1、变压器基础知识secret什么是变压器？变压器是一种静止电机，它应用电磁感应原理，可将一种电压的电能转换为另一种电压的电能（一般是交流电）。我们知道，要将大功率的电能输送到很远的地方去，再用较低的电压即相应的大电流来传输是不可能的。这是由于：一方面，大电流将在输电线上引起大的功率损耗；另一方面，大电流还将在输电线上引起较大的电压降落，致使电能根本送不出去。为此，需要变压器来将发电机的端电压升高，相应的电流便可减小。变压器的用途现代化的工业企业广泛的采用电力作为能源，而发电厂发出的电力往往需经远距离传输才能到达用电地区。在传输的功率恒定时，传输电压越高，则所需的电流越小因为电压降正比于电流。线损
2、正比于电流的平方，所以用较高的输电电压可以获得较低的线路压降和线路损耗，要制造电压很高的发电机，目前技术很困难，所以要用专门的设备将发电机端的电压升高以后再输送出去，这种专门的设备就是变压器。另一方面，在受电端又必须用降压变压器将高压降低到配电系统的电压，故要经过一系列配电变压器将高压降低到合适的值以供使用。由以上可知，变压器是一种通过改变电压而传输交流电能的静止感应电器。 在电力系统中，变压器的地位十分重要，不仅所需数量多，而且性能好，运行安全靠。 变压器的分类1按用途分类：有电力变压器、特种变压器（电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、冲击变压器、电抗器、互感器等。2按结构型式分
3、类：有单相变压器、三相变压器及多相变压器。3按冷却介质分类：有干式变压器、液（油）浸变压器及充气变压器等。4按冷却方式分类：有自然冷式、风冷式、水冷式、强迫油循环风（水）冷方式、及水内冷式等。5按线圈数量分类：有自耦变压器、双绕组及三绕组变压器等。6按导电材质分类：有铜线变压器、铝线变压器及半铜半铝、超导等变压器。7按调压方式分类：可分为无励磁调压变压器、有载调压变压器。短路阻抗选择短路阻抗时应符合相应标准的要求(GB7T6451、GB7T16274、JB/T2426或GB7T10228)。对110kV220kV城网供电的变压器，为限制过大的短路电流要求提高短路阻抗的变压器，其短路阻抗最好分档
4、，例如：110kV可分为10.5%、12.5%、14.5%、l6.5%；220kV可分为14%、l8%、22%、26%。还应考虑系统电压调整率和无功补偿。电流流过变压器绕组时，因为绕组电阻的原因会发热而导致损耗，因为绕组是铜制作的，故称“铜耗”，也称“铜损” 变压器内的磁通是在铁芯上流动的，铁芯对磁通具有磁阻，就像导体对电流有电阻一样，也会产生热量，这样的损耗较“磁滞损耗” 因为铁心本身也是导体，在垂直于磁力线的平面上就会感应电势，这个电势在铁心的断面上形成闭合回路并产生电流，好像一个旋涡称为“涡流”。这个“涡流”使变压器的损耗增加，并且使变压器的铁心发热变压器的温升增加。由“涡流”所产生的损
5、耗我们称为“涡流损耗”。我们使用的电磁炉就是利用一定频率的磁场在铁（钢）质容器内形成涡流而产生的涡流损耗发热的。 磁滞损耗和涡流损耗都产生与变压器铁芯，固称“铁耗”也称“铁损”变压器的短路阻抗简单地说就是变压器两个绕组导线的电阻与电抗。不同容量的变压器短路阻抗实际值是不同的，容量越大，短路阻抗的实际值一般就越小。变压器使用KVA做单位，原因是在负载没有确定的情况下，是不能得到有功功率（符号P，单位KW）和无功功率（符号Q，单位KVAR）的大小的，只有使用KVA为单位，表示视在功率，符号S。 S2=P2+Q 你可以理解负载为纯阻抗时，变压器的有功功率。1、一个需要单相电源供电，一个需要三相电源供
6、电。 2、单相变压器原副线圈都只有一组（也有多组的，使用时可根据需要把线圈串联或并联）；三相变压器原副线圈都各有三组，使用时根据需要可将三组原线圈或三组副线圈接成三角形或星形。1,三相电源与单相电源的区别：发电机发出的电源都是三相的，三相电源的每一相与其中性点都可以构成一个单相回路为用户提供电力能源。注意在这里交流回路中不能称做正极或负极，应该叫线端（民用电中称火线）和中性线（民用电中称零线）。 2,按照规定，380伏（三相）的民用电源的中性点是不应该在进户端接地的（在变压器端接地，这个接地是考虑到不能因悬浮点位造成高于电源电压的点位，用户端的接地与变压器端的接地在大地中是存在一定的电阻的），
7、供电方式是一根火线和一根零线（中性点引出线）构成回路，在单相三芯的电源插孔中还接有一根接地线。这是考虑到漏电保护器功能的实现，（漏电保护器的工作原理是：如果有人体触摸到电源的线端即火线，或电器设备内部漏电，这时电流从火线通过人体或电器设备外壳流入大地，而不流经零线，火线和零线的电流就会不相等，漏电保护器检测到这部分电流差别后立刻跳闸保护人身和电器的安全，一般这个差流选择在几十毫安）如果，把电源的中性点直接接地（这在民用电施工中是不允许的），漏电保护器就失去了作用，不能保护人身和电器设备的短路了。5空载电流 变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为空载电流。空载电流由磁化电流（产生磁
8、通）和铁损电流（由铁芯损耗引起）组成。对于50Hz电源变压器而言，空载电流基本上等于磁化电流。 6空载损耗： 指变压器次级开路时，在初级测得功率损耗。主要损耗是铁芯损耗，其次是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗（铜损），这部分损耗很小。一、变压器的结构及分类：1、变压器的结构：结构型式：根据系统的需要，可选用普通或自耦、单相或三相，双绕组、三绕组，升压或降压。目前国内生产的变压器有“升压型”和“降压型”两种结构：“升压型”的绕组排列顺序为自铁芯向外依次为中、低、高，所以高、中压侧的阻抗最大；“降压型”的绕组排列顺序为自铁芯向外依次为低、中、高，所以高、低压侧的阻抗最大。变压器的阻抗：一般情况则
9、采用标准阻抗。630 KVA 以下的变压器的短路阻抗为4%，1000KVA-2000KVA变压器的短路阻抗为6%，2000KVA以上为8%。变压器也可按系统的短路容量、系统稳定、继电保护、供电电压水平等要求以及变压器具体结构条件确定。2、变压器的分类：按绝缘介质分：干式变压器、油浸变压器干式变压器的绝缘介质是树脂或纸和绝缘漆，冷却方式有自冷和风冷，优点是免维护，缺点是容量受到限制。 油浸式变压器的绕组是浸在变压器油中的，绝缘介质就是油，冷却方式有自冷、风冷和强迫油循环冷却，其优点是冷却效果好，可以满足大容量，瓦斯继电器可以及时反映出绕组的故障，保证系统的稳定运行，不足之处是得经常巡视，关注油位
10、的变化，缺了油是件很危险的事情，变压器油的作用是冷却和绝缘。根据国标，定义，所谓干式变压器，就是铁心和绕组不浸在绝缘液体中的变压器。所谓包封绕组的干式变压器，就是指带有一个或几个用固体绝缘包封绕组的干式变压器。所谓非包封干式变压器，就是指任何绕组均没有用固体绝缘包封的干式变压器。由于干式变压器具有运行安全可靠，维护简单，又可深入负荷中心等优点。干式变压器的安全运行和使用寿命，很大程度上取决于变压器绕组绝缘的安全可靠。绕组温度超过绝缘耐受温度使绝缘破坏，是导致变压器不能正常工作的主要原因之一，因此对变压器的运行温度的监测及其报警控制是十分重要的。油浸式变压器：依靠油作冷却介质，如油浸自冷，油浸风
11、冷，油浸水冷及强迫油循环等。一般升压站的主变都是油浸式的，变比20KV/500KV，或20KV/220KV，一般发电厂用于带动带自身负载（比如磨煤机，引风机，送风机、循环水泵等）的厂用变压器也是油浸式变压器，它的变比是20KV/6KV。变压器油是一种矿物油，具有很好的绝缘性能。变压器油起两个作用：在变压器绕组与绕组、绕组与铁心及油箱之间起绝缘作用。变压器油受热后产生对流，对变压器铁心和绕组起散热作用。 油箱有许多散热油管，以增大散热面积。 为了加快散热，有的大型变压器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。这些都是变压器的冷却装置。3、按用途分类：电力变压器：电力
12、系统传输电能的升压变压器/降压变压器/配电变压器等。整流变压器(专用)：给直流电力机车供电。电炉变压器(专用)仪用变压器：用在测量设备中。 电子变压器：用在电子线路中。除了按以上用途分类外，变压器还可以按相数/绕组数目/铁心形式/冷却方式等特征分类。 4、按相数分：单相/三相/多相等 5、按绕组数：双绕组/自耦/三绕组/多绕组二、变压器型号的命名方法 第一部分：主称，用字母表示； 第二部分：功率，用数字表示，计量单位用VA或W标志，但RB型变压器除外； 第三部分：序号，用数字表示。SC（B）10- XXXX/XX（环氧树脂浇注干式变压器）SG（B）10-（SGZ（B）10-XXXX/XX）（N
13、OMEX纸干式变压器）H级绝缘：高、低压线圈选用NOMEX绝缘材料，外用高强度H级绝缘材料密封，并高温固化。NOMEX纸是芳香聚酰胺绝缘非包封线圈，S-三相G-干（B）-箔式线圈10-性能水平代号XXXX-额定容量XX-电压等级（变压器的容量：30 50 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150-20000） 三、箱式变电站箱式变电站由高压配电装置、变压器及低压配电装置联接而成。分成三个功能隔室，即高压室、变压器室、低压室。高压室功能齐全由高压柜HXGN-12或XGN-12组成一次供电系统，
14、可布置成环网供电、终端供电、双电源供电等多种供电方式，还可以装设高压计量元件，满足高压计量要求。变压器可选择S9（10）以及其它低损耗油浸变压器或干式变压器。变压器室设自动强迫风冷系统及照明系统，低压室根据用户要求可采用面板或柜装式结构组成用户所需供电方案，有动力配电、照明配电、无功功率补偿、电能计量等多种功能，满足用户的不同要求。 箱体结构采用热喷锌钢板或复合板、防锈铝合金板、不锈钢制作，能防止雨水和污物侵入，适合长期户外使用。四、变压器的工作原理变压器一、二次侧（低、高压侧）一般来讲没有电的联系，是通过电磁耦合利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能简单说来，是把一次侧的电能先转化
15、为磁能，再将磁能转化为二次侧的电能，与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次绕组 与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次绕组，绕组是变压器的电路部分，它是用纸包的绝缘扁线或圆线绕成，发电机发出的电能电压是一定的，但通过变压器可以变为其他的电压等级。比如说，发电机机端电压为13.8kV，可以根据需要，通过变压器转化为35kV、110kV、220kV等多种电压往外输送。输送到高压线路，再通过降压变压器变成实际需要的电压。五、变压器的参数选择、技术要求A、技术条件：型式、容量、绕组电压、相数、频率、冷却方式、联结组别、短路阻抗、绝缘水平、调压方式、调压范围、并联运行特性、损耗、温升、过载能力、中性
16、点接地方式、附属设备、特殊要求B、环境条件：环境温度、日温差、最大风速、相对湿度、污秽、海拔高度、地震烈度C、环境保护：噪声、电磁干扰1、使用环境：1.1户外环境温度：-30+452.2户内环境温度：-5+452.3海拔高度：不超过1000m2、设备主要参数：2.1相数：三相2.2额定频率 50HZ2.3额定容量：800KVA2.4电压等级：10/0.4/0.23KV，35/0.4KV，35/10KV2.5最高电压：10.5/0.4KV2.6分接范围：102*2.5%2.7调压方式：无励磁调压2.8连接组别：D，yn112.9冷却方式：强制风冷2.10使用条件：户内2.11 保护罩的防护等级I
17、P20（IP00）六、电压调整方式的选择：变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变变压器的变比来实现的。切换方式有两种：不带电切换，称为无励磁调压，调整范围通常在5%以内；另一种是带负载切换，称为有载调压，调整范围可达到30%。七、变压器损耗包括有功功率损耗和无功功率损耗两部分。（1）变压器的有功功率损耗。变压器的有功功率损耗有铁损和铜损，铁损又称空载损失，其值与铁心材质有关，而与负荷大小无关，是基本不变的；而铜损与负荷电流平方成正比，负载电流为额定值时的铜损又称短路损失，变压器有功损耗可用下式计算。P=P0+B2PKP有功功率损耗P0-变压器空载损耗PK-变压器短路损耗B-变
18、压器负载率（2）变压器的无功功率损耗变压器的无功消耗由两部分组成，一部分由励磁电流即空载电流造成的损耗Q0，它与铁心有关而与负荷无关，另一部分的无功消耗指一、二次绕组的漏磁电抗损耗，其大小与负载电流平方成正比，此消耗又称变压器的无功漏磁损耗。八、变压器接线组别的选择：配电侧同级电压相位角要一致。规则是有国标的。也就是变压器的连接组别种类是固定.Y-星型、D-角型、N-中性点、011是变压器一次线圈与二次线圈的电压在空间上相差的角度，即一个圆周用钟表的刻度分为011点；每差1点即相差30度。选用D，yn11结线组别的三相配电变压器。 D，yn11结线组别的三相配电变压器是指表示其高压绕组为三角形
19、、低压绕组为星形且有中性点和“11”结线组别三相配电变压器。 Y，yn0结线组别的三相配电变压器是指表示其高压绕组为星形、低压绕组也为星形且有中性点和“0”结线组别的三相变压器。Yyn0也就是高压侧是Y接线，低压侧也是Y接线但有中性点抽头，他们的角度是12点，或者叫0点。11”表示变压器二次侧的线电压Uab滞后一次侧线电压UAB330度(或超前30度)。 变压器的联接组别的表示方法是:大写字母表示一次侧(或原边)的接线方式,小写字母表示二次侧(或副边)的接线方式。Y(或y)为星形接线,D(或d)为三角形. 具有下列情况之一者，宜选用接线为D，yn11结线组别的三相配电变压器：（1）、三相不平衡
20、负荷超过变压器每相额定功率15%以上者。（2）、需要提高单相短路电流值，确保低压单相接地保护装置动作灵敏。（3）、需要限制三次谐波含量者。在防火要求较高的场所，有条件时宜选用不燃和难燃的变压器。 在高层民用主体建筑中，设置在首层或地下层的变压器不宜选用油浸变压器，设置在其它层的变压器严禁选用油浸变压器。变压器的投运：变压器在空载时投运，合闸涌流峰值可达8-10倍的额定电流，对变压器的电流速动保护设定值应大于涌流峰值，变压器投入运行后，所带负荷应由轻到重，切检查产品有无异响，切忌一次大负载投入。 无载调压时，应根据电网电压把调压分接头的连接片按铭牌和分接指示牌上的标志接到相应的位置上。有载调压时
21、，请参看有载调压分接开关使用说明书，在断电情况下，分接开关调试正常后，方可投入运行。变压器有温度控制箱和温度显示仪时，请参看温度控制箱和温度显示仪使用说明书，在温控和温湿调试正常后，先将变压器投入运行，后投入温控和温湿。变压器的损耗及效率的有关参数计算九、 保护、测量、冷却装置 1、对电力变压器的下列故障及异常运行方式，应按规范要求装设相应的保护装置。（1）、绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接地短路。（2）、绕组的匝间短路。（3）、外部相间短路引起的过电流。（4）、中性点直接接地网络中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压。（5）、过负荷。（6）油浸变压器油面降低。（7）变压
22、器温度升高。（8）气体绝缘变压器气体压力升高。（9）、气体绝缘变压器气体密度降低。2、变压器应按有关标准的规定装设保护和测量装置。400KVA一下的变压器可不装设继电保护，315KVA的车间变压器需装设瓦斯保护。瓦斯保护分轻瓦斯和重瓦斯保护，重瓦斯保护是跳变压器两侧的主开关，重瓦斯保护是在很短的时间内发生故障，一般是热故障，产生大量的气体，纸绝缘破坏，轻瓦斯保护是发出信号。变压器设的其他保护有：带时限的过电流保护，电流速断保护、纵联差动保护、单相低压侧接地保护、过负荷保护、瓦斯保护、温度保护。10000KVA以上的单独运行的变压器和6300KVA以上的并列运行的变压器，应装设纵联差动保护。各项
23、保护装置，应动作于断开变压器的各侧断路器。 3、 油浸式变压器本体的安全保护装置、冷却装置、油保护装置、温度测量装置和油箱及附件等应符合GB6451的要求。 3、变压器用熔断器保护时，熔断器性能必须满足系统短路容量、灵敏度和选择性的要求。分级绝缘变压器用熔断器保护时，其中性点必须直接接地。 5、 装有气体继电器的油浸式变压器，无升高坡度者，安装时应使顶盖沿气体继电器方向有1%1.5%的升高坡度。 6、变压器的冷却方式油浸变压器常用的冷却方式一般分为三种：油浸自冷式、油浸风冷式、强迫油循环。 油浸自冷式就是以油的自然对流作用将热量带到油箱壁和散热管，然后依靠空气的对流传导将热量散发，它没有特制的
24、冷却设备。 而油浸风冷式是在油浸自冷式的基础上，在油箱壁或散热管上加装风扇，利用吹风机帮助冷却。加装风冷后可使变压器的容量增加30%35%。 强迫油循环冷却方式，又分强油风冷和强油水冷两种。它是把变压器中的油，利用油泵打入油冷却器后再复回油箱。油冷却器做成容易散热的特殊形状，利用风扇吹风或循环水作冷却介质，把热量带走。这种方式若把油的循环速度比自然对流时提高3倍，则变压器可增加容量30%。干式变压器冷却方式分为自然空气冷却(AN)和强迫空气冷却(AF)。自然空冷时，变压器可在额定容量下长期连续运行。强迫风冷时，变压器输出容量可提高50%。变压器的冷却装置应符合以下要求： a.按制造厂的规定安装
25、全部冷却装置； b.强油循环的冷却系统必须有两个独立的工作电源并能自动切换。当工作电源发生故障时，应自动投入备用电源并发出音响及灯光信号； c.强油循环变压器，当切除故障冷却器时应发出音响及灯光信号，并自动(水冷的可手动)投入备用冷却器； d.风扇、水泵及油泵的附属电动机应有过负荷、短路及断相保护；应有监视油泵电机旋转方向的装置； e.水冷却器的油泵应装在冷却器的进油侧，并保证在任何情况下冷却器中的油压大于水压约0.05MPa(制造厂另有规定者除外)。冷却器出水侧应有放水旋塞； f.强油循环水冷却的变压器，各冷却器的潜油泵出口应装逆止阀； g.强油循环冷却的变压器，应能按温度和(或)负载控制冷
26、却器的投切。 十、变压器的布置：不带可燃性油的高、低压配电装置和非油浸的电力变压器，可设在同一房间内。变电所宜单层布置。当采用双层布置时，变压器应设在底层。十一、主变压器的台数和容量 应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。 在有一、二级负荷的变电所中宜设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。如变电所可由中、低压电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。 装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于60%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。 具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧线圈的功率均达到该变压
27、器容量的15%以上，主变压器宜采用三线圈变压器。 电力潮流变化大和电压偏移大的变电所，如经计算普通变压器不能满足电力系统和用户对电压质量的要求时，应采用有载调压变压器。十二、技术资料：1 技术文件 1.1 变压器投入运行前，施工单位需向运行单位移交下列技术文件和图纸。 1.1.1 新设备安装竣工后需交： a.制造厂提供的说明书、图纸及出厂试验报告； b.本体、冷却装置及各附件(套管、互感器、分接开关、气体继电器、压力释放阀及仪表等)在安装时的交接试验报告、器身吊检时的检查及处理记录等； c.安装全过程(按GBJ148和制造厂的有关规定)记录； d.变压器冷却系统，有载调压装置的控制及保护回路的
28、安装竣工图； e.油质化验及色谱分析记录； f.备品配件清单。 3、性能要求3.1 温升限值、空载损耗、负载损耗、空载电流要满足本型号变压器技术参数要求。3.2 允许偏差：至少应满足国家标准GB1094.1对偏差的要求。3.3铁心绝缘电阻：一般不小于1000M3.4噪声水平：不大于52dB。3.5继电保护设置：变压器由配变电所10KV馈线柜真空开关保护，设三相定时限过流保护，电流速断保护，单相接地短路保护，高温报警发信号和超高温跳闸保护。供方应提供变压器的短路试验报告及变压器承受短路能力的计算验证报告。4、一般要求4.1变压器高压绕组应采用优质（无氧）铜质材料作导体，环氧树脂复合材料作绝缘。高
29、压绕组应用铜导线或铜箔绕制，低压绕组应用铜箔绕制。所用材料必须为优质产品。4.2变压器应装有底脚，其上设有安装用的定位孔，孔中心距（纵向尺寸）为（由厂家提供）mm。4.3变压器一次和二次接线端子，应用铜材制成。4.4变压器应装设数字显示温度计，并配备温度监测及报警装置。温度计应装于变压器上或前柜门上（带保护外壳变压器）。控制箱（如果有）应装在柜门的一侧。低压线圈内部埋有热敏电阻。设置温控系统，自动或手动循环显示变压器低压三相绕组的温度，可根据温度的变化，输出启动、报警和跳闸信号，并可将信号送向远方。4.5配装风冷装置的变压器，其风扇应由热保护装置自动控制，且选用低噪声的轴流风扇。4.6干式变压
30、器为优质免维护产品，操作简单方便。4.8变压器颜色中标单位与招标人签订合同时确定。4.9在铭牌上标志的项目应符合国家标准GB645086第2.2条款的规定。每台变压器安装有不受气候影响的材料制成的铭牌。铭牌装在明显的位置。铭牌上的各项标志内容永久保持清晰。变压器名称、型号、产品代号制造厂名（包括国名）出厂序号、制造年月相数额定容量各绕组的额定电压，包括分接电压各绕组的额定电流联结组标号，绕组联结示意图短路阻抗空载和负载损耗过负荷能力及时间所有线圈的绝缘耐热等级和最高允许温升冷却方式，使用条件绝缘水平尺寸总重5、试验变压器应能承受下列国家有关标准和行业标准所规定的试验项目，并且各项试验结果应符合
31、本标书中的要求。5.1出厂试验项目（1）绕组电阻测定；（2）绕组对地绝缘电阻测定；（3）电压比测量和联接组标号的校定；（4）空载损耗及空载电流测量；（5）短路阻抗和负载损耗测量；（6）外施耐压试验；（7）感应耐压试验；（8）局部放电测量（对包封线圈并采用树脂浇注工艺的变压器）；（9）铁心绝缘电阻测量；（10）套管试验（提供试验报告）；（11）温度测量装置（如果有）的校验（提供试验报告）；（12）热保护装置（如果有）的试验（提供试验报告）。5.2型式试验项目或索取试验资料项目（1）雷电冲击全波试验；（2）温升试验；（3）防火性能试验；（4）气候试验；（5）环境试验；（6）外壳防护等级试验。5.3特殊试验项目（
