电力三相变压器的初步认知

田嘉琛（西安工程大学电子信息学院,西安 710600）



电力三相变压器的初步认知

田嘉琛
（西安工程大学电子信息学院,西安 710600）

摘 要：随着中国经济的持续发展，在电力需求快速增长的同时，变压器的应用量也随之迅速增加。本文通过对电力三相变压器结构与原理的初步认知，以期不断加强理论和实际相结合的目的。

关键词：变压器；原理及连接方式；结构

近年来，我国电力行业发展迅速，电网规模的大幅建设推动了输变电设备的需求，而变压器作为电力输送的关键电气设备，目前的应用量也呈现出稳步增长的态势，其中尤以110KV、220KV中低端变压器的应用最为普遍和稳定。

1 变压器简介

变压器是根据电磁感应的原理，通过内部的主要部件如初级线圈、次级线圈和铁芯来改变交流电压的装置，变压器主要的基本功能是电压变换、电流变换和阻抗变换等，目前，根据变压器的用途，可分为油浸式变压器、干式变压器、单相变压器、整流变压器等。此外，对于变压器的其他技术数据，例如额定容量（KVA）、额定电压（V）、额定频率（Hz）、空载电流（A）、损耗（KW）、重量（Kg）等，都可以直接从变压器一侧的铭牌上看到。

2 变压器构造

变压器最主要的部件是由铁芯和绕组两部分组成。其中，铁芯构成了变压器的磁路，铁芯中内含铁芯柱、铁扼两个部分，铁芯柱的外面是绕组，铁扼则是把铁芯柱连在一起，以此形成闭合磁路，为了提高磁路的导磁性能，减少铁芯中的损耗，铁芯一般是由硅钢片叠加而成；绕组则是由铜或铝绝缘导线绕制而成，它是变压器的电路部分，一次绕组称为初级绕组，其作用是输入电能，二次绕组称为次级绕组，其作用是输出电能，它们通常套装在同一个芯柱上。初级绕组和次级绕组有不同的匝数，通过电磁感应，初级绕组的电能就可传递到次级绕组，从而使初级、次级绕组具有不同的电压和电流。在通常情况下，人们把电压较高的绕组称为高压绕组，把电压较低的绕组则称为低压绕组。此外，变压器上还装有油箱、变压器油、绝缘套管和继电保护装置等部件。

3 变压器的连接方式

三相变压器的初级、次级侧根据需要可接成“星形”或“三角形”，常见的连结方式是“星形”连接法和“三角形”连接法。

在国家标准中把用于连接电网导线的端子称为线路端子，高压绕组的线路端子常常是用大写的A、B、C表示，低压绕组的线路端子常常是用小写a、b、c表示。通常把跟线路端子连接的绕组那端称为首端（或始端），把同一个绕组的另一端称为尾端（或末端），高压绕组的尾端通常用大写的X、Y、Z表示，低压绕组的尾端通常用小写的x、y、z表示。

下面以高压绕组为例，分别说明变压器的连接方式：

“星形”连接是将三相绕组的末端连接在一起结为中性点，把三相绕组的首端分别引出，画接线图时应将三相绕组竖直平行画出，相序是从左向右，电势的正方向是由末端指向首端，电压方向则相反。画相量图时应将B相电势竖直画出，其它两相分别与其相差120°，按顺时针排列，三相电势方向由末端指向首端，线电势也是由末端指向首端。

“三角形”连接是将三相绕组的首、末端顺次连接成闭合回路，把三个接点顺次引出，三角形连接又有顺接、倒接两种接法，画接线图时三相绕组应竖直平行排列，相序是由左向右，顺接是上一相绕组的首端与下一相绕组的末端顺次连接。倒接是将上一相绕组的末端与下一相绕组的首端顺次连接。画相量图时仍将B相竖直向上画出，三相接点顺次依照顺时针方向排列，构成一个闭合的等边三角形，顺接时三角形指向右侧，倒接时三角形指向左侧，每一相的电势与电压方向及“星形”接线相同。

4 工作原理

变压器是改变交流电压、交变电流和阻抗的装置，当给变压器初级线圈施加交流电压后，交流电流流入该绕组就产生了励磁作用，在铁芯中产生交变的磁通，使得初级绕组和次级绕组发生电磁效应，根据电磁感应原理，该交变磁通穿过这两个绕组就会感应出电动势，这时如果次级侧与外电路的负载接通，便有交流电流流出，于是输出了电能。

综上所述，变压器的工作原理可概括为：在变压器正常工作时，初级绕组吸收电能，次级绕组释放电能；在变压器正常工作时，两侧绕组电压比近似等于它们的匝数比；当变压器带有较大负荷运行时，两侧绕组的电流比近似等于匝数的反比；当变压器带有较大负荷运行时，两侧绕组所产生的磁通，在铁芯中的方向相反。

5 变压器主要参数的计算

额定容量（kVA）是指变压器在额定电压、额定电流下连续运行时输送的容量。其计算公式为：变压器容量=1.732×线电压×相电流，单位是千伏安（KVA）。

额定功率（KW）是指三相变压器的额定功率，即三个单相功率之和，其计算公式为：三相额定功率=1.732×额定电流×额定线电压（380V）=3相×额定电流×额定相电压（220V）。

额定电压（kV）通常是指长时间运行时变压器自身能承受的工作电压。为适应电网电压的量值变化，变压器高压一侧都设置有多个抽头，通过调整抽头的位置来达到改变高压绕组匝数的目的，以此用来调节低压侧的输出电压。

额定电流（A）是指变压器在额定容量下允许长期通过的电流。

变压器损耗有空载损耗和负载损耗两种，空载损耗包括磁滞损耗和涡流损耗，即“铁损”，；负载损耗主要是指负载电流通过绕组时在电阻上产生的损耗，即“铜损”。变压的全损耗=空载损耗+负载损耗。

6 结束语

在全球化竞争的浪潮下，虽然我国小容量变压器已经拥有了一定的实力，并在国际市场中占有一定的地位，但是在大容量、超大容量变压器方面，我们的技术实力还非常薄弱，有待进一步加强。针对未来变压器的研发，需要向高压、超高压，尤其是750KVA、1100KVA的方向发展，同时还要兼顾环保节能、体积趋小。通常情况下，高压、超高压变压器都是应用在长途输变电线路上，而在城市中的输变电线路，通常都是采用的中低端变压器。由此可以想象，未来的变压器行业前景还是很光明的。

参考文献：

［1］张植保.变压器原理与应用［M］.化学工业出版社,2009（01）.

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