電力變壓器 及 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

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1、電力變壓器電力變壓器 及及 經(jīng)濟(jì)運(yùn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行行1變壓器變壓器變壓器變壓器用途：用途：主要用于輸配電系統(tǒng)，而且還廣主要用于輸配電系統(tǒng)，而且還廣泛應(yīng)用于電氣控制領(lǐng)域、電子領(lǐng)域，泛應(yīng)用于電氣控制領(lǐng)域、電子領(lǐng)域，測(cè)試領(lǐng)域以及焊接技術(shù)領(lǐng)域等。測(cè)試領(lǐng)域以及焊接技術(shù)領(lǐng)域等。2電力變壓器電力變壓器電力變壓器電力變壓器主主主主要用于輸配電系統(tǒng)要用于輸配電系統(tǒng)要用于輸配電系統(tǒng)要用于輸配電系統(tǒng)電能電能升壓升壓輸電輸電降壓降壓用戶用戶3電力變壓器電力變壓器是一種靜止電氣設(shè)備，是一種靜止電氣設(shè)備，它利用電磁感應(yīng)原理，把輸它利用電磁感應(yīng)原理，把輸入的交流電壓升高或降低為入的交流電壓升高或降低為同頻率的交流輸出電壓，滿同頻率

2、的交流輸出電壓，滿足高壓輸電，低壓供電。足高壓輸電，低壓供電。4一、電力變壓器的基本結(jié)構(gòu)一、電力變壓器的基本結(jié)構(gòu)二、變壓器的基本工作原理二、變壓器的基本工作原理三、電力變壓器的分類及型號(hào)三、電力變壓器的分類及型號(hào)四、電力變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行四、電力變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行五、變壓器的選擇與電費(fèi)結(jié)算方式五、變壓器的選擇與電費(fèi)結(jié)算方式5一、電力變壓器的基本結(jié)構(gòu)一、電力變壓器的基本結(jié)構(gòu)鐵心鐵心繞組繞組其他部件其他部件變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu)61.鐵心鐵心由鐵心由心柱心柱和和鐵軛（鐵軛（磁軛磁軛）兩部分組成。兩部分組成。心柱用來套裝繞組，鐵軛將心柱連接起來，心柱用來套裝繞組，鐵軛將心柱連接起來，使之形成閉

3、合磁路。為減少鐵心損耗，鐵使之形成閉合磁路。為減少鐵心損耗，鐵心用厚心用厚0.30-0.35mm0.30-0.35mm的硅鋼片疊成，片上的硅鋼片疊成，片上涂以絕緣漆，以避免片間短路。涂以絕緣漆，以避免片間短路。7構(gòu)成變壓器磁路系統(tǒng)，并作為變壓器的機(jī)械骨架構(gòu)成變壓器磁路系統(tǒng)，并作為變壓器的機(jī)械骨架 鐵心柱心柱 磁磁軛國(guó)產(chǎn)硅鋼片國(guó)產(chǎn)硅鋼片 有熱軋硅鋼有熱軋硅鋼 片、冷軋無片、冷軋無 取向硅鋼片、取向硅鋼片、冷軋晶粒取冷軋晶粒取 向硅鋼片向硅鋼片 鐵心82.繞組定義定義 變壓器的電路部分，用紙包或紗包的絕變壓器的電路部分，用紙包或紗包的絕緣扁線或圓線（銅或鋁）繞成。緣扁線或圓線（銅或鋁）繞成。一次繞

4、組一次繞組:輸入電能的繞組輸入電能的繞組。二次繞組二次繞組:輸出電能的繞組輸出電能的繞組。高壓繞組的匝數(shù)多高壓繞組的匝數(shù)多,導(dǎo)線細(xì)；低壓繞組的匝數(shù)少，導(dǎo)線細(xì)；低壓繞組的匝數(shù)少，導(dǎo)線粗。導(dǎo)線粗。93.其他部件 器身油箱變壓器油典型的油浸電典型的油浸電力變壓器力變壓器散熱器絕緣套管分接開關(guān)繼電保護(hù)裝置等部件10 三相三相變壓器外形器外形 11二、二、變壓器的基本工作原理變壓器的基本工作原理互相絕緣且匝數(shù)不同互相絕緣且匝數(shù)不同 只有磁的耦合而沒有只有磁的耦合而沒有 電的聯(lián)系電的聯(lián)系 12（一）、變壓器的空載運(yùn)行（一）、變壓器的空載運(yùn)行二次繞組開路二次繞組開路 15（二）、變壓器的負(fù)載運(yùn)行（二）、變壓

5、器的負(fù)載運(yùn)行 變壓器負(fù)載運(yùn)行變壓器負(fù)載運(yùn)行 （）二次繞組中有電流二次繞組中有電流 一次繞組中電流變?yōu)橐淮卫@組中電流變?yōu)閕 i1 1 17（三）變壓器的空載試驗(yàn)（三）變壓器的空載試驗(yàn) 空載試驗(yàn)線路圖空載試驗(yàn)線路圖 計(jì)算時(shí)，采用電壓計(jì)算時(shí)，采用電壓為額定點(diǎn)的參數(shù)，為額定點(diǎn)的參數(shù)，因?yàn)橐驗(yàn)榭蛰d電流空載電流很小，很小，此時(shí)的銅損耗很小，此時(shí)的銅損耗很小，故可近似認(rèn)為額定故可近似認(rèn)為額定電壓點(diǎn)測(cè)得的空載電壓點(diǎn)測(cè)得的空載損耗即為變壓器額損耗即為變壓器額定運(yùn)行時(shí)的定運(yùn)行時(shí)的空載損空載損耗耗(P0)即鐵損。即鐵損。19（四）變壓器的短路試驗(yàn)（四）變壓器的短路試驗(yàn) 計(jì)算時(shí)，采用電流為額定點(diǎn)的參數(shù)，因?yàn)榇擞?jì)算時(shí)，

6、采用電流為額定點(diǎn)的參數(shù)，因?yàn)榇藭r(shí)時(shí)短路電壓短路電壓很低，鐵損耗很小，故可近似認(rèn)很低，鐵損耗很小，故可近似認(rèn)為額定電流點(diǎn)測(cè)得的為額定電流點(diǎn)測(cè)得的短路損耗短路損耗(PPK K)即為變即為變壓器額定運(yùn)行時(shí)的銅損耗。壓器額定運(yùn)行時(shí)的銅損耗。短路試驗(yàn)線路圖短路試驗(yàn)線路圖20三、電力變壓器的分類及型號(hào)三、電力變壓器的分類及型號(hào)（一）、變壓器的分類（一）、變壓器的分類（1）按功能分：有升壓變壓器和降壓變壓）按功能分：有升壓變壓器和降壓變壓器。器。（2）按相數(shù)分：有單相和三相兩類。）按相數(shù)分：有單相和三相兩類。（3）按繞組導(dǎo)體的材質(zhì)分：有銅繞組變壓）按繞組導(dǎo)體的材質(zhì)分：有銅繞組變壓器和鋁繞組變壓器。器和鋁繞組

7、變壓器。21（4）按繞組型式分：有雙繞組變壓）按繞組型式分：有雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦式變壓器。器、三繞組變壓器和自耦式變壓器。（5）按容量系列分按容量系列分：有：有R8和和R10系系列。列。R8系列即容量按系列即容量按R8=1.33的倍數(shù)的倍數(shù)遞增，常用的有遞增，常用的有100、135、180、240、320、420、320、420、560、750、1000kVA等。等。22 目前我國(guó)大多采用目前我國(guó)大多采用IEC推薦的推薦的R10系系列來確定變壓器的容量，即容量按列來確定變壓器的容量，即容量按R10=1.26的倍數(shù)遞增，常用的有的倍數(shù)遞增，常用的有30、50、63、80、100、1

8、25、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000、2500、3150kVA等，其中，容量在等，其中，容量在500kVA以下為以下為小型小型，6306300kVA的為中型，的為中型，8000kVA以上的為大型。這種容量系列以上的為大型。這種容量系列的等級(jí)較密，便于合理選用。的等級(jí)較密，便于合理選用。23（6）按冷卻方式和繞組絕緣分：有油浸式、）按冷卻方式和繞組絕緣分：有油浸式、干式和充氣式（干式和充氣式（SF6）等。）等。其中油浸式變壓器又有油浸自冷式、其中油浸式變壓器又有油浸自冷式、油浸風(fēng)冷式、油浸水冷式和強(qiáng)迫油循環(huán)油浸風(fēng)冷式、油浸水

9、冷式和強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻方式等，而干式變壓器又有澆注式、冷卻方式等，而干式變壓器又有澆注式、開啟式、封閉式等。開啟式、封閉式等。241、型號(hào)（二）型號(hào)及主要技術(shù)數(shù)據(jù)（二）型號(hào)及主要技術(shù)數(shù)據(jù)25型號(hào)型號(hào)26（1 1）額定電壓）額定電壓U U1N1N和和U U2N2N U U1N1N：加在一次繞組上的正常工作電壓值。加在一次繞組上的正常工作電壓值。U U2N2N：變壓器空載時(shí)，高壓側(cè)加上額定電壓后，變壓器空載時(shí)，高壓側(cè)加上額定電壓后，二次繞組兩端的電壓值。二次繞組兩端的電壓值。額定電壓在三相變壓器中是指線電壓。額定電壓在三相變壓器中是指線電壓。2、主要技術(shù)數(shù)據(jù)、主要技術(shù)數(shù)據(jù)27（2 2）額定電流）額定

10、電流I I1N1N和和I I2N2N 根據(jù)變壓器容許發(fā)熱的條件而規(guī)定的滿載電流根據(jù)變壓器容許發(fā)熱的條件而規(guī)定的滿載電流 值。在三相變壓器中額定電流是指線電流。值。在三相變壓器中額定電流是指線電流。（3 3）額定容量）額定容量S SN N 變壓器在額定工作狀態(tài)下，二次繞組的變壓器在額定工作狀態(tài)下，二次繞組的視在視在 功率功率，其單位為，其單位為kVAkVA。是指在規(guī)定的環(huán)境溫是指在規(guī)定的環(huán)境溫度下，室外安裝，在規(guī)定的使用年限內(nèi)（度下，室外安裝，在規(guī)定的使用年限內(nèi)（2020年）年）連續(xù)輸出的視在功率。連續(xù)輸出的視在功率。28（4 4）聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)）聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào) 三相變壓器一、二次繞組的連接方式三相變壓

11、器一、二次繞組的連接方式 Y Y（高壓繞組作星形聯(lián)結(jié)）、（高壓繞組作星形聯(lián)結(jié)）、y y（低壓繞組作（低壓繞組作 星形聯(lián)結(jié)）；星形聯(lián)結(jié)）；D D（高壓繞組作三角形聯(lián)結(jié)）、（高壓繞組作三角形聯(lián)結(jié)）、d d（低壓繞組作（低壓繞組作 三角形聯(lián)結(jié)）；三角形聯(lián)結(jié)）；N N（高壓繞組作星形聯(lián)結(jié)時(shí)的中性線）；（高壓繞組作星形聯(lián)結(jié)時(shí)的中性線）；n n（低壓繞組作星形聯(lián)結(jié)時(shí)的中性線）。（低壓繞組作星形聯(lián)結(jié)時(shí)的中性線）。29A B C X Y ZA B CX Y Z 三相繞組的聯(lián)結(jié)法三相繞組的聯(lián)結(jié)法a)星形聯(lián)結(jié)星形聯(lián)結(jié)b)三角形聯(lián)結(jié)三角形聯(lián)結(jié) 30 A B CXYZ x y zabc Y,y0聯(lián)結(jié)圖 31XYZ x

12、 y zbcA B Ca Y,d11聯(lián)結(jié)圖 32（5 5）阻抗電壓）阻抗電壓 (U(UK K)又稱為短路電壓。又稱為短路電壓。它標(biāo)志在額定電流時(shí)變壓器阻抗壓降的大小。它標(biāo)志在額定電流時(shí)變壓器阻抗壓降的大小。通常用它與額定電壓通常用它與額定電壓U U1N1N的百分比來表示的百分比來表示(U(UK K%)%)。（6 6）空載電流（）空載電流（I IO O）是變壓器在空載運(yùn)行時(shí)的電流。通常用它與額是變壓器在空載運(yùn)行時(shí)的電流。通常用它與額定電流的百分比來表示（定電流的百分比來表示（I IO O%）。）。33（7 7）空載損耗）空載損耗（8 8）短路損耗）短路損耗是變壓器在短路試驗(yàn)時(shí)測(cè)量出的損耗是變壓器

13、在短路試驗(yàn)時(shí)測(cè)量出的損耗(Pk)是變壓器在空載試驗(yàn)時(shí)測(cè)量出的損耗（是變壓器在空載試驗(yàn)時(shí)測(cè)量出的損耗（P0）34四、電力變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行四、電力變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是指電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是指電力變壓器運(yùn)行時(shí)降低有功電力變壓器運(yùn)行時(shí)降低有功功率損耗，提高效率，獲得功率損耗，提高效率，獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益的運(yùn)行方式最佳經(jīng)濟(jì)效益的運(yùn)行方式。35（一）變壓器的損耗（一）變壓器的損耗變壓器的損耗變壓器的損耗包括有功損耗和無功損包括有功損耗和無功損耗兩部分。變壓器無功功率的耗兩部分。變壓器無功功率的損耗損耗，使，使得系統(tǒng)中的電流增大，從而使電力系統(tǒng)得系統(tǒng)中的電流增大，從而使電力系統(tǒng)有功損耗增加，

14、這可等效視為變壓器有有功損耗增加，這可等效視為變壓器有功損耗的增加，其做法是，通過引入一功損耗的增加，其做法是，通過引入一個(gè)換算系數(shù)即無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量個(gè)換算系數(shù)即無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量Kq，將無功，將無功損耗折算為等效有功損耗損耗折算為等效有功損耗。Kq=0.020.15 36因此變壓器的有功損耗加上變因此變壓器的有功損耗加上變壓器的無功損耗所換算的等效有功壓器的無功損耗所換算的等效有功損耗，就稱為變壓器綜合有功損耗。損耗，就稱為變壓器綜合有功損耗。37 變壓器在器在負(fù)荷荷為S S時(shí)的的綜合有功合有功損耗耗為 即即 38式中式中PT為變壓器的有功損耗（為變壓器的有功損耗（kW）；）；QT為變壓器的無功損耗（

15、為變壓器的無功損耗（kvar）；）；P0為變壓器的空載有功損耗（為變壓器的空載有功損耗（kW）;PK為變壓器的短路有功損耗（為變壓器的短路有功損耗（kW）;Q0為變壓器空載時(shí)的無功損耗（為變壓器空載時(shí)的無功損耗（kvar）；）；QN為變壓器額定負(fù)荷時(shí)的無功損耗（為變壓器額定負(fù)荷時(shí)的無功損耗（kvar）；）；SN為變壓器的額定容量（為變壓器的額定容量（kVA）。）。變壓器的空載無功損耗變壓器的空載無功損耗Q0可用下式近似計(jì)算可用下式近似計(jì)算式中式中I0%為變壓器空載電流占額定電流的百分值。為變壓器空載電流占額定電流的百分值。39變壓器額定負(fù)荷時(shí)的無功損耗變壓器額定負(fù)荷時(shí)的無功損耗Q QN N可由

16、下式可由下式近似計(jì)算近似計(jì)算 式中式中U UK K%為變壓器的短路電壓（即阻抗電為變壓器的短路電壓（即阻抗電壓壓U Uk k）占）占額定定電壓的百分的百分值。要使變壓器運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)負(fù)荷要使變壓器運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)負(fù)荷(Sec.T)(Sec.T)下，下，就應(yīng)滿足變壓器單位容量的綜合有功損耗就應(yīng)滿足變壓器單位容量的綜合有功損耗P/SP/S為最小值的條件。令為最小值的條件。令d(P/S)/dS=0d(P/S)/dS=0，可得變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷為可得變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷為 40 變壓器器經(jīng)濟(jì)負(fù)荷與荷與變壓器器額定容量之比，定容量之比，稱稱為變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷系數(shù)或經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率，壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷系數(shù)或經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率，用用Kec.

17、TKec.T或用或用表示表示。一般電力變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率為一般電力變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率為50%50%左右。左右。41例例1 1、試計(jì)算、試計(jì)算S9-630/10S9-630/10型變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷型變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷和經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率。和經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率。解查附錄表得解查附錄表得S9-630/10S9-630/10型變壓器的有關(guān)技型變壓器的有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)：術(shù)數(shù)據(jù)：P P0 0=1.2kW=1.2kW，P PK K=6.2kW=6.2kW，I I0 0%=0.9%=0.9，U UK K%=4.5%=4.5。計(jì)算得計(jì)算得Q Q0 06306300.009kvar=5.67kvar0.009kvar=5.67kvar

18、計(jì)算得計(jì)算得Q QN N6306300.045kvar=28.35kvar0.045kvar=28.35kvar取取Kq=0.1Kq=0.1，得此型號(hào)變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率為，得此型號(hào)變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率為 因此變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷為因此變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷為Sec.T=Kec.TSSec.T=Kec.TSN N=0.44=0.44630kVA=277.2kVA630kVA=277.2kVA42二、變壓器的效率二、變壓器的效率43效率特性效率特性效率效率也隨負(fù)載率也隨負(fù)載率的的變化而化而變化的關(guān)系化的關(guān)系 負(fù)載系數(shù)負(fù)載系數(shù)通常最高效率位于通常最高效率位于 =0.50.6=0.50.6之之間 最佳負(fù)荷率為最佳

19、負(fù)荷率為 50%60%50%60%44五、變壓器的選擇與電費(fèi)結(jié)算方式（一）變壓器型號(hào)的選擇原則（一）變壓器型號(hào)的選擇原則1、在多塵或有腐蝕性氣體嚴(yán)重影響變壓器、在多塵或有腐蝕性氣體嚴(yán)重影響變壓器安全的場(chǎng)所，應(yīng)選擇密閉型變壓器或防安全的場(chǎng)所，應(yīng)選擇密閉型變壓器或防腐型變壓器；腐型變壓器；2、供電系統(tǒng)中沒有特殊要求和、供電系統(tǒng)中沒有特殊要求和民用建筑獨(dú)民用建筑獨(dú)立變電所常采用三相油浸自冷電力變壓立變電所常采用三相油浸自冷電力變壓器器（S9、SL9、S10、S11、等）；、等）；453、對(duì)于高層建筑、地下建筑、發(fā)電廠、化、對(duì)于高層建筑、地下建筑、發(fā)電廠、化工等單位對(duì)消防要求較高場(chǎng)所，宜采用干工等單位

20、對(duì)消防要求較高場(chǎng)所，宜采用干式電力變壓器（式電力變壓器（SC、SCZ、SCL、SG3、SG10、SC6等）；等）；4、對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大，為改善電能、對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大，為改善電能質(zhì)量采用有載調(diào)壓電力變壓器質(zhì)量采用有載調(diào)壓電力變壓器(SLZ7、SZ7、SGZ3等等)。46（二）、變壓器臺(tái)數(shù)和容量的確定（二）、變壓器臺(tái)數(shù)和容量的確定安裝在安裝在610KV/0.4KV的變壓器常叫做配電變壓的變壓器常叫做配電變壓器（簡(jiǎn)稱配變）。器（簡(jiǎn)稱配變）。1 1 變壓器臺(tái)數(shù)和容量的確定變壓器臺(tái)數(shù)和容量的確定 （1 1）變壓器臺(tái)數(shù)的確定：變壓器臺(tái)數(shù)的確定：1 1 2 2臺(tái)臺(tái) 滿足負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求；一、二級(jí)負(fù)

21、荷滿足負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求；一、二級(jí)負(fù)荷比較大時(shí)比較大時(shí),選擇選擇2 2臺(tái)主變壓器。臺(tái)主變壓器。三級(jí)負(fù)荷一般選擇一臺(tái)主變壓器三級(jí)負(fù)荷一般選擇一臺(tái)主變壓器。47（2）容量：容量：?jiǎn)闻_(tái)變壓器容量的確定單臺(tái)變壓器容量的確定單臺(tái)變壓器其額定容量單臺(tái)變壓器其額定容量SN應(yīng)能滿足應(yīng)能滿足全部用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷全部用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷S30，留有余量，留有余量，并考慮變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，即：并考慮變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，即：SNS30考慮負(fù)荷發(fā)展留有一定的容量余量?？紤]負(fù)荷發(fā)展留有一定的容量余量。48(三)電費(fèi)結(jié)結(jié)算方式1、一部制電價(jià)、一部制電價(jià)組成：電度電價(jià)。組成：電度電價(jià)。2、二部制電價(jià)、二部制電價(jià)組成：基本電價(jià)和電度電價(jià)。組成：基本電價(jià)和電度電價(jià)。49基本電價(jià)：按用戶變壓器基本電價(jià)：按用戶變壓器容量或用電需容量或用電需量進(jìn)行電費(fèi)計(jì)算的電價(jià)，與用電多少無量進(jìn)行電費(fèi)計(jì)算的電價(jià)，與用電多少無關(guān)。關(guān)。電度電價(jià)：按電度電價(jià)：按用戶用戶用電量多少計(jì)算電費(fèi)用電量多少計(jì)算電費(fèi)的電價(jià)的電價(jià)50謝謝謝謝!51