发电厂配电变压器的原理及结构

3.1.3 变压器的型号与额定值
一、变压器型号




型号——可反映出变压器的结构、额定容量、电压等 级、冷却方式等内容 例一：SL7—500/10 低损耗三相油浸自冷双绕组铝 线，额定容量500KVA，高压侧额定电压10KV级电力 变压器 例二：SFPL——63000/110 三相强迫油循环风冷双绕 组铝线，额定容量63000KVA，高压侧额定电压110KV 级电力变压器 此外，铭牌上还会给出三相联结组以及相数m、阻抗 电压Uk、型号、运行方式、冷却方式和重量等数据。
空载——指一次绕组接到电源（初级 1）， 二次绕组（次级 2）开路。
1 电磁物理现象 2 电磁量参考方向 3 感应电动势 4 空载电流、空载损耗
5 电压比（变比） 6 空载等效电路 7 空载相量图
3.2.1 空载运行时的电磁关系
一、空载运行时的物理情况
1 的电源，副边开路 空载运行：原边接额定电压 U ●原边绕组电流 0 为空载电流，产生空载励磁磁势 0 NI →___ _____________ 产生主磁通 F F
以单相双绕组电力变压器为 例，分析其基本原理，导出基本 方程式、等效电路和相量图。 所得结构同样适用于三相变 压器的对称运行。
3.2
单相变压器的空载运行
空载运行时的电磁关系
空载电流和空载损耗 空载时的电动势方程、 等效电路和相量图
3.2.1
3.2.2 3.2.3
单相变压器的空载运行
二、变压器的额定值
额定容量SN（KV-A)——铭牌规定的在 额定条件下所能输出的视在功率，单 位为VA或kVA。对三相变压器指三相 的总容量。 ※由于效率高，原、副边的额定容量设 计得相等，与体积、用铜量有关。

二、变压器的额定值
额定电压（UN)——指变压器长期运行时所能承 受的额定电压。单位为V或kV。 U1N—是指规定加到一次侧的电压， U2N—变压器一次侧加额定电压，二次侧空载时 的二次端电压。 对三相变压器，铭牌上的额定电压指线电压 额定电流(IN)——指变压器在额定容量下，允许 长期通过的电流，三相变压器指的是线电流值。 单位用A或kA。 额定频率（HZ)—电力变压器的额定频率是50Hz 效率、温升
三相心式变压器外观示意图
绕组的基本型式——交叠式
※交叠式
——铁壳式 变压器常用。高压 绕组和低压绕组各 分为若干个线饼， 沿着铁芯柱的高度 交错地排列着
图3.1.9 交叠式绕组
三、油箱和冷却装置

变压器油——冷却、绝缘 ①绝缘：绕组与绕组、绕组与铁心及油箱 之间
②散热：热量通过油箱壳散发，油箱有许 多散热油管，以增大散热面积。采用内部 油泵强迫油循环，外部用变压器风扇吹风 或用自来水冲淋变压器油箱
二、变压器的分类
变压器的外型和器身图
电力变压器的类别——用途分
（一）电力变压 器
配电变压器
升压变压器
降压变压器
电力变压器的类别——用途分
(二) 特种变压器
试验、仪用等变压器
电炉、整流变压器
电力变压器类别-线圈数目分
双绕组变压器，在铁芯中有两个绕组，
一个为初级绕组，一个为次级绕组 自耦变压器，初级、次级绕组合为一个 三绕组变压器，三个绕组连接三种不同 电压的线路 多绕组变压器，如分裂变压器

五、保护装置




储油柜——储油柜使变压器油与空气接触面变小， 减缓了变压器油的氧化和吸收空气水分的速度。从 而减缓了油的变质。 气体继电器——故障时,热量会使变压器油汽化， 触动气体继电器发出报警信号或切断电源 安全气道——（防爆筒）如果是严重事故，变压器 油大量汽化，油气冲破安全气道管口的密封玻璃， 冲出变压器油箱，避免油箱爆裂。 吸湿器—— （呼吸器）内装硅胶（活性氧休铝）， 用以吸收进入储油柜中空气的水分 净油器——过滤油中杂质，改善变压器油的性能
平板式 —— 小容量 排管式—— 较大容量 散热气式—— 大容量 强迫油循环——大容量
●油箱——
机械支撑、冷 却散热、
保护作用
变压器运行时产生热量，使变 压器油膨胀，储油柜中变压器 油上升，温度低时下降。 储油柜使变压器油与空气接触 面较少， 减缓了变压器油的氧 化过程及吸收空气中的水分的 速度。——呼吸 当变压器出现故障时，产生的 热量使变压器油汽化，气体继 电器动作，发出报警信号或切 断电源。 图3.1.20 如果事故严重，变压器油大量 汽化，油气冲破安全气道管口 的密封玻璃，冲出变压器油箱， 避免油箱爆裂。 气 体 继 电 器
※
铁壳式变压器



变压器的铁芯柱在中间，铁 轭在两旁环绕，且把绕组包 围起来 结构比较坚固、制造工艺复 杂，高压绕组与铁芯柱的距 离较近，绝缘也比较困难 通常应用于电压很低而电流 很大的特殊场合，例如，电 炉用变压器。这时巨大的电 流流过绕组将使绕组上受到
图3.1.8 壳式变压器的结构示意图
※
奇数层
偶数层
奇数层
偶数层
图 3.1.6 叠片式铁世交错的叠放方式
●变压器铁心柱横截面

小型变压器做成方形或者矩形 大型变压器做成阶梯形 ，容量大则级数多。叠片 间留有间隙作为油道(纵向或横向)。 近年来，出 现一种渐开 线形铁芯— —优点：节 油道 省硅钢片， 便于机械化 生产，节省 工时 图 3.1.7 铁芯柱截面
发电机组
升压变压器
降压变压器
配电变压器
从发电厂到用户的送电过程示意图
为什么要高压输电 ？



电能从发电厂输送到用户。 输电线路电阻RX的损耗ΔpX取决于通过输电线上的电流I的大小令输 送到用户的功率P=UIcosф 输出电线上的功率损耗： ΔpX=I2RX=（P /Ucosφ）2ρL/S=C*1/U2S ρ-输电线材料的电阻系数 S-输电线的截面积 U-输电线路负载端电压 C= P2ρL/cos2ф为常数
二、绕组——变压器的电路



变压器绕组一般为绝缘扁铜线或绝缘圆铜线在 绕线模上绕制而成。 为便于制造、在电磁力作用下受力均匀以及机 械性能良好，绕组线圈作成圈形。 按照绕组在铁芯中的排列方法分类，变压器可 分为铁芯式和铁壳式两类 基本型式——根据高低压绕组在铁芯柱上排列 方式不同可分为同芯式和交叠式
一、变压器的基本工作原理
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。
灯泡——将电能转换成了光能
工作原理
1、当一次绕组接交流电 压后，就有励磁电流i1 流过，该电流在铁心 中可产生一个交变的 主磁通Φ 2、Ф在两个绕组中分别产 生感应电势e1和e2 e1=－N1 dФ/dt e2=－N2 dФ/dt
3、若略去绕组电阻和漏抗压降，则以上两式之比为： U1/U2≈(-e1)/(-e2)=N1/N2
4、U1/U2≈(-e1)/(-e2)=N1/N2=k， k——定义为变压器的变比。 即：U1/U2=N1/N2 =K ● 从此式可以看出，若固定U1，只要改变匝数比即可 达到改变电压的目的了 ● 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。● NhomakorabeaI0
1 0
0
磁通分为两部分 ——主磁通流径闭合铁 心，磁阻小，同时匝链 了原边和副边绕组 ,并感 0 应出电势 与 和 E 1 。是变压器传递 2 E E 1 能量的主要媒介 原边绕组漏磁通， —— 1 仅与原边绕组匝链，通 过变压器油或空气形成 闭路，磁阻大，不传递 功率
成。减少涡流损耗，提高导磁系数。 铁轭
铁心柱
图3.1.3 变压器的铁芯平面
●铁芯结构——心式、壳式
心式 —— 结构简单 工艺简单应用广泛
壳式 —— 结构复杂， 用在小容量变压器和 电炉变压器 图 3.1.4 铁芯结构示意图
●铁芯的交叠装配


变压器铁心叠法，偶数层刚好压着奇数层的接缝，从 而减少了磁路和磁阻，使磁路便于流通 ——接逢处气 隙小 可以避免涡流在钢片之间流通
呈非线性关系。
Φ1δ——只交链一次绕组，它所经的路径大部分为非 磁性物质，磁阻较大， Φ1δ 与 I0 呈线性关系，不
3.1 变压器的基本工作原理和结构
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思考
学习内容
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知识要点
3.1 变压器的基本工作原理和结构

3.1.1 变压器的基本工作原理及分类 3.1.2 变压器的基本结构 3.1.3 变压器的型号与额定值


3.1.1 变压器的基本工作原理和分类
电动机
变压器
一、变压器的基本工作原理
问题: 为什么将变压器的原边接到交流电源上，灯 泡就会发光呢？
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 ——能满足特殊要求，如安 全（小容量变压器） 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
干式变压器
油浸式变压器


说明：若S一定.U升高，损耗ΔPX减少 若ΔPX一定. U 升高，S 减小，故可节省材料，则提高送电电压U ， 可达到减少投资和降低运行费用的目的。
知识要点
1、


变压器是按电磁感应原理工作的静止电气设备， 它在电力系统中用来传递电能、变换电压和电流，以 满足输电及用电的要求。在工业生产中，变压器还用 于整流、电炉、电焊、调压、测量与控制等很多方面。 2、 变压器由铁心、绕组两个主要部分组成。铁心 是变压器的磁路部分。电力变压器的铁心一般采用 0.35毫米厚的硅钢片叠装而成。绕组是变压器的电路 部分，它是用电磁线绕制而成的。电力变压器还有其 他附件，如油箱、油枕、气体继电器、防爆管、分接 头开关、绝缘套管等。附件对绕组与铁心起散热、保 护、绝缘等作用，它能保证变压器安全可靠地运行。