第二節 變壓器的額定技術數據

在每臺變壓器的銘牌上都標定有額定運行情況下的一些技術數據，通常稱額定值。額定值是選擇和使用變壓器時的重要依據。變壓器銘牌上標有的數據有型號、額定電壓、額定電流、額定容量、阻抗電壓、空載電流、空載損耗、短路損耗、溫升、接線組別等。

一、型號

變壓器的型號由兩部分組成：第一部分是漢語拼音組成的符號，用以表示變壓器的產品分類、結構特征和用途；第二部分是數字，斜線前表示額定容量（kVA）；斜線后表示高壓側的電壓等級（kV）。

二、額定電壓

一次額定電壓U_1N指變壓器額定運行情況下一次繞組應當施加的工作電壓；二次額定電壓U_2N指一次側加額定電壓U_1N時的二次側空載電壓。額定電壓以kV為單位。對三相變壓器，額定電壓指線電壓。

為了保證二次側電壓在一定范圍內變化，通常變壓器的一次繞組設有分接頭，用以調整電壓。中、小型變壓器一般有三個分接頭，中間一個接頭相當于額定電壓，上、下兩個分接頭相當于額定電壓改變±5%。大型變壓器一般有六個分接頭，相應的電壓調整范圍為±2.5%，±5%。一般變壓器均采用無載分接開關，這種分接開關只能在斷電情況下調節，稱為無載調壓。有載調壓變壓器結構較為復雜，有多個抽頭，調壓范圍寬，可為±15%。

三、額定電流

一、二次額定電流I_1N、I_2N是指在額定容量和允許溫升條件下，變壓器一、二次繞組允許長期通過的工作電流。額定電流以A為單位。對三相變壓器，額定電流指線電流。其計算方法如下。

額定電流的計算式為：單相變壓器

I_1N=S_N

I_2N=S_N

U_1N

U_2N

三相變壓器

I_1N=

3S_NU_1N I_2N =

3S_NU_2N

式中 S_N———額定容量，kVA。

四、額定容量S_N

額定容量S_N指按變壓器銘牌上規定的額定狀態連續運行時，變壓器輸出的視在功率值，以kVA為單位。其計算公式為：

單相變壓器

S_N =U_1NI_1N=U_2NI_2N

三相變壓器

S_N=3U_1NI_1N=3U_2NI_2N

目前，我國電力變壓器的容量按新系列組合，有10kVA、20kVA、30kVA、40kVA、50kVA、63kVA、80kVA、100kVA、125kVA、160kVA、200kVA、250kVA、315kVA、400kVA、500kVA、630kVA、800kVA、1000kVA等。

五、阻抗電壓U_K （%）

阻抗電壓又稱短路電壓，將變壓器的二次繞組短路，緩慢升高一次側電壓，當二次側的短路電流等于額定值時，一次側所施加的電壓U_K稱為阻抗電壓。在銘牌上通常以其占一次側額定電壓的百分數表示，即

U_K（%）=UU1KN×100%

阻抗電壓是變壓器的一個重要技術參數，對變壓器的并列運行、突然短路的研究有重要意義。

六、空載電流I₀ （%）

空載電流又稱勵磁電流，當變壓器一次側加額定電壓，二次側空載時，一次繞組中所通過的電流稱為空載電流。一般以其占一次側額定電流的百分數表示，即

I₀（%）=II10N×100%

空載電流也是變壓器的一個重要技術參數。空載電流與變壓器容量和鐵芯的材料有關。容量越大的變壓器，空載電流的百分數I₀ （%）越小；同等容量的變壓器，空載電流百分數越小，說明鐵芯的材質越好。

七、空載損耗ΔP₀

變壓器二次側空載，一次側加額定電壓時所產生的損耗稱為空載損耗ΔP₀，以kW為單位。變壓器空載時，一次側銅損非常小，可忽略不計，所以空載損耗近似等于鐵損。

空載損耗的大小除與電壓有關，還與電源的頻率，硅鋼片的性質、厚度和制造工藝有關。變壓器正常工作時，電源電壓及其頻率基本不變，因此空載損耗也基本不變，所以空載損耗又稱為固定損耗。

八、短路損耗ΔP_K

把變壓器的二次繞組短路，在一次繞組額定分接頭位置上通入額定電流時，變壓器所消耗的功率稱為短路損耗ΔP_K，以kW為單位。變壓器短路實驗時，外施電壓很低，故鐵芯磁通密度很小，鐵損可忽略不計，因此短路損耗可近似認為等于一、二次繞組的銅損。由于銅鍋是一、二次繞組中流過的電流產生的，一、二次電流與負載大小有關，負載變化時銅損也要相應的變化，因此短路損耗又稱為可變損耗。

九、三相變壓器的連接組別

三相變壓器的鐵芯有三個鐵芯柱，每相的高、低繞組同心的套在一個芯柱上，相當于三臺單相變壓器。三相高壓繞組的首端和末端分別用A、B、C和X、Y、Z標記，三相低壓繞組的首端和末端分別用a、b、c和x、y、z標記。

三相變壓器中，無論一、二次繞組，主要采用兩種連接方法：

（1）星形連接或Y接。把三相繞組的末端X、Y、Z連接成一點，即中性點O，而把它們的三個首端A、B、C分別引出，便是星形連接，用Y表示，如圖1 3（a）所示。若將Y接的中性點引出接地，則稱為引出中性線的星形接法，用YN表示。

（2）三角形連接或D接。把一相繞組的首端和另一相繞組的末端連接在一起，順次連成一閉合回路，將A、B、C引出，便是三角形連接，用D表示，如圖1 3（b）、（c）所示。

圖1 3 三相變壓器繞組的各種接法

（a）星形連接；（b）、（c）三角形連接

將一、二次繞組分別按Y、YN、D接法進行配合，可形成多種連接方式。在我國，變壓器的連接組別高壓側一般都是Y接。這是因為在同樣的線電壓下，Y接的相電壓是D接的相電壓的1/

3，匝數也相應為D接的1/

3。故匝間絕緣Y接比D接的要求偏低、占空間也小，同時匝數也少，繞起來省工，成本也低。而低壓側由于電壓低，在絕緣方面的矛盾就不那么突出，有時大容量變壓器低壓側電流很大，采用D接，在同樣的線電流

時，可以使相電流為Y接的相電流的1/

3，繞組導線截面就小，繞起來方便。因此，我國最常見的連接組別有Y，yn0；Y，d11和YN，d11等。其中“，”左邊表示高壓，“，”右邊表示低壓，數字表示連接組號。

連接組號表示的是一次側和二次側電勢相量的相位關系。為了形象地表示一次側和二次側電勢相量的相位關系，采用所謂時鐘表示法，就是把高壓繞組的電壓相量看成時鐘的長針，低壓繞組的電壓相量看成時鐘的短針，把長針指向12，看短針指在哪個數字上，這個數字即連接組號。

下面介紹這三種連接組別。1.Y，yn0連接組

Y，yn0連接的三相變壓器，高、低壓側線電壓同相，如圖1 4所示，相當于時鐘的長針、短針都指向“12”，即12點鐘的位置，所以記作Y，yn0連接組。

Y，yn0連接組一般用于容量不大（不超過1600kVA）的配電變壓器和所用小容量變壓器，供給動力和照明負載。三相動力接380V線電壓，照明負載接220V相電壓。

圖1 5 三相變壓器的Y，d11接線相量圖

圖14 Y，yn₀連接組相量圖和鐘向圖

（a）相量圖；（b）用時鐘表示一、二次線

（a）相量圖；（b）鐘向圖

電壓有30°的相位差圖

2.Y，d11連接組

Y，d11連接的三相變壓器，高壓側繞組作星形連接，而低壓側繞組為三角形連接。這樣，低壓側線電壓載相位上滯后于高壓側線電壓，如圖1 5所示，長、短針相當于時鐘“11”點的位置，所以記作Y，d11連接組。

Y，d11連接組一般用于中容量，電壓為10kV或35kV電網及電廠中較大容量的廠用變壓器。

3.YN，d11連接組

YN，d11連接組的接法和Y，d11連接組的接法一樣，不同的是高壓側繞組采用引出中性線的星形接法，且中性線接地。這種接線一般用于110kV及以上的電力系統中。

十、溫升

額定溫升是指變壓器在額定運行情況下，變壓器指定部位（繞組或上層油面）的溫度與標準環境溫度（一般為40℃）之差。在每一臺變壓器的銘牌上都規定了其溫升的限值。國家標準規定，當變壓器安裝地點的海拔不超過1000m時，繞組溫升的限值為65℃；上層油面的溫升限值為55℃。因此，周圍環境最高溫度不超過40℃時，變壓器上層油面最高溫度不應超過95℃。為保證變壓器油和絕緣在長期使用條件下不致迅速老化，上層油溫不宜經常超過85℃。