電力三相變壓器的初步認(rèn)知

田嘉?。ㄎ靼补こ檀髮W(xué)電子信息學(xué)院,西安 710600）

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電力三相變壓器的初步認(rèn)知

田嘉琛
（西安工程大學(xué)電子信息學(xué)院,西安 710600）

摘 要：隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，在電力需求快速增長(zhǎng)的同時(shí)，變壓器的應(yīng)用量也隨之迅速增加。本文通過(guò)對(duì)電力三相變壓器結(jié)構(gòu)與原理的初步認(rèn)知，以期不斷加強(qiáng)理論和實(shí)際相結(jié)合的目的。

關(guān)鍵詞：變壓器；原理及連接方式；結(jié)構(gòu)

近年來(lái)，我國(guó)電力行業(yè)發(fā)展迅速，電網(wǎng)規(guī)模的大幅建設(shè)推動(dòng)了輸變電設(shè)備的需求，而變壓器作為電力輸送的關(guān)鍵電氣設(shè)備，目前的應(yīng)用量也呈現(xiàn)出穩(wěn)步增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，其中尤以110KV、220KV中低端變壓器的應(yīng)用最為普遍和穩(wěn)定。

1 變壓器簡(jiǎn)介

變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)的原理，通過(guò)內(nèi)部的主要部件如初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和鐵芯來(lái)改變交流電壓的裝置，變壓器主要的基本功能是電壓變換、電流變換和阻抗變換等，目前，根據(jù)變壓器的用途，可分為油浸式變壓器、干式變壓器、單相變壓器、整流變壓器等。此外，對(duì)于變壓器的其他技術(shù)數(shù)據(jù)，例如額定容量（KVA）、額定電壓（V）、額定頻率（Hz）、空載電流（A）、損耗（KW）、重量（Kg）等，都可以直接從變壓器一側(cè)的銘牌上看到。

2 變壓器構(gòu)造

變壓器最主要的部件是由鐵芯和繞組兩部分組成。其中，鐵芯構(gòu)成了變壓器的磁路，鐵芯中內(nèi)含鐵芯柱、鐵扼兩個(gè)部分，鐵芯柱的外面是繞組，鐵扼則是把鐵芯柱連在一起，以此形成閉合磁路，為了提高磁路的導(dǎo)磁性能，減少鐵芯中的損耗，鐵芯一般是由硅鋼片疊加而成；繞組則是由銅或鋁絕緣導(dǎo)線繞制而成，它是變壓器的電路部分，一次繞組稱(chēng)為初級(jí)繞組，其作用是輸入電能，二次繞組稱(chēng)為次級(jí)繞組，其作用是輸出電能，它們通常套裝在同一個(gè)芯柱上。初級(jí)繞組和次級(jí)繞組有不同的匝數(shù)，通過(guò)電磁感應(yīng)，初級(jí)繞組的電能就可傳遞到次級(jí)繞組，從而使初級(jí)、次級(jí)繞組具有不同的電壓和電流。在通常情況下，人們把電壓較高的繞組稱(chēng)為高壓繞組，把電壓較低的繞組則稱(chēng)為低壓繞組。此外，變壓器上還裝有油箱、變壓器油、絕緣套管和繼電保護(hù)裝置等部件。

3 變壓器的連接方式

三相變壓器的初級(jí)、次級(jí)側(cè)根據(jù)需要可接成“星形”或“三角形”，常見(jiàn)的連結(jié)方式是“星形”連接法和“三角形”連接法。

在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中把用于連接電網(wǎng)導(dǎo)線的端子稱(chēng)為線路端子，高壓繞組的線路端子常常是用大寫(xiě)的A、B、C表示，低壓繞組的線路端子常常是用小寫(xiě)a、b、c表示。通常把跟線路端子連接的繞組那端稱(chēng)為首端（或始端），把同一個(gè)繞組的另一端稱(chēng)為尾端（或末端），高壓繞組的尾端通常用大寫(xiě)的X、Y、Z表示，低壓繞組的尾端通常用小寫(xiě)的x、y、z表示。

下面以高壓繞組為例，分別說(shuō)明變壓器的連接方式：

“星形”連接是將三相繞組的末端連接在一起結(jié)為中性點(diǎn)，把三相繞組的首端分別引出，畫(huà)接線圖時(shí)應(yīng)將三相繞組豎直平行畫(huà)出，相序是從左向右，電勢(shì)的正方向是由末端指向首端，電壓方向則相反。畫(huà)相量圖時(shí)應(yīng)將B相電勢(shì)豎直畫(huà)出，其它兩相分別與其相差120°，按順時(shí)針排列，三相電勢(shì)方向由末端指向首端，線電勢(shì)也是由末端指向首端。

“三角形”連接是將三相繞組的首、末端順次連接成閉合回路，把三個(gè)接點(diǎn)順次引出，三角形連接又有順接、倒接兩種接法，畫(huà)接線圖時(shí)三相繞組應(yīng)豎直平行排列，相序是由左向右，順接是上一相繞組的首端與下一相繞組的末端順次連接。倒接是將上一相繞組的末端與下一相繞組的首端順次連接。畫(huà)相量圖時(shí)仍將B相豎直向上畫(huà)出，三相接點(diǎn)順次依照順時(shí)針?lè)较蚺帕?，?gòu)成一個(gè)閉合的等邊三角形，順接時(shí)三角形指向右側(cè)，倒接時(shí)三角形指向左側(cè)，每一相的電勢(shì)與電壓方向及“星形”接線相同。

4 工作原理

變壓器是改變交流電壓、交變電流和阻抗的裝置，當(dāng)給變壓器初級(jí)線圈施加交流電壓后，交流電流流入該繞組就產(chǎn)生了勵(lì)磁作用，在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通，使得初級(jí)繞組和次級(jí)繞組發(fā)生電磁效應(yīng)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，該交變磁通穿過(guò)這兩個(gè)繞組就會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，這時(shí)如果次級(jí)側(cè)與外電路的負(fù)載接通，便有交流電流流出，于是輸出了電能。

綜上所述，變壓器的工作原理可概括為：在變壓器正常工作時(shí)，初級(jí)繞組吸收電能，次級(jí)繞組釋放電能；在變壓器正常工作時(shí)，兩側(cè)繞組電壓比近似等于它們的匝數(shù)比；當(dāng)變壓器帶有較大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，兩側(cè)繞組的電流比近似等于匝數(shù)的反比；當(dāng)變壓器帶有較大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，兩側(cè)繞組所產(chǎn)生的磁通，在鐵芯中的方向相反。

5 變壓器主要參數(shù)的計(jì)算

額定容量（kVA）是指變壓器在額定電壓、額定電流下連續(xù)運(yùn)行時(shí)輸送的容量。其計(jì)算公式為：變壓器容量=1.732×線電壓×相電流，單位是千伏安（KVA）。

額定功率（KW）是指三相變壓器的額定功率，即三個(gè)單相功率之和，其計(jì)算公式為：三相額定功率=1.732×額定電流×額定線電壓（380V）=3相×額定電流×額定相電壓（220V）。

額定電壓（kV）通常是指長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)變壓器自身能承受的工作電壓。為適應(yīng)電網(wǎng)電壓的量值變化，變壓器高壓一側(cè)都設(shè)置有多個(gè)抽頭，通過(guò)調(diào)整抽頭的位置來(lái)達(dá)到改變高壓繞組匝數(shù)的目的，以此用來(lái)調(diào)節(jié)低壓側(cè)的輸出電壓。

額定電流（A）是指變壓器在額定容量下允許長(zhǎng)期通過(guò)的電流。

變壓器損耗有空載損耗和負(fù)載損耗兩種，空載損耗包括磁滯損耗和渦流損耗，即“鐵損”，；負(fù)載損耗主要是指負(fù)載電流通過(guò)繞組時(shí)在電阻上產(chǎn)生的損耗，即“銅損”。變壓的全損耗=空載損耗+負(fù)載損耗。

6 結(jié)束語(yǔ)

在全球化競(jìng)爭(zhēng)的浪潮下，雖然我國(guó)小容量變壓器已經(jīng)擁有了一定的實(shí)力，并在國(guó)際市場(chǎng)中占有一定的地位，但是在大容量、超大容量變壓器方面，我們的技術(shù)實(shí)力還非常薄弱，有待進(jìn)一步加強(qiáng)。針對(duì)未來(lái)變壓器的研發(fā)，需要向高壓、超高壓，尤其是750KVA、1100KVA的方向發(fā)展，同時(shí)還要兼顧環(huán)保節(jié)能、體積趨小。通常情況下，高壓、超高壓變壓器都是應(yīng)用在長(zhǎng)途輸變電線路上，而在城市中的輸變電線路，通常都是采用的中低端變壓器。由此可以想象，未來(lái)的變壓器行業(yè)前景還是很光明的。

參考文獻(xiàn)：

［1］張植保.變壓器原理與應(yīng)用［M］.化學(xué)工業(yè)出版社,2009（01）.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.161