第一篇 变压器
变压器是一种 静止 的电气设
备，它利用 电磁感应 原理，把一
种电压等级的 交流电能 转换成
频率相同 的另一种电压等级的交
流电能。
第一章 变压器的工作原理和结构
§ 1—1 变压器的工作原理和分类
一、工作原理
N1 N2 A
X
a
u1
i1
?
e1 e
2 u2
i2
x
LZ
二、变压器的分类
? 按用途分类,可分为电力变压器 (主要用在输配电系统中, 又
分为升压变压器, 降压变压器, 联络变压器和厂用变压器 )、
仪用互感器 (电压互感器和电流互感器 ),特种变压器 。
? 按绕组数目分类,可分为双绕组变压器, 三绕组变压器, 多
绕组变压器和自耦变压器 。
? 按铁心结构分类,有心式变压器和壳式变压器 。
? 按相数分类, 有单相变压器, 三相变压器和多相变压器 。
? 按冷却介质和冷却方式分类, 可分为油浸式变压器 (包括油浸
自冷式, 油浸风冷式 。 油浸强迫油循环式 ),干式变压器, 充
气式变玉器 。
? 电力变压器按容量大小分, 小型变压器, 中型变压器, 大型
变压器 （ 容量为 8000～ 63000KVA)和特大型变压器 (容量在
90000kVA及以上 )
§ 1—2 变压器的基本结构
? 电力变压器的基本构成部分,
? 铁心
? 绕组
? 绝缘套管
? 油箱
? 及其他部件
器身
附件
1、铁心,是变压器的主磁路，又是机械骨架，
由 0.35~0.5mm 厚的 硅钢片 叠成，硅钢片两面涂
以 0.01~0.13mm的漆膜，使 片与片间绝缘 。
有散热沟的铁芯柱截面
（ a）平行的； (b)垂直的
2、绕组,是变压器的电路部分，由铜或铝绝缘
导线绕制而成。
圆筒形绕组
(a)单层圆筒； (b)双层圆筒
螺旋形绕组
(a)外形； (b)绕组纵剖面导线的
排列
三相三芯柱变压器的铁芯和绕组
1--铁芯柱； 2--上铁轭； 3--下铁轭； 4--绕组
3、绝缘套管,变压器的引出线从内部引到箱外
时必须经过绝缘套管，使引线与油箱绝缘。
4、油箱,（ 1） 正常情况下变压器油箱要承受铁
芯、绕组和变压器油的重量和对箱壁的压力，还
要承受变压器安装时真空热油干燥时外部大气压
力。
（ 2）变压器油箱要用质量好的钢板焊接而成，能
承受一定压力和某些部位必须具有防磁化性能。
（ 3）为了检修变压器的方便，可以把油箱做成钟
罩式，在变压器检修时不用吊起沉重的铁芯和绕
组，只要将油放掉，将钟罩油箱吊起就可以检修。
现代大型变压器油箱均采用了钟罩式结构。
5、气封油枕
? 变压器在运行中，随着油温的变化，油的体积会膨
胀和收缩，油面的空气与外界大气交换时容易受潮和氧
化。为了使变压器油箱中的油随着油温变化任意膨胀和
收缩，同时减少外界空气的接触面积，减小变压器受潮
和氧化的概率，通常在变压器上部安装一个储油容器
（俗称油枕），使其与变压器本体油箱连通，由变压器
容量来决定油枕的大小。
? 随着变压器容量增大，油枕的重要性也越大，为了
防止大型变压器由于油受潮和劣化造成故障，不断地采
取了一些重要措施。采用气封型油封油枕可以将变压器
油与大气隔开，允许变压器主油箱的油随温度变化而自
由膨胀和收缩而又不接触外面空气，也就避免了油接触
大气中的水份、氧气、杂质。
油枕的结构
1— 油箱； 2— 空气胶囊； 3— 干燥器； 11— 瓦斯继电器
6、空气干燥器（呼吸器）
? 变压器随着负荷和气温变化，
各变压器油温不断变化，这样油
枕内的油位随着整个变压器油的
膨胀和收缩而发生变化，有时将
油枕内空气向外排出，有时外界
空气要被油枕吸入，为了使潮气
不能进入油枕使油劣化，将油枕
用一个管子从上部连通到一个内
装硅胶的干燥器（俗称呼吸器），
因为空气经过干燥器有进有出好
象呼吸一样所以称为呼吸器，硅
胶正常为兰色颗粒，对空气中水
份具有很强的吸附作用，吸潮饱
和后变为红色。
7、
冷
却
器
1— 电动泵； 2— 散热器管； 3— 风扇； 4— 阀门； 5— 排气孔；
6— 底部箱； 7— 支撑架； 8— 压力计
? 潜油泵为离心式, 把热油从变压器上部抽
出流经三油路的循环冷却器管, 经风扇冷却,
冷却后的油打入变压器的下部, 形成强迫油循
环 。
? 油流继电器是冷却器的一种机械保护装置，
当运行中的潜油泵发出故障停止转动时，该继
电器动作，接通信号回路发出信号和起动备用
冷却器。
§ 1— 3 变压器的额定值
? 一, 额定容量 SN,额定运行时的视在功率 。 以
VA,kVA或 MVA表示 。
? 二, 额定电压 U1N和 U2N,正常运行时规定加在
一次侧的端电压称为变压器一次侧的额定电压
UlN。 二次侧的额定电压 U2N是指变压器一次侧
加额定电压时二次侧的 空载电压 。 对于三相变
压器额定电压是指线电压 。
? 三, 额定电流 I1N和 I2N：根据额定容量和额定电
压计算出的线电流, （ 单位,A ）
? 四, 额定频率 fN,我国规定工业频率为 50Hz。
SN,U1N,I1N, U2N,I2N之间的换算
单相,
NNN IUS 11? NN IU 22?
N
N
N U
SI
2
2 ?
三相,
NNN IUS 113? NN IU 223?
N
N
N U
SI
1
1 ?
N
N
N U
SI
2
2 3?
N
N
N U
SI
1
1 3?
三相,
星形接法 (Y,y)
三角形接法（ D,d）
三相变压器相、线电流、电压之间的转换
(1)星形,相电压,,线电压, ?NU1 ?NU2 NU1 NU2
相电流,,线电流, ?NI1 ?NI2 NI1 NI2
?NU1
NU1
?NN UU 11 3 * ?
?NN II 11 * ?
线电流 = 相电流
线电压 = 相电压 3
?NI1
NI1
(2)三角形,相电压,,线电压, ?NU1 ?NU2 NU1 NU2
相电流,,线电流, ?NI1 ?NI2 NI1 NI2
NU1
?NU1
?NN UU 11 * ?
线电流 = 相电流 3
?NN II 11 3 * ?
线电压 = 相电压
?NI1
NI1
220kV三相双绕组无载调压强迫油循环风
冷低损耗铜芯升压变压器
? 型号 SFP10-160000/220
? 空载额定变比 242± 2× 2.5%/13.8kV
? 最高工作电压 252kV
? 额定容量 160000kVA
? 容量比 100/100
? 额定频率 50Hz
? 接线组别 YN,d11
? 阻抗电压 Ud=13%
? 中性点运行方式 220kV侧中性点直接接地系统,但允许中性点
断开运行
? 冷却方式 ODAF
变压器技术规范
名 称
型 号
额定容量
（ kVA）
额定电压
（ kV）
额定电流
（ A）
短路阻
抗
（ %）
结线方
式
#21、
#22
主变
SFP7
240000/220
240000
242-1+3× 2.5%
/15.75
572.6
/8799.7
14
Y0/Δ-11
#21、
#22
高厂变
SFF3-
315000/15
31500
/15750
/15750
15.75± 2× 2.5
%
/6.3
/6.3
1154.7
/1443.7
/1443.7
18.5
Δ/Δ-12-
12
#200
高备变
SFP3
31500/110
31500
110± 2× 2.5%
/6.3
/6.3
165.3
/1443.4
/1443.4
18.5
Y/Δ/Δ-
11-11
? #21,#22主变压器为 SFP—240000／ 220型三相强迫油
循环风冷铜绕组电力变压器, 本变压器为双线圈,
变压器高压侧每相装有三只套管式电流互感器 (型号
为 LRD—220,绝缘为 D级, 准确度为 0,5,电流比为
600—1200／ 5)；高压侧中性点装有一台电流互感器
(型号为 LRD—110,绝缘为 D级, 电流比为 600／ 5),
? SFP—240000／ 220型电力变压器高压侧绕组为半绝
缘, 其中性点绝缘等级为 110KV,低压侧绕组为全绝
缘, 采用无载调压, 电压调节只有当变压器高, 低
压侧从电网中断开后才能进行 。 SFP—240000／ 220型
变压器本体上装有 6组 YFZL—200型风冷却器 。 每一组
冷却器由本体, 潜油泵, 风扇及电动机, 导风筒,
流动继电器, 电气控制箱及联接阀门等部件组成 。
图 1-12 主变九台冷却器在变压器上的位置
强
迫
油
循
环
强
迫
风
冷
式
冷
却
器
图 1-9 油枕的结构
1— 油箱； 2— 空气胶囊； 3— 干燥器； 11— 瓦斯继电器
变
压
器
空
气
干
燥
器
的
结
构
变压器是一种 静止 的电气设
备，它利用 电磁感应 原理，把一
种电压等级的 交流电能 转换成
频率相同 的另一种电压等级的交
流电能。
第一章 变压器的工作原理和结构
§ 1—1 变压器的工作原理和分类
一、工作原理
N1 N2 A
X
a
u1
i1
?
e1 e
2 u2
i2
x
LZ
二、变压器的分类
? 按用途分类,可分为电力变压器 (主要用在输配电系统中, 又
分为升压变压器, 降压变压器, 联络变压器和厂用变压器 )、
仪用互感器 (电压互感器和电流互感器 ),特种变压器 。
? 按绕组数目分类,可分为双绕组变压器, 三绕组变压器, 多
绕组变压器和自耦变压器 。
? 按铁心结构分类,有心式变压器和壳式变压器 。
? 按相数分类, 有单相变压器, 三相变压器和多相变压器 。
? 按冷却介质和冷却方式分类, 可分为油浸式变压器 (包括油浸
自冷式, 油浸风冷式 。 油浸强迫油循环式 ),干式变压器, 充
气式变玉器 。
? 电力变压器按容量大小分, 小型变压器, 中型变压器, 大型
变压器 （ 容量为 8000～ 63000KVA)和特大型变压器 (容量在
90000kVA及以上 )
§ 1—2 变压器的基本结构
? 电力变压器的基本构成部分,
? 铁心
? 绕组
? 绝缘套管
? 油箱
? 及其他部件
器身
附件
1、铁心,是变压器的主磁路，又是机械骨架，
由 0.35~0.5mm 厚的 硅钢片 叠成，硅钢片两面涂
以 0.01~0.13mm的漆膜，使 片与片间绝缘 。
有散热沟的铁芯柱截面
（ a）平行的； (b)垂直的
2、绕组,是变压器的电路部分，由铜或铝绝缘
导线绕制而成。
圆筒形绕组
(a)单层圆筒； (b)双层圆筒
螺旋形绕组
(a)外形； (b)绕组纵剖面导线的
排列
三相三芯柱变压器的铁芯和绕组
1--铁芯柱； 2--上铁轭； 3--下铁轭； 4--绕组
3、绝缘套管,变压器的引出线从内部引到箱外
时必须经过绝缘套管，使引线与油箱绝缘。
4、油箱,（ 1） 正常情况下变压器油箱要承受铁
芯、绕组和变压器油的重量和对箱壁的压力，还
要承受变压器安装时真空热油干燥时外部大气压
力。
（ 2）变压器油箱要用质量好的钢板焊接而成，能
承受一定压力和某些部位必须具有防磁化性能。
（ 3）为了检修变压器的方便，可以把油箱做成钟
罩式，在变压器检修时不用吊起沉重的铁芯和绕
组，只要将油放掉，将钟罩油箱吊起就可以检修。
现代大型变压器油箱均采用了钟罩式结构。
5、气封油枕
? 变压器在运行中，随着油温的变化，油的体积会膨
胀和收缩，油面的空气与外界大气交换时容易受潮和氧
化。为了使变压器油箱中的油随着油温变化任意膨胀和
收缩，同时减少外界空气的接触面积，减小变压器受潮
和氧化的概率，通常在变压器上部安装一个储油容器
（俗称油枕），使其与变压器本体油箱连通，由变压器
容量来决定油枕的大小。
? 随着变压器容量增大，油枕的重要性也越大，为了
防止大型变压器由于油受潮和劣化造成故障，不断地采
取了一些重要措施。采用气封型油封油枕可以将变压器
油与大气隔开，允许变压器主油箱的油随温度变化而自
由膨胀和收缩而又不接触外面空气，也就避免了油接触
大气中的水份、氧气、杂质。
油枕的结构
1— 油箱； 2— 空气胶囊； 3— 干燥器； 11— 瓦斯继电器
6、空气干燥器（呼吸器）
? 变压器随着负荷和气温变化，
各变压器油温不断变化，这样油
枕内的油位随着整个变压器油的
膨胀和收缩而发生变化，有时将
油枕内空气向外排出，有时外界
空气要被油枕吸入，为了使潮气
不能进入油枕使油劣化，将油枕
用一个管子从上部连通到一个内
装硅胶的干燥器（俗称呼吸器），
因为空气经过干燥器有进有出好
象呼吸一样所以称为呼吸器，硅
胶正常为兰色颗粒，对空气中水
份具有很强的吸附作用，吸潮饱
和后变为红色。
7、
冷
却
器
1— 电动泵； 2— 散热器管； 3— 风扇； 4— 阀门； 5— 排气孔；
6— 底部箱； 7— 支撑架； 8— 压力计
? 潜油泵为离心式, 把热油从变压器上部抽
出流经三油路的循环冷却器管, 经风扇冷却,
冷却后的油打入变压器的下部, 形成强迫油循
环 。
? 油流继电器是冷却器的一种机械保护装置，
当运行中的潜油泵发出故障停止转动时，该继
电器动作，接通信号回路发出信号和起动备用
冷却器。
§ 1— 3 变压器的额定值
? 一, 额定容量 SN,额定运行时的视在功率 。 以
VA,kVA或 MVA表示 。
? 二, 额定电压 U1N和 U2N,正常运行时规定加在
一次侧的端电压称为变压器一次侧的额定电压
UlN。 二次侧的额定电压 U2N是指变压器一次侧
加额定电压时二次侧的 空载电压 。 对于三相变
压器额定电压是指线电压 。
? 三, 额定电流 I1N和 I2N：根据额定容量和额定电
压计算出的线电流, （ 单位,A ）
? 四, 额定频率 fN,我国规定工业频率为 50Hz。
SN,U1N,I1N, U2N,I2N之间的换算
单相,
NNN IUS 11? NN IU 22?
N
N
N U
SI
2
2 ?
三相,
NNN IUS 113? NN IU 223?
N
N
N U
SI
1
1 ?
N
N
N U
SI
2
2 3?
N
N
N U
SI
1
1 3?
三相,
星形接法 (Y,y)
三角形接法（ D,d）
三相变压器相、线电流、电压之间的转换
(1)星形,相电压,,线电压, ?NU1 ?NU2 NU1 NU2
相电流,,线电流, ?NI1 ?NI2 NI1 NI2
?NU1
NU1
?NN UU 11 3 * ?
?NN II 11 * ?
线电流 = 相电流
线电压 = 相电压 3
?NI1
NI1
(2)三角形,相电压,,线电压, ?NU1 ?NU2 NU1 NU2
相电流,,线电流, ?NI1 ?NI2 NI1 NI2
NU1
?NU1
?NN UU 11 * ?
线电流 = 相电流 3
?NN II 11 3 * ?
线电压 = 相电压
?NI1
NI1
220kV三相双绕组无载调压强迫油循环风
冷低损耗铜芯升压变压器
? 型号 SFP10-160000/220
? 空载额定变比 242± 2× 2.5%/13.8kV
? 最高工作电压 252kV
? 额定容量 160000kVA
? 容量比 100/100
? 额定频率 50Hz
? 接线组别 YN,d11
? 阻抗电压 Ud=13%
? 中性点运行方式 220kV侧中性点直接接地系统,但允许中性点
断开运行
? 冷却方式 ODAF
变压器技术规范
名 称
型 号
额定容量
（ kVA）
额定电压
（ kV）
额定电流
（ A）
短路阻
抗
（ %）
结线方
式
#21、
#22
主变
SFP7
240000/220
240000
242-1+3× 2.5%
/15.75
572.6
/8799.7
14
Y0/Δ-11
#21、
#22
高厂变
SFF3-
315000/15
31500
/15750
/15750
15.75± 2× 2.5
%
/6.3
/6.3
1154.7
/1443.7
/1443.7
18.5
Δ/Δ-12-
12
#200
高备变
SFP3
31500/110
31500
110± 2× 2.5%
/6.3
/6.3
165.3
/1443.4
/1443.4
18.5
Y/Δ/Δ-
11-11
? #21,#22主变压器为 SFP—240000／ 220型三相强迫油
循环风冷铜绕组电力变压器, 本变压器为双线圈,
变压器高压侧每相装有三只套管式电流互感器 (型号
为 LRD—220,绝缘为 D级, 准确度为 0,5,电流比为
600—1200／ 5)；高压侧中性点装有一台电流互感器
(型号为 LRD—110,绝缘为 D级, 电流比为 600／ 5),
? SFP—240000／ 220型电力变压器高压侧绕组为半绝
缘, 其中性点绝缘等级为 110KV,低压侧绕组为全绝
缘, 采用无载调压, 电压调节只有当变压器高, 低
压侧从电网中断开后才能进行 。 SFP—240000／ 220型
变压器本体上装有 6组 YFZL—200型风冷却器 。 每一组
冷却器由本体, 潜油泵, 风扇及电动机, 导风筒,
流动继电器, 电气控制箱及联接阀门等部件组成 。
图 1-12 主变九台冷却器在变压器上的位置
强
迫
油
循
环
强
迫
风
冷
式
冷
却
器
图 1-9 油枕的结构
1— 油箱； 2— 空气胶囊； 3— 干燥器； 11— 瓦斯继电器
变
压
器
空
气
干
燥
器
的
结
构
