三相变压器的使用与维护

现代电力系统普遍依靠三相变压器进行高压输电和低压配电， 例如在低压供电系统中广泛使用10k V／400V三相变压器， 因此三相变压器工作正常与否直接与企业生产和居民生活密切相关。 为了确保变压器安全运行， 工作人员既要做好日常维护与测量工作， 还要具备一旦发生故障， 能够迅速判断故障原因和性质， 正确处理和排除故障的能力。

一、 三相变压器的结构

三相变压器由三台单相变压器按一定的方式组合而成， 其铁芯如图1－6所示， 当三相绕组通入三相对称交流电流时， 其所产生的三相主磁通也是对称的， 即每相磁路都以其他两相的铁芯柱作为闭合回路。 三相变压器有三个高压绕组， 分别为1U、 1V、 1W相； 有三个低压绕组， 分别为2u、2v、2w相。 同相绕组套在同一个铁芯柱上。

图1－6 三相变压器铁芯的结构

二、 三相变压器的铭牌

铭牌是装在变压器外壳上的金属标牌， 上面标有型号、 容量、 额定值等参数， 是用户安全、经济、合理地使用变压器的依据。三相变压器的铭牌如图1－7所示。

图1－7 三相变压器的铭牌

1. 型号

型号可以表示变压器的结构特点、 额定容量和高压侧的电压等级。 例如型号 “S9—500／10”， “S” 表示三相油浸自冷式铜绕组变压器， “9” 表示设计序号， “500” 表示额定容量为500k VA，“10” 表示高压侧等级为10k V。型号中各个符号的含义如图1－8所示。

图1－8 三相变压器型号中符号的含义

2.额定电压U1N／U2N

在三相变压器中，额定电压是指线电压。U1N是指变压器一次侧绕组的额定电压；U2N是指一次侧绕组为额定电压时，二次侧绕组的开路电压，即U20。图1－7中变压器铭牌的额定电压U1N／U2N分别为10k V／400V。

3.额定电流I1N／I2N

在三相变压器中，额定电流是指线电流。I1N／I2N是指变压器一次侧、二次侧绕组连续运行所允许通过的最大电流，即在某种冷却方式和额定温升条件下允许的满载电流值。 图1－7中变压器铭牌所示的额定电流I1N／I2N分别为28.27A／721.7A。

4.额定容量SN

SN是指变压器的视在功率，表示变压器在额定条件下的最大输出功率。三相变压器的额定容量SN＝U2NI2N。图1－7中变压器铭牌所示的额定容量为500k VA。

5. 短路电压

短路电压又称为阻抗电压。 它表示在额定电流时变压器阻抗压降的大小。 通常用它与额定电压U1N的百分比来表示。

6. 额定温升

额定温升是变压器在额定运行状态时允许超过周围环境温度的值。 通常周围环境温度设为40℃。

此外， 变压器铭牌上还标有相数 （3）、 频率 （50Hz）、 额定效率 （98.6％）、 连接组别（Yyn0） 等参数。

三、 三相变压器一次侧绕组的连接

三相变压器一次侧、 二次侧绕组根据不同需要， 可以有星形和三角形两种接法。 一次侧绕组星形接法用Y表示， 三角形接法用D表示。 二次侧绕组星形接法用y表示， 有中线时用yn表示， 三角形接法用d表示。 三相变压器一次侧绕组和二次侧绕组的首端分别用U1、V1、 W1和u1、 v1、 w1标记， 末端分别用U2、 V2、 W2和u2、 v2、 w2标记。 三相变压器一次侧绕组的连接形式如图1－9所示。

1. 星形接法

将三个绕组的末端连在一起， 再将三个绕组的首端引出箱外， 其接线如图1－9 （a）所示。

2. 三角形接法

将三个绕组的各相首尾相连构成一个闭合回路，把三个连接点接到电源上去， 如图1－9 （b）、图1－9 （c） 所示。因为首尾连接的顺序不同，可分为正相序［见图1－9 （b） ］ 和反相序［见图1－9 （c） ］ 两种接法。

图1－9 三相变压器一次侧绕组的连接

四、 三相变压器的连接组别

三相变压器一次侧、 二次侧绕组不同的接法， 形成了不同的连接组别， 也反映出不同的一次侧、 二次侧线电压之间的相位关系。 现以Yyn0连接组别的三相变压器为例， 说明三相变压器连接组别的判断方法，如图1－10所示。

图1－10 Yyn0连接组别

在图1－10中，同一铁芯柱上的两个绕组，不管它们属于哪一相， 只要两个首端是同名端， 则相电动势同相位； 若两个首端是异名端， 则相电动势相位相反。

根据相电动势的这种关系及三相对称的原理， 画出一次侧绕组和二次侧绕组各个相电动势相量以及对应的线电动势相量和。

Yyn0表示高压侧为星形连接， 低压侧为带中线的星形连接， 高压侧与低压侧的线电压同相位。 变压器输出为三相四线制， 适用于同时有动力负载和照明负载的场合。