【文章內(nèi)容簡介】 ：有自耦變壓器、雙繞組、三繞組、多繞組變壓器等。 按導(dǎo)電材質(zhì)分類：有銅線變壓器、鋁線變壓器及半銅半鋁、超導(dǎo)等變壓器。 按調(diào)壓方式分類：可分為無勵(lì)磁調(diào)壓變壓器、有載調(diào)壓變壓器。 按中性點(diǎn)絕緣水平分類：有全絕緣變壓器、半絕緣（分級(jí)絕緣）變壓器。 6 第二章 三相變壓器的參數(shù)測定 原理簡述 變壓器 是用來變換交流電壓和電流而傳輸交流電能的一種靜止電器。變壓器的工作原理是建立在電磁感應(yīng)原理基礎(chǔ)之上的。變壓器鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的總磁通分為兩個(gè)部分，其中主磁通是以閉合鐵心為路徑，它同時(shí)匝鏈原、副繞組，分別感應(yīng)電勢(shì)，磁通 是變壓器傳遞能量的 主要因素。還有另一部分磁通通過非磁性物質(zhì)而形成閉合回路，變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，原、副方都存在這部分磁通，分別用和表示。而變壓器空載運(yùn)行時(shí)僅原方有 ，這部分磁通屬于非工作磁通，其量值約占總磁通的，故把這部分磁通稱為漏磁通。漏磁通和 分別單獨(dú)匝鏈變壓器的原繞組和副繞組，并在其中感應(yīng)電勢(shì)和 。實(shí)際變壓器中既有磁路問 題又有電路問題，這樣將會(huì)給變壓器的分析、計(jì)算帶來困難。為此，對(duì)變壓器的電壓、電流和電勢(shì)的關(guān)系進(jìn)行等值變換（即折算），可將同時(shí)具有電路和磁路的問題等值簡化為單一的電路問題，以便于計(jì)算。 損耗計(jì)算公式 (1)有功損耗： ΔＰ＝Ｐ０＋ＫＴ β２ＰＫ （１） (2)無功損耗： ΔＱ＝Ｑ０＋ＫＴ β２ＱＫ （２） (3)綜合功率損耗： ΔＰＺ＝ ΔＰ＋ＫＱ ΔＱ （３） Ｑ０ ≈Ｉ０％ＳＮ，ＱＫ ≈ＵＫ％ＳＮ 式中：Ｑ０ —— 空載無功 損耗（ｋｖａｒ） Ｐ０ —— 空載損耗（ｋＷ） ＰＫ —— 額定負(fù)載損耗（ｋＷ） ＳＮ —— 變壓器額定容量（ｋＶＡ） Ｉ０％ —— 變壓器空載電流百分比。 ＵＫ％ —— 短路電壓百分比 β —— 平均負(fù)載系數(shù) ＫＴ —— 負(fù)載波動(dòng)損耗系數(shù) ＱＫ —— 額定負(fù)載漏磁功率（ｋｖａｒ） ＫＱ —— 無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量（ｋＷ／ｋｖａｒ） 上式計(jì)算時(shí)各參數(shù)的選擇條件： (1)?。耍裕剑?.０５； (2)對(duì)城市電網(wǎng)和工業(yè)企業(yè)電網(wǎng)的６ｋＶ～１０ｋＶ降壓變壓器取系統(tǒng)最小 7 負(fù)荷時(shí)，其無功當(dāng)量ＫＱ＝０．１ｋＷ／ｋｖａｒ； (3)變壓器平均負(fù)載系數(shù)，對(duì)于農(nóng)用變壓器可取 β＝２０％；對(duì)于工業(yè)企業(yè)，實(shí)行三班制，可取 β＝７５％； (4)變壓器運(yùn)行小時(shí)數(shù)Ｔ＝８７６０ｈ，最大負(fù)載損耗小時(shí)數(shù)：ｔ＝５５００ｈ； (5)變壓器空載損耗Ｐ０、額定負(fù)載損耗ＰＫ、Ｉ０％、ＵＫ％，見產(chǎn)品出廠資料所示。 電力變壓器損耗的特征 Ｐ０ —— 空載損耗，主要是鐵損，包括磁滯損耗和渦流損耗； 磁滯損耗與頻率成正比；與最大磁通密度的磁滯系數(shù)的次方成正比。 渦流損耗與頻率、最大磁通密度、矽鋼片的厚度三者的積成正比。 Ｐ C—— 負(fù)載損耗，主要是負(fù)載電流通過繞組時(shí)在電阻上的損耗，一般稱銅損。 其大小隨負(fù)載電流而變化，與負(fù)載電流的平方成正比；（并用標(biāo)準(zhǔn)線圈溫度換算值 來表示）。 負(fù)載損耗還受變壓器溫度的影響，同時(shí)負(fù)載電流引起的漏磁通會(huì)在繞組內(nèi)產(chǎn)生渦流損耗，并在繞組外的金屬部分產(chǎn)生雜散損耗。 變壓器的全損耗ΔＰ =Ｐ０ +Ｐ C 變壓器的損耗比 =Ｐ C /Ｐ０ 變壓器的效率 =ＰＺ /（ＰＺ +ΔＰ），以百分比表示；其中ＰＺ為變壓器二次側(cè)輸出功率。 變損電量的計(jì)算：變壓器的損失電量有鐵損和銅損兩部分 組成。鐵損與運(yùn)行時(shí)間有關(guān)，銅損與負(fù)荷大小有關(guān)。因此，應(yīng)分別計(jì)算損失電量。 鐵損電量的計(jì)算：不同型號(hào)和容量的鐵損電量，計(jì)算公式是： 鐵損電量（千瓦時(shí)） =空載損耗（千瓦）供電時(shí)間（小時(shí)） 配變的空載損耗（鐵損），由附表查得，供電時(shí)間為變壓器的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間，按以下原則確定： (1)對(duì)連續(xù)供電的用戶，全月按 720 小時(shí)計(jì)算。 (2)由于電網(wǎng)原因間斷供電或限電拉路，按變電站向用戶實(shí)際供電小時(shí)數(shù)計(jì)算，不得以難計(jì)算為由，仍按全月運(yùn)行計(jì)算，變壓器停電后，自墜熔絲管交供電站的時(shí)間，在計(jì)算鐵損 時(shí)應(yīng)予扣除。 (3)變壓器低壓側(cè)裝有積時(shí)鐘的用戶，按積時(shí)鐘累計(jì)的供電時(shí)間計(jì)算。 銅損電量的計(jì)算：當(dāng)負(fù)載率為 40%及以下時(shí)，按全月用電量（以電能表讀數(shù)）的 2%計(jì)收，計(jì)算公式：銅損電量（千瓦時(shí)） =月用電量（千瓦時(shí)） 2% 因?yàn)殂~損與負(fù)荷電流（電量）大小有關(guān)，當(dāng)配變的月平均負(fù)載率超過 40%時(shí)，銅損電量應(yīng)按月用電量的 3%計(jì)收。負(fù)載率為 40%時(shí)的月用電量，由附表查的。 8 負(fù)載率的計(jì)算公式為：負(fù)載率 =抄見電量 /S．Ｔ． Cos￠式中： S—— 配變的額定容量（千伏安）； T—— 全月日歷時(shí)間、取 720 小時(shí)； COS￠ —— 功率因數(shù)，取。電力變壓器的變損可分為銅損和鐵損。銅損一般在０ .５％。鐵損一般在5~7％。干式變壓器的變損比油侵式要小。合計(jì)變損：０ .５ +６ =６ .５計(jì)算方法：1000KVA ６ .５％ =６５ KVA65KVA 24 小時(shí) 365天＝ 568400 ＫＷＴ（度）變壓器上的標(biāo)牌都有具體的數(shù)據(jù)。 變壓器空載損耗原理 空載損耗指變壓器二次側(cè)開路，一次側(cè)加額率與額定電壓的正弦波電壓時(shí)變壓器所吸取的功率。一般只注意額定頻率與額定電壓，有時(shí)對(duì)分接電壓與電壓波形、測量系統(tǒng)的精度、測試儀表與測試設(shè)備卻不予 注意。對(duì)損耗的計(jì)算值、標(biāo)準(zhǔn)值、實(shí)測值、保證值又混淆了。 如將電壓加在一次側(cè)，且有分接時(shí)，如變壓器是恒磁通調(diào)壓，所加電壓應(yīng)是相應(yīng)接電源的分接位置的分接電壓。如是變磁通調(diào)壓，因每個(gè)分接位置時(shí)空載損耗都不相同，必須根據(jù)技術(shù)條件要求，選取正確的分接位置，施加規(guī)定的額定電壓，因?yàn)樵谧兇磐ㄕ{(diào)壓時(shí)，一次側(cè)始終加一個(gè)電壓于各個(gè)分接位置。 一般要求施加電壓的波形必須為近似正弦波形。所以，一是用諧波分析儀測電壓波形中所含諧波分量，二是用簡便辦法，用平均值電壓表，但刻度為有效值的電壓表測電壓，并與有效值電壓表讀數(shù)對(duì)比 ，二者差別大于 3% 時(shí)，說明電壓波形不是正弦波，測出的空載損耗，根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)要求應(yīng)是無效了。 空載實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)線路如圖 21，將低壓側(cè)經(jīng)調(diào)壓器和開關(guān)接至電源，高壓側(cè)開路。接線無誤后，調(diào)壓器輸出調(diào)零，閉合 S1 和 S2，調(diào)節(jié)調(diào)壓器使輸出電壓為低壓測額定電壓 NU =220v，記錄該組數(shù)據(jù)于表 42 中，然后逐次變電壓，在（ ～）的范圍內(nèi)測量三相空載電壓、電流及功率，共測取 7～ 9 組數(shù)據(jù)，記錄于表 42中。 圖 21 三相變壓器空載實(shí)驗(yàn)接線圖 9 負(fù)載損耗實(shí)驗(yàn) 變壓器低壓側(cè)用較粗導(dǎo)線短路，高壓側(cè)通以低電壓。 按圖 22 接線無誤后，將調(diào)壓器輸出端可靠地調(diào)至零位。閉合開關(guān) S1 和 S2，監(jiān)視電流表指示，微微增加調(diào)壓器輸出電壓，使電流達(dá)到高壓側(cè)額定值 In=，緩慢調(diào)節(jié)調(diào)壓器輸出電壓，使短路電流在 In（ ～ ）的范圍內(nèi)，測量三相輸入電流、三相功率和三相電壓，共記錄 5～ 7 組數(shù)據(jù)，填入表 23中。 圖 22 三相變壓器負(fù)載損耗實(shí)驗(yàn)接線圖 參數(shù)測定記錄與分析 計(jì)算表 23 中各組數(shù)據(jù)的 0U 、 Io、 Po、 ?cosamp。 和標(biāo)么值 *0I *0U、 表 23空載試驗(yàn)數(shù)據(jù)（低壓值 NU =220V ） 序 記錄數(shù)據(jù) 計(jì)算數(shù)據(jù) 號(hào) abU cbU acU aI bI cI IP IIP 0U 0I ?0U ?0I Po 0cos? 1 182 2 114 241 3 4 5 6 7 8 10 （ 2）根據(jù)表 23中計(jì)算數(shù)據(jù)作空載特性 )(c o s)(),(U 000000 UfUfPIf ??? ?? ?和 圖 23 空載、負(fù)載、功率因數(shù)曲線圖 由表 23 知：額定電壓時(shí)， )(5 3 9 3 AInk w IP ONON ???? on?cos = 從曲線上找出額定電壓時(shí)的空載損耗 NP0 、空載電流 ONI 和功率因數(shù)，并求 出空載電流的無功分 ?I 量和有功分量 ?I )(* os)(* i n00 AII AIIoNNoNN ??? ??? ???? （ 3）計(jì)算出在額定電壓時(shí)的勵(lì)磁參數(shù)表 11 表 24負(fù)載損耗實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（高壓側(cè) AIN ? ) 序號(hào) 記錄數(shù)據(jù) 計(jì)算數(shù)據(jù) aI bI cI baU cbU acU IP IIP kI kU kP COSamp。k 1 2 3 2 4 5 6 7 參數(shù)記錄分析如下： （ 1）空載分析：空載時(shí)變壓器的損耗主要由兩部分組成，一部分是因?yàn)榇磐ń蛔兌?貼心中產(chǎn)生的鐵耗 FeP ，另一部分時(shí)空載電流 0I 在原繞組中產(chǎn)生的銅耗 12RIo .由于空載電流值很小，此時(shí)銅耗 12RIo 便可以略去，而決定鐵耗大小的電壓可達(dá)到正常值，故近似認(rèn)為空載損耗就是變壓器的鐵損，但是實(shí)質(zhì) 上二者并不等價(jià)。 （ 2）負(fù)載分析：負(fù)載損耗實(shí)驗(yàn)時(shí)的損耗也由兩部分組成，一部分是短路電流在一次和二次側(cè)繞組中產(chǎn)生的銅耗 kkk RIRRI 2/212 )( ?? ，另一部分是磁通交變而產(chǎn)生的鐵耗 FeP 。由于短路實(shí)驗(yàn)所加電壓很低，因此這時(shí)貼心中磁通密度很低，故鐵心損耗可以忽略不計(jì)，而決定銅耗大小的電流可達(dá)正常值，所以近似認(rèn)為負(fù)載損耗就是變壓器銅耗，但仍然只是一種近似。 減小變壓 器的損耗與節(jié)能方法 (1)鐵芯損耗的控制 變壓器損耗中的空載損耗，即鐵損，主要發(fā)生在變壓器鐵芯疊片內(nèi)，主要是因交變的磁力線通過鐵芯產(chǎn)生磁滯及渦流而帶來的損耗。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(chǎn)生的磁阻損失和鐵芯由于受交變磁通切割而產(chǎn)生的渦流，變壓器鐵芯是由鐵線束 12 制成，而不是由整塊鐵構(gòu)成。 1900 年左右，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)在鐵中加入少量的硅或鋁可大大降低磁路損耗，增大導(dǎo)磁率，且使電阻率增大，渦流損耗降低。經(jīng)多次改進(jìn)，用 厚的硅鋼片來代替鐵線制作變 壓器鐵芯。近年來世界各國都在積極研究生產(chǎn)節(jié)能材料，變壓器的鐵芯材料已發(fā)展到現(xiàn)在最新的節(jié)能材料 —— 非晶態(tài)磁性材料如 2605S2，非晶合金鐵芯變壓器便應(yīng)運(yùn)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。 (2)變壓器系列的節(jié)能效果 上述非晶合金鐵芯變壓器，具有低噪音、低損耗等特點(diǎn)，其空載損耗僅為常規(guī)產(chǎn)品的 1/5，且全密封免維護(hù)，運(yùn)行費(fèi)用極低。我國 S7系列變壓器是 1980年后推出的變壓器，其效率較 SJ、 SJL、 SL、 SL1 系列的變壓器高，其負(fù)載損耗也較高。 80 年代中 期又設(shè)計(jì)生產(chǎn)出 S9 系列變壓器，其價(jià)格較 S7系列平均高出20%，空載損耗較 S7 系列平均降低 8%，負(fù)載損耗平均降低 24%，并且國家已明令在 1998 年底前淘汰 S SL7 系列，推廣應(yīng)用 S9 系列。 S11 是目前推廣應(yīng)用的低損耗變壓器。 S11 型變壓器卷鐵心改變了傳統(tǒng)的疊片式鐵心結(jié)構(gòu)。硅鋼片連續(xù)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(shù)，降低了電網(wǎng)線損，改善了電網(wǎng)的供電品質(zhì)。連續(xù)卷繞充分利用了硅鋼片的取向性，空載損耗降低 20～ 35。運(yùn)行時(shí)的噪音水平降低到 30～ 45dB，保護(hù)了環(huán)境。非晶合金 鐵心的 S11 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(jià)格僅比 S9系列平均高出 30%，其負(fù)載損耗與 S9系列變壓器相等。 （ 3)選擇與負(fù)載曲線相匹配的變壓器 案例分析：配電變壓器的容量選擇 A、按變壓器效率最高時(shí)的負(fù)荷率 M? 來選擇容量 當(dāng)建筑物的計(jì)算負(fù)荷確定后，配電變壓器的總裝機(jī)容量為： S= jsP / b? cosφ 2(KVA)(1) 式中 jsP —— 建筑物的有功計(jì)算負(fù)荷 KW。 cosφ 2—— 補(bǔ)償后的平均功率因數(shù)，不小于 。 b? —— 變壓器的負(fù)荷率。 因此，變壓器容量的最終確定就在于選定變壓器的負(fù)荷率 b? 。 我們知道，當(dāng)變壓器的 負(fù)荷率為：