03.08 为什么变压器的调压分接开关通常装在高压侧,而不装在低压?

电工基础课


这是我的同事问我的问题,呵呵,又来一个自问自答。我呢,也只能回答一个大概,具体的还要查找一些书籍资料,经过加工后再分享给大家。

变压器为什么要调压?

变压器的额定电压等级是由标准规定的,不能随意的改动,但是输电线路的实际电压,受到用户负载及负载性能的变化而影响波动较大,电网电压过高、过低对用户都有直接的影响,所以根据用户的实际需求,也可以适当的调整电压范围。

变压器是如何调压的?

电力变压器调压方式基本上分为两种,无激磁调压和有载调压。一般变压器都采用无激磁调压方式,即变压器调压时需要断开高压电源,断开后才能进行调压。这种调压方式是从变压器原边绕组上抽出一些抽头,利用无激磁分接开关的转换改变原绕组的匝数,从而改变变压比,以此达到调节副边电压的目的。

那么,无激磁分接开关装在变压器高压侧的目的是什么呢?

主要是为了使变压器适应电网电压的变化,通过调整原边匝数,保证变压器原、副边都工作在适当的电压下。如果调压开关装在低价侧,就只能调整低压侧的电压,而不能使高压侧适应电网的电压。此外,由于低压绕组安装在高压绕组的内部,导线截面大、匝数少,抽头和连接很不方便,会使分接开关尺寸增大很多等原因,因此,分接开关不易安装在低压侧。


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变压器顾名思义,是用来改变电压的,输出电压会随着输入电压的变化而变化,当一次输入侧电压变化时,二次输出侧电压也会随之变化,当输入电压持续高位时,这时就需要调压了,这就是调压分接开关的作用和意义。


变压器的工作原理

1、 变压器组成

变压器是由铁芯与线圈组成,铁芯材料为硅钢片,新型变压器铁芯材料为非晶态合金,非晶态合金铁芯比硅钢节能。变压器的线圈分为初级线圈(也称一次输入侧线圈)与次级线圈(也称二次输出侧线圈)

一次输入侧电压:U1=4.44*f*N1*Faim  式中 f 为频率 N1为一次输入侧线圈匝数

二次输出侧电压:U2=4.44*f*N2*Faim  式中 f 为频率 N2为二次输出侧线圈匝数

磁通量:Faim=Bm*S

变比K=U1/U2=(4.44*f*N1*Faim)/(4.44*f*N2*Faim)=N1/N2

从以上公式中可知,变压器一经制造完成,频率、磁通、各级线圈匝数即为定量,线圈匝数为定量,变比也为定量,变量只有输入、输出的电压了。

2、 电能质量供电电压允许偏差

变压器输入电压为电网供给,电网电压会因为负荷变化,在运行中时刻在变化中的。输入电压变化输出电压也随之变化,这个变化值是有要求的,根据《电能质量供电电压允许偏差》规定35KV及以上电压正负偏差绝对值之和不超过额定电压10%;10KV及以下三相供电,电压允许偏差为额定电压的±7%;220V单相供电,电压允许偏差为+7%~-10%。

3、变压器允许电压波动范围

变压器一次绕组的电压因电网电压波动而波动时,若电网电压小于变压器分接头电压,这时时候对变压器是没有什么损害的,仅会使变压器输出的功率略有下降了,就是带载能力稍有下降,这个对变压器的运行是没有问题的,但是下降得也不能太多,下降多了对负载是有影响的。当电网电压大于变压器分接头电压时,对变压器的运行将产生不良影响的,电压高了对变压器的绝缘不损害。所以变压器运行时,输入电压一般要求不得超过额定值的±5%,不论变压器分接头在任何位置,只要输入电压不超过变压器额定输入电压值的±5%,变压器都可以在额定负载下运行。

调压分接开关的作用

上文中提到分接开关,就是调压分接开关的作用,是用来切除或增加一部分绕组的线匝,以改变压绕组匝数,从而达到改变电压变比的目的,这是一种有级调压方式,下图为其工作原理。

根据调压原理,调压分接开关可以接在高压输入侧,也可以接在低压输出侧,但是在实际制造中,一般都是会安装在高压侧。

原因有二:

①电力变压器一般情况高压侧绕组是套在外面的,低压绕组是在里层的,这样接在高压侧是比较方便的引出接线,相反接在低压侧那就太麻烦了,没有办法引出接线。

②根据变压器电流公式 I1/I2=N2/N1=1/K ,式中 I1为一次输入侧线圈电流;I2为二次输出侧线圈电流。我们得知变压的一次侧电流要小很多,调压分接开关接在高压侧工作电流小,体积也相对较小便于安装,如果安装在低压侧,那么电流会很大,动辄几千安的电流,调压分接开关不易制造,体积庞大不便于安装。

另,调压分接开关分为无载调压分接开关(也称无励磁调压分接开关)与有载调压分接开关。

无载调压分接开关调压时,变压器必须断开负载才可调压,一般适用于小型变压器;有载调压分接开关调压时,变压器不需要断开负载,可以带着负载调压,一般适用于大型变压器。

总结,变压器的调压分接开关,是可以安装在变压的任一侧绕组,但是出于安装及成本的考虑,安装在高压侧是最经济可行的。
以上为矿山电气小东对“为什么变压器的调压分接开关通常装在高压侧,而不装在低压?”做了一个简要的分析,如有不同意见,可回复交流,如果觉得说的对,给点矿山电气小东点个赞关注一下,互相对电气方面技术进行交流,谢谢。

矿山电气小东


分接开关的关键部位是触点,开关开合时流过触点的电流越大赿易产生跳火造成触点烧蚀,对触点要求就越高。而变压器低压侧电流大高压侧电流小,而对不是特高压的应用场合来说,耐高压相对容易解决些,故把开关设在高压侧,这样可靠性更高,故障率更低。


竹子160196261


以10:0.4千伏变压器为例,一次侧与二次侧电压比为25,电流比为1/25。所以一次侧电磁线截面小,二次侧一般用扁铜排,若调节二次侧,成本高,工艺难度大。


一川烟雨遥


因为变压器的高压侧电流小,它的分接开关体积就小。且调节线圈部分也就小,可减小变压器整体体积。


树叶3487


变压器低压侧电流大,高压侧电流低。相对工艺解决耐压比电流强的多。体积也大的多。


吃亏是福94590386


大电流调压开关成本高,工作可靠性❌差![耶]


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