การปฏิบัติการและการบำรุงรักษาหม้อแปลงไฟฟ้า: จากหลักการพื้นฐานถึงการกำหนดขั้ว

船舶电子电气员 (ETO) 技术培训资料

变压器是一种静止的电气设备，属于一种旋转速度为零的电动机。电力变压器在系统中工作时，可将电能由它的一次侧经电磁能量的转换传输到二次侧，同时根据输配电的需要将电压升高或降低。故它在电能的生产输送和分配使用的全过程中作用十分重要。在整个电力系统中，变压器的容量通常为发电机容量的3倍以上。

二、变压器的铭牌内容

(一) 变压器的型号解析

变压器的型号分两部分，前部分由汉语拼音字母组成，代表变压器的类别、结构特征和用途，后部分由数字组成，表示产品的容量(kV·A) 和高压绕组电压(kV) 等级。

汉语拼音字母含义详解：

第1部分 (相数)	D——单相；S——三相。
第2部分 (冷却)	J——油浸自冷；F——油浸风冷；FP——强迫油循环风冷；SP——强迫油循环水冷。
第3部分 (电压)	S——三级电压，无S 表示两级电压。
其他代号含义	L——铝线圈或防雷； 0——自耦(在首位时表示降压自耦，在末位时表示升压自耦); Z——有载调压； TH——湿热带(防护类型代号); TA——干热带(防护类型代号)。

(二) 额定容量 (S_N)

额定容量是制造厂所规定的在额定工作状态(即在额定电压、额定频率、额定使用条件下的工作状态)下变压器输出的视在功率的保证值，用S_N表示。额定容量通常是指高压绕组的容量；当变压器容量因冷却方式而变更时，额定容量是指它的最大容量。

(三) 额定电流 (I₁、I₂)

变压器一、二次额定电流是指在额定电压和额定环境温度下使变压器各部分不超温的一、二次绕组长期允许通过的线电流，单位为A。

(四) 额定电压 (U_N)

变压器的额定电压就是各绕组的额定电压，是指额定施加的或空载时产生的电压。一次额定电压U_1n是指接到变压器一次绕组端点的额定电压值；二次额定电压U_2n是指当一次绕组所接的电压为额定值、变压器空载时二次绕组的电压(单位为 V 或 kV) 。三相变压器的额定电压指的均是线电压。

专家解读：一般情况下，在高压绕组上抽出适当的分接头，高压绕组或其单独调压绕组常常套在最外面，引出分接头方便；高压侧电流小，引出分接引线和分接开关的载流部分截面小，分接开关接触触点较容易制造。

(五) 连接组别解析

连接组别表示变压器各相绕组的连接方式和一、二次线电压之间的相位关系。符号顺序由左至右各代表一、二次绕组的连接方式，数字表示两个绕组的连接组号。一般的高压变压器基本是 Yn、Y、d11 接线。

“Yn” 表示一次侧为星形带中性线的接线；Y 表示星形，n 表示带中性线。

“d” 表示二次侧为三角形接线。

“11” 表示变压器二次侧的线电压 U_ab 滞后一次侧线电压 U_AB 330°(或超前30°)。

1. 变压器同名端和异名端的定义

如图15-1所示，变压器线圈上标注的这个小黑点表示是同名端。同名端，是互感线圈之间的电流或电动势相位判别的依据。当两个互感线圈通入电流且所产生的磁通方向相同时，两个线圈的电流流入端称为同名端(又称同极性端),反之为异名端。

图15-1 带变压器的电路图

在如图15-2所示的两个线圈中，左边线圈的电流是从1端流入，右边线圈的电流是从3端流入，两线圈产生的磁通方向是一致的(相助),则1端和3端为同名端，2端和4端为同名端，1端和4端为异名端，2端和3端为异名端。

图15-2 变压器线圈电路图

另外，如图15-3所示，如果在同一铁芯下，线圈的绕向是一致的，则相应端为同名端。

图15-3 同一铁芯下绕线圈同名端判断

2. 变压器同名端的判断方法

变压器同名端的判断方法有多种，其中两种常用的方法分别是交流电压法和直流法(分为干电池法、LED 灯法)。

(1) 交流电压法

在交流电压法中，首先将单相变压器原副边绕组连线(如图15-4所示),然后在原边施加适当的交流电压。通过电压表分别测量原副边的电压U₁、U₂,以及3和4两端之间的电压U₃。若 U₃ 等于U₁ 与 U₂ 之和，则线头2端和3端为同名端。若U₃ 等于U₁ 与 U₂ 之差，则线头1端和3端为同名端。

图15-4 交流电压法测变压器同名端

(2) 直流法 (干电池法与 LED 灯法)

● 直流法 (干电池法)：

如图15-5所示，将一节干电池和一块万用表接成电路。将万用表挡位调至直流电压低挡位(如5V 以下),或直流电流的低挡位(如5mA) 。在接通开关的瞬间，若表针正向偏转，则万用表的正极、电池的正极所接的为同名端；若表针反向偏转，则万用表的正极、电池的负极所接的为同名端。需注意，在断开开关时，表针会摆向另一方向，因此开关不可长时间接通。

图15-5 直流法(干电池法)测变压器同名端

● 直流法 (LED 灯法)：

如图15-6所示。为了增强感应电势，使氖管能够发光，我们可以将电池接在匝数较少的绕组上，同时将测电笔接在匝数较多的绕组上。在按下按钮后突然松开，这会在匝数较多的绕组中产生一个很高的感应电势，从而激发氖管发光。仔细观察哪一端发光，因为发光的那一端实际上是感应电势的负极。此外，与电池正极相连以及与氖管发光端相连的那一端，即为同名端。

图15-6 直流法(LED灯法)测变压器同名端

三、电压互感器和电流互感器的使用

(一) 交流电压表及电压互感器 (PT)

(1) 电压表并联于被测电压的两端。
(2) 根据测量电压的大小选择电压表的量程，并使其量程略大于被测量对象的电压。
(3) 电压表测量高电压时，要采用电压互感器：
- ① 原边接被测电压，副边接电压表(标准电压为100 V);
- ② 铁芯要接地；
- ③ 电压互感器的副边不允许短路。

(二) 交流电流表及电流互感器 (CT)

(1) 交流电流表与所测电路串联。
(2) 根据测量的大小选择电流表的量程，并使其量程略大于被测量对象。
(3) 电流表测量大电流时，要选配合适的电流互感器：
- ① 副边与电流表连接，一般表头电流为5A;
- ② 更换电流表时，应将副边短路，以防感应高压烧坏互感器；
- ③ 副边及铁芯接地，防漏电危及安全；
- ④ 电流互感器的副边不允许开路。