11、限，改善油的電氣化學性能。9、冷卻器：當變壓器上層油溫與下部油溫產生溫差時，通過散熱器形成油的對、冷卻器：當變壓器上層油溫與下部油溫產生溫差時，通過散熱器形成油的對 流，經散熱器冷卻后流回油箱，起到降低變壓器溫度的作用。流，經散熱器冷卻后流回油箱，起到降低變壓器溫度的作用。 10、呼吸器：當油枕內的空氣隨變壓器油的體積膨脹或縮少時，排出或吸入的、呼吸器：當油枕內的空氣隨變壓器油的體積膨脹或縮少時，排出或吸入的 空氣都經呼吸器，呼吸器內的干燥劑吸收空氣中的水份，對空氣起空氣都經呼吸器，呼吸器內的干燥劑吸收空氣中的水份，對空氣起 過濾作用，從而保證油的清潔。呼吸器內的硅膠變色過程：過濾作用，從而保

12、證油的清潔。呼吸器內的硅膠變色過程： 藍色藍色淡紫色淡紫色淡粉紅（淡粉紅（2/3時需更換）。時需更換）。 11、瓦斯繼電器：變壓器的保護裝置，裝在變壓器油箱至油枕的連接管上。、瓦斯繼電器：變壓器的保護裝置，裝在變壓器油箱至油枕的連接管上。 a、輕瓦斯：通過檢測瓦斯繼電器中積聚氣體達到一定量時動作。、輕瓦斯：通過檢測瓦斯繼電器中積聚氣體達到一定量時動作。 b、重瓦斯：通過檢測油流速度達到一定值時動作。、重瓦斯：通過檢測油流速度達到一定值時動作。12、防爆閥：當變壓器發生內部故障時，溫度升高，油劇烈分解產生大量氣、防爆閥：當變壓器發生內部故障時，溫度升高，油劇烈分解產生大量氣 體，使油箱內壓力劇增

13、，當壓力達到防爆閥動作值時，防爆閥打體，使油箱內壓力劇增，當壓力達到防爆閥動作值時，防爆閥打 開，油及氣體油閥門噴出，防止變壓器的油箱爆炸或變形。開，油及氣體油閥門噴出，防止變壓器的油箱爆炸或變形。（二）絕緣（二）絕緣 1、絕緣等級：絕緣材料按其耐熱程度可分為、絕緣等級：絕緣材料按其耐熱程度可分為7個等級，它們的最高允許溫度個等級，它們的最高允許溫度也各不相同。也各不相同。 各級絕緣材料通常有：各級絕緣材料通常有：Y級絕緣材料：棉紗、天然絲、再生纖維素為基礎的紗織品，纖維素的級絕緣材料：棉紗、天然絲、再生纖維素為基礎的紗織品，纖維素的 紙、紙板、木質板等。紙、紙板、木質板等。A級絕緣材料：經耐

14、溫達級絕緣材料：經耐溫達 的液體絕緣材料浸漬過的棉紗、天然絲、再生的液體絕緣材料浸漬過的棉紗、天然絲、再生 纖維素等制成的紡織品、浸漬過的紙、紙板、木質板等。纖維素等制成的紡織品、浸漬過的紙、紙板、木質板等。E級絕緣材料：聚脂薄膜及其纖維等。級絕緣材料：聚脂薄膜及其纖維等。B級絕緣材料：以云母片和粉云母紙為基礎的材料。級絕緣材料：以云母片和粉云母紙為基礎的材料。F級絕緣材料：玻璃絲和石棉及以其為基礎的層壓制品。級絕緣材料：玻璃絲和石棉及以其為基礎的層壓制品。H級絕緣材料：玻璃絲布和玻璃漆管浸以耐熱級絕緣材料：玻璃絲布和玻璃漆管浸以耐熱 的有機硅漆。的有機硅漆。C級絕緣材料：玻璃、電瓷、石英等。

15、級絕緣材料：玻璃、電瓷、石英等。 2、絕緣結構、絕緣結構 變壓器的絕緣分為外絕緣和內絕緣兩種：外絕緣指的是油箱外部的變壓器的絕緣分為外絕緣和內絕緣兩種：外絕緣指的是油箱外部的絕緣，主要是一次、二次繞組引出線的瓷套管，它構成了相與相之間和絕緣，主要是一次、二次繞組引出線的瓷套管，它構成了相與相之間和相對地的絕緣；內絕緣指的是油箱內部的絕緣，主要是繞組絕緣和內部相對地的絕緣；內絕緣指的是油箱內部的絕緣，主要是繞組絕緣和內部引線的絕緣以及分接開關的絕緣等引線的絕緣以及分接開關的絕緣等 。 繞組絕緣又可分為主絕緣和縱絕緣兩種。主絕緣指的是繞組與繞組繞組絕緣又可分為主絕緣和縱絕緣兩種。主絕緣指的是繞組與

16、繞組之間、繞組與鐵心及油箱之間的絕緣；縱絕緣指的是同一繞組匝間以及之間、繞組與鐵心及油箱之間的絕緣；縱絕緣指的是同一繞組匝間以及層間的絕緣。層間的絕緣。1、高壓繞組間絕緣、繞組對地（鐵心、油箱）絕緣；2、各相間的絕緣；3、引出線對地和其它繞組的絕緣；4、分接開關對地和其它繞組的絕緣。1、同一繞組中的不同點，如線餅間、層間、線匝間的絕緣；2、同一繞組的各引出線間的絕緣；3、分接開關各部分的絕緣。主絕緣縱絕緣繞組絕緣引線和分接開關的絕緣套管內部的絕緣套管內部閃絡和泄漏距離空氣氣隙內絕緣外絕緣變壓器絕緣三、變壓器銘牌及技術參數三、變壓器銘牌及技術參數（一）變壓器的型號（一）變壓器的型號 變壓器的型號

17、分兩部分，前部分由漢語拼音字母組成，代表變壓器的類別、結構特征變壓器的型號分兩部分，前部分由漢語拼音字母組成，代表變壓器的類別、結構特征和用途，后一部分由數字組成，表示產品的容量（和用途，后一部分由數字組成，表示產品的容量（KVA）和高壓繞組電壓（）和高壓繞組電壓（KV）等級。）等級。漢語拼音字母含義如下：漢語拼音字母含義如下：第第1部分表示相數。部分表示相數。 D單相（或強迫導向）；單相（或強迫導向）；S三相三相第第2部分表示冷卻方式。部分表示冷卻方式。 J油浸自冷；油浸自冷；F油浸風冷；油浸風冷； FP強迫油循環風冷；強迫油循環風冷； SP強強迫油循環水冷。迫油循環水冷。第第3部分表示電壓

18、級數。部分表示電壓級數。 S三級電壓；無三級電壓；無S表示兩級電壓表示兩級電壓其他：其他：O全絕緣；全絕緣；L鋁線圈或防雷；鋁線圈或防雷；O自耦（在首位時表示降壓自耦，在末位時表自耦（在首位時表示降壓自耦，在末位時表示升壓自耦）；示升壓自耦）；Z有載調壓；有載調壓； TH濕熱帶（防護類型代號）；濕熱帶（防護類型代號）；TA干熱帶（防護類型干熱帶（防護類型代號）代號） （二）額定容量（二）額定容量（SN） 額定容量是制造廠所規定的在額定工作狀態（即在額定電壓、額定額定容量是制造廠所規定的在額定工作狀態（即在額定電壓、額定頻率、額定使用條件下的工作狀態）下變壓器輸出的視在功率的保證值，頻率、額定使

19、用條件下的工作狀態）下變壓器輸出的視在功率的保證值，以以SN表示。表示。 額定容量通常是指高壓繞組的容量；當變壓器容量因冷卻方式而變額定容量通常是指高壓繞組的容量；當變壓器容量因冷卻方式而變更時，則額定容量是指它的最大容量。更時，則額定容量是指它的最大容量。 （三）額定電流（三）額定電流（I I1、I I2） 變壓器一、二次額定電流是指在額定電壓和額定環境溫度下使變壓變壓器一、二次額定電流是指在額定電壓和額定環境溫度下使變壓器各部分不超溫的一、二次繞組長期允許通過的線電流，單位以器各部分不超溫的一、二次繞組長期允許通過的線電流，單位以A表示。表示。（四）額定電壓（四）額定電壓（UN） 變壓器的

20、額定電壓就是各繞組的額定電壓，是指額定施加的或空載變壓器的額定電壓就是各繞組的額定電壓，是指額定施加的或空載時產生的電壓。一次額定電壓時產生的電壓。一次額定電壓U1N 是指接到變壓器一次繞組端點的額定是指接到變壓器一次繞組端點的額定電壓值；二次額定電壓電壓值；二次額定電壓U2N是指當一次繞組所接的電壓為額定值、分接是指當一次繞組所接的電壓為額定值、分接開關放在額定分觸頭位置上，變壓器空載時二次繞組的電壓（單位為開關放在額定分觸頭位置上，變壓器空載時二次繞組的電壓（單位為V或或KV）。三相變壓器的額定電壓指的均是線電壓。）。三相變壓器的額定電壓指的均是線電壓。 一般情況下在高壓繞組上抽出適當的分

21、接頭，因為高壓繞組或其單一般情況下在高壓繞組上抽出適當的分接頭，因為高壓繞組或其單獨調壓繞組常常套在最外面，引出分接頭方便；其次是高壓側電流小，獨調壓繞組常常套在最外面，引出分接頭方便；其次是高壓側電流小，引出分接引線和分接開關的載流部分截面小，分接開關接觸部分容易解引出分接引線和分接開關的載流部分截面小，分接開關接觸部分容易解決。決。 （五）阻抗電壓（短路阻抗）（五）阻抗電壓（短路阻抗） 阻抗電壓也稱短路電壓（阻抗電壓也稱短路電壓（Uz%），它表示變壓器通過額定電流時在），它表示變壓器通過額定電流時在變壓器自身阻抗上所產生的電壓損耗（百分值）。變壓器自身阻抗上所產生的電壓損耗（百分值）。 用

22、試驗求取的方法為：將變壓器二次側短路，在一次側逐漸施加電用試驗求取的方法為：將變壓器二次側短路，在一次側逐漸施加電壓，當二次繞阻通過額定電流時，一次繞阻施加的電壓壓，當二次繞阻通過額定電流時，一次繞阻施加的電壓Uz與額定電壓與額定電壓Un之比的百分數之比的百分數,即：即：Uz%=Uz/Un100%。 正常運行時，阻抗電壓少一些較好，因為阻抗電壓過大時，會產生正常運行時，阻抗電壓少一些較好，因為阻抗電壓過大時，會產生過大的電壓降，而在變壓器發生短路時，阻抗電壓大一些較好，因可以過大的電壓降，而在變壓器發生短路時，阻抗電壓大一些較好，因可以限制短路電流，否則變壓器經受不住短路電流沖擊。限制短路電流，否則變壓器經受不住短路電流沖擊。 （六）空載電流（六）空載電流（I0） 變壓器一次側施加（額定頻率的）額定電壓，二次側斷開運行時稱變壓器一次側施加（額定頻率的）額定電壓，二次側斷開運行時稱為空載運行，這時一次繞組中通過的電流稱空載電流，它主要僅用于產為空載運行，這時一次繞組中通過的電流稱空載電流，它主要僅用于產生磁通，以形成平衡