什么是电力变压器?

[拼音]：dianli bianyaqi

[外文]：power transformer

电力系统中用于输送、分配电能的变压器（见彩图）。

其功能是将交流电压升高或降低到需要的电压等级。电力变压器按用途可分为升压变压器、降压变压器、配电变压器、联络变压器（联络几个不同电压等级的电力网络）和厂用变压器（供给发电厂自用电）。按相数分有单相和三相两种，以单相变压器应用为多。随着电力系统的扩大，电力变压器的容量越来越大。70年代以后，单台变压器的最大容量已达1800兆伏安。较小型的电力变压器可以采取干式（见干式变压器）；较大型及大型电力变压器都采用油浸式。

单相变压器是一种两绕组变压器，常用于低压配电系统对单相电灯负载（如路灯）供电。三台单相变压器按一定方式联接起来就可以变换三相电压，这种组合称三相变压器组，在三相输电系统中被广泛采用。现代电力系统容量都很大，采用三相变压器组时，每台单相变压器的容量只有全组的1/3，因而变压器的体积、重量都较小，给运输和制造都带来方便。三台变压器组可以有不同的三相联结方式，比较灵活，各单相变压器的检修也比三相变压器方便。三相变压器只有一个共同的铁心、一个共同的油箱。在三相容量相等时，它与三台单相变压器相比造价低，占地小，投资少，比较经济。在配电系统中，因为需要的三相容量不太大，所以经常采用。三相变压器组当接成△-△接法运行时，如果有一台变压器发生故障，可以将它退出，形成V-V接法运行。但对于三相变压器，因为磁路为同一个铁心，任何一相发生故障都只能整台退出，不能作V-V接法运行。

在各类电力变压器中，生产量最大、应用面最广的是油浸式变压器。它除了与普通变压器有相同的器身（铁心、绕组、绝缘、引线等）外，还有油箱、套管、冷却装置及保护装置等。

（1）油箱与储油柜：油浸式变压器有一个密封的油箱，储有绝缘性能良好的变压器油，变压器的铁心和绕组全部浸入油中。油箱一般用钢板焊成，有圆形、椭圆形和矩形等各种形状。油在温度变化时会膨胀或收缩，所以油箱储油面以上须留出一定的空间，以供油体积伸缩。配电变压器通常在此空间内充满空气；较大型电力变压器亦有注入干燥氮气以代替空气的。干燥的压缩氮气由自动 *** 作阀经气缸送入油箱，维持箱内氮压稍大于大气压。油箱上还装有压力释放阀，以利安全。一般大型变压器在油箱顶上设有储油柜，与油箱连通，这样油可注满油箱和储油柜部分容积，而在储油柜内留出空间，与外界大气经吸气孔直接连通。为了防止大气中氧气和水分进入储油柜，在吸气孔内装有过滤吸湿器以吸湿。油箱顶部还装有以金属薄膜封闭的安全气道，一旦变压器内部发生故障而有大量气泡形成时，可将金属薄膜冲破，气体经此通道外泄以免油箱爆炸。

（2）套管：在高压引线通过油箱的地方有很大的电场应力，须采用适当的绝缘和绝缘布置，以防止少数点上出现电场应力过分集中。中等电压的变压器可采用瓷套管或铅皮接头（用于连接地缆）；电压高的变压器一般用充油式套管和电容器式套管。

充油式套管的中心为一根金属导体，四周围有许多长筒绝缘，并注油，长筒绝缘之间用硬木垫隔开，使油分布适当。金属导体与长筒绝缘支持在空心的锥体瓷管之中。瓷管外壳做成凸出皱纹式的，以增长引线端子至接地油箱之间的泄漏距离。套管分上下两个锥体。上锥体露在外面；下锥体伸入油箱，浸于油中，因而它所需泄漏距离比上锥体短。套管的锥形结构设计得可使表面电场梯度近于均匀（见不均匀电场）。

电容器式套管（图2）

的中央金属导体用绝缘层与金属箔交替包扎，金属箔将绝缘分成许多串联的电容器。如绝缘层厚度均匀，电容器的电容与其表面积成正比。若电容器的电容相等，则绝缘层间的电压也会相等。如将绝缘的径向长度作成与直径成反比，则内层绝缘最大电场应力就可与每层一样。这样金箔与绝缘层构成电容而起了使绝缘内部电场梯度趋于均匀的作用。瓷管内也注有油，以防止电晕效应。

电力变压器原绕组与副绕组各相连接的一种方式。分对称接法和非对称接法两类。前者有Y-△连接、△-Y连接、△-△连接、Y-Y连接 4种；后者有V-V连接。

Y-△连接是将原绕组接成Y，副绕组接成△。这种接法通常用于降压，如输电系统的受端，它既能起降压作用，同时也能为高压侧提供中性接地点。

△-Y连接相当于Y-△的对调，即原绕组接成△，副绕组接成 Y。这种接法常用于升压，如输电系统的送端。这两种接法中因为有△连接，给三次谐波电流以通路，所以，在Y侧的中性点电压可以得到均衡。

△-△接法是原、副绕组均接成△。这时，原绕组线电压与副绕组线电压对应地同相。这种接法的优点是，采用三相变压器组时，如果其中一台发生故障，可以让其退出工作，其余两台按V-V接法继续运行。

Y-Y接法是原副绕组均接成Y。这时原绕组的相电压与副绕组的相电压对应地同相，原、副绕组线电压分别为其相电压的


倍。由于三相励磁特性不可能完全相同，以及存在谐波的影响，这种接法很少在没有中性线或其他均衡措施的情况下采用。在电力系统中应用 Y-Y接法时，往往还有第三个绕组接成△，以提供三次谐波电流的通路。这种接法应用很广，因为它可以提供两个Y接法的中性点。

V-V接法是三相变压器组中有一台退出时的接法。这种接法中，由于线电压与相电压相等，线电流与相电流相等，这时的全部输出容量为


UHIH，若两台单相变压器单独运行，其输出容量为2UHIH，故利用率为：

UHIH/2UHIH＝86.6％

这种接法由于利用率低，电压不平衡，在电力系统初建负载较轻时，可先用两台变压器接成V-V，以后随负载增加，再增一台，接成△-△，这样比较经济。但它主要还是出现在△-△接法下一台出事故，作为应急措施的运行方式。

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