三相变压器

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（a）两绕组串联 （b）两绕组并联

图 4.8 变压器绕组的正确连接 2．变压器绕组同极性端的测定

知道变压器绕组的绕向，就能很容易确定变压器的同极性端。但是，对于已经制造好的 变压器，从外观上无法辨认绕组的绕向，若端钮也没有同极性端的标记，就必须通过实验的方 法来测定。通常采用以下两种方法测定变压器的同极性端：

（1）直流法。直流法测定绕组同极性端的电路如图 4.9（a）所示。变压器的一个绕组（图 中为 1、2）通过开关 S 与直流电源（如干电池）相连，另一个绕组（图中为 3、4）与直流毫 安表相连。当开关 S 闭合瞬间，若直流毫安表的指针正向偏转，则 1 和 3 是同极性端；反向 偏转时 1 和 4 是同极性端。

（2）交流法。交流法测定绕组同极性端的电路如图 4.9（b）所示。用导线将两线圈 1、2 和 3、4 中的任一端子（图中为 2 和 4）连在一起，将较低的电压加于任一线圈（图中为 1、2 线圈），然后用电压表分别测出 U12、U34、U13，若

U

₁₃ |

U

₁₂ 

U

₃₄ |，则 1 和 3 是同极性端；

若

U

₁₃ 

U

₁₂ 

U

₃₄，则 1 和 4 是同极性端。

1 3

2 4

mA

1 3

2 4

～ V +

-S

（a）直流法 （b）交流法 图 4.9 测定变压器绕组的同极性端

4.2 三相变压器

三相变压器是输送电能的主要工具，在电力系统中实现高压输电和低压配电。前已述及，

远距离采用高电压输电是最经济的，目前我国高压电网额定电压有 500kV、220kV、110kV、

35kV 和 10kV。从安全及制造的成本考虑，发电机的电压不能造得太高，现在我国发电机的额 定电压是 6.3kV、10.5kV、13.8kV、15.75kV、18kV 和 20kV，因而在输电之前必须利用变压 器把电压升高到所需的数值。在用电方面，各类用电设备所需的电压也不一样，多数用电器是 220V、380V，少数电动机是 3kV、6kV。因此高压输电到用电的地区后，再用降压变压器将 电压降到配电电压（一般为 10kV），分配到工厂、居民区，最后用配电变压器将电压降到用户 所需的电压（220V/380V），供用户使用。

4.2.1 三相变压器的结构

现代交流电能的生产和输送几乎都用三相制，因而电力变压器多数是造成三相的。但是

500kV 超高压或大容量的变压器，由于造成三相体积太大，受运输条件限制，一般造成 3 个单 相变压器，到现场连接成三相变压器组。

三相变压器主要有油浸式和干式两种。10kV 以上的三相变压器多数是油浸式，其外形如图 4.10 所示。三相变压器主要由主体部分、冷却部分、引出部分和保护装置等构成。

（1）主体部分。主体部分包括铁心和绕组。电力变压器的铁心一般采用三柱式，三相 线圈套在心柱上，如图 4.11 所示。铁心用冷轧的硅钢片叠成，在叠片时一般采用交错的叠装 方法。

油位表 散热套管

高压套管 低压套管

储油柜 防爆管

图 4.10 三相变压器的外形 图 4.11 三相变压器的铁心绕组

3 个心柱各有一个一次绕组和一个二次绕组，为绝缘方便起见，通常里面是低压绕组，外 面是高压绕组。高压绕组的首端和末端分别用大写字母 U1、V1、W1和 U2、V2、W2表示；低 压绕组的首端和末端分别用小写字母 u1、v1、w1和 u2、v2、w2表示。一次绕组、二次绕组都 可以接成星形或三角形。

铁心和绕组在生产出厂时已装配成一个整体，简称心部，油浸式三相变压器的心部完全 浸在变压器油里，安装变压器时一般不需要对这部分进行拆卸或组装。

（2）冷却部分。冷却部分主要包括油箱、散热油管、储油柜（又称油枕）和油位表等。

油箱是变压器的外壳，内装变压器油。变压器油起绝缘和冷却两种作用。多数中小型变压器采 用油浸自冷式，运行时，浸没在油中的铁心和绕组所产生的热经油传给油箱壁散发到空气中。

设置储油柜的目的在于减少油与外界空气的接触面，可减轻油的氧化和受潮程度。储油 柜用连通管与油箱连通，油面的高度只达到储油柜的一半左右，以便给因油热胀冷缩时留有余 地。储油柜的一侧还装有油位表，可随时观察到油面位置。储油柜的油通过小孔经吸潮剂与大 气相通。变压器工作时间长了，油会受潮，其水分多数沉积在储油柜底部，一般不会流到油箱 而影响变压器工作。

（3）引出装置。引出装置主要包括高、低压套管。变压器的高、低压绕组引出线必须经 过绝缘套管从油箱引出。套管常用瓷质材料造成，固定在油箱顶部。高压套管高而大，低压套 管低而小；高压引线线径细，低压引线线径粗。

（4）保护装置。大中型电力变压器设置防爆管及气体继电器。防爆管装在油箱顶盖上，

管口高于储油柜并用薄膜封住，当变压器发生故障时，油箱内油压增加，压力超过允许值，油 将经防爆管冲破薄膜向外喷出，防止油箱因压力增大而破坏。

气体继电器装在油箱与储油柜的连通管中间，当变压器发生故障时其铁心或绕组发热，

变压器油分解出气体（瓦斯），气体从油箱经连通管冲向储油柜，装在连通管的气体继电器便 会动作。轻瓦斯动作是发出故障信号；重瓦斯动作经自动装置使变压器脱离电源。

干式变压器是近几年的新产品，它没有油箱，只有铁心、绕组及一些主要辅件。绕组绕 好经环氧树脂固化后套入铁心，外形与图 4.10 相似。目前干式变压器制造成本较高、价格贵，

但因它不会燃烧，主要用在防火条件要求高的场合，如大型酒店、剧院、百货商店等，作为户 内 10kV/0.4kV 配电变压器。

4.2.2 变压器的额定值

额定值是制造厂根据国家技术标准对变压器正常可靠工作作出的使用规定，额定值都标 在铭牌上，各主要数据意义如下：

（1）产品型号。产品型号表示变压器的结构和规格，如 SJL－500/10，其中 S 表示三相

（D 表示单相），J 表示油浸自冷式，L 表示铝线（铜线无文字表示），500 表示容量为 500kVA，

10 表示高压侧线电压为 10kV。

（2）额定电压。额定电压指高压绕组接于电网的额定电压，与此相应的是低压绕组的空载线电 压，例如 10000±5%/400V，其中 10000±5%表示高压绕组额定线电压为 10000V，并允许在±5%范 围内变动，低压绕组输出空载线电压为 400V。

（3）额定电流。额定电流 I1N和 I2N是指原绕组加上额定电压 U1N，原、副绕组允许长期 通过的最大电流。三相变压器的 I1N和 I2N均为线电流。

（4）额定容量。额定容量是在额定工作条件下，变压器输出能力的保证值。单相变压器 的额定容量为副绕组额定电压与额定电流的乘积，即：

2N 2N

N

U I

S



额定容量是变压器输出的视在功率，单位为千伏安（kVA）。忽略变压器的损耗，则：

1N 1N 2N 2N

N

U I U I

S

 

三相变压器的额定容量为：

1N 1N 2N

2N

N 3

U I

3

U I

S

 

（5）连接组标号。连接组标号表明变压器高压、低压绕组的连接方式。星形连接时，

高压端用大写字母 Y，低压端用小写字母 y 表示；三角形接法时高压端用大写字母 D，低压 端用小写字母 d 表示。有中线时加 n。例如 Y，yn0 表示该变压器的高压侧为无中线引出的 星形连接，低压侧为有中线引出的星形连接，标号的最后一个数字 0 表示高低压对应绕组的 相位差为零。

如图 4.12 所示为三相变压器的两种接法和电压的变换关系。图 4.12（a）中的三相变压器 采用 Y，yn0 接法，当原边线电压为 U1时，相电压为

3

U

1

，若变压器的变比为 k，则副边相电

压为

k U

3

1 ，线电压为

k

U

₂ 

U

¹ 。图 4.12（b）中的三相变压器采用 Y，d 接法，同样的分析可

知，当原边线电压为 U1时，副边线电压为

k U U

3

1

2  。

（a）Y，yn 连接

在文檔中 第 3 章 一阶动态电路 (頁 28-31)