变压器

DFP-240000／500
冷却方式
ODAF，即强迫导向油循环风冷
额定容量
240 / 240 MVA
额定电压比
550 /20kV 3
额定电流
755.8／12000A（高压/低压）
相数
1
额定频率
50Hz
连接组标号
YN/D-11
调压方式
高压侧无励磁调压
调压范围 允许环境温度
550/
3
+1 −3
×2.5%
第三章 变压器及其运行
变压器是一种静止的电器，它利用电磁感应原理把一种交流电压转换成相同频率的另 一种交流电压。在电力系统中，变压器已占着极其重要的地位，无论是在发电厂或变电所， 都可以看到各种型式和不同容量的变压器。
第一节 变压器的基本原理
变压器是应用电磁感应原理来进行能量转换的，其结构的主要部分是两个（或两个以上） 互相绝缘的绕组，套在一个共同的铁芯上，两个绕组之间通过磁场而耦合，但在电的方面没 有直接联系，能量的转换以磁场作媒介。在两个绕组中，把接到电源的一个称为一次绕组， 简称原方（或原边），而把接到负载的一个称为二次绕组，简称副方（或副边）。当原方接到 交流电源时，在外施电压作用下，一次绕组中通过交流电流，并在铁芯中产生交变磁通，其 频率和外施电压的频率一致，这个交变磁通同时交链着一次、二次绕组，根据电磁感应定律， 交变磁通在原、副绕组中感应出相同频率的电势，副方有了电势便向负载输出电能，实现了 能量转换。利用一次、二次绕组匝数的不同及不同的绕组联接法，可使原、副方有不同的电 压、电流和相数。
— S — L — Z
如 SFP10—370000／220 型变压器表示三相强迫油循环风冷式电力变压器，其设计序号 为 10，额定容量 370000kVA，电压等级 220kV。又如 SFFZ7—40000／220 型号变压器表示 三相油浸风冷式有载调压分裂绕组电力变压器，其设计序号为 7，额定容量为 40000kVA，电 压等级 220kV。再如，OSSFPD 一 180000／220 型号变压器表示三相油浸三绕组自耦强迫油 循环导向风冷式电力变压器，其额定容量为 180000kVA，电压等级为 220kV。
二、变压器的额定数据
变压器的主要技术参数有额定容量SN、额定电压UN、额定电流IN、额定温升τN、阻抗电
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压百分数Ud，都标在变压器的铭牌上。此外在铭牌上还标有相数、接线组别、额定运行的效 率及冷却介质温度等参数或要求。
要正确使用变压器，必须弄清楚额定数据的含义。主要额定数据如下。
1．额定容量SN 在额定使用条件下，变压器施加的是额定电压、额定频率，输出的是额定电流，温升也
型号
SFF10-63000/20
额定容量
63/35-35MVA
冷却方式
ONAN/ONAF
额定频率
50 Hz
相数
三相
电压组合
20±8×1.25％/6.3-6.3kV
调压方式
有载调压
接线组别
D,yn1-yn1
高压侧额定电流 1818.7A
低压侧额定电流 3207A
额定电压：高压绕组/低压绕组 20/6.3 kV
如高压侧为 10kV的变压器，当具有 ± 5%的抽头时，说明变压器可运行在三种电压下，即
10.5kV（+5%），10kV（额定），9.5kV（-5％）。有励磁调压的变压器抽头较多。
3．额定电流I1N、I2N 变压器各侧的额定电流是由相应侧的额定容量除以相应绕组的额定电压计算出来的线电
流值，单位为 A 或 kA。
表 3-1 型号中代表符号排列顺序
1 2
3
4 5 6
电力变压器的分类和型号
分类
类别
线圈耦合方式
自耦
相数
单相 三相
冷却方式
油浸自冷 干式空气自冷 干式浇注绝缘
油浸风冷 油浸水冷 强迫油循环风冷 强迫油循环水冷
绕组数
双绕组 三绕组
绕组导线材质
铜 铝
调压方式
无励磁调压 有载调压
代表符号
O
D S
— G C F W FP WP
三、本电厂 600MW 机组配用的变压器型号和技术数据
1．主变压器
主变压器可简称主变。600MW 发电机组配用的升压主变压器采用 DFP-240000／500 型，
单相双线圈强迫油循环风冷无励磁调压 240000kVA、500kV 电力变压器。变压器中性点接地
方式为高压侧直接接地。
主要参数如下：
型号
所以在铭牌上有对环境温度的规定。
对于强迫油循环水冷却的变压器，冷却水源的最高温度不超过+30℃,当水温过高时，将
影响冷油器的冷却效果。对冷却水源温度的规定值，标明在冷油器的铭牌上。此外还对冷却
水的进口水压有规定，必须比潜油泵的油压低，以防冷却水渗入油中，但水压太低了，水的
流量太小，将影响冷却效果，因此对水的流量也有一定的要求。对不同形式的冷油器，有不
同的冷却水流量的规定。以上这些规定都标明在冷油器的铭牌上。
8．空载损耗P0 当用额定电压施加于变压器的一个绕组上，而其余绕组均为开路时，变压器所吸取的功
率叫空载损耗，用P0表示，单位为kW。 9．短路损耗PK 对双绕组变压器来说，当以额定电流通过变压器的一个绕组，而另一个绕组短接时变压
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器所吸取的功率叫短路损耗，用PK表示，单位为kW。 10．空载电流百分值I0 当用额定电压施加于变压器的一个原边上，而副边为开路时变压器所吸取电流的三相算
= 2199(A)
3 × 3.15
4．额定频率f N 我国规定标准工业频率为 50Hz，故电力变压器的额定频率都是 50Hz。
5．额定温升τN 变压器内绕组或上层油的温度与变压器外围空气的温度（环境温度）之差，称为绕组或
上层油的温升。在每台变压器的铭牌上都标明了该变压器的温升限值。我国标准规定，绕组
干式变压器的分类及型号如表 3—2 所示：
表 3-2
变压器名称 1 汽机厂用低变 2 锅炉厂用低变 3 公用低变 4 照明低变 5 检修低变 6 电除尘低变 7 除灰低变 8 输煤低变 9 煤场低变 10 化水低变 11 净水站低变 12 厂前区低变 13 补给水低变
变压器额定容量下的温升限值 52.6℃（顶层油温升），62.6℃（高压绕组温升），
62.6℃（低压绕组温升），77.6（油箱、铁心和金属结构件）
中性点接地方式 中阻接地
3．干式变压器的技术参数
主厂房及辅助厂房低压厂用变压器均选用干式变压器，变压器电压比为
6.3±2×2.5%/0.4kV，接线组别为 D，yn11。
(3-5)
例如，某三相三绕组厂总变，其额定容量为 48/36/12MVA，额定电压为 20/10.5/3.15kV。
相应各侧的额定电流为
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20kV侧
48000
I1N=
= 1386 (A) 3 × 20
10.5kV侧
36000
I2N=
= 1797(A) 3 ×10.5
3.15kV侧
12000
I3N=
温升限值为 65℃，上层油的温升限值为 55℃，并规定变压器周围的最高温度为+40℃。因此
变压器正常运行时，上层的最高温度不应超过+95℃。
6．阻抗电压百分数Ud 阻抗电压百分数又称短路电压百分数，表明变压器内阻抗的大小。对双绕组变压说，当
副边人为地短路，原边施加一个降低了的电压，待原边和副边的电流都达到额定值时，这个
的额定容量为 48MVA。
2．额定电压UN 在三相变压器中，如没有特殊说明，额定电压都是指线电压；而单相变压器是指相电压
（如 525/ 3 kV）。根据变压器绝缘强度、铁芯饱和的限制和允许温升所规定的原方电压值叫
做原方额定电压，用U1N表示，单位为kV。变压器在空载（调压开关接在额定分接头上）时 的副方电压叫做副方额定电压，用U2N 表示，单位为kV。为了适应电网电压变化的需要，高 压侧一般都安装有供调压用的抽头，即分接头，抽头的电压值都用额定电压的百分数表示。
按冷却介质来区分，变压器可以分为油浸式变压器、干式变压器（空气冷却式）以及水 冷式变压器。干式变压器多用在低电压、小容量或用在防火防爆的场所，而电压较高、容量 较大的变压器多用油浸式，称为油浸式变压器。电力变压器大多采用油浸式变压器。
为了提高发电厂厂用电的可靠性，大容量机组（单机容量 200MW 及以上）的厂用变压 器常采用特殊结构的分裂绕组变压器。
600MW 汽轮发电机组配用一台高厂变和一台高压公用变压器，两台汽轮发电机组设一台高
压厂用备用变压器。高厂变型号为 SFF10-63000/20，即三相油浸风冷式无载调压分裂绕组变
压器。厂用启动/备用变压器型号为 SFFZ-63000/220，即三相油浸风冷式有载调压变压器。
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高厂变主要技术参数为：
对于单相双绕组变压器：
一次侧额定电流 I1N= S N U1N
(3-1)
二次侧额定电流 I2N= S N U 2N
(3-2)
对于三相变压器，如不作特殊说明，铭牌上标的额定电流是线电流，即有（对于三绕组
变压器）
I1N= SN 3U1N
(3-3)
I2N= S N 3U 2N
(3-4)
I3N= S N 3U 3N
术平均值叫变压器的空载电流百分值。空载电流常用额定电流的百分数表示。 11．连接组别 代表变压器各相绕组的连接法和相量关系的符号称变压器的连接组别。如 Y，yn0、Y，
dll 标号中 Y、y 表示星形连接，d 表示三角形连接，n 表示有中性点引线。各符号中由左至 右代表高、低压侧绕组连接方式，数字代表低压侧与高压侧电压的相角位移。
按相数来区分，变压器可以分为三相变压器和单相变压器。在三相电力系统中，一般应 用三相变压器。当容量过大且受运输条件限制时，在三相电力系统中也可应用三台单相变压 器连接成三相变压器组。
按绕组数目来区分，变压器可以分为双绕组和三绕组变压器。所谓双绕组变压器即在一 相铁芯上套有两个绕组，一个为一次绕组，另一个为二次绕组，升压变压器的一次绕组是低 压绕组，二次绕组是高压绕组，而降压变压器则相反。容量较大（5600kVA 以上）的变压器， 有时可能有三个绕组，用以连接三种不同电压，此种变压器称作三绕组变压器，例如在电力 系统中，220kV、110kV 和 35kV 之间有时就采用三绕组变压器。
kV
-25℃～42.4℃
变压器在额定容量、环境温度 40°C 情况下的温升限值
绕组 62.6℃ 顶层油 52.6℃
油箱铁芯和金属结构件热点温升 72.6℃
主体充氮运输重 140.9t
上节油箱吊重
12.5 t
变压器油质量
33.5t
变压器总质量
192.1t
2．高压厂用工作变压器
简称高厂变。高厂变高压侧接自发电机出口，供 600MW 汽轮发电机组启动使用。每台
第二节 变压器技术参数
一、变压器的型号及说明 变压器的型号是由字母和数字两个部分组成的，一般可表示如下：
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1 2—3 4
1－变压器的分类型号，由多个字母组成 2－设计序号 3－额定容量（kVA） 4－高压绕组电压等级（kV）
其中变压器分类型号的一般形式如下：
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1－绕组耦合方式，如 O 表示自耦； 2－相数，如 D 表示单相，S 表示三相； 3－冷却方式，可用一个字母或多个字母表示，如 F 表示油浸风冷，FP 表示强迫油循环 风冷； 4－绕组数，如 S 表示三线圈； 5－绕组导线材质，如 L 表示铝； 6－调压方式，如 Z 表示有载调压。 电力变压器的分类和型号，如表 3-l 所示。
短路电压百分数的大小，与变压器的容量有关。当变压器容量小时，短路电压百分数亦
小；变压器容量大时，短路电压百分数应较大。我国生产的电力变压器，短路电压百分数一
般在 4％～24％的范围内。
7．额定冷却介质温度
对于吹风冷却的变压器，额定冷却介质温度，指的是变压器运行时其周围环境中空气的
最高温度不应超过+40℃，以保证变压器额定负载运行时，绕组和油的温度不超过额定允许值。
不超过极限值时变压器的容量叫额定容量，用SN表示。对三相变压器而言，额定容量为三相 额定容量之和。额定容量的单位为kVA。
对于双绕组变压器，一般一、二次侧的容量是相同的。对于三绕组变压器，当各绕组的
容量不同时，变压器的容量是指容量最大的一个（通常为高压绕组）的容量，但在技术规范
中都写明三侧的容量。例如，某厂总变，其额定容量为 48/36/12MVA，一般就称这个厂总变
原边降低了的电压的数值，称为阻抗电压或短路电压。把这个数值与额定电压相比用百分数
表示，即为该台双绕组变压器阻抗电压百分数。
短路电压百分数是变压器的一个重要参数，是计算短路电流的依据。它表明了变压器在
满载（额定负荷）运行时变压器本身的阻抗压降大小。它对于变压器二次侧发生突然短路时，
将会产生多大的短路电流有决定性的意义，对于变压器并联运行也有重要意义。