[理学]毕业设计—新校区供电及用电设计.doc

《[理学]毕业设计—新校区供电及用电设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[理学]毕业设计—新校区供电及用电设计.doc（67页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、湖南铁道职业技术学院毕业设计（论文）摘 要供配电技术，就是研究电力的供应及分配的问题。电力，是现代工业生产、民用住宅、及企事业单位的主要能源和动力，是现代文明的物质技术基础。没有电力，就没有国民经济的现代化。现代社会的信息化和网络化，都是建立在电气化的基础之上的。因此，电力供应如果突然中断，则将对这些用电部门造成严重的和深远的影响。故，作好供配电工作，对于保证正常的工作、学习、生活将有十分重要的意义。供配电工作要很好的为用电部门及整个国民经济服务，必须达到以下的基本要求：1）安全在电力的供应、分配及使用中，不发生人身事故和设备事故。2）可靠应满足电力用户对供电可靠性和连续性的要求。3）优质应满

2、足电力用户对电压质量和频率质量的要求。4）经济应使供配电系统投资少，运行费用低，并尽可能的节约电能和减少有色金属消耗量。另外，在供配电工作中，还应合理的处理局部和全局，当前与长远的关系，即要照顾局部和当前利益，又要有全局观点，能照顾大局，适应发展。我们这次的毕业设计的论文题目是：湖南铁道职业技术学院新校区供电及用电设计；作为高校，随着高职教育工作的推进和未来几年的继续扩招，对学校的基础设施建设特别是电力设施将提出相当大的挑战。因此，我们做供配电设计工作，要作到未雨绸缪。为未来发展提供足够的空间：这主要表现在电力变压器及一些相当重要的配电线路上，应力求在满足现有需求的基础上从大选择，以避免一台变

3、压器或一组变压器刚服役不到几年又因为容量问题而台而光荣下岗的情况的发生。总之一句话：定位现实，着眼未来；以发展的眼光来设计此课题。AbstractSupply and distribution technology, is a study of electricity supply and distribution problems. Power of modern industrial production, residential, and enterprises of the major energy and power, is the material and technologica

4、l basis of modern civilization. No electricity, no modern economy. Modern society, information technology and network, and are built on the basis of electrification. Therefore, if a sudden interruption of electricity supply, electricity sectors will result in these serious and far-reaching implicati

5、ons. Therefore, we are preparing for the distribution of work, to guarantee the normal work, study and life will be very important.Power supply work for the electricity sector to be very good and the whole national economy, must meet the following basic requirements:(1) Safety - in the power supply,

6、 distribution and use, in injury and equipment are not accidents.(2) reliable - should meet the power supply reliability and continuity of user requirements.(3) quality - should satisfy the power users of the voltage quality and frequency of quality requirements.(4) economy - supply and distribution

7、 system should be made less investment, low operating costs and save energy and reduce the possible consumption of non-ferrous metals.In addition, supply and distribution work, but also a reasonable treatment of local and global, the current and long-term relationship, that is to look after the inte

8、rests of local and current, but also a global point of view, can take care of the overall situation, to adapt to development.We do design work for distribution, made to achieve a rainy day.To provide sufficient space for future development: This is mainly manifested in the power transformer and dist

9、ribution lines, some quite important, we should strive to meet the existing demand from the large selection on the basis, in order to avoid a transformer or a transformer can not just service years and because the capacity problem sets and glorious laid off from happening.In a word: reality orientat

10、ion, focus on the future; to develop the vision to design this issue.目录 摘 要1Abstract2目录3第一章 绪论61.1 供配电系统基本知识61.1.1 电力系统61.1.2 供配电系统概况81.1.3 供电的基本要求101.2 电力系统的电压111.2.1 供电的基本要求111.3 供配电的意义13第二章 三相电力变压器的相关知识132.1 变压器的基本工作原理及运行原理132.1.1 变压器的基本工作原理132.1.2 变压器的用途142.1.3 单相变压器的运行原理142.2 三相电力变压器的结构162.2.1

11、铁心172.2.2 绕组172.2.3 油箱和冷却装置172.2.4 保护装置182.2.5 铭牌182.3 变压器的材料182.3.1 铁芯材料182.3.2 绕制变压器通常用的材料182.3.3 绝缘材料182.3.4 浸渍材料192.4 三相电力变压器的运行特性192.4.1 变压器的外特性19第三章 用电设备的功率因数203.1 功率因数的概念203.1.1 功率因数分为自然功率因数、瞬时功率因数和加权平均功率因数。213.2 提高功率因数的方法213.2.1 并联电容补偿原理223.2.2 并联电容器的补偿方法223.2.3 并联电容器在电力系统中的作用223.2.4 提高功率因素的

12、意义223.2.5 无功功率补偿233.3 并联电容器补偿容量计算24第四章 湖南铁道职业技术学院东院的负荷统计及负荷计算274.1 东院的负荷统计274.1.1 实训区274.1.2 教学区334.1.3 办公区344.1.4 宿舍区344.1.5 其他生活区344.1.6 室外用电负荷354.2 东院的负荷计算354.2.1 负荷计算的基本概念354.2.2 负荷计算的内容354.2.3 负荷计算的基本方法354.2.4 用需要系数法求东院的计算负荷364.2.5 东院用电实际负荷估算39第五章 新校区供电电力变压器的使用405.1 学院南院的负荷估算405.2 新校区供电负荷的估算405

13、.3 新校区供电电力变压器型号及使用415.3.1 选用原则：415.3.2 三相电力变压器型号的选择415.3.3 国产低损耗节能型三相电力变压器主要技术参照对照425.3.4 新校区供电变压器的型号选择455.4 新校区供电电力变压器的容量选择465.4.1 选用原则465.4.2 三相电力变压器的功率损耗及效率(双绕组变压器)465.4.3 无功功率损耗475.4.4 变压器的效率475.4.5 三相电力变压器的经济运行485.4.6 优选三相电力变压器的经济容量505.4.7 湖铁职院新校区三相电力变压器的容量选择525.4.8 国产电力变压器的发展53第六章 新校区主要用电设备的选择

14、三相异步电动机的选用546.1 三相异步电动机的主要型号及技术参数546.1.1 J、JO系列三相异步电动机546.1.2 J2、J02系列三相异步电动机546.1.3 Y系列三相异步电动机556.1.4 Y2系列三相异步电动机566.1.5 Y2-E系列高效节能型三相异步电动机576.2 国际电工委员会有关三相异步电动机的能效标准576.3 节能型三相异步电动机节能效果58第七章 电力变压器的损耗、效率及并联运行597.1 电力变压器的损耗及效率597.1.1 铁损耗PFe597.1.2 铜损耗PCu607.1.3 效率607.1.4 效率特性607.2 电力变压器的并联运行617.2.1

15、变压器理想并联运行的条件617.2.2 并联运行的例题61结 束 语63参考文献65谢 辞66第一章 绪论1.1 供配电系统基本知识 电能是现代化人们生产和生活的重要能源，它属于二次能源。发电厂将一次能源（如煤、油、水、原子等）转换成电能，电能的输送、分配简单经济，便于控制、调节和测量，易于转换成其他形式的能量（如机械能、光能、热能等）。因此，电能在现代化工农业生产及整个国民经济生活中得到广泛应用。 供配电，即电能的供应和分配。工厂企业及人们生活所需的电能，绝大多数是由公共电力系统供给的，所以在介绍在介绍供配电系统之前，本节对电力系统予以简介。1.1.1 电力系统电力系统是由发电厂、电力网和电

16、能用户组成的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体。电能的生产、输送、分配和使用的全过程，实际上是同时进行的，即发电厂任何时刻生产的电能等于该时刻用电设备消耗的电能与输送、分配中损耗的电能之和。发电机生产电能，变压器、电力线路输送、分配电能，电动机、电灯、电炉等用电设备使用电能。在这些用电设备中，电能转化为机械能、光能、热能等等。这些生产、输送、分配、使用电能的发电机、变压器、电力线路及各种用电设备联系在一起组成的统一整体，就是电力系统。如图1-1所示。图1-1与电力系统相关联的还有“电力网络”和“动力系统”。电力网络或电网是指电力系统中，除发电机和用电设备之外的部分，即电力系统中各级电压的电

17、力线路及其联系的变配电所；动力系统是指电力系统加上发电厂的“动力部分”，所以“动力部分”包括水利发电厂的水库、水轮机，热力发电厂的锅炉、汽轮机、热力网和用电设备，以及核电厂的反应堆等等。所以，电力网络是电力系统的一个组成部分，而电力系统又是动力系统的一个组成部分，这三者的关系见图1-1所示。1）发电厂发电厂是将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能（二次能源）的工厂。发电厂有很多类型，按其所利用的能源不同，分为火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂以及风力、地热、太阳能、潮汐发电厂等类型。目前在我国接入电力系统的发电厂最主要的有火力发电厂和水力发电厂，以及核能发电厂（又称核电站）。水力发电厂，简称水电

18、厂或水电站。它用水流的位能来生产电能，主要由水库、水轮机与发电机联轴，带动发电机转子一起转动发电。其能量转换过程是水流位能机械能电能。火力发电厂，简称火电厂或火电站。它利用燃料的化学能来生产电能，其主要设备有锅炉、汽轮机、发电机。我国的火电厂以燃煤为主。为了提高燃料的效率，现代火电厂都将煤快粉碎成煤粉燃烧。煤粉在锅炉的炉膛内充分燃烧，将锅炉的水烧成高温高压的蒸汽，推动汽轮机转动，使与之联轴的发电机旋转发电。其能量转换过程是化学能热能机械能电能。核能发电厂通常称为核电站，它主要利用原子核的裂变能来生产电能，其生产过程与火电厂基本相同，只是核反应堆（俗称原子锅炉）代替了燃煤锅炉，以少量的核燃料代替

19、了煤炭。其能量转化过程：核裂变能热能机械能电能。风力发电、地热发电、太阳能 发电。风力发电是利用风力的动能来生产电能的，它应建在有丰富风力资源的地方。地热发电是利用地球内部蕴藏的大量的热能来生产电能的，它应建在有足够的热资源的地方。太阳能发电是利用太阳光能或者太阳热能来生产电能的，它应建在常年日照时间长的地方。2）变配电所变电所的任务是接受电能、变换电压和分配电能，即受电变压配电。配电所的任务是接受电能和分配电能，但不改变电压，即受电配电。变电所可氛围升压变电所和降压变电所两大类：升压变电所一般建在发电厂，主要任务是将低电压变换为高电压；降压变电所一般建在靠近负荷中心的地点，主要任务是将高电压

20、变换到一个合理的电压等级。降压变电所根据其在电力系统中的地位和作用不同，又分枢纽变电站、地区变电所和工业企业变电所等。3）电力线路电力线路的作用是输送电能，并把发电厂、变配电所和电能用户连接起来。水力发电厂须建在水力资源丰富的地方，火力发电厂一般也多建在燃料产地，即所谓的“坑口电站”，因此，发电厂一般距电能用户均较远，所以需要多种不同电压等级的电力线路，将发电厂生产的电能源源不断地输送到各级电能用户。通常把电压在35kV及以上的高压电力线路称为高压送电线路，而把10kV及以下的电力线路称为配电线路。电力线路按其传输电流的种类又分为交流线路和直流线路；按其结构和敷设方式又可分为架空线路、电缆线路

21、及户内配电线路。4）电能用户电能用户又称电力负荷。在电力系统中，一切消费电能的用电设备均称为电能用户。用电设备按电流不同可分为直流设备和交流设备两类，而大多数设备是交流设备；按电压高低可分为低压设备和高压设备，1000V及以下的属低压设备，高于1000V的属于高压设备；按频率高低可分为低频（50HZ以下）、工频（50HZ）及中、高频（50HZ以上）设备，绝大部分设备采用工频；按工作制不同可分为连续运行、短时运行和反复短时运行设备三类；按用途不同可分为动力用电设备（如电动机）、电热用电设备（如电炉、干燥箱、空调器等）、照明用电设备、试验用电设备、工艺用电设备（如电解、电镀、冶炼、电焊、热处理等）

22、。用电设备分别将电能转换为机械能、热能和光能等不同形式的适于生产、生活需要的能量。1.1.2 供配电系统概况供配电系统由总降压变电所（高压配电所）、高压配电线路、车间变电所、低压配电线路及用电设备组成。下面分别介绍几种不同类型的供配电系统。1）一次变压的供配电系统只有一个变电所的一次变压系统。对于用电设组成较少的小型工厂或生活区，通常只设一个将610kV电压降为380V/220V电压的变电所，这种变电所通常称为车间变电所，图1-2a所示为装有一台电力变压器的车间变电所，图1-2b所示为装有两台电力变压器的车间变电所。图1-2拥有高压配电所的一次变压供配电系统，一般中小型工厂，多采用610kV电

23、源进线，经高压配电所将电能分配给各个车间变电所，由车间变电所再将610kV电压降至380V/220V，供低压用电设备使用；同时，高压用电设备直接由高压配电所的610kV母线供电。高压深入负荷中心的一次变压供配电系统。某些中小型工厂，如果本地电源电压为35kV，且工厂的各种条件允许时，可直接采用35kV作为配电电压，将35 kV线路直接引入靠近负荷中心的工厂车间变电所，在由车间变电所一次变压为380/220V，供低压用电设备使用。如图1-3所示的这种高压深入负荷中心的一次变压的供配电方式，可节省一级中间变压，从而简化了供配电系统，节约有色金属，降低电能损耗和电压损耗，提高了供电质量，而且有利于工

24、厂电力负荷的发展。2）二次变压的供配电系统大型工厂和某些电力负荷较大的中型工厂，一般采用具有总降压变电所的二次变压供电系统。该供配电系统，一般采用35110kV电源进线，先经过工厂总降压变电所，将35110kV的电源电压降至610kV，然后经过高压配电线路将电能输送到各车间变电所，在将610kV的电压降至380/220V，供低压用电设备使用；高压用点设备则直接由总降压变电所的610kV母线供电。这种供配电方式称为二次变压的供配电方式。3）低压供配电系统某些无高压用电设备且用电设备总容量较小的小型工厂，有时也直接采用380/220V低压电源进线，只需设置一个低压配电室，将电能直接分配给各车间低压

25、用电设备使用。1.1.3 供电的基本要求为了切实保证生产和生活用电的需要，并做好节能工作，供配电工作必须达到以下基本要求：1）安全。在电能的供应分配和使用中，不应发生人生事故和设备事故。2）可靠。应满足电能用户对供电可靠性的即供电连续性的要求。3）优质。应满足电能用户对电压和频率等方面的质量要求。4）经济。应使供配电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。1.2 电力系统的电压1.2.1 供电的基本要求1）电力线路的额定电压电力线路（或电网）的额定电压等级是国家根据国民经济发展的需要电力工业的水平，经全面技术经济分析后确定的。它是确定各类用电设备额定电压的基本依据。

26、2）用电设备的额定电压 由于用电设备运行时，电力线路上要有负载电流流过，因而在电力线路上引起电压损耗，造成电力线路上各点电压略有不同，如图1-4 的虚线所示。但成批生产的用电设备，其额定电压不可能按使用地点的实际电压来制造，而只能按线路首端与末端的平均电压，即电力线路的额定电压UN来制造。所以用电设备的额定电压规定与同级电力线路的额定电压相同。3）发电机的额定电压 由于电力线路允许的电压损耗为%，即整个线路允许有10%的电压损耗，因此，为了维护线路首端与末端平均电压的额定值，线路首端（电源端）电压应比线路额定电压高5%，而发电机是接在线路首端的，所以规定发电机的额定电压高于同级线路额定电压5%

27、，用以补偿线路上的电压损耗，如图1-4所示。3）电力变压器的额定电压电力变压器一次绕组的额定电压有两种情况：（1）当电力变压器直接与发电机相连，如图1-5中的变压器T1，则其一次绕组的额定电压应与发电机额定电压相同，即高于同级线路额定电压的5%（2）当变压器不与发电机相连，而是连接在线路上，如图1-5中的变压器T2,则可将变压器看作是线路上的用电设备，因此，其一次绕组的额定电压应于线路额定电压相同变压器二次绕组的额定电压是指变压器一次绕组接上额定电压，而二次绕组开路时的电压，即空载电压。而变压器在满载运行时，二次绕组内约有5%的阻抗电压降。因此，分以下两种情况讨论：（1）如果变压器二次侧供电线

28、路很长，则变压器二次绕组额定电压，一方面要考虑补偿变压器二次绕组本身5%的阻抗电压降，另一方面还要考虑变压器满载时输出的二次电压要满足线路首端应高于线路额定电压的5%，以补偿线路上的电压损耗。所以，变压器二次绕组的额定电压要比线路额定电压高10%，见图1-5中变压器T1。（2）如果变压器二次侧供电线路不长，则变压器二次绕组的额定电压，只需高于其所接线路额定电压5%，即仅考虑补偿变压器内部5%的阻抗电压降，见图1-5中变压器T2。 1.3 供配电的意义电力是国民经济和社会生活中的主要能源和动力，是现代文明的物质技术基础。没有电力就没有整个国民经济的现代化。现代社会的信息化和网络化，也是建立在电气

29、化的基础之上的。随着建筑物高度的增加和功能的扩展，现代建筑对电气设备的依赖程度也越来越高。建筑电气设施的优劣在一定程度上标志着建筑物现代化的程度。而电能供应如果突然中断，则将对现代化的大型建筑造成严重的后果，甚至可能发生人身伤亡事故。由此可见，供配电技术对于保证现代化建筑的正常工作具有十分重大的意义。第二章 三相电力变压器的相关知识2.1 变压器的基本工作原理及运行原理2.1.1 变压器的基本工作原理变压器是利用电磁感应原理工作的，其主要部件是铁心和绕组。两个互相绝缘且匝数不同的绕组分别套装在铁心上，两绕组间只有磁的耦合而没有电的联系，其中接电源的绕组称为一次绕组(曾称为原绕组、初级绕组)用于

30、接负载的绕组称为二次绕组(曾称为副绕组、次级绕组)。一次绕组加上交流电压后，绕组中便有电流通过，在铁心中产生与同频率的变磁通，根据电磁感应原理，将分别在两个绕组中感应出电动势和。 式中， 负号表示感应电动势总是阻碍磁通的变化。若把负载接在二次绕组上，则在电动势的作用下，有电流流过负载，实现了电能的传递。由上式可知，一、二次绕组感应电动势的大小（近似于各自的电压及）与绕组匝数成正比，故只要改变一、二次绕组的匝数，就可达到改变电压的目的，这就是变压器的基本工作原理。2.1.2 变压器的用途变压器最主要的用途是在输、配电技术领域。目前世界各国使用的电能基本上均是由各类(火力、水力、核能等)发电站发出

31、的三相交流电能，发电站一般均建在能源地，江、海边或远离城市的地区，因此，它所发出的电能在向用户输送的过程中，通常需要很长的输电线。根据，在输送功率和负载的功率因数cosj一定时，输电线路上的电压U越高，则流过输电线路中的电流I就越小。这不仅仅可以减小输电线的截面积，节约导体材料，同时还可减小输电线路的功率损耗。变压器是输、配电系统中不可缺少的重要电气设备，从发电厂发出的电能升压变压器升压，输送到用户区后，再经降压变压器降压供电给用户，中间要经过47次变压器的升降压。根据最近的资料显示，1KW的发电设备需56KV.A变压器容量与之配套，由此可见，在电力系统中变压器是容量最大的电气设备。电能在传输

32、过程中会有能量的损耗，主要是输电线路的损耗及变压器的损耗，它占整个供电容量的5%9%。这是一个相当可观的数字。例如我国2009年发电设备的总装机容量约为9亿千瓦，则输电线路及变压器损耗的部分约为45008100万千瓦，它相当于目前我国3050个装机容量最大的火力发电站的总和（我国三峡工程总装机容量为1820万千瓦）。在这个能量损耗中，变压器的损耗最大，约占60%左右，因此变压器效率的高低成为输配电系统中一个突出的问题。目前大批量生产的是S9低损耗节能变压器，并要求逐步淘汰原来在使用中的旧型号变压器，据初步估算采用低损耗变压器所需要的投资费用可在45年时间内从节约的电费中收回。变压器除用于改变电

33、压外，还可用来改变阻抗以及产生脉冲等。2.1.3 单相变压器的运行原理1）变压器的空载运行变压器一次绕组接额定交流电压，而二次绕组开路，即的工作方式称为变压器的空载运行，如图所示。由于变压器在交流电源上工作，因此通过变压器中的电压、电流、磁通及电动势的大小及方向均随时间在不断地变化，为了正确地表示它们之间的相位关系，必须首先规定它们的参考方向，或称为正方向。参考方向在原则上可以任意规定，但是参考方向的规定方法不同，由楞次定律可以知道，同一电磁过程所列出的方程式，其正、负号也将不同。为了同一起见，习惯上都按照“电工惯例”来规定参考方向：（1）在同一支路中，电压的参考方向与电流的参考方向一致。（2

34、）磁通的参考方向与电流的参考方向之间符合右手螺旋定则。（3）由交变磁通产生的感应电动势，其参考方向与产生该磁通的电流参考方向一致（即感应电动势与它的磁通之间符合右手螺旋定则时为正方向）。 理想变压器：当主磁通 同时穿过一次及二次绕组时，分别在其中产生感应电动势和， （V） (V) 式中，为交变磁通的最大值，Wb；为一次绕组匝数；为二次绕组匝数；为交流电的频率，HZ。由以上两式可得： = 如略去一次绕组中的阻抗不计，则外加电源电压与一次绕组中的感应电动势可近似看做相等，即，而与的参考方向正好相反，即电动势与外加电压相平衡。在空载情况下，由于二次绕组开路，故端电压与电动势相等，即。因此 (1-1)

35、 (1-2)及 = (1-3) 式中，称为变压器的变压比，简称变比，也可用来表示，它是变压器最重要的参数之一。由式（1-3）可见：变压器一、二次绕组的电压与一、二次绕组的匝数成正比，也即变压器有变换电压的作用。由式（1-1）可见：对某台变压器而言，f及1均为常数，因此当加在变压器上的交流电压有效值1恒定时，则变压器铁心中的磁通m基本上保持不变。这个恒磁通的概念很重要，在以后的分析中经常会用到。2）变压器的负载运行当变压器二次绕组接上负载后，在的作用下，二次绕组流过负载电流I2 ，并产生去磁磁通势N2 I2 ，为保持铁心中的磁通基本不变，一次绕组中的电流由 I0增加为 I1 ，磁通势变为N1I1

36、，以抵消二次绕组电流产生的磁通势的影响，由此可得磁通势平衡方程式为由于I0 很小，可以忽略，因此可得变压器一次、二次绕组中的电流与一次、二次绕组匝数成反比，即变压器也有变换电流的作用。变压器的最基本公式为 ，由式可见变压器的高压绕组匝数多，而通过的电流小，因此绕组所用的导线细；反之低压绕组匝数少，通过的电流大，所用的导线粗。2.2 三相电力变压器的结构现代的电力系统都采用三相制供电，因而广泛采用三相变压器来实现电压的转换。三相变压器可以由三台同容量的单相变压器组成，按需要将一次绕组或二次绕组分别接成星形或三角形连结。在三相电力变压器中，目前使用最广的是油浸式电力变压器，它主要由铁心、绕组、油箱

37、和冷却装置等部件组成，其外形图如图所示。2.2.1 铁心铁心是三相变压器的磁路部分，与单相变压器一样，它也是由0.30.35mm厚的硅钢片叠压（或卷制）而成，20世纪70年代以前生产的电力变压器铁心采用热轧硅钢片，其主要缺点是变压器体积大，损耗大，效率低。20世纪80年代起生产的新型电力变压器铁心均用高磁导率、低损耗的冷轧晶粒取向硅钢片制作，以降低其损耗，提高变压器的效率，以S7及S9为代表产品。叠片式铁心的主要缺点是铁心的剪冲及叠装工艺比较复杂，不仅给制造而且给修理带来许多麻烦，同时，由于接缝的存在也增加了变压器的空载损耗。随着制造技术的不断成熟，像单相变压器一样，采用卷制式铁心结构的三相电

38、力变压器已在500KVA以下容量中被采用，其优点是体积小、损耗低、噪声小、价格低，极有推广前途。变压器铁心的最新发展趋势是采用铁基、铁镍基、钴基等非晶态材料代替硅钢。我国已生产SH11系列非晶合金电力变压器，它具有体积小、效益高、节能等优点，极有发展前途。2.2.2 绕组绕组是三相电力变压器的电路部分。一般用绝缘纸包的扁铝线或扁铜线绕成，绕组的结构型式与单相变压器一样由同心式绕组和交叠式绕组。当前新型的绕组结构为箔式绕组电力变压器，绕组用铝箔或铜箔氧化技术和特殊工艺绕制，使变压器整体性能得到较大的提高，我国已开始批量生产。2.2.3 油箱和冷却装置由于三相变压器主要用于电力系统进行电能的传输，

39、因此其容量都比较大，电压也比较高。为了增加散热面积，一般在油箱四周加装散热装置，老型号电力变压器采用在油箱四周加焊扁形散热油管，新型电力变压器以采用片式散热器散热为多，容量大于10000KVA的电力变压器，采用风吹冷却或强迫油循环冷却装置。2.2.4 保护装置1）气体继电器 在油箱和储油柜之间的连接管中装有气体继电器，当变压器发生故障时，内部绝缘物汽化，使气体继电器动作，发出信号或使开关跳闸。2）防爆管（安全气道） 装在油箱顶部，若变压器发生故障，使油箱内压力剧增时，油流冲破酚醛纸板，以免造成变压器箱体爆裂。2.2.5 铭牌在每台电力变压器的油箱上都有一块铭牌，标志其型号和主要参数，作为正确使

40、用变压器时的依据。2.3 变压器的材料要绕制一个变压器我们必须对与变压器有关的材料要有一定的认识，为此这里我就介绍一下这方面的知识。 2.3.1 铁芯材料 变压器使用的铁芯材料是铁片中加入硅能降低钢片的导电性，增加电阻率，它可减少涡流，使其损耗减少。我们通常称为加了硅的钢片为硅钢片，变压器的质量所用的硅钢片的质量有很大的关系，硅钢片的质量通常用磁通密度B来表示，一般黑铁片的B值为6000-8000、低硅片为9000-11000，高硅片为12000-16000， 2.3.2 绕制变压器通常用的材料 漆包线，纱包线，丝包线 纸包线，最常用的漆包线。对于导线的要求，是导电性能好，绝缘漆层有足够耐热性

41、能，并且要有一定的耐腐蚀能力。一般情况下最好用QZ型号的高强度的聚脂漆包线。 2.3.3 绝缘材料 在绕制变压器中，线圈框架层间的隔离、绕阻间的隔离，均要使用绝缘材料，一般的变压器框架材料可用酚醛纸板制作，环氧板，或纸板。层间可用聚脂薄膜，电话纸，6520复合纸等作隔离，绕阻间可用黄腊布，或亚胺膜作隔离。 2.3.4 浸渍材料 变压器绕制好后，还要过最后一道工序，就是浸渍绝缘漆，它能增强变压器的机械强度、提高绝缘性能、延长使用寿命，一般情况下，可采用甲酚清漆作为浸渍材料 或1032绝缘漆，树脂漆。2.4 三相电力变压器的运行特性要正确、合理地使用变压器，必须了解变压器在运行时的主要特性及性能指

42、标。变压器在运行时的主要特性有外特性与效率特性，而表征变压器运行性能的主要指标则有电压变化率和效率，效率特性在第二节中已叙述，这里仅介绍变压器的外特性。2.4.1 变压器的外特性变压器空载运行时，若一次绕组电压不变，则二次绕组电压也是不变的。变压器加上负载之后，随着负载电流的增加，在二次绕组内部的阻抗压降也会增加，使二次绕组输出的电压随之发生变化。另一方面，由于一次绕组电流I1随增加，因此增加时，使一次绕组漏阻抗上的压降也增加，一次绕组电动和二次绕组电动势E2也会有所下降，这也会影响二次绕组的输出电压。变压器的外特性是用来描述输出电压随负载电流的变化而变 变压器外特性曲线化的情况。当一次绕组电

43、压和负载的功率因数cos一定时，二次绕组电压与负载电流的关系，称为变压器的外特性。它可以通过实验求得，功率因数不同时的几条外特性曲线绘于图五中，可以看出，当cos=1时，随的增加而下降得并不多；当cos降低时，即在感性负载时，随增加而下降的程度加大，当cos为负值时，即在容性负载时，会随的增加而提高。以上叙述表明，负载的功率因数对三相电力变压器外特性的影响是很大的。一般情况下，三相电力变压器的负载大多数是感性负载，因而当负载增加时，输出电压总是下降的，其下降的程度常用电压变化率来描述。当三相电力变压器从空载到额定负载(=)运行时，二次绕组输出电压的变化值与空载电压(额定电压) 之比的百分值就称

44、为三相电力变压器的电压变化率，用来表示。 式中，为变压器空载时二次绕组的电压(称为额定电压)；为二次绕组输出额定电流时的电压。电压变化率反映了供电电压的稳定性，是三相电力变压器的一个重要性能指标。越小，说明三相电力变压器二次绕组输出的电压越稳定，因此要求变压器的越小越好。常用的三相电力变压器从空载到满载，电压变化率约为35。第三章 用电设备的功率因数3.1 功率因数的概念电网中的电力负荷如电动机、变压器等，属于既有电阻又有电感的电感性负载。电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差，通常用相位角的余弦cos来表示。cosj称为功率因数，又叫力率。功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况、

45、电能利用程度和用电管理水平的一项重要指标。三相功率因数的计算公式为： 式中cosj功率因数； P有功功率KW；Q无功功率 Kvar；S视在功率 KVA；U用电设备的额定电压 V；I用电设备的运行电流 A。3.1.1 功率因数分为自然功率因数、瞬时功率因数和加权平均功率因数。1）自然功率因数：是指用电设备没有安装无功补偿设备时的功率因数，或者说用电设备本身所具有的功率因数。自然功率因数的高低主要取决于用电设备的负荷性质，电阻性负荷(白炽灯、电阻炉)的功率因数较高，等于1，而电感性负荷(电动机、电焊机)的功率因数比较低，都小于1。2）瞬时功率因数：是指在某一瞬间由功率因数表读出的功率因数。瞬时功率因数是随着用电设备的类型、负荷的大小和电压的高低而时刻在变化。3）加权平均功率因数：是指在一定时间段内功率因数的平均值，其计算公式为：3.2 提高功率因数的方法提高功率因数的方法可分为提高自然功率因数和采用人工补尝两种方法。1）提高自然因数的方法包括：恰当选择电动机容量，减少电动机无功消耗，防止“大马拉小车”。 对平均负荷小于其额定容量40%左右的轻载电动机，可将线圈改为三角形接法（或自动转换）。避免电机或设备空载运行。合理配置变压器，恰当地选择其容量。调整生产班次，均衡用电负荷，提高用电负荷率。改善配电线路布局，避免曲折迂回等