第三章第三章 三相变压器及其并联运行三相变压器及其并联运行第一节第一节 三相变压器的磁路系统三相变压器的磁路系统第二节第二节 三相变压器的连接组别三相变压器的连接组别第三节第三节 变压器的并联运行变压器的并联运行第四节第四节 变压器的使用、维护及常变压器的使用、维护及常见故障处理方法见故障处理方法第五节第五节 变压器的经济运行变压器的经济运行 图2-1 变压器空载运行时的示意图 1U1E1E0I102I2E20U第一节 三相变压器的磁路系统 特点：（1）各相磁路各自独立，互不关联；（2）当变压器外施电源电压对称时，三相磁通是对称的；（3）三相空载电流也是对称的一、三相组式变压器 由三台完全相同的单相变压器按星形（Y）或三角形（D）绕组连接而成CBAUUU、三相对称CBA、三相对称ABCCBA0ABC磁路特点：彼此关联，互为通路磁路特点：彼此关联，互为通路第一节 三相变压器的磁路系统abc图3.2 三相芯式变压器的磁路系统ACBBCA=0ABC 二、三相芯式变压器 三相芯式变压器是由三相组式变压器演变而来的由于三相磁通对称，其中间铁芯柱磁通相量为零（三相磁通之和），因此可省去中间铁芯柱，再将三个铁芯柱安排在同一平面上。
abc图图3.2 三相芯式变压器的磁路系统三相芯式变压器的磁路系统ACBBCA=0ABC特点：（1）各相磁路彼此关联，每相磁通都要通过另外两相闭合2）当变压器外施电源电压对称时，三相磁通是对称的；（3）三相空载电流也是对称的0 CBA三相相电压对称三相相电压对称第二节 三相变压器的连接组别 一、同极性端（同名端）同极性端：指交链同一磁通的两个绕组瞬时极性相同（同为“+”或同为“-”）的端子，用符号“*”标出未标注的两个端子也是同极性端同极性端确定方法：先假设磁通方向，母指指向磁通方向，右手顺着绕组绕向握进去的两个绕组的对应端子就是同极性端另外两个也是同极性端）可见，同极性端反映了两个绕组的相对绕向图图3-3 3-3 同极性端的确定和电势相位关系同极性端的确定和电势相位关系*(a)*(b)(c)(d)*1E2E1E2E1E2E1E2E 由前可知，从星端指向非星端，高、低压绕组的电势 、都滞后磁通 90，所以 、始终同相位，如图3-3(c)所示若不画具体绕组，也可直接确定出 、同相位，如图3-3（d）所示1E2E1E2E图图3-3 3-3 同极性端的确定和电势相位关系同极性端的确定和电势相位关系*(a)*(b)(c)(d)*1E2E1E2E1E2E1E2E1E2E 二、绕组首末端标志和同极性端对两绕组电势相位关系的影响1、绕组首末端标志线圈名称单相变压器三 相 变 压 器首端末端首端末端中点高压绕组AXA、B、CX、Y、ZN低压绕组axa、b、cx、y、zn 规定：绕组相电势的正方向从首端指向末端。
如高压A相绕组相电势的正方向从A指向X，相电势表示为 ，简写为 AXEAE 2 2、绕组相电动势的表示方法、绕组相电动势的表示方法 正方向规定：正方向规定：高压绕组高压绕组 首端首端A A、B B、C C 末端末端X X、Y Y、Z Z低压绕组低压绕组 首端首端a a、b b、c c 末端末端x x、y y、z z符符 号：号：高压绕组高压绕组 、或或 、低压绕组低压绕组 、或或 、AXEBYECZEAEBECEaxEybEczEaEbEcE*(a)(b)图图3-4 3-4 绕组首端是同极性端时电势相位关系绕组首端是同极性端时电势相位关系AXaxAE1E2EaEAEE 1aEE 2*(a)(b)图图3-4 3-4 绕组首端是同极性端时电势相位关系绕组首端是同极性端时电势相位关系AXaxAE1E2EaEAEE 1aEE 2 交链同一磁通的高、交链同一磁通的高、低压绕组标注成首端低压绕组标注成首端是同极性端形式是同极性端形式 3 3、同极性端对两绕组电势相位关系的影响、同极性端对两绕组电势相位关系的影响AAXEEE1aaxEEE2同相位、axAXEE*(a)(b)图图3-5 3-5 绕组首端是异极性端时电势相位关系绕组首端是异极性端时电势相位关系AXAE1EAEE 12EaE2EaExa交链同一磁通的高、交链同一磁通的高、低压绕组标注成首端低压绕组标注成首端是异极性端形式是异极性端形式 3 3、同极性端对两绕组电势相位关系的影响、同极性端对两绕组电势相位关系的影响AAXEEE1aaxEEE2反相位、axAXEE 重要结论 对于交链同一磁通的两个绕组：（1）首端是同极性端时，两个绕组的电势同相位；（2）首端是异极性端时，两个绕组的电势反相位。
第二节 三相变压器的连接组别 连接组别作用：用来反映变压器高、低压侧绕组的连接方式，以及高、低压侧绕组对应线电动势间的相位关系绕组采用不同的连接方式，变压器的高、低压侧对应线电势（或电压）的相位关系会不同三、三相变压器高、低压绕组的连接方法三、三相变压器高、低压绕组的连接方法 1 1、星形（、星形（Y Y）图图3-6 3-6 三相绕组三相绕组Y Y形接线图形接线图和电动势相量图和电动势相量图BAABEEECBBCEEEACCAEEE 以高压侧为例，以高压侧为例，Y Y形连接是将三相绕组的尾端形连接是将三相绕组的尾端X X、Y Y、Z Z连接在一起，而把它们的三个首端连接在一起，而把它们的三个首端A A、B B、C C分别分别引出EAEBECEABEBCABCECAXZYEABEBC BACZXYECAEAEC EB 2 2、三角形（、三角形（D D）D D连接是将三相绕组的首尾端顺次连接成闭合回路连接是将三相绕组的首尾端顺次连接成闭合回路D D形连接分为顺接和倒接两种接法形连接分为顺接和倒接两种接法顺接是顺着电动势正方向按顺接是顺着电动势正方向按ax-by-czax-by-cz的顺序连接的顺序连接 EcEabacxyzbEbcEcaEbc=EbEab=Eab,xz,ac,yEca=EcEaEb（a）顺接法）顺接法aabEEbcEEbccaEEycax by czabaEEbcbEEcacEEb b 倒接法倒接法babEEcbcEEacaEE倒接是逆电动势正方向，按倒接是逆电动势正方向，按xa-yb-zcxa-yb-zc的顺序连接的顺序连接 目前，新国标只有顺连接。
目前，新国标只有顺连接xyzbEbcEcazycEaEbEcEabacbabEEcbcEEaxbacaEE 四、三相变压器连接组别的确定 连接组别用来反映变压器高、低压侧绕组的连接方式，以及高、低压侧绕组对应线电势的相位关系基本的三相连接方式有：Y,y连接 Y,d连接 D,y连接 D,d连接 由于变压器高、低压绕组对应线电势之间的相位差总是30的倍数，所以常用“时钟法”来表示其相位关系1.时钟法时钟法 概念：概念：把高压绕组的线电势相量作为时钟的长把高压绕组的线电势相量作为时钟的长针（分针），固定指向针（分针），固定指向“1212”点，点，对应对应的低压绕组线的低压绕组线电势相量作为时钟的短针（时针），其所指的钟点电势相量作为时钟的短针（时针），其所指的钟点数就是变压器的连接组别号数就是变压器的连接组别号连接组别号反映了连接组别号反映了低压绕组线电动势相量低压绕组线电动势相量滞后滞后对应高压绕组线电动势向量多少角度对应高压绕组线电动势向量多少角度ABEabE12点点n点点ABE滞后滞后abE的角度为的角度为30nY,d5Y,d5表示三相变压器的高压绕组按星形连接，低压表示三相变压器的高压绕组按星形连接，低压绕组按三角形连接，低压绕组线电势绕组按三角形连接，低压绕组线电势滞后滞后对应的高对应的高压绕组线电势压绕组线电势 。
150305ABEabEABEabE12点点5点点150例如例如：Y,d5Y,d5思考：如果思考：如果 指向时钟的指向时钟的“1212”点，请问点，请问 指向指向时钟的几点？试画出向量图来说明时钟的几点？试画出向量图来说明三相变压器铁心的结构形式有 式和 式两种 组 心 三相组式变压器各相磁路的特点为彼此 ，三相心式变压器各相磁路的特点为彼此 独立 相关联(不独立)单相变压器一、二次侧电压相位关系决定于 和 绕组绕向 首末端标记 三相变压器一、二次侧线电压相位关系决定于 、和 绕组绕向 首末端标记 绕组连接方式 对应线电压（线电动势）相位关系 三相变压器组别是反映变压器对称运行时，高低压侧 间的 2.2.三相变压器连接组别确定的步骤三相变压器连接组别确定的步骤 第一步，第一步，在绕组连接图中标出高、低压侧绕组相电动在绕组连接图中标出高、低压侧绕组相电动势的正方向（首端至末端）；势的正方向（首端至末端）；第二步，第二步，作出高压侧的电动势相量图，将相量图的作出高压侧的电动势相量图，将相量图的B B点放在钟面的点放在钟面的“1212”处，处，A A、B B、C C按按顺时针顺时针方向排列；方向排列；第三步，第三步，将将a a点与点与A A点点重合重合；第四步，第四步，以高压侧电动势相量为参考，根据同名端的以高压侧电动势相量为参考，根据同名端的定义，高、低压侧定义，高、低压侧同一铁芯柱同一铁芯柱上绕组的相电动势之间的相上绕组的相电动势之间的相位关系位关系要么同相，要么反相要么同相，要么反相，从而确定低压侧相电动势的，从而确定低压侧相电动势的相量，作出低压侧的电动势相量图；相量，作出低压侧的电动势相量图；第五步，第五步，以以 为长针指向时钟的为长针指向时钟的“1212”点、点、为短针，为短针，其指向的时钟点数，即连接组别号。
其指向的时钟点数，即连接组别号ABEabEC/cxyzzxy图图3-8 Y,y03-8 Y,y0或或Y,y12Y,y12连接组连接组(b)A*BCabcXYZ(a)AEBECEaEbEBACXYZacbcEcEbEaEAEBECEABEABEabEabE 时钟时钟1212点或点或0 0点点顺顺时时针针A/aB/bxyz(b)(b)bcXAEBECEbEYZcEcEbEaEAEBECEABEABEabEabE 时钟时钟1212点或点或0 0点点图图3-9 Y,y63-9 Y,y6连接组连接组A*BCabcXYZ(a)AaaEBCC/cA/aB/b 时钟时钟6 6点点顺顺时时针针abE图图3-10 Y,d113-10 Y,d11连接组连接组(a)A*BCabcXYZ(b)(b)BACXYZacbxyzxyzAEBEAEBECECEcEbEaEaEbEbEcE 时钟时钟1212点或点或0 0点点时钟时钟1111点点CC/cA/aB/b顺顺时时针针ABEABEabE 综上所述，三相变压器的连接组别与高、低压绕综上所述，三相变压器的连接组别与高、低压绕组的组的连接方式连接方式、绕组的绕向绕组的绕向及及端头标志端头标志有关。
改变其有关改变其中任意一个因素，都将影响变压器的连接组别中任意一个因素，都将影响变压器的连接组别三相变压器连接组别的数字共三相变压器连接组别的数字共1212个，即：个，即：（1 1）当高低压绕组连接方式均为）当高低压绕组连接方式均为Y Y型或均为时，型或均为时，连接组别数字必定为偶数连接组别数字必定为偶数,即即0 0、2 2、4 4、6 6、8 8、1010；（2 2）高低压绕组连接方式一侧为）高低压绕组连接方式一侧为Y Y型，另一侧为型，另一侧为时，连接组别数字必定为奇数，即时，连接组别数字必定为奇数，即1 1、3 3、5 5、7 7、9 9、1111为了使用和制造上的方便，我国国家标准只生产为了使用和制造上的方便，我国国家标准只生产下列五种标准连接组别的变压器，即：下列五种标准连接组别的变压器，即：Y,yn0Y,yn0；Y,d11Y,d11；YN,d11YN,d11；YN,y0YN,y0；Y,y0Y,y0 其中以前三种最为常用其中以前三种最为常用Y,yn0Y,yn0连接组的低压侧可引出中性线，成为三相连接组的低压侧可引出中性线，成为三相四线制，用作配电变压器时可兼供动力和照明负载四线制，用作配电变压器时可兼供动力和照明负载。
Y,d11Y,d11连接组用于低压侧超过连接组用于低压侧超过400V400V的线路中的线路中YN,d11YN,d11连接组主要用于高压输电线路中，使电力连接组主要用于高压输电线路中，使电力系统的高压侧中性点有可能接地系统的高压侧中性点有可能接地对于单相变压器，标准连接组别为对于单相变压器，标准连接组别为I,I0I,I0第三节第三节 变压器的并联运行变压器的并联运行 变压器的并联运行是指将两台或两台以上的变压变压器的并联运行是指将两台或两台以上的变压器原、副边分别接在公共母线，共同向负载供电的运器原、副边分别接在公共母线，共同向负载供电的运行方式，如图行方式，如图3-113-11所示图图3.11 3.11 三相变压器的并联运行接线图三相变压器的并联运行接线图 (a)(a)三相接线图；三相接线图；(b)(b)单线图单线图 电源负载变压器IKI变压器IIKII负载变压器IKI变压器IIKII电源（a）（b）并联运行的优点：并联运行的优点：（1 1）提高了供电的可靠性提高了供电的可靠性并联运行时，如果某并联运行时，如果某台变压器发生故障或需要检修时，可以将它从电网切台变压器发生故障或需要检修时，可以将它从电网切除，而不中断向重要用户供电。
除，而不中断向重要用户供电电源负载变压器IKI变压器IIKII负载变压器IKI变压器IIKII电源（a）（b）并联运行的优点：并联运行的优点：（2 2）可以根据负载的大小调整投入并联运行变压器的）可以根据负载的大小调整投入并联运行变压器的台数，以台数，以提高变压器运行的经济性提高变压器运行的经济性电源负载变压器IKI变压器IIKII负载变压器IKI变压器IIKII电源（a）（b）并联运行的优点：并联运行的优点：（3 3）可以减少备用容量，并可随着用电量的增加，）可以减少备用容量，并可随着用电量的增加，分期分批地安装新的变压器，以分期分批地安装新的变压器，以减少初期投资减少初期投资并联变压器的台数不宜太多，否则总的设备费用、并联变压器的台数不宜太多，否则总的设备费用、材料消耗、占地面积都将增大，使变电站总的造价升材料消耗、占地面积都将增大，使变电站总的造价升高，高，通常为两台并联运行通常为两台并联运行电源负载变压器IKI变压器IIKII负载变压器IKI变压器IIKII电源（a）（b）电源负载变压器IKI变压器IIKII负载变压器IKI变压器IIKII电源（a）（b）变压器并联运行时必须满足一定的条件，若不满足变压器并联运行时必须满足一定的条件，若不满足这些条件将对变压器本身和电力系统产生不良影响。
这些条件将对变压器本身和电力系统产生不良影响一、理想的并联运行条件一、理想的并联运行条件 1.1.理想的并联运行状态理想的并联运行状态 1 1）空载运行时，各变压器副边绕组之间）空载运行时，各变压器副边绕组之间没有环流没有环流因为环流会使损耗增加，而且还占用设备容量因为环流会使损耗增加，而且还占用设备容量电源负载变压器IKI变压器IIKII负载变压器IKI变压器IIKII电源（a）（b）一、理想的并联运行条件一、理想的并联运行条件 1.1.理想的并联运行状态理想的并联运行状态2 2）负载运行时，各变压器的）负载运行时，各变压器的负载系数相等负载系数相等即各变压即各变压器所带负载的大小与各自的容量成正比，使各台变压器器所带负载的大小与各自的容量成正比，使各台变压器的容量都能得到充分利用的容量都能得到充分利用电源负载变压器IKI变压器IIKII负载变压器IKI变压器IIKII电源（a）（b）一、理想的并联运行条件一、理想的并联运行条件 1.1.理想的并联运行状态理想的并联运行状态3 3）负载运行时，各变压器对应相的）负载运行时，各变压器对应相的电流相位相同电流相位相同，这，这样总负载电流等于各变压器负载电流的代数和。
样总负载电流等于各变压器负载电流的代数和1.1.理想的并联运行状态理想的并联运行状态 1 1）空载运行时，各变压器副边绕组之间）空载运行时，各变压器副边绕组之间没有环流没有环流因为环流会使损耗增加，而且还占用设备容量因为环流会使损耗增加，而且还占用设备容量2 2）负载运行时，各变压器的）负载运行时，各变压器的负载系数相等负载系数相等即各变压器所带负载的大小与各自的容量成正比，使各台变变压器所带负载的大小与各自的容量成正比，使各台变压器的容量都能得到充分利用压器的容量都能得到充分利用3 3）负载运行时，各变压器对应相的）负载运行时，各变压器对应相的电流相位相同电流相位相同，这样总负载电流等于各变压器负载电流的代数和这样总负载电流等于各变压器负载电流的代数和电 源负 载变 压 器 IK I变 压 器 IIK II负 载变 压 器 IK I变 压 器 IIK II电 源（a）（b）2.2.理想的并联运行条件理想的并联运行条件 1 1）各变压器的原、副边的额定电压分别相等，即）各变压器的原、副边的额定电压分别相等，即变比相等；变比相等；2 2）各变压器的连接组别相同；）各变压器的连接组别相同；3 3）各变压器的短路电压（短路阻抗标么值）相等，）各变压器的短路电压（短路阻抗标么值）相等，且短路阻抗角也相等。
且短路阻抗角也相等由式（由式（2-282-28）可知，并联变压器短路电压相等，也）可知，并联变压器短路电压相等，也就意谓着短路阻抗的相对值也相等，我们称该相对值为就意谓着短路阻抗的相对值也相等，我们称该相对值为短路阻抗的短路阻抗的标幺值标幺值，用，用 表示100%1NkNkUUukZ100100*1kNkZZZ10011NkNUZI10011NNkIUZNkkZZZ1基准值有名值标幺值 二、不满足并联条件时的运行分析二、不满足并联条件时的运行分析 1.1.变比不等时的情况变比不等时的情况 图图3-12 3-12 两台变压器并联运行时电路连接图两台变压器并联运行时电路连接图 变压器变压器负负载载变压器变压器ABUABUabIUabIIU 图中，若两变压器连接组别相同，但变比图中，若两变压器连接组别相同，但变比 ，则并联前副边电压则并联前副边电压 ，并联运行后，副边回路电，并联运行后，副边回路电压和不等于零，压和不等于零，变压器之间会产生环流变压器之间会产生环流kkabIIabIUUIabIABkUUIIabIIABkUU kkabIIabIUU 显然，变比差值越大，环流越大为保证空载运显然，变比差值越大，环流越大。
为保证空载运行时环流不超过额定电流的行时环流不超过额定电流的10%10%，则变比差，则变比差5.0|IIIIIIkkkkk各台变压器变比的差值与所有变比的几何平均值之比 1IIIIIIkkkkk|20kIIkIczzUI环流：图图3-12 3-12 两台变压器并联运行时电路连接图两台变压器并联运行时电路连接图 变压器变压器负负载载变压器变压器ABUABUabIUabIIU例题：两台单相变压器并联运行，变压器I的容量为100kVA,电压为6000/230V；变压器II的容量为320kVA，电压为6000/227V短路阻抗的标幺值均为，且短路阻抗角相等，连接组别相同求空载时的环流及其占额定电流的百分数解：设高压侧加额定电压，则低压侧二次空载电压差 322723020VU 22NkNkIZUz /NNkNUSZU 2NkNSZU 10*100055.0*23032kIz 0291.0 10*100055.0*22732kIIz 00886.0|202kIIkIczzUI 00886.00291.03A03.79二次侧的环流为：例题：两台单相变压器并联运行，变压器I的容量为100kVA 电压为6000/230V；变压器II的容量为320kVA，电压为6000/227V。
短路阻抗的标幺值均为，且短路阻抗角相等，连接组别相同求空载时的环流及其占额定电流的百分数二次侧的额定电流为：22NININIUSI 23010*1003 22NNIINIIUSI22710*1003%2.18182.0434.879.0322NIcII 7.140903.7922IINcII%61.50561.0A1409.723060001k087.26 8.434A环流占额定电流比值：两台变压器的变比：22760002k43.26%3.1|IIIIIIkkkkk由以上计算可知，当两台并联运行变压器的变比差值较大时（1.3%），空载环流可达变比小的变压器额定电流的18.2%这就限制了变压器的输出功率，降低了变压器的效率2.2.连接组别不同时的情况连接组别不同时的情况 连接组别不同的变压器，即连接组别不同的变压器，即使原、副边额定电压相同，如果使原、副边额定电压相同，如果并联运行，则由连接组别分析可并联运行，则由连接组别分析可知，副边电压相量差至少知，副边电压相量差至少 （Y,y0Y,y0和和Y,d11Y,d11并联），此时副并联），此时副边线电压差为边线电压差为3 0U2 0 bU2 0 aU2图图3-13 Y,y03-13 Y,y0和和Y,d11Y,d11并并 联时副边电压差并联联时副边电压差并联302020202020518.0230sin2UUUUUaba 由于变压器的短路阻抗很小，这么大的电压差所由于变压器的短路阻抗很小，这么大的电压差所引起的引起的环流环流，将超过额定电流的许多倍，将烧坏变压，将超过额定电流的许多倍，将烧坏变压器的绕组。
器的绕组因此，连接组别不同的变压器因此，连接组别不同的变压器绝对不能绝对不能并联运行并联运行3.短路电压不等时的情况 两台变压器变比和连接组别都相同时，并联运行时的等效电路如下图所示（忽略励磁支路）图图3.14 3.14 两台变压器并联运行时的等效电路两台变压器并联运行时的等效电路1UakIZIIkIIZIIIbILZ2UIIIIII若两台变压器阻抗角相等KIIKIIKIKIrXrX同相位、IIIIIIIIIII输出容量之和=实际得到的容量若两台变压器阻抗角不相等KIIKIIKIKIrXrX不同相位、IIIIIIIIIII输出容量之和实际得到的容量,设备容量不能得到充分利用通常，并联运行的变压器容量相差越大，短路阻抗角通常，并联运行的变压器容量相差越大，短路阻抗角的差值也就越大，设备的利用率越低因此，的差值也就越大，设备的利用率越低因此，对于并对于并联的变压器，要求其容量比不得超过联的变压器，要求其容量比不得超过3 31 1，此时，各，此时，各并联变压器的电流相位基本相同并联变压器的电流相位基本相同3.3.短路电压不等时的情况短路电压不等时的情况 两台变压器变比和连接组别都相同时，并联运行两台变压器变比和连接组别都相同时，并联运行时的等效电路如下图所示（忽略励磁支路）。
时的等效电路如下图所示（忽略励磁支路）图图3.14 3.14 两台变压器并联运行时的等效电路两台变压器并联运行时的等效电路1UakIZIIkIIZIIIbILZ2UkIIIIkIIabZIZIUNIINNIIkIIIININNIkIIIUIZIIUIZI%kIIIIkIIuukIIIIkIIabZIZIUNIINNIIkIIIININNIkIIIUIZIIUIZI%kIIIIkIIuu式中：式中：为变压器为变压器的负载系数的负载系数 为变压器为变压器的负载系数的负载系数 NIINIIISSII NIIIINIIIIIISSII 变压器所分担的负载大小与其短路电压变压器所分担的负载大小与其短路电压成反比成反比.(1)(1)若两台变压器短路电压相等，则两台变压器若两台变压器短路电压相等，则两台变压器负载系数相等当一台变压器达到额定负载时，另一负载系数相等当一台变压器达到额定负载时，另一台变压器也达到额定负载台变压器也达到额定负载2)(2)若两台变压器短路电压不相等，则它们的负若两台变压器短路电压不相等，则它们的负载系数不相等当短路电压小的变压器达到额定负载载系数不相等当短路电压小的变压器达到额定负载时，短路电压大的变压器则欠载运行，设备容量不能时，短路电压大的变压器则欠载运行，设备容量不能得到充分利用。
通常要求短路电压相差不超过得到充分利用通常要求短路电压相差不超过10%10%NIIIII NIIIIIIIIniNiniiSS11设备的利用率 多台变压器并列运行时，在保证都不过载的多台变压器并列运行时，在保证都不过载的条件下，可输出的最大总功率与它们的额定容量条件下，可输出的最大总功率与它们的额定容量之和的比值，称为变压器的之和的比值，称为变压器的设备利用率设备利用率，即，即 【例例3-13-1】两台三相变压器并联行，两台三相变压器并联行，；，它们的，它们的连接组别和变比均相同试求：连接组别和变比均相同试求：（1 1）当总负载为）当总负载为 时，各台变压器分担的时，各台变压器分担的负载2 2）在不使任何一台变压器过载时，最大的输出功）在不使任何一台变压器过载时，最大的输出功率和设备的最大利用率率和设备的最大利用率解：解：（1 1）由已知条件可得方程组）由已知条件可得方程组kVASNI10005.5%kIukVASNII16005.6%kIIu 5.5%kIukVAS2600%kIIIIkIINIIIINIIIIIuuSSSSSIIIIII6.55.5260016001000 解方程组可解方程组可得得 则则 104.1I935.0IIkVASSNIII1104kVASSNIIIIII1496 可见，第可见，第台变压器已过载，而第台变压器已过载，而第变压器还处变压器还处于欠载状态。
于欠载状态2）因短路电压小的变压器容易过载，所以，令）因短路电压小的变压器容易过载，所以，令 时，则并联运行的两台变压器均不过载，则有时，则并联运行的两台变压器均不过载，则有1IkVASSNIII1000kVASSuuSSNIIINIIIkIIkINIIIIII613538460.%kVASSSIII6.2353max 最大输出负载最大输出负载%52.90%100160010006.2353maxNIINISSS设备的利用率为设备的利用率为 可见，当两台并联运行的变压器短路阻抗相差较大可见，当两台并联运行的变压器短路阻抗相差较大时，如要保证它们都不过载时，则总的设备利用率时，如要保证它们都不过载时，则总的设备利用率将会很低将会很低解：（1）由短路电压百分值与短路阻抗标幺值的关系可得 035.0*kIz04.0*kIIz055.0*kIIz%kIIIIIIkIIIIkIINIIIIIINIIIINIIIIIIIIuuuSSSSSSSkVASkVASkVASIIIIII02.7652.10446.119变压器1过载19.46%，变压器2过载4.52%，变压器欠载23.98%某变电站有三台变压器并联运行，每台额定 容量均为100kVA，短路电压百分值分别为ukNI%=3.5%，ukNII%=4%，ukNIII%=5.5%，其它条件相同。
设总负载功率为300kVA，试求（1）各台变压器分担的负载功率；（2）求任一台变压器不过载时的最大输出功率和此时变压器的设备利用率某变电站有三台变压器并联运行，每台额定 容量均为100kVA，短路电压百分值分别为ukNI%=3.5%，ukNII%=4%，ukNIII%=5.5%，其它条件相同设总负载功率为300kVA，试求（1）各台变压器分担的负载功率；（2）求任一台变压器不过载时的最大输出功率和此时变压器的设备利用率解：（2）任一台变压器不过载的前提是%kIIIIIIkIIIIkIINIIIIIINIIIINIIIIIIIIuuuSSSSSSS设备的利用率为：1IkVASI1006364.0875.01IIIIIINIIIIIINIIIINIIIIIIIISSSSSSSmax14.251%71.83%10010010010014.251maxNIIINIINISSSS第四节第四节 变压器的使用、维护及常见故障处理方法变压器的使用、维护及常见故障处理方法 为保证变压器能安全可靠运行，在投运前应进为保证变压器能安全可靠运行，在投运前应进行必要的检查和试验，运行中应进行严格的监视和行必要的检查和试验，运行中应进行严格的监视和定期维护，当变压器有异常情况发生时应能及时发定期维护，当变压器有异常情况发生时应能及时发现、及时处理，将事故消除在萌芽状态。
现、及时处理，将事故消除在萌芽状态一、变压器投运前的检查和试验项目一、变压器投运前的检查和试验项目 新装和经过检修的变压器，在准备投入运行之前，新装和经过检修的变压器，在准备投入运行之前，必须认真地进行以下各项检查和试验：必须认真地进行以下各项检查和试验：1.变压器投运前的检查项目变压器投运前的检查项目 (1)变压器本体及其附件表面应清洁，附近无杂物变压器本体及其附件表面应清洁，附近无杂物2)变压器各部件紧固、表面无破损、不漏油变压器各部件紧固、表面无破损、不漏油3)接地装置完好，消防设施齐全接地装置完好，消防设施齐全4)储油柜和充油套管内的油位、油色正常储油柜和充油套管内的油位、油色正常5)吸湿器内的干燥剂无受潮，安全气道的保护膜吸湿器内的干燥剂无受潮，安全气道的保护膜完整无损完整无损6)气体继电器、散热器、净油器的管路阀门应处于气体继电器、散热器、净油器的管路阀门应处于打开位置打开位置7)高、低压套管上的引线紧固，三相交流电相位正高、低压套管上的引线紧固，三相交流电相位正确、标志明显确、标志明显8)分接开关位置正确、定位螺丝紧固分接开关位置正确、定位螺丝紧固9)冷却装置齐全，控制回路良好，温度计指示正常。
冷却装置齐全，控制回路良好，温度计指示正常10)变压器上无遗留接地线、标示牌和工具、材料变压器上无遗留接地线、标示牌和工具、材料等2、变压器投运前的试验项目、变压器投运前的试验项目 (1)绝缘电阻和吸收比的测量绝缘电阻和吸收比的测量2)测量变压器各绕组的直流电阻测量变压器各绕组的直流电阻3)测量分接开关各分接头上的变压比测量分接开关各分接头上的变压比4)测定三相变压器的连接组别测定三相变压器的连接组别5)测定变压器的空载电流和空载损耗测定变压器的空载电流和空载损耗6)(6)耐压试验耐压试验二、变压器的运行监视与维护二、变压器的运行监视与维护 1.1.运行监视内容运行监视内容 (1)(1)监视并记录变压器控制盘上的仪表指示监视并记录变压器控制盘上的仪表指示功率表：功率表：监视变压器的负荷大小及是否过负荷监视变压器的负荷大小及是否过负荷 三相电流表：三相电流表：反映负荷大小、三相负荷是否平衡反映负荷大小、三相负荷是否平衡 电压表：电压表：指示变压器的运行电压，若电源电压长指示变压器的运行电压，若电源电压长期过高或过低，应调整分接开关，使变压器输出电压期过高或过低，应调整分接开关，使变压器输出电压为正常值。
为正常值2)(2)观察储油柜、充油套管内的油位、油色及透观察储油柜、充油套管内的油位、油色及透明度以及变压器上层油温明度以及变压器上层油温油位高度应在标度范围内，变压器油应是透明略油位高度应在标度范围内，变压器油应是透明略带黄色当变压器装有电阻式遥测温度计时，应同时带黄色当变压器装有电阻式遥测温度计时，应同时监测上层油温，并做好记录监测上层油温，并做好记录3)(3)听变压器的运行噪声是否正常听变压器的运行噪声是否正常噪声轻且平稳）噪声轻且平稳）(4)(4)观察吸湿器内的变色硅胶颜色观察吸湿器内的变色硅胶颜色干燥硅胶：深蓝色干燥硅胶：深蓝色 硅胶吸潮失效：粉红色应取出硅胶烘干硅胶吸潮失效：粉红色应取出硅胶烘干5)(5)监视变压器箱壳、充油套管及冷却装置有无渗漏油监视变压器箱壳、充油套管及冷却装置有无渗漏油现象6)(6)监视冷却系统的运转情况是否正常监视冷却系统的运转情况是否正常油浸风冷及强迫油循环风冷的变压器：有无个别油浸风冷及强迫油循环风冷的变压器：有无个别风扇停转，风扇电动机是否过热，声音有无异常风扇停转，风扇电动机是否过热，声音有无异常强迫油循环水冷却的变压器：潜油泵的运转是否强迫油循环水冷却的变压器：潜油泵的运转是否正常，油压及流量有无变化，冷却水压力是否符合规正常，油压及流量有无变化，冷却水压力是否符合规定，冷却水进出口温度是否符合规定，冷却水是否漏定，冷却水进出口温度是否符合规定，冷却水是否漏油漏水等。
油漏水等2.2.运行维护内容运行维护内容 必要性：必要性：变压器通常安装在露天或半露天的场变压器通常安装在露天或半露天的场合，要受到雨、雪、风、霜、雷电、高温、严寒、合，要受到雨、雪、风、霜、雷电、高温、严寒、雾气、灰尘等多种气候条件的侵袭，因此必须进行雾气、灰尘等多种气候条件的侵袭，因此必须进行定期维护，以恢复变压器的抵御能力定期维护，以恢复变压器的抵御能力维护周期：维护周期：一般情况下，每半年进行一次维护；一般情况下，每半年进行一次维护；在环境污秽、气候恶劣的地区，可以在环境污秽、气候恶劣的地区，可以4 4个月一次，个月一次，甚至每季度一次甚至每季度一次变压器定期维护的项目如下：变压器定期维护的项目如下：清扫变压器箱壳及其附件清扫变压器箱壳及其附件擦净高、低压套管外表面擦净高、低压套管外表面对变压器本体及充油附件，取油样并做油样试验对变压器本体及充油附件，取油样并做油样试验检查维护绝缘套管的导电接头、导电板帽盖检查维护绝缘套管的导电接头、导电板帽盖雷雨季节前，维护好避雷器装置并预先投入系统雷雨季节前，维护好避雷器装置并预先投入系统1)(1)趁维护停电机会，对一些零星小缺陷应予以消趁维护停电机会，对一些零星小缺陷应予以消 三、变压器的常见故障现象、原因及处理方法三、变压器的常见故障现象、原因及处理方法 在变压器发生的故障中，主要包括在变压器发生的故障中，主要包括绕组故障绕组故障、铁芯故障铁芯故障及及套管和分接开关等部分套管和分接开关等部分的故障。
的故障绕组的故障最多，其次是铁芯故障，其余部分绕组的故障最多，其次是铁芯故障，其余部分的故障较少的故障较少见表见表3-23-2）第五节第五节 变压器的经济运行变压器的经济运行 变压器载运行过程中存在着铜耗、铁耗，其运变压器载运行过程中存在着铜耗、铁耗，其运行效率总是小于行效率总是小于1 1；电力系统变压器的总损耗率（变；电力系统变压器的总损耗率（变压器的总损耗功率所占输入功率的百分比）可达总压器的总损耗功率所占输入功率的百分比）可达总发电量的发电量的1010左右合理调整变压器的负载，使其在损耗最低的工合理调整变压器的负载，使其在损耗最低的工况下运行，称为况下运行，称为变压器的经济运行变压器的经济运行一、变压器经济运行的意义一、变压器经济运行的意义 电能从发电机传送到用户，一般需要由变压器进电能从发电机传送到用户，一般需要由变压器进行三到四次变压过程对于后两级变压器，即二次行三到四次变压过程对于后两级变压器，即二次变电所和配电变压器，由于其单台容量小，负载波变电所和配电变压器，由于其单台容量小，负载波动大，损失率很大动大，损失率很大据统计：据统计：二次变电所变压器的损失率约为二次变电所变压器的损失率约为1.5%-3%1.5%-3%配电变压器的损失率约为配电变压器的损失率约为3%3%20%20%因此，因此，合理选择变压器的经济运行方式，降低变合理选择变压器的经济运行方式，降低变压器的用电损耗，在节约电能方面潜力很大，直接压器的用电损耗，在节约电能方面潜力很大，直接关系到供用电系统的运行效率和成本。
关系到供用电系统的运行效率和成本变压器的经济运行主要有以下主要效果：变压器的经济运行主要有以下主要效果：1.1.由于经济运行减少了变压器的有功功率损失，因由于经济运行减少了变压器的有功功率损失，因而使变压器的发热量减少，温升降低，而使变压器的发热量减少，温升降低，有利于设备有利于设备的安全运行的安全运行2.2.变压器经济运行一般变压器经济运行一般不增加变压器的容量和台数，不增加变压器的容量和台数，不增加开关操作次数不增加开关操作次数3.3.变压器经济运行能够节约有功电量和无功电量，变压器经济运行能够节约有功电量和无功电量，可减少电量电费支出金额可减少电量电费支出金额4.4.可以充分利用现有设备条件，可以充分利用现有设备条件，达到节电和提高功达到节电和提高功率因数的目的率因数的目的二、二、变压器经济运行的措施变压器经济运行的措施1.1.不论是变电所或各车间，应尽量选用多台变压器不论是变电所或各车间，应尽量选用多台变压器并联运行，并根据负载变化的规律，确定变压器并联运行，并根据负载变化的规律，确定变压器的最佳组合台数和运行方式的最佳组合台数和运行方式2k02k0n)(nn)n(nnNNSSPPSSPPp 可见：铁损与台数成正比，铜损则与台数成反可见：铁损与台数成正比，铜损则与台数成反比。
当变压器处于轻载运行时，铜损所占比重相对比当变压器处于轻载运行时，铜损所占比重相对减小，铁损所占的比重相对增大减小，铁损所占的比重相对增大20201)(1)1()1()1()1(NNSSSPPSSPPPnnnnnkn0Pn0P）（1-n2)(NSSPnkN2)(NSSP1-nkNpnp-1npScrSS-1nnppn台运行台运行n-1台运行台运行2kN0n)(nnNSSPPp2kN01n)(1n)1n(NSSPPPNNcrPPSSk0)1n(n负荷功率负荷功率SScrSScr时，变压器不过时，变压器不过负荷负荷2020)()(NNSSPPSSPPpnnnnnkNkNn20201)(1)1()1()1()1(NNkNSSPPSSPPPnnnnnkNn1nnPPNNcrPPSSk0)1n(n令：令：当负荷功率当负荷功率S SScrScr时，宜投入时，宜投入n台变压器并联台变压器并联运行；当运行；当S SScrScr时，在变压器不过负荷的情况下，时，在变压器不过负荷的情况下，并联运行的变压器可减少为并联运行的变压器可减少为n-1n-1台2.2.尽量避免变压器的空载运行或轻载运行尽量避免变压器的空载运行或轻载运行 根据变压器经济运行的条件判定是否存在根据变压器经济运行的条件判定是否存在“大马大马拉小车拉小车”现象，必要时更换成经济容量变压器。
现象，必要时更换成经济容量变压器3.3.对于负载波动很大或季节性用电常年运行的变压对于负载波动很大或季节性用电常年运行的变压器，应设置一台小容量变压器在小负载时运行，器，应设置一台小容量变压器在小负载时运行，以减少无功浪费以减少无功浪费4.4.季节性用电的农用变压器也可以通过改接绕组调季节性用电的农用变压器也可以通过改接绕组调整变压器的容量整变压器的容量方法：方法：把变压器的一、二次绕组各分为两段，每段保持原把变压器的一、二次绕组各分为两段，每段保持原来的匝数，但导线截面积减少一半在农业用电高峰季节，来的匝数，但导线截面积减少一半在农业用电高峰季节，两段绕组并联；其余时间两段绕组串联，可使电流减小一两段绕组并联；其余时间两段绕组串联，可使电流减小一半，由此减小了变压器的损耗半，由此减小了变压器的损耗5.5.对于对于D D，d d接线的三相变压器组，可根据负载变化接线的三相变压器组，可根据负载变化规律，选取规律，选取D D，d d或或V V，v v接线方式运行接线方式运行6.6.调整负载率实现变压器经济运行调整负载率实现变压器经济运行按变压器的技术参数合理分配负载；按变压器的技术参数合理分配负载；调整负载曲线，使之平稳；调整负载曲线，使之平稳；调整不对称负载，使三相平衡；调整不对称负载，使三相平衡；调整用电量大的间歇负载，使之避开变压器高峰调整用电量大的间歇负载，使之避开变压器高峰负载运行。
负载运行7.7.提高负载的功率因数，必要时采用电容补偿提高负载的功率因数，必要时采用电容补偿当功率因数等于当功率因数等于1 1时变压器的损失率最低时变压器的损失率最低8.8.加强对变压器的冷却措施，提高变压器的带负载加强对变压器的冷却措施，提高变压器的带负载能力，能力，使容量充分利用，相当于减少了有功功率使容量充分利用，相当于减少了有功功率和无功功率损耗和无功功率损耗9.9.电压等级相差较大时，电压等级相差较大时，为了减少变压器的降压次为了减少变压器的降压次数，应尽量采用变比大的变压器；数，应尽量采用变比大的变压器；电压等级相差电压等级相差不大的场合，不大的场合，尽量采用运行效率高的自耦变压器尽量采用运行效率高的自耦变压器10.10.选用节能型变压器，选用节能型变压器，其铁芯采用冷轧硅钢片叠其铁芯采用冷轧硅钢片叠制，铁芯损失小，又称为低损耗变压器制，铁芯损失小，又称为低损耗变压器。