1、高壓電工變壓器理論部分1.基礎知識1.1有效值：周期量的有效值等于它的瞬時值的平方在一個周期內積分的平均值再取平方根。也稱為方均根值。如：式中：I為周期量，T為周期。物理意義：有效值是一個在效應上與周期量在一個周期內的平均效應相等地直流量。（如熱量）下文中用大寫字母表示的值都是有效值。當周期量為正弦量時，即i=Imsin(2ft+)有效值：式中：Im為周期量的最大值，f為頻率，為初相角。1.2歐姆定律：式中：I為電流，U為電壓，Z為阻抗可以是電阻R、感抗XL及容抗XcXL=2fL式中L為電感量，C為電容量。1.3電壓方程式：任一回路內阻抗上電壓的代數和等于電源電壓的代數和。如圖1電路，電壓方程

2、如下：E1RIXLE2E1E2=UR+UL=IR+IXL 則E1=IR+IXL+E2 式中E為電源電勢，I為電流。圖1電壓和電勢方向相反，電壓為電位降的方向，電勢為電位升的方向，沒有本質的區別。1.4磁路歐姆定律磁路的磁通等于作用在磁路上的總 I圖2磁勢除以磁路的總磁阻（見圖2）。即式中為磁通，F為磁勢，RK為磁阻F=IN式中I為線圈電流，N為線圈匝數，l為磁路的長度，S為磁路的截面積，為導磁率。鐵的導磁率是真空的700010000倍，鋁、銅的導磁率約是真空的1倍。磁通的方向符合右手螺旋法則：四指為電流流向，則大拇指所指方向為磁通方向。磁通變化規律和電流相同。1.5電磁感應定律線圈中磁通變化產

3、生的感應電勢，其方向總是企圖產生感應電流來阻止磁通的變化，感應電勢的大小與線圈的匝數和磁通的變化率成正比，感應電勢的正方向和磁通的正方向符合右手螺旋關系。即當磁通按正弦規律變化，即=msin(2ft+)則感應電勢：=-2f Nmcos(2ft+)=- 2f Nm sin(2ft+90)所以電勢的有效值：式中m為正弦規律變化磁通的幅值（最大值）令則電勢有效值：=XLI式中L為電感，XL=2fL為感抗。由可得：1.6磁滯和渦流損耗磁滯現象：在鐵磁材料中磁疇在外磁場作用下，發生擴大和倒轉時，彼此之間產生“摩擦”。由于這種“摩擦”存在，當外磁場消失后，磁疇與外磁場方向一致的排列被保留下來，稱為磁滯現象

4、或剩磁。磁滯損耗：在交變（正弦）磁場的作用下，這種不停“摩擦”產生的損耗。渦流：鐵心在交變（正弦）磁場的作用下，鐵心內將產生感應電流，圍繞磁場呈漩渦狀流動，稱為渦流。產生的損耗，稱為渦流渦流損耗。2電力變壓器變壓器：是利用電磁感應原理將一種電壓等級的交流電能轉變成另一種電壓等級交流電能的靜止電氣設備。按用途可分為：電力變壓器、特種變壓器、儀用變壓器（電壓互感器、電流互感器）。按冷卻介質可分為：內部用空氣冷卻的干式變壓器、用油冷卻的油浸式變壓器。作用：為了實現大容量遠距離送電、減低輸電線路能量損失、滿足各類用電設備及負荷需要。因為發電機輸出電壓受絕緣限制，通常為6.3KV、10.5KV、20KV

5、而輸送容量：S=UI輸電線路電壓降：U=IR+IXL輸電線路消耗的能量：P=I2R所以用變壓器提高電壓可以降低輸電線路電壓降、能耗，實現大容量遠距離送電、減低輸電線路能量損失，容量越大、距離越遠，電壓越高，一般為幾萬伏到幾十萬伏，高電壓送到用戶后用變壓器降低電壓與用電設備相匹配。3變壓器基本原理I1U1E1 E21U2圖3變壓器由鐵心（磁路）和繞組(電路)構成（見圖3），與電源連接的繞組，稱為一次繞組，與負載連接的繞組，稱為二次繞組。電壓高的繞組，稱為高壓繞組，電壓低的繞組，稱為低壓繞組。（解釋升、降壓變壓器）3.1空載運行情況空載運行：一次繞組接入電源，二次繞組開路（不接負載）的運行方式（見

6、圖3）。1）理想變壓器（無損耗、只有主磁通、沒有漏磁通）一次繞組接入交流正弦電壓U1時，在一次繞組上產生交流電流I1，在鐵心中形成交流正弦主磁通，根據電磁感應定律，在一、二次繞組中感應出電勢E1、E2，所以有效值為：E1=4.44fN1mE2=4.44fN2mU1= E1U2= E2所以變比：由于變壓器無損耗，所以一次容量：S=U1I1=U2I2 I2 =0則 I1=02）實際變壓器（有損耗、有主磁通、漏磁通幾乎為零）一次繞組接入交流正弦電壓U1時，在一次繞組上產生交流電流I1，在鐵心中形成交流正弦主磁通和漏磁通1，根據電磁感應定律，在一、二次繞組中感應出電勢E1、E2和漏感電勢E1，所以有效

7、值為：E1=4.44fN1mE2=4.44fN2mE1=4.44fN11m=2fL1 I1=X1I1（L1 為漏電感，X1為漏感抗）U1= I1 R1+ E1+ E1= I1 R1 + I1X1+ E1由于鐵的導磁率是真空的700010000倍，鋁、銅的導磁率約是真空的1倍。所以 m=1mE1E1又因 X1R1所以 E1I1 R1U1= I1 R1+ E1+ E1E1U2= E2所以變比：工程上認為：空載電流（I10）：變壓器空載運行時，流過一次繞組的電流，稱為空載電流。主要由渦流、滯磁損耗（簡稱鐵耗）電流和磁通電流組成，實測值在變壓器額定電流的3%以下，變壓器容量越大，空載電流與額定電流的比

8、值越少。3.2負載運行情況I1U1E1 E21 2U2圖4I2負載運行：一次繞組接入電源，二次繞組接負載的運行方式（見圖4）。一般不說明都指這種運行方式。1）理想變壓器（無損耗、只有主磁通、沒有漏磁通）在變壓器空載運行時，接入二次負載在二次繞組感應電勢E2的作用下，二次繞組中產生電流I2，在鐵心中產生一個與主磁通反向的磁通，使主磁通減少，根據E1=4.44fN1m所以E1減少，而電源U1不變，所以一次繞組電流I1必將增大使U1= E1，所以負載運行時一次繞組的感應電勢及主磁通和空載時相同。由可得 化簡得由于理想變壓器I10=0，則由U1=E1=4.44fN1m ；U2=E2=4.44fN2m可

9、得輸送容量說明傳輸過程中能量沒有損耗，變壓器電壓高的一側電流低。2）實際變壓器（有損耗、有主磁通、有漏磁通）采用與理想變壓器相同的分析方法可知，一次繞組電流I1必將增大，這時U1= I1 R1+ E1+ E1 = I1 R1 + I1X1+ E1所以E1比空載運行時略有降低，同樣主磁通也比空載運行時略有降低。(磁勢平衡方程式)由于空載電流在額定電流的3%以下，且E1 E1 I1 R1，所以工程上認為：E2= I2 R2+ E2+ U2U2= E2 -I2 R2- E2= E2 -I2 R2- I2 X2工程上認為：輸送容量說明傳輸過程中能量有損耗，變壓器電壓高的一側電流低。3.3短路情況I1U

10、1E1 E21 2U2圖5I2短路情況：一次繞組接入電源，二次繞組短接的情況（見圖5）。一般在臺風、地震、強雷暴等惡劣天氣及人為誤操作的情況下發生。1）理想變壓器（無損耗、只有漏磁通、沒有主磁通）由于U2=E2=0由E2=4.44fN2m可得 m=0 則U1=E1=4.44fN1m=02）實際變壓器（有損耗、有漏磁通、主磁通幾乎為零）由于U2 =0 則E2= I2 R2+ E2+ U2E2= I2 R2 +I2 X2E2=4.44fN2m0m0U1= I1 R1+ E1+ E1= I1 R1 + I1X1+ E1由于E1=4.44fN1m0U1 I1 R1 + I1X1小結：變壓器各側電流、電

11、壓關系運行方式理想變壓器實際變壓器電流關系電壓關系容量關系電流關系電壓關系容量關系空載運行I1=0I2=0 U1=E1 U2=E2S1=0S2=0I1= I10I2=0U1= I1 R1+ E1+ E1U2=E2S1=U1I10S2=0負載運行 U1=E1 U2=E2S1= S2S1=U1I1 S2=U2I2U1= I1 R1+ E1+ E1U2=E2 -I2 R2- E2S1S2S1=U1I1S2=U2I2短路情況U1=0 U2=0S1=0S2=0U1= I1 R1+ E1+ E1U2=E2-I2 R2- E2=0S1=U1I1S2=0表中：E1=I1X1；E2=I2X2；電壓大小與主磁通對

12、應，電流大小與漏磁通對應。 負載運行時，理想變壓器： 實際變壓器：所以匝數多的一側電壓高、感應電勢高、電流低。解釋：習題集94頁11題(52頁70、71題)：變壓器一次繞組加電壓，二次繞組帶負荷運行時，二次電壓大小隨（ ）的改變而改變。A.負載電流；B.負載電壓；C.負載功率因數；D.一次電流；4.變壓器結構圖7卷鐵心4.1鐵心：提供磁路（磁通通路）的元件（見圖6、圖7）。圖6迭片式鐵心1）結構：套在線圈內的部分，稱為心柱，其它部分稱為鐵軛，線圈上部稱為上鐵軛，下部稱為下鐵軛，旁邊稱為旁軛。從結構上可分為心式和殼式（見習題集P34圖2-1）套在線圈內的心柱四周都有鐵軛的，稱為殼式；其它都稱為心

13、式。從工藝上分為迭片式、卷鐵心。2）損耗：鐵心損耗由磁滯損耗和渦流損耗組成，統稱為鐵耗。當變壓器一次電源電壓升高時，由于U1E1=4.44fN1m所以m上升，磁滯損耗、渦流損耗上升。3）材料：應選用高導磁、低損耗的料，由于要高導磁、低磁滯損耗，目前有熱軋硅鋼片、冷軋硅鋼片、激光照射硅鋼片，非晶合金片等。要降低渦流損耗，1.將鐵心用硅鋼片疊制而成，每片之間絕緣，一般絕緣電阻在（60105）之間，原先在硅鋼片涂絕緣漆，現在表面附有透明灰色的無機絕緣層。2. 硅鋼片越薄渦流損耗越低。國內一般有0.35mm、0.30mm、0.27mm等幾種。為了防止鐵心感應放電應一點接地。4.2繞組：提供電路（電流通

14、路）的元件。（見圖8）一般用絕緣紙包的銅線或鋁線繞制而成。心式變壓器采用同心式繞組，低壓繞組靠近鐵心柱，高壓繞組套在低壓繞組外面。殼式圖8繞組變壓器采用交疊式繞組，低壓繞組靠近鐵軛，將低壓繞組靠近鐵心是為了便于處理和鐵心絕緣，減少絕緣距離。圖九 絕緣示意圖絕緣紙板4.3絕緣：低壓繞組鐵心高壓繞組根據變壓器原理，其電壓變換及能量傳遞是通過電-磁-電的方式實現的，所以電磁（繞組和鐵心）回路之間，一二次電（繞組和繞組）回路之間，必須絕緣，為了保證人身安全，繞組與變壓器外殼之間也要絕緣（見圖9）。油浸式變壓器采用油紙（絕緣紙板、電纜紙、皺紋紙等）絕緣。4.4分接開關：當變壓器的負荷電流及功率因數（負荷

15、特性）改變時，變壓器輸出電壓將也隨之改變，且電源電壓也會改變，為了保持電壓穩定，必須調整電壓，目前，是通過調整（切除或增加）繞組匝數來實現的。調整繞組匝數的電路，稱為調壓回路，調整繞組匝數的開關，稱為分接開關。能帶電壓、帶負荷進行調接的方式，稱為有載調壓方式（也稱有勵磁調壓方式），這種調接開關，稱為有載分接開關。反之稱為調壓方式（也稱無勵磁調壓方式），無載分接開關。由于高壓繞組套在低壓外面，分接線引出方便，且高壓繞組電流小，分接開關易制造。所以一般分接都設置在高壓繞組上。例如：分接開關設置在高壓繞組上，低壓繞組電壓降低須調高時，怎樣調整？由可知應減少高壓繞組匝數。習題集p49、64題4.5油箱

16、：油浸式變壓器中，用來放置器身及變壓器油的箱體。從結構上可分為吊器身式和吊箱殼式兩種。吊器身式：整個器身掛在油箱頂蓋上，箱沿在頂部，大修時將箱頂蓋和器身一起吊出。吊箱殼式：整個器身固定在油箱底部，箱沿在底部，大修時將油箱吊出。所以油箱設計成鐘罩式，也稱為鐘罩式油箱。以前國內6300KVA及以下的變壓器都采用吊器身式結構，6300KVA以上都采用吊箱殼式結構，現在由于制造水平的提高，已經出現220KV，150000KVA采用吊器身式油箱的變壓器。4.6冷卻裝置：用來冷卻、散熱的設備，稱為冷卻裝置。變壓器運行時，繞組和鐵心產生的損耗轉化熱量將引起局部溫度上升，老化加速，甚至引起故障。所以必須進行冷

17、卻散熱。對于油浸式變壓器來說，先將繞組和鐵心產生的熱量吸收到變壓器油里（冷卻），再通過油的循環將熱量帶到油箱及散熱器（見圖十）內壁（散熱），然后傳到外壁散到空氣中。隨著變壓器容量的逐步增大，一般采用下列四種冷卻方式：圖十 片式散熱器1）油浸自冷：油及空氣都自然循環。2）油浸風冷：油自然循環，空氣通過風扇強迫循環冷卻。3）強油循環風冷：油通過潛油泵強迫循環，空氣通過風扇強迫循環冷卻。4）強油循環水冷：油通過潛油泵強迫循環，水通過水泵強循環冷卻。以前國內50000KVA及以上的變壓器采用強油循環風冷或水冷方式，現在由于制造水平的提高，單臺冷卻器容量增大，已出現220KV，150000KVA采用油浸

18、自冷方式的變壓器。例：變壓器油的作用？絕緣、冷卻、散熱。對于干式變壓器隨著容量增大有：干式自冷、干式風冷兩種。4.7儲油柜（油枕）：油浸式變壓器中，給油提供熱脹冷縮空間的元件（見課本P26圖2-4）。如果在油面與空氣之間有隔膜，將油與空氣隔斷的儲油柜，稱為隔膜式儲油柜。作用：保證油箱內各部位充滿變壓器油，防止頂部滲漏時造成變壓器內部受潮；減少或隔斷油與空氣接觸面，減緩或防止油氧化。4.8吸濕器：使儲油柜內，油面上部空氣保持干燥潔凈的元件（見圖十一）。作用：濾除空氣中的水分及粉塵。硅膠由藍色或白色變成紅色時表示硅膠受潮，三分之二變色時應更換。圖十二 壓力釋放閥圖十一 吸濕器外 罩標志桿彈 簧膜

19、盤接線盒(微動開關)復位手柄 閥 座4.8壓力釋放閥（安全氣道）：防止油箱內部壓力增大而爆裂的元件（見圖十二）。在變壓器熱脹冷縮空間不夠及內部故障等情況下，油箱內壓力急劇上升達到壓力釋放閥（安全氣道）動作壓力時，膜盤打開（安全氣道為防爆膜破裂），釋放內部壓力，帶動微動開關動作，切除變壓器電源，壓力降低后，膜盤自動關閉防止變壓器受潮。由于安全氣道防爆膜，動作壓力偏差大，且不能切除變壓器電源，破裂后不能復原，所以已被壓力釋放閥取代。書中是指壓力釋放閥（安全氣道）動作的一種情況，實際上只要壓力大就能動作。4.9氣體繼電器：對產生氣體、油流的故障進行保護的元件（見圖十三）。產生氣體的故障有：漏油使油位

20、降低，放氣不徹底運行時排出， 21 氣塞 2探針 3開口杯（浮子） 4重錘 5擋板& W+ / & 3 c: q6磁鐵 7接線端子 8彈簧 9調節桿 10干簧接點圖十三 氣體繼電器芯子結構& 2。內部局部過熱等。產生油流的故障有：內部繞組匝間短路，絕緣擊穿，相間短路等國內一般630KVA以上的變壓器才裝氣體繼電器。4.9套管：用來引出固定繞組引接線，并使之對地絕緣的元件（見習題集P42圖2-3）。由帶（導）電和絕緣兩部分組成，絕緣又可分為內絕緣和外絕緣，常用的有純瓷套管（也稱充油套管），油紙電容式套管、干式套管。純瓷套管：帶（導）電部分：導電桿或電纜、出線銅（鋁）排。內

21、絕緣：油、絕緣套 外絕緣：瓷油紙電容式套管：帶（導）電部分：導電管及電纜、出線銅（鋁）排。 內絕緣：油、絕緣紙 外絕緣：瓷干式套管：帶（導）電部分：導電管及電纜、出線銅（鋁）排。內絕緣：環氧樹脂 外絕緣：硅橡膠5.電力變壓器的型號及技術參數5.1三相變壓器繞組的聯結形式CBA星形聯結：三相繞組尾部連接在一起，頭部分別引出的聯結形式（見圖十四）用字母Y表示。圖十四三角形聯結：三相繞組頭尾異相連接，在連接處分別引出的聯結形式（見圖十五）用字母D表示。CBA圖十六圖十五CBA曲折形聯結：三相繞組由二個線圈組成，各線圈尾部異相連接，一個線圈頭部連接在一起，另一個線圈頭部引出的聯接形式（見圖十六）用字母

22、Z表示。星形聯結及曲折形聯結中連接在一起的公共點，稱為中性點。中性點引出時在聯結形式字母后加N表示。如YN、ZN。5.2各聯結形式的相線關系線電壓：各引出線之間的電壓。如UAB線電流：流過引出線的電流。如IA相電壓：繞組上的電壓。如UA相電流：流過繞組的電流。如IA星形聯結及曲折形聯結：I線=I相 ；U線=U相三角形聯結：I線=I相 ；U線=U相5.3型號及技術參數1）型號：斜杠后的第一個參數是高壓側的額定電壓等級（也稱標稱電壓），我國的電壓等級有0.38、10、35、110、220、500（KV）東北有3、6、63（KV），西北有330（KV）。SH11-M(R)-50/10；S表示三相，H

23、表示非晶合金，M全密封，R表示卷鐵心。額定電壓等級為10KV2）額定值：在標準規定的條件下運行，設備必須達到的保證值。3）相數：單相或三相，一般低壓小型采用單相或高壓（大型）采用變壓器組。4）額定頻率：50HZ5)額定電壓（UN）及分接電壓（調壓范圍）：指繞組的線電壓。分接電壓：各分接檔位的額定線電壓。變壓器（常省略）額定電壓：主分接檔位的分接電壓。如：10.5±2×2.5%表示該繞組有10.5（1-2×2.5%）=9.975、10.5（1-1×2.5%）=10.24、10.5、10.5（1+1×2.5%）=10.7610.5（1+2×

24、;2.5%）=11.03五個電壓分接檔其中10.5KV檔是主分接也是變壓器10KV繞組的額定電壓；其它檔電壓為分接電壓；線路始端：用升壓變壓器低壓側和線路電壓等級（或發電機電壓）相同，高壓側比線路電壓等級高，35KV以下高5%，35KV及以上高10%。線路末端：用降壓變壓器高壓側和線路電壓等級相同，低壓側比線路電壓等級高，35KV以下高5%，35KV及以上高10%?，F在都用計算確定各側額定電壓。6）額定電流（IN）：流過繞組的線電流。變壓器（常省略）額定電流：指繞組主分接的線電流。分接電流：各分接檔位的額定線電流7) 額定容量（SN）：繞組額定容量：指某側（高壓或低壓）繞組的三相最大容量之和，

25、有些變壓器繞組冷卻方式不同容量也不同，是指最大容量。即：SN=3 I相U相星形聯結及曲折形聯結時：由于I線=I相 ；U線 =U相代入上式可得： SN=3 I相U相=3I線U線/= I線U線=INUN三角形聯結時：由于I線=I相 ；U線=U相 則SN=3 I相U相=3U線I線/= I線U線=INUN所以三相變壓器繞組額定容量SN=INUN變壓器（常省略）額定容量：指最大的繞組額定容量。雙繞組變壓器各側繞組額定容量相同，所以變壓器額定容量就是繞組額定容量。多（三）繞組變壓器各側繞組額定容量不同，所以變壓器額定容量就是最大的繞組額定容量。8）繞組聯結組標號：指將各側繞組看成星形聯結時，各側相電壓的相

26、位差。以高壓繞組A相相電壓作為分針永遠指向12點鐘，其它繞組A相相電壓作為時針指向的小時數和繞組聯結形式組合在一起，即為繞組聯結組標號，表示時高壓繞組用大寫字母，其它繞組用小寫字母。如Yyn0；Dyn11；YNyn0d119)空載電流：變壓器二次繞組開路，一次繞組施加額定頻率的額定電壓時，一次繞組流過的線電流，稱為空載電流。用空載電流與額定電流之比的百分數表示。這時變壓器產生的損耗稱為空載損耗（也稱鐵耗）。a）由于空載運行時U1= I1 R1+ E1+ E1E1=4.44fN1m電壓上升時：m上升、磁滯及渦流損耗上升，空載電流上升。頻率上升時：電壓不變、m下降、磁滯及渦流損耗上升，空載電流上升

27、。所以，為了保證空載電流得準確性，必須在額定頻率，額定電壓下測量。由前面分析可知：負載運行時，U1= I1 R1+ E1+ E1E1=4.44fN1m空載和負載m不變，所以空載損耗等效負載運行時鐵心產生的損耗。b）空載合閘沖擊電流：當在交流電壓過零點瞬間合閘，由于磁通滯后電壓900，所以磁通達到最大值m，但合閘前磁通為零，且磁通不能突變，所以必將產生一個反向直流磁通-m，使合閘瞬間的合成磁通為零，半個周波后合成磁通達到2m，由于鐵心的飽和特性，電流達到正?？蛰d電流的150200倍，額定電流的58倍。當在交流電壓得最大值瞬間合閘時，由于磁通滯后電壓900，所以磁通為零，無合閘沖擊電流。所以交流電

28、壓過零點瞬間合閘，沖擊電流最大，電壓得最大值瞬間合閘，沖擊電流最大。10）阻抗電壓：變壓器二次繞組短路，一次繞組施加額定頻率的額定電流時，一次繞組引出端子間的線電壓，稱為阻抗電壓。用阻抗電壓與額定電壓之比的百分數表示。這是變壓器產生的損耗稱為短路損耗（也稱銅耗）。a）由于短路時，E2= I2 R2 +I2 X2=4.44fN2m0，m0，認為鐵心中無磁通，則，所以可認為一二次電流都用來產生漏磁通，漏磁通通過油箱、夾件等元件時要產生渦流損耗，電流流過繞組電阻要產生損耗，必須在額定頻率、額定電流時測量。保證準確性。由前面分析可知：負載運行時，二次額定電流產生磁通都被一次電流產生的磁通抵消，鐵心內磁

29、通不變，所以一二次電流都用來產生漏磁通，當然在額定電流下流過繞組電阻產生的損耗相同，所以，短路損耗等效帶額定負載運行時繞組（電阻、漏磁）產生的損耗。11）電壓調整率：在給定的負載功率因數下（一般取0.8）二次空載電壓和二次負載電壓之差與二次額定電壓的比，即：二次負載電壓隨著負載電流和負載功率因數的改變而改變。12）效率：輸出的有功功率與輸入的有功功率之比的百分數小型變壓器90%以上、大型變壓器95%以上由于變壓器運行時，電壓不變，電流隨著負載的變化而變化，所以銅耗、效率也隨著改變。經推導可知，當銅耗等于鐵耗時變壓器效率達到最高。13）溫升：對于空氣冷卻的變壓器是指測量部位的溫度與冷卻空氣溫度之

30、差；對于水冷卻的變壓器是指測量部位的溫度與冷卻器入口處水溫之差。油浸式變壓器允許溫升：繞組采用A級絕緣時98產生的損壞為正常損壞，保證變壓器正常壽命的年平均溫度為20，繞組最熱點與平均溫度之差為13，所以繞組溫升限值為：98-20-13=65K油正常運行最高溫度為95，最高氣溫為40，所以上層油溫溫升限值為：95-40=55 K6.變壓器運行6.1變壓器允許運行方式1）油浸式變壓器允許溫度變壓器運行時，繞組通過電流產生漏磁，在鐵心上產生磁通，繞組銅耗及鐵心鐵耗產生的熱量由油吸收，再傳遞到冷卻裝置散發出去。當產生的熱量和散發熱量相同時，各部位溫度達到穩定。因此可得出：a) 繞組溫度最高、鐵心次之

31、、油最低。b) 繞組、鐵心、油等各部位穩定后的最熱點溫度不能超過材料的耐熱能力。油浸式變壓器繞組一般采用A級絕緣材料，最高允許溫度為105，正常損壞溫度為98。各種絕緣材料溫度每上升6，壽命降低一半。鐵心材料的耐熱能力比繞組高得多，而溫度卻比繞組低，只要控制繞組溫度即可。油的最高允許溫度為95（溫度超過95后，氧化會大大加快），且液體的上層溫度最高，所以應控制上層油溫。一般采用信號溫度計測量。根據電力變壓器運行規程DL/T572-95第4.1.3條規定：油浸式變壓器頂（上）層油溫一般不超過下表規定，當冷卻介質溫度降低時，頂（上）層油溫也相應降低，自然循環冷卻變壓器的上層油溫一般不宜經常超過85

32、。冷卻方式冷卻介質最高溫度（）最高頂（上）層油溫（）油浸自冷、風冷4095強油循環風冷4085強油循環水冷3070習題集P58 82題2）油浸式變壓器允許溫升穩定溫升：各部位溫度穩定后測得的溫升。各部位溫升由變壓器的損耗及散熱能力決定與環境溫度（空氣、水）無關。繞組允許溫升65k，上層油溫允許溫升55k。3）變壓器過載能力用變壓器的輸出容量與該繞組的額定容量之比，即過負荷倍數表示。a) 正常情況下的過負荷能力：變壓器運行時，每日的白天負荷大、夜里負荷低、一年中夏冬季負荷大、春秋季負荷低，當負荷低于額定容量時，各部位溫度低，絕緣壽命延長，所以在保證絕緣壽命的前提下，可以在大負荷時高于額定容量運行

33、。這種不影響絕緣壽命的過負荷運行能力，稱為正常情況下的過負荷能力，也稱為正常周期性過載。根據電力變壓器運行規程DL/T572-95第4.2.5點：中小型變壓器為1.5倍，大型變壓器為1.3倍。（書中的室外、室內說法有誤）。b)事故過負荷能力：當電力系統發生故障時，為保證重要部門供電，在犧牲變壓器壽命，但不發生故障的前提下，變壓器的過負荷能力，稱為事故過負荷能力。c)變壓器允許短路：由阻抗電壓可知： 則短路時變壓器阻抗實際運行時短路電流由于阻抗電壓一般在4以上，所以短路電流在額定電流的25倍以內。短路電流幅值在35倍以內，一般是額定電流的2530倍。根據國家標準電力變壓器第5部分：承受短路的能力

34、GB1094.5-2003第4.1.3、第4.1.4規定：短路電流的持續時間為2秒，油浸式變壓器銅繞組溫度不超過250，鋁繞組溫度不超過200。d)允許電壓波動范圍：電源電壓在變壓器額定電壓（主分接）的±5%以內，可以通過調整分接開關，變壓器可在額定負載（容量）下運行。對于某一分接來說，電源電壓不高于分接電壓的5%時，變壓器可在額定負載（容量）下運行。電源電壓低于分接電壓時，變壓器輸出容量降低。對于某一分接，由S=UI可知電壓升高，電流減少，由于鐵心損耗與電壓成正比，繞組損耗影響與電流平方成正比，變壓器鐵心損耗增加少，繞組損耗減少多，所以影響不大。很多反之，電流升高，繞組損耗增加很多

35、，鐵心損耗降低少，所以要保持電流不變，變壓器輸出容量降低。6.2變壓器并列運行并列運行：將兩臺及以上變壓器的一、二次繞組分別接于公共母線上，同時向負荷供電的運行方式（見課本P36圖2-6）。并列運行目的：提高供電可靠性，提高運行經濟性，減少備用容量。并列運行條件：聯結組別相同。變比相同，偏差在±0.5%以內。阻抗電壓相同，偏差在±10%以內。6.3變壓器油及運行1）變壓器油作用：絕緣、冷卻、散熱。2）變壓器油運行：a) 變壓器油試驗：可分為檢測變壓器油質量的試驗和檢測變壓器內部故障的試驗。檢測變壓器油質量的試驗項目有11項，如：耐壓、水分、介質損耗等。簡化試驗是多項試驗組合

36、的簡稱。檢測變壓器內部故障項目是油色譜試驗。影響變壓器油質量的因素有：水分、雜質、空氣及紫外線、高溫引起的氧化。為反映設備內油的真實情況，取樣要求如下：（1）干燥天氣（2）取樣容器應干燥、潔凈、密封、不透光，放置在無高溫處。（3）將設備取樣閥門清理干凈，排盡取樣閥內的污油，用干凈的油將取樣容器沖洗干凈。b)變壓器油運行管理（1）應放置在無高溫、不透光的容器內。（2）充油設備密封良好、儲油柜、呼吸器工作正常。（3）定期進行試驗，異常時應根據故障情況，進行不定期試驗。（4）補油：（書中說法有誤）根據國標運行變壓器油維護管理導則GB/T14542-2005第6條規定：補加與運行油同一油基、同一油牌號

37、、同一添加劑類型的油品，其各項性能不低于運行油，補加量小于5%通常不會出現任何問題。大于5%時補油前應先進行油泥析出試驗，結果正常且混合油各項性能不低于運行油時，方可補油。補加不同油基或不同油牌號或來歷不明的的油品，補油前應先進行混油及老化試驗，結果正常且混合油各項性能不低于運行油時，才能補油。根據電力變壓器運行規程DL/T572-95第5.3.2條規定：“變壓器在運行中濾油、補油、換潛油泵或更換凈油器的吸附劑時，應將其重瓦斯改接信號，此時其它保護裝置仍應接跳閘”。所以，補油后放盡各部位氣體，即可將重瓦斯投跳。實際也是這樣做的。6.4變壓器運行巡視檢查1）變壓器正常運行聲音來源當變壓器正常運行

38、時，主磁通和漏磁在鐵心和油箱、夾件等部位產生渦流，通流物體在磁場作用下受力，由于磁通是交變的，所以力的大小也是改變的，在物體在變化力的作用下震動就發出聲音。所以變壓器正常運行是的聲音是由主磁通和漏磁引起的，主磁通和漏磁變化聲音也要變化。2）變壓器巡視檢查變壓器巡視檢查內容：a) 變壓器油：油位、油溫、油色正常，無滲漏。b) 變壓器聲音：正常為均勻的嗡嗡聲。c) 外觀：套管外部無破損放電痕跡、無污穢，儲油柜油位與油溫對應，冷卻（散熱）器各部位手感溫度正常，呼吸器硅膠變色不超過2/3，壓力釋放閥（安全氣道）完好，瓦斯繼電器內應無氣體，各引線接頭無發熱跡象。變壓器巡視周期：（書中說法有誤）根據電力變

39、壓器運行規程DL/T572-95第5.1.2條及第5.1.3條規定：a)發電廠和變電站內的變壓器，每天至少一次，每周至少進行一次夜間巡視。b)無人值班變電站內容量為3150KVA及以上變壓器，每10天至少一次，3150KVA以下的每月至少一次。c) 2500KVA及以下的配電變壓器，裝于室內的每月至少一次，戶外的每季至少一次。d)新設備或檢修、改造后的變壓器在投運72小時內，有嚴重缺陷時，氣象突變、雷雨季節特別是雷雨后，高溫季節、高峰負荷期間，變壓器事故過負荷運行時，都應對變壓器進行特殊巡視，增加巡視檢查次數。3）變壓器異常運行和常見故障分析變壓器聲音異常的原因：a) 嗡嗡聲變高變大（1） 電

40、流增大：變壓器短路、過載、大容量設備啟動時。（2） 電壓增大：電源電壓高于分接電壓運行時。（3） 有高頻諧波設備（可控硅整流設備、電弧爐等）接入。b) 嘈雜聲：內部部件松動。c) 水沸騰聲：內部有局部過熱點。d) 放電及爆裂聲：內部絕緣放電擊穿。套管閃絡和爆炸愿因：a) 內絕緣損壞引起：密封不嚴進水，油紙電容式及干式套管電容芯子內部放電擊穿。b) 外絕緣損壞引起：瓷套破裂、外部污穢嚴重。6.5變壓器油色譜在線監測系統簡介油浸式變壓器內部存在局部過熱或局部放電等故障時，故障部位的絕緣油或固體絕緣會分解出烴類氣體（CH4、C2H2、C2H4、C2H6等）和其他氣體（H2、CO、CO2等）溶于油中，

41、根據每種氣體的濃度和上升速度，可以判斷故障類型、嚴重程度、發展快慢。所以是檢測變壓器故障的重要手段。油色譜試驗時需先派人到現場取油樣，送到試驗室脫氣、再將氣體送入色譜儀測出各氣體濃度，整個過程環節多、時間長、測量準確度低。變壓器油色譜在線監測系統，能自動完成從油樣到測出各氣體濃度的整個試驗過程。所以檢測速度快、準確度高，通過計算機可實現遠程控制，定期或不定期實時檢測，故障類型、嚴重程度智能判斷。7.其他變壓器7.1干式變壓器干式變壓器：器身（繞組、鐵心）上無液體的變壓器。1）環氧樹脂絕緣干式變壓器(見上圖)特點：繞組采用環氧樹脂包封，絕緣耐熱溫度高（一般采用F級絕緣材料，最高允許溫度155），

42、過載能力強，難燃、阻燃防火性能好，但環氧樹脂熱脹冷縮變化大，繞組容易開裂。2）SF6氣體絕緣變壓器特點：絕緣性能好、防火、防爆，冷卻性能差、過載能力低，有溫室氣體效應、內部故障時能產生劇毒物質。3）H級絕緣干式變壓器(見下圖)特點：繞組采用NOMEX紙，絕緣性能好、絕緣耐熱溫度高（H絕緣級材料，最高允許溫度220），過載能力強，阻燃防火性能好，但對環境要求高、怕臟。7.2非晶合金鐵心變壓器特點：鐵心采用非晶合金，空載損耗低，但鐵心片易破，固定困難。7.3低損耗油浸變壓器(見下圖)特點：全密封、低損耗、高機械強度。注意：S9系列以上的配電變壓器都是節能變壓器如：S10、S11等。7.2卷鐵心變壓

43、器特點：鐵心沒有接縫、空載損耗低，但隨著容量增大，卷鐵心固有的三角空洞區急劇增大（見左圖），空載損耗反而上升，因此只適用小型變壓器。8.互感器互感器是一種測量設備，可分為電壓互感器，電流互感器兩大類。電壓互感器是將系統高電壓變為標準低電壓（100V或V）的設備，國內常稱為PT。電流互感器是將高、低電壓系統中的大電流變為低壓標準小電流（5A或1A）的設備，國內常稱為CT（原理接線圖見課本P44圖2-44）。8.1互感器作用1）測量電壓、電流，實現電能計量、監視、控制、保護。2）隔離高低電壓，保護人身及設備安全。3）利于電能計量、監視、控制、保護設備標準化。8.2電壓互感器1）電壓互感器原理是一臺

44、降壓變壓器，由于要測量電壓，所以高壓繞組與被測電路并聯，低壓繞組與測量設備并聯。由于低壓測量設備的內阻抗都很大，所以相當于空載運行的變壓器，則。N1>>N2由于二次短路時E2= I2 R2 +I2 X2=4.44fN2m0，m0， E1=4.44fN1m0 所以U1= I1 R1+ I1X1+ E1 I1 R1 + I1X1由于一次電壓不變，且N1>>N2，所以電流很大，一、二繞組必將燒毀。所以電壓互感器二次側不能短路。2）電壓互感器分類按用途可分為測量用電壓互感器和保護用電壓互感器。3）電壓互感器型號最后一個字母含義應為額定電壓等級。4）準確級在規定的使用條件下，電壓互感器的最大誤差。如0.5級，表示最大誤差不超過0.5%。5）容量容量是指二次繞組允許輸出（允許接入的負荷）的容量。如100VA。額定容量是指在保證