關于電力變壓器基礎知識講座2013-5-14主講：陳偉明2一、變壓器的發展歷史第2頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明3變壓器的發展歷史1882年高納德和吉伯斯發明的交流供電系統在英國獲得專利，他們使用一種“第2發電機”（具有開口鐵心，是變壓器的前身）的設備來升高和降低電壓。1884年德利、伯拉錫、濟拍勞斯基在匈牙利制造了一臺單相，空量為1400VA，電壓比120/70V的變電設備，這是歷史上第一臺閉合鐵心，在鐵心外有繞組的變壓器，并且他們在申請專利的時候首次使用“變壓器”一詞。1890年AEC（德國通用電氣公司）發明了三相變壓器。最早用于變壓器鐵芯的材料是易于磁化和退磁的軟熟鐵，為了克服磁回路中由周期性磁化所產生的磁阻損失和鐵芯由于受交變磁通切割而產生的渦流，變壓器鐵芯是由鐵線束制成，而不是由整塊鐵構成。

世界上的第一臺變壓器鐵芯由于是采用碳素鋼，從而導致變壓器體積過大，重量大。不能用于實戰！因為這種碳素鋼鐵芯變壓器導磁率低，磁感應強度B值偏小，導致變壓器一次線圈和二次線圈匝數過多，一次二次線圈軸向和幅向尺寸偏大。

1904年，歐洲有人發現，往碳素鋼里加入0.8%-4%的硅元素，可大大降低磁路損耗，增大導磁率，且使電阻率增大，渦流損耗降低，這是變壓器工業史上的大變革。因為碳素鋼鐵芯里加入少量硅元素，故人們把這種新鐵芯材料叫做“硅鋼片”。自從有了硅鋼片后，變壓器體積和質量大大下降。磁感應強度B值大大提高，最高可達到19000GS。

第3頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明4

在解放前，中國僅有少量的修配變壓器廠。由于帝國主義壓榨，中國變壓器工業極為落后，落后西方列強100年有余。在偉大的黨解放全中國后，中國變壓器制造業大有進步，在偉大領袖毛主席的光輝照耀下，中國與西方列強變壓器制造技術差距縮小到70年。

在中國進行大躍進前，所生產的變壓器大都模仿前蘇聯老毛子，中國把老毛子當自己的老子看，而蘇聯老子對中國兒子在變壓器技術上有所保留，從而導致中國變壓器制造技術始終處于模仿狀態，中國沒有自主的研發變壓器能力。

中國在改革開放之前生產的變壓器型號大多為SJ型SJL型。這種變壓器損耗大，噪音大，不環保，性能落后。到1990年，中國大都生產S7型變壓器。S7型號變壓器大概相當于歐洲40年代水平。90年代到2000年，中國陸續生產了S8S9S10型三種節能型變壓器。

歷史的車輪走到21世紀，中國生產出S11型節能變壓器，但只相當于西方列強80年代水平。真是讓人大跌眼鏡！目前中國為了重整國威，陸續研制出了S12、S13、S14、S15

、S16

、

S17和漸開線鐵芯變壓器以及打遍天下無敵手的非晶合金鐵芯變壓器。讓中國與西方列強在變壓器工業平起平坐！讓人欣慰！變壓器的發展歷史第4頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明5變壓器的發展歷史S7系列變壓器是我國在1980年后推出的變壓器，其效率較SJ、SJL、SL、SL7系列的變壓器高，其負載損耗也較高。80年代中期又設計生產出S9系列變壓器，其價格較S7系列平均高出20％，空載損耗較S7系列平均降低8％，負載損耗平均降低24％，并且國家已明令在1998年底前淘汰S7、SL7系列，推廣應用S9系列。S11是目前推廣應用的低損耗變壓器。S11型變壓器卷鐵心改變了傳統的疊片式鐵心結構。硅鋼片連續卷制，鐵心無接縫，大大減少了磁阻，空載電流減少了60%～80%，提高了功率因數，降低了電網線損，改善了電網的供電品質。連續卷繞充分利用了硅鋼片的取向性，空載損耗降低20%～35%。運行時的噪音水平降低到30～45dB，保護了環境。非晶合金鐵心的SH系列配電變壓器系列的空載損耗較S9系列降低75％左右，但其價格僅比S9系列平均高出30％，其負載損耗與S9系列變壓器相等。近年來世界各國都在積極研究生產節能材料，變壓器的鐵芯材料已發展到現在最新的節能材料——非晶態磁性材料如2605S2，非晶合金鐵芯變壓器便應運而生。使用2605S2制作的變壓器，其鐵損僅為硅鋼變壓器的1/5，鐵損大幅度降低。第5頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明6二、變壓器的作用第6頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明7變壓器的作用變壓器是電力系統中數量極多且地位十分重要的電氣設備，變壓器的總容量大約是發電機總容量的9倍以上。其功能是將電力系統中的電能電壓升高或降低，以利于電能的合理輸送、分配和使用。在電力系統中，輸送同樣功率的電能，電壓越高，電流就越小，輸電線路上的功率損耗也越小；輸電線的截面積也可以減小，這樣就可以減少導線的金屬用量。相反電壓越小，電流越大，輸電線路上的功率損耗也就越大。

理論線路損耗計算公式：△P=I2R△P--損失功率，W；I--負荷電流，A；R--導線電阻，Ω第7頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明8變壓器的作用第8頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明9簡單的輸配電系統示意圖第9頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明10電力網的電壓、功率和傳輸距離之間的關系

電壓等級

（KV）傳輸容量

（MVA）輸送距離

（Km）輸電11004000-65001000以上跨大區7502000-2500500以上跨大區5001000-1500150-850跨省220100-500100-300跨地區高壓配電11010-1550-100跨縣市352-1020-50縣市內100.2-26-20市內低壓配電380/220V樓內、農電題外話：世界上電壓等級最高的輸電線路：晉東南——荊門1000千伏特高壓交流輸變電工程工，全長604千米于2009年1月6日正式投入運行。第10頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明11三、變壓器的原理第11頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明12變壓器的原理

變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現象實現了：電能→磁場能→電能(U1、I1)(變化的磁場)(U2、I2)變壓器的原理模型接交流電源的繞組稱為原繞或稱一次繞組，該側是通入交流電流側，即吸收電能側，輸入電能側,也稱一次側。接負載的繞組稱為副繞組或稱二次繞組，該側是接負載側，即輸出電能側，也稱二次側。工作原理當原邊繞組接到交流電源時，繞組中便有交流電流流過，并在鐵心中產生與外加電壓頻率相同的磁通(主磁通)，這個交變磁通同時交鏈著原邊繞組和副邊繞組。并且在一、二次繞組中分別產生感應電動勢。第12頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明131、n2

>n1

U2>U1——升壓變壓器2、n2<n1

U2<U1——降壓變壓器實驗和理論分析都表明：理想變壓器原、副線圈的電壓跟它們的匝數成正比。變壓器的原理第13頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明14理想變壓器的變壓規律原、副線圈中產生的感應電動勢分別是：E1=n1/tE2=n2/t若不考慮原副線圈的內阻有

U1=E1

U2=E2

第14頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明15理想變壓器的變流規律理想變壓器輸入功率等于輸出功率即:

U1I1=U2I2P入=P出理想變壓器原、副線圈的電流跟它們的匝數成反比此公式只適用于一個副線圈的變壓器第15頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明16變壓器工作原理小結一、變壓器的構造

1．示意圖

2．符號二、變壓器的工作原理：

1、互感現象：變壓器只能改變交流電的電壓和電流

2、能量轉化：電能→磁場能→電能

3、理想變壓器：三、理想變壓器的變壓、變流規律：P入＝P出第16頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明17四、變壓器的分類第17頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明18形形色色的變壓器第18頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明19形形色色的變壓器第19頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明20變壓器的分類第20頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明21變壓器的分類電力變壓器按相數分，有單相和三相兩大類。工廠變電所通常都采用三相電力變壓器。第21頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明22變壓器的分類按容量分類：

電力變壓器按容量系列分，有R8容量系列和R10容量系列兩大類。

R8容量系列指容量等級是按R8≈1.33倍數遞增的，我國老的變壓器容量等級采用此系列，如：100kvA、135kvA、180kvA、240kvA、320kvA、420kvA、560kvA、750kvA、1000kvA等。現在已經不用！

R10容量系列指容量等級是按R10≈

1.26倍數遞增的。R10系列的容量等級較密，便于合理選用，是IEC（國際電工委員會）推薦采用的。我國新的變壓器容量等級采用此系列，如：100KVA、125kvA、160kvA、200kvA、250kvA、315kvA、400kvA、500kvA、630kvA、800kvA、1000kvA。題外話：世界最高電壓和最大容量的變壓器，2004年12月由保定天威保變電器股份有限公司自行研發設計，具有完全自主知識產權和核心技術的150萬千伏安/1000千伏單相特高壓交流變壓器。●小型變壓器：容量為500KV·A以下●中型變壓器：容量為630～300KV·A●大型變壓器：容量為8000KV·A以上第22頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明23變壓器的分類按調壓方式分：電力變壓器按調壓方式分，有無載調壓（又稱無勵磁調壓）和有載調壓兩大類。工廠變電所大多數采用無載調壓變壓器。有載調壓開關無勵磁分接開關第23頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明24變壓器的分類按繞組結構分：電力變壓器按繞組結構分，有單繞組自耦變壓器、雙繞組變壓器、三繞組變壓器。工廠變電所大多采用雙繞組變壓器。第24頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明25按繞組絕緣及冷卻方式分類：電力變壓器按繞組絕緣及冷卻方式分，有油浸式、干式和充氣式（SF6）等。其中油浸式變壓器，又有油浸自冷式、油浸風冷式、油浸水冷式和強迫油循環冷卻式等。工廠變電所大多采用油浸自冷式變壓器。所謂充氣式變壓器是指變壓器的磁路（鐵心）與繞組均位于一個充有絕緣氣體的外殼內的變壓器。以往，一般情況下是采用SF6氣體，所以又稱氣體絕緣變壓器變壓器的分類第25頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明26變壓器的分類按繞組導體材質分：電力變壓器按繞組導體材質分，有銅繞組變壓器、鋁繞組變壓器、低銅高鋁變壓器三大類。工廠變電所過去大多采用鋁繞組變壓器，但低損耗的銅繞組變壓器現在得到了越來越廣泛的應用。第26頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明27變壓器的分類干式變壓器油浸式變壓器強迫油循環電力變壓器按繞組絕緣及冷卻方式分類：第27頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明28五、變壓器的設計序列第28頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明291、S9、S11系列

S9系列電力變壓器是國家在90年代推廣使用的更新換代產品，與S7系列電力變壓器相比，空載損耗平均降低10.3％，空載電流平均降低22.4％。S11系列是我國目前正在推廣使用的產品，與S9系列相比，空載損耗平均降低30％。變壓器的設計序列第29頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明302、S9-M、S11-M系列

S9-M、S11-M全密封油浸式變壓器與普通油浸式變壓器相比，取消了儲油柜，由波紋油箱的波翅代替油管作為冷卻散熱元件，波紋油箱由優質冷軋薄鋼板在專用生產線上制造，波翅可以隨變壓器油體積的漲縮而漲縮，變壓器油、器身與大氣隔絕，從而簡緩油的老化，防止器身絕緣受潮，增強可靠性，正常運行下可免維護。變壓器的設計序列第30頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明313、S11-M.RL

、S13-M.RL系列

S13-M.RL、S11-M.RL系列全密封立體三相卷鐵心變壓器具有空載損耗低，空載電流低，噪聲低的性能，節電效果顯著。提高了電壓質量和供電的可靠性，是有利于環保的綠色節能設備，為城鄉電網技術改造工程中推廣使用的新產品。

S13-M.RL、S11-M.RL系列不同于傳統的平面疊片式鐵心變壓器。其鐵心是由單框片立體三角形布置的三相柱軛組成。每個柱體由優質冷軋硅鋼薄帶連續卷制，帶寬經數控開料機作直線或曲線剪切。帶料在鐵心卷繞機上卷繞組成近圓形或折邊圓弧框片后經真空充氮退火處理以消除加工應力，晶格重新取向、提高導磁率，改善電磁性能；高低壓線圈使用專用繞線機，直接在鐵心柱紙筒上繞制，整體結構堅實緊湊，器身采用上下鐵軛絕緣和層壓木，四周拉螺桿拉緊線圈，使之穩固牢靠，能承受突發短路時的沖擊力。變壓器的設計序列第31頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明323、S11-M.RL

、S13-M.RL系列

產品特點：

損耗低按現行國際GB/T6451-1999《三相油浸電力變壓器技術參數和要求》容量30-1600kVA，S13-M.RL系列空載損耗平均下降50%，負載損耗平均下降30%；S11-M.RL系列空載損耗平均下降30%負載損耗平均下降25%。

空載電流低

由于卷鐵心材質優良以及繞制加工特點，使空載電流顯著降低。按現行國標GB/T6451-1999、S13-M.RL系列空載電流平均下降75%；S11-M.RL系列空載電流平均下降75%。

運行噪聲低

按JB/T10088-1999噪聲標準，S13-M.RL及S11-M.RL系列噪聲均降低約7-9dB。

抗短路能力強

變壓器器身整體成立體三棱柱形狀，四周及中央均設置拉螺桿，與上下鐵軛絕緣及層壓木塊構成一體，能有效抵御突發短路時的軸向，輻向機械應力。變壓器的設計序列第32頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明33變壓器的設計序列3、S11-M.RL

、S13-M.RL系列第33頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明344、SH15-M系列

SH15-M密封式非晶合金電力變壓器是全充油密封型，原理同密封型電力變壓器。非晶合金的基礎元素由鐵、鎳、鈷、硅、硼、碳等組成。是一種向同性的軟磁材料，磁化功率小，不存在阻礙磁疇壁移動的結構缺陷，厚度極薄，只有0.027mm，填充系數相應變小，只有0.75～0.8，電阻率很高，是硅鋼板的3～6位，硬度是硅鋼片的5倍，非晶合金材料對應力特別敏感。

非晶合金的這種結構使其具有高飽和磁感應強度、低損耗(相當于硅鋼片的1/4)、低激磁電流、良好的溫度穩定性等特點,因此用非晶合金材料制造的變壓器鐵芯，其空載損耗較常規S9系列下降70-80%，空載電流較S9系列下降50%，負載損耗也較常規S9系列變壓器下降，其明顯的節能、降耗特點被稱為二十一世紀的“綠色材料”。變壓器的設計序列第34頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明355、SC(B)10型干式電力變壓器：SC(B)10系列干式電力變壓器，具有安全可靠、環保節能、防火防爆、防污防塵防潮、過載能力強、體積小、維護簡單等優點。設計先進、結構合理、外形美觀、主要性能指標均優于國內標準。最適宜用于防火要求高、負荷波動大、經常超負荷運行的環境中，適用于高層住宅、機場、車站、碼頭、地鐵、醫院、發電廠、冶金行業、購物中心、居民密集區及石油化工、核電站、核潛艇等場所。

變壓器的設計序列第35頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明361－高壓出線套管和接線端子2－吊環3－上夾件4－低壓出線接線端子5－銘牌6－環氧樹脂澆注絕緣繞組7－上下夾件拉桿8－警示標牌9－鐵心10－下夾件11－小車12－三相高壓繞組間的連接導體13－高壓分接頭連接片變壓器的設計序列5、SC(B)10型干式電力變壓器結構圖：第36頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明37六、變壓器的型號第37頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明38變壓器的型號特殊使用環境代號額定電壓額定容量特殊用途和特殊結構代號設計序號調壓方式導線材料繞組數油循環方式冷卻方式相數產品類別第38頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明39變壓器的型號1、產品類別代號O-自耦變壓器，通用電力變壓器不標H-電弧爐變壓器C-感應電爐變壓器Z-整流變壓器K-礦用變壓器Y-試驗變壓器第39頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明40變壓器的型號2、相數D-單相變壓器S-三相變壓器3、冷卻方式F-風冷式W-水冷式注：油浸自冷式和空氣自冷式不標注第40頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明41變壓器的型號4、油循環方式N―自然循環O―強迫導向循環P―強迫循環5、繞組數S―三繞組注：雙繞組不標注第41頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明42變壓器的型號6、導線材料L―鋁繞組注：銅繞組不標注7、調壓方式Z―有載調壓注：無載調壓不標注第42頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明43變壓器的型號8、性能水平代號（設計序號）性能水平代號電壓等級kV性能參數空載損耗負載損耗76、10符合GB/T6451組Ⅱ符合GB/T6451≥35符合GB/T645186、10符合GB/T6451組Ⅰ≥35比GB/T6451平均下降10%96、10配電變壓器符合表A26、10電力變壓器比GB/T6451組Ⅰ平均下降10%比GB/T6451平均下降10%≥35比GB/T6451平均下降20%106、10比GB/T6451組Ⅰ平均下降20%比GB/T6451平均下降15%≥35比GB/T6451平均下降30%116、10比GB/T6451組Ⅰ平均下降30%≥35比GB/T6451平均下降40%第43頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明44變壓器的型號9、特殊用途或特殊結構代號Z――低噪聲用；L――電纜引出；X――現場組裝式；J――中性點為全絕緣；CY――發電廠自用變壓器；第44頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明45變壓器的型號10、變壓器的額定容量變壓器的額定容量，單位為KVA。R10系列：30、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000、2500、3150……11、變壓器的額定電壓變壓器的額定容量，單位為KV。6、10、10.5、35、110、220、500第45頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明46變壓器的型號例1：一臺三相、油浸、風冷、雙繞組、無勵磁調壓、鋁導線、20000kVA、110kV級電力變壓器產品，其性能水平符合GB/T6451規定，該產品的型號為：SFL7—20000/110第46頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明47變壓器的型號例2：一臺三相、油浸、水冷、強迫油循環、雙繞組、有載調壓、銅導線、360000kVA、220kV級低噪聲用電力變壓器的產品，其性能水平符合GB/T6451規定，該產品的型號為：

SWPZ7—Z—360000/220第47頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明48七、油浸式變壓器的結構第48頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明49油浸式變壓器的結構油浸式電力變壓器器身油箱冷卻裝置保護裝置出線裝置鐵心、繞組、絕緣結構、引線、分接開關油箱本體（箱蓋、箱壁、箱底）和附件（放油閥門、油樣活門、接地螺栓、銘牌散熱器、冷卻器儲油柜（油枕）、油位表、防爆管（安全氣道）、吸濕器(呼吸器)、溫度計、凈油器、氣體繼電器（瓦斯繼電器）、壓力釋放閥高壓套管、低壓套管第49頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明50油浸式變壓器的結構2.分接開關1.高壓套管4.瓦斯繼電器3.低壓套管6.油枕5.防爆管8.吸濕器7.油位表10.銘牌9.散熱器12.油樣活門11.接地螺栓14.活門13.放油閥門16.溫度計15.繞組18.凈油器17.鐵芯20.變壓器油19.油箱第50頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明51油浸式變壓器的結構——鐵心

鐵心在電力變壓器中是重要的組成部件之一。它由高導磁的硅鋼片疊積和鋼夾件夾緊而成，鐵心具有兩個方面的功能。在原理上，鐵心是構成變壓器的磁路。它把一次電路的電能轉化為磁能，又把該磁能轉化為二次電路的電能，因此，鐵心是能量傳遞的媒介體。在結構上，它是構成變壓器的骨架。在它的鐵心柱上套上帶有絕緣的線圈，并且牢固地對它們支撐和壓緊。第51頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明52變壓器鐵芯渦流的形成

當成塊的金屬放在變化的磁場中。或者在磁場中運動時，金屬內將產生感應電流。這種電流在金屬內自成閉合回路，猶如水的旋渦故稱渦流，由于成塊金屬的電阻很小，所以渦流很強，使成塊金屬大量發熱，同時電能遭到大量的浪費。油浸式變壓器的結構——鐵心第52頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明53為了減少鐵心的磁滯和渦流損耗，鐵心用厚度為0.3～0.5mm的硅鋼片沖剪成幾種不同尺寸，并在表面涂厚為0.01～0.13mm的絕緣漆，烘干后按一定規則疊裝而成。由于硅鋼片比普通鋼的電阻串大，因此利用硅鋼片制成的鐵心可以進一步減小渦流損耗。

隨著現代工藝的發展，硅鋼片的厚度越來越薄0.27mm、0.23mm、0.2mm開始生產并應用。油浸式變壓器的結構——鐵心第53頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明54油浸式變壓器的結構——鐵心第54頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明55油浸式變壓器的結構——鐵心平面疊鐵芯S9、S11型變壓器常用立體卷鐵芯S13-R型變壓器常用R形卷鐵芯S11-R型變壓器常用第55頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明56繞組是變壓器最基本的組成部分，它與鐵心合稱電力變壓器本體，是建立磁場和傳輸電能的電路部分。電力變壓器繞組由高壓繞組，低壓繞組，對地絕緣層（主絕緣），高、低壓繞組之間絕緣件及由燕尾墊塊，撐條構成的油道，高壓引線，低壓引線等構成。不同容量、不同電壓等級的電力變壓器，繞組形式也不一樣。一般電力變壓器中常采用同心式和交疊式兩種結構形式。油浸式變壓器的結構——繞組第56頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明57同心式繞組是把高壓繞組與低壓繞組套在同一個鐵心上，一般是將低壓繞組放在里邊，高壓繞組套在外邊，以便絕緣處理。但大容量輸出電流很大的電力變壓器，低壓繞組引出線的工藝復雜，往往把低壓繞組放在高壓繞組的外面。同心式繞組結構簡單、繞制方便，故被廣泛采用。按照繞制方法的不同，同心式繞組又可分為圓筒式、螺旋式、連續式、糾結式等幾種。油浸式變壓器的結構——繞組第57頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明58油浸式變壓器的結構——繞組交疊式繞組又叫交錯式繞組，在同一鐵心上，高壓繞組、低壓繞組交替排列、間隙聚焦國、絕緣較復雜、包扎工作量較大。它的優點是力學性能較好，引出線的布置和焊接比較方便、漏電抗較小，一般用于電壓為35KV及以下的電爐變壓器中。第58頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明59變壓器高低壓繞組的排列方式，是由多種因素決定的。但就大多數變壓器來講，是把低壓繞級布置在高壓繞組的里邊。這主要是從絕緣方面考慮的。理論上，不管高壓繞組或低壓繞組怎樣布置，都能起變壓作用。但因為變壓器的鐵芯是接地的，由于低壓繞組靠近鐵芯，從絕緣角度容易做到。如果將高壓繞組靠近鐵芯，則由于高壓繞組電壓很高，要達到絕緣要求，就需要很多多的絕緣材料和較大的絕緣距離。這樣不但增大了繞組的體積，而且浪費了絕緣材料。再者，由于變壓器的電壓調節是靠改變高壓繞組的抽頭，即改變其匝數來實現的，因此把高壓繞組安置在低壓繞組的外邊，引線也較容易。油浸式變壓器的結構——繞組第59頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明60變壓器調壓是在變壓器的某一繞組上設置分接頭，當變換分接頭時就減少或增加了一部分線匝，使帶有分接頭的變壓器繞組的匝數減少或增加，其他繞組的匝數沒有改變，從而改變了變壓器繞組的匝數比。繞組的匝數比改變了，電壓比也相應改變，輸出電壓就改變，這樣就達到了調整電壓的目的。在一般情況下是在高壓繞組上抽出適當的分接頭，因為高壓繞組常套在外面，引出分接頭方便；另外高壓側電流小，引出的分接引線和分接開關的載流部分截面積小，開關接觸部分也容易解決。調壓方式有無勵磁調壓和有載調壓兩種。無勵磁調壓時，不是變壓器二次不帶負載，而是把變壓器各側都與電網斷開，在變壓器無勵磁情況下變換繞組的分接頭；有載調壓時，變壓器在不中斷負載的情況下進行變換繞組的分接頭。油浸式變壓器的結構——分接開關第60頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明61油浸式變壓器的結構——分接開關有載調壓開關有載調壓開關控制器無勵磁分接開關第61頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明62當變壓器油的體積隨著油的溫度膨脹或減小時，油枕起著調節油量，保證變壓器油箱內經常充滿油的作用。如沒有油枕，油箱內的油面波動就會帶來一下不利因素：一是油面降低時露出鐵芯和線圈部分會影響散熱和絕緣；二是隨著油面波動空氣從箱蓋縫里排出和吸進，而由于上層油溫很高，使油很快地氧化和受潮。油枕的油面比油箱的油面要小，這樣，可以減少油和空氣的接觸面，防止油被過速地氧化和受潮。三是油枕的油在平時幾乎不參加油箱內的循環，它的溫度要比油箱內的上層油溫的低的多，油的氧化過程也慢的多，因此有了油枕，可以防止油的過速氧化。油浸式變壓器的結構——油枕第62頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明63油浸式變壓器的結構——油枕第63頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明64作用：為防止變壓器內部發生嚴重故障而產生大量氣體，引起變壓器發生爆炸。壓力釋放裝置在變壓器油箱頂蓋上，壓力釋放裝置在保護電力變壓器方面起重要作用。充有變壓器油的電力變壓器，如果內部出現故障或短路，電弧放電就會在瞬間使油汽化，導致油箱內壓力極快升高。如果不能極快釋放該壓力，油箱就會破裂，將易燃油噴射到很大的區域內，可能引起火災，造成更大破壞，因而通過壓力釋放裝置使油箱內減壓防止上述情況發生。

油浸式變壓器的結構——壓力釋放閥第64頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明65氣體繼電器是油浸式變壓器上的重要安全保護裝置，它安裝在變壓器箱蓋與儲油柜的聯管上，在變壓器內部故障產生的氣體或油流作用下接通信號或跳閘回路，使有關裝置發出警報信號或使變壓器從電網中切除，達到保護變壓器的作用。氣體繼電器又稱瓦斯繼電器，是利用變壓器內故障時產生的熱油流和熱氣流推動繼電器動作的元件，是變壓器的保護元件；瓦斯繼電器裝在變壓器的油枕和油箱之間的管道內；如果充油的變壓器內部發生放電故障，放電電弧使變壓器油發生分解，產生甲烷、乙炔、氫氣、一氧化碳、二氧化碳、乙烯、乙烷等多種特征氣體，故障越嚴重，氣體的量越大，這些氣體產生后從變壓器內部上升到上部的油枕的過程中，流經瓦斯繼電器；若氣體量較少，則氣體在瓦斯繼電器內聚積，使浮子下降，使繼電器的常開接點閉合，作用于輕瓦斯保護發出警告信號；若氣體量很大，油氣通過瓦斯繼電器快速沖出，推動瓦斯繼電器內擋扳動作，使另一組常開接點閉合，重瓦斯則直接啟動繼電保護跳閘，斷開斷路器，切除故障變壓器。油浸式變壓器的結構——氣體繼電器第65頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明66油浸式變壓器的結構——氣體繼電器第66頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明67吸濕器又名呼吸器，常用吸濕器為吊式吸濕器結構。吸濕器內裝有吸附劑硅膠，油枕內的絕緣油通過吸濕器與大氣連通，內部吸附劑吸收空氣中的水分和雜質，以保持絕緣油的良好性能。油浸式變壓器的結構——吸濕器第67頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明68

凈油器又名熱吸虹器，是用鋼板焊接成圓筒形的小油罐，罐內也裝有硅膠或活性氧化鋁吸附劑。當油溫變化而上下流動時，經過凈油器達到吸取油中水分、渣滓、酸、氧化物的作用。

3150KVA及以上變壓器均有這種凈化裝置。凈油器安裝再變壓器上部時凈化效率高，裝在下部時易于更換，安裝位置視情況而定。油浸式變壓器的結構——凈油器第68頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明69油浸式變壓器冷卻裝置包括散熱器和冷卻器，不帶強油循環的稱為散熱器，帶強油循環的稱為冷卻器。散熱器分為片式散熱器和扁管散熱器片式散熱器是用板料厚度為1mm的波形沖片，靠上下集油盒或油管焊接組成。20KVA以下的油浸式電力變壓器，平頂油箱的散熱面已足夠，50～2000KVA的油浸式電力變壓器可采用固定式散熱器；2000～6300KVA油浸式電力變壓器，可采用可拆式片式散熱器，散熱器通過法蘭盤固定再油箱壁上。扁管散熱器分為自冷式和風冷式兩種，自冷式的只在集油盒單面焊接扁管，風冷式扁管散熱器有88管、100管、120管三種。扁管在集油盒兩側焊接，為了加強冷卻，每只散熱器下安裝兩臺電風扇，不吹風時，散熱能力為額定散熱量的60％左右。油浸式變壓器的結構——散熱器第69頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明70油浸式變壓器的結構——散熱器第70頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明71

大型變壓器都裝有測量上層油溫的帶電接點的測溫裝置，它裝在變壓器油箱外，便于運行人員監視變壓器油溫情況。油浸式變壓器的結構——溫度計第71頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明72絕緣套管是油浸式電力變壓器箱外的主要絕緣裝置，變壓器繞組的引出線必須穿過絕緣套管，使引出線之間及引出線與變壓器外殼之間絕緣，同時起到固定引出線的作用。油浸式變壓器的結構——絕緣套管絕緣套管一般是陶瓷的，其結構取決于電壓等級。1kV以下采用實心磁套管，10～35kV采用空心充氣或充油式套管，110kV及以上采用電容式套管。為了增大外表面放電距離，套管外形做成多級傘形裙邊。電壓等級越高，級數越多。第72頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明73八、變壓器的參數第73頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明74變壓器的參數——額定值額定容量指在額定狀態下變壓器的視在功率．額定容量以伏安(VA)、千伏安(KVA)或兆伏安(MVA)為單位。對三相變壓器，額定容量指三相的總容量。額定電壓以伏（V）或千伏（kV）為單位。對三相變壓器，額定電壓指線電壓。額定電流

以安（A）或千安（kA）為單位。對三相變壓器，額定電壓指線電流。額定頻率以赫茲（Hz）為單位。我國額定工頻為50Hz。第74頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明75變壓器的空載損耗包括鐵損和銅損。

銅損主要指原邊電流流過原邊繞組時產生的損耗，銅損與負載電流有關，負載電流越大，銅損越大。鐵損由磁滯損耗和渦流損耗組成。磁滯損耗與導磁材料成正比，且與磁通密度的二次方成正比；而渦流損耗與磁通密度的二次方、導磁材料厚度的二次方、頻率的二次方和導磁材料的厚度成正比，降低空載損耗就要降低磁通密度，其結果導致導磁材料的重量增加。或者采用高導磁，低損耗的導磁材料，或者采用厚度更薄的導磁材料。其結果都導致變壓器成本的增加，而過薄的硅鋼片又使鐵芯的平面度降低導致鐵芯的機械強度降低。變壓器的參數——空載損耗第75頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明76空載電流是指當向變壓器的一個繞組(一般是一次側繞組)施加額定頻率的額定電壓時,其它繞組開路，流經該繞組線路端子的電流，稱為空載電流I。其較小的有功分量Ioa用以補償鐵心的損耗，其較大的無功量Ior用于勵磁以平衡鐵心的磁壓降。

通常Io以額定電流的百分數表示:Io%=(Io/IN)*100=0.1~3%變壓器的參數——空載電流第76頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明77負載損耗即可變損失。與通過的電流的平方成正比。負載損耗是額定電流下與參考溫度下的負載損耗。展開些說，所謂額定電流是指一次側分接位置必須是主分接，不能是其它分接的額定電流。對參考溫度而言，要看變壓器的絕緣材料的耐熱等級。對油浸式變壓器而言，不論是自冷、風冷或強油風冷，都有是A級絕緣材料，其參考溫度是根據傳統概念加以規定的，都是75℃。干式變壓器的參考溫度都按公式算出，參考溫度等于允許溫升加20℃，其物理概念是絕緣材料的年平均溫度。A級絕緣材料的參考溫度為60℃加20℃等于80℃，它與油浸式（同為A級絕緣材料）的參考溫度75℃差5℃。干式變壓器的E級絕緣材料參考溫度為95℃，B級為100℃，F級為120℃，H級145℃，C級為170℃。

負載損耗只是衡量產品損耗水平的一個參數，或者說是考核產品合格與否的一參數，而不是運行中的實際損耗值。運行中溫度是變量，負載電流也是變量，所以運行中負載損耗不是變壓器名牌上標定的負載損耗值，主要是運行溫度不等到于參考溫度。變壓器的參數——負載損耗第77頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明78通常，變壓器的短路阻抗，是指在額定頻率和參考溫度下，一對繞組中、某一繞組的端子之間的等效串聯阻抗。也稱為短路電壓或阻抗電壓。短路阻抗是變壓器性能指標中很重要的項目，其出廠時的實測值與規定值之間的偏差要求很嚴。變壓器短路阻抗大小對變壓器運行的影響:變壓器短路阻抗也稱阻抗電壓，在變壓器行業是這樣定義的：當變壓器二次繞組短路（穩態），一次繞組流通額定電流而施加的電壓稱阻抗電壓Uz。通常Uz以額定電壓的百分數表示，即uz=(Uz/U1n)*100%當變壓器滿載運行時，短路阻抗的高低對二次側輸出電壓的高低有一定的影響，短路阻抗小，電壓降小，短路阻抗大，電壓降大。當變壓器負載出現短路時，短路阻抗小，短路電流大，變壓器承受的電動力大。短路阻抗大，短路電流小，變壓器承受的電動力小。變壓器的參數——短路阻抗第78頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明79變壓器的參數——9型、11型參數表9型容量PoPk(Yyn0)Pk(Dyn11)UkIo3013060063042.15017087091042632001040109041.9802501250131041.81002901500158041.61253401800189041.51604002200231041.42004802600273041.32505603050320041.23156703650383041.1400800430045204150096051005410416301200620062004.50.98001400750075004.50.81000170010300103004.50.71250195012000120004.50.61600240014500145004.50.611型容量PoPk(Yyn0)Pk(Dyn11)UkIo3010060063042.15013087091042631501040109041.9801801250131041.81002001500158041.61252401800189041.51602802200231041.42003302600273041.32504003050320041.23154803650383041.140057043004520415006805100541041630810620062004.50.9800980750075004.50.81000115010300103004.50.71250136012000120004.50.61600164014500145004.50.6Po：空載損耗；Pk：負責損耗；Uk：阻抗電壓；Io：空載電流第79頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明80直流電阻的測量目的：（1）繞組導線連接處的焊接或機械連接是否良好，有無焊接或連接不良的現象。（2）引線與套管、引線與分接開關的連接是否良好，引線與引線的焊接或機械連接是否良好。（3）導線的規格，電阻率是否符合設計者的要求。

（4）各項繞組的直流電阻是否平衡。（三相變壓器）（5）變壓器繞組的溫升是根據繞組在溫升試驗時的冷態電阻和溫升試驗后斷開電源瞬間的熱態電阻計算得到的，所以溫升試驗需要測量電阻。（6）用來作為換算到參考溫度下的負載損耗，阻抗電壓的基本數據。變壓器的參數——直流電阻第80頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2013-5-14主講：陳偉明81用不同的連接組標號可以反映變壓器兩側繞組對應的電壓或電動勢之間的相位關系。它由繞組的繞向和端頭標志決定。對于三相變壓器，不論是高壓繞組還是低壓繞組，我國主要采用星形連接（Y連接）和三角形連接（D連接）兩種。

星形連接方式：以高壓繞組為例，把三相繞組的３個末端X、Y、Z連在一起，結成中點，而把它們的三個首端A、B、C引出，便是星形連接，用符號Y表示。以高壓繞組為例，連接方式及位形圖如圖（a）所示。如果有中性點引出線，則用YN表示。

三角形連接方式：如果把一相的末端和另一相首端連接起來，順序形成一閉合電路，稱為三角形連接，用d表示。三角形連接有兩種連接順序：以高壓繞組為例，一種按ax-cz-by的順序連接，稱為逆時針接法（也