[科普中国]-分裂变压器

分裂式绕组变压器是指每相由一个高压绕组与两个或多个电压和容量均相同的低压绕组构成的多绕组电力变压器。分裂变压器正常的电能传输仅在高、低压绕组之间进行，而在故障时则具有限制短路电流的作用。几个分支容量相同，额定电压相等或接近，可以单独运行或并联运行，可以承担相同或不同负载。当某一个低压绕组上所连接的负荷或电源发生故障时，其余低压绕组仍能正常运行。各分裂绕组之间没有电的联系，磁的耦合也相对较弱。分裂支路之间应具有较大的阻抗，而分裂路与不分裂绕组之间应具有相同的阻抗。

简介通常把低压绕组作为分裂绕组，分裂成两个或三个支路，线端标志为小写字母加数字。不分裂的高压绕组由两个并联支路组成，线端标志不变。

各分裂绕组的总容量就是该分裂变压器的额定容量。具有两个低压绕组的分裂变压器通常称为双分裂变压器，其低压绕组的布置方式有辐（径）向分裂和轴向分裂两种1。

参数和等值电路当分裂绕组的几个分支并联成一个总的低压绕组对高压绕组运行时，称为穿越运行，此时变压器的短路阻抗称为穿越阻抗。

当低压分裂绕组的一个分支对高压绕组运行时，称为半穿越运行，此时变压器的短路阻抗称为半穿越阻抗。

当分裂绕组的一个分支对另一个分支运行时，称为分裂运行，此时变压器的短路阻抗称为分裂阻抗。

分裂阻抗与穿越阻抗之比称为分裂系数，它是分裂变压器的基本参数之一，一般为3——4。

三相双绕组双分裂变压器，每相有三个绕组：一个不分裂的高压绕组，它有两个支路，但总是并联的，实际上是一个绕组；两个相同的低压分裂绕组。故可以仿照三绕组变压器，得到由三个等值阻抗组成的等值电路。

按照分裂阻抗的定义，分裂阻抗为两个分支之间的阻抗，它等于两分支短路阻抗之和，考虑到分裂绕组各分支排列的对称性，所以各分支短路阻抗相等，等于二分之一的分裂阻抗，等于二分之一分裂系数倍的穿越阻抗。

穿越阻抗是两分支关联后对高压绕组间的阻抗，即穿越阻抗等于高压绕组的短路阻抗与分支短路阻抗的一半之和。所以有：

高压绕组的短路阻抗等于穿越阻抗减去二分之一的分支短路阻抗；而分支短路阻抗等于二分之一分裂系数倍的穿越阻抗，所以高压绕组的短路阻抗又等于一减去四分之一倍的分裂系数，再乘以穿越阻抗。

下图为轴向双绕组双分裂变压器绕组布：

特点与普通变压器相比，分裂变压器有如下特点：

（1）限制短路电流的作用显著。当分裂绕组一个支路短路时，短路电流经过半穿越阻抗。半穿越阻抗等于高压绕组和一个分支短路阻抗之和，等于一加上四分之一倍的分裂系数，乘以穿越阻抗。也就是说半穿越阻抗比穿越阻抗大了四分之一分裂系数倍的穿越阻抗，也就是比普通变压器的短路阻抗大，所以短路电流小。

（2）有利于电动机自起动条件的改善。分裂变压器的穿越阻抗比普通变压器的短路阻抗小，所以流过起动电流时变压器的电压降要小些，允许电动机起动容量大些。

（3）当分裂绕组一个支路发生短路故障时，另一个支路的母线电压降很小，即残压较高，这是分裂变压器的主要优点。

分裂变压器的主要缺点是造价较高2。

主要应用分裂变压器的主要应用有两个：

（1）当两台发电机通过一台分裂变压器向系统送电时，分裂变压器的分裂阻抗有效地增大了两台发电机之间的阻抗，从而达到减少短路电流的目的。

（2）当采用一台分裂变压器分成两个分支向两段独立母线供电时，分裂阻抗也使两段母线之间具有较大的阻抗，以减小母线短路时的互相影响。

分裂变压器多用作200MW以上的大机组的厂用变压器。

分裂变压器的基本要求分裂变压器与普通变压器，按其结构看，几乎没有什么区别，其区别仅仅是在各铁苍柱上的低压圈线本身．没有串联或并联而将其始端和终端各自引出，无论采取哪种结构方式，其分裂的二次绕组之间磁的耦合是比较弱的，因此，对分裂变压器的基本要求是：

1)低压绕组线圈分裂的几个部分与高压线圈的绝缘结构，要求有足够的电气强度；

2)低压线圈每一部分与高压线圈之间的阻抗值要相等；

3)使用时，低压线圈的每一部分可分别接到发电机或电动机上，且可同时运行，也可单独运行，具有相同额定电压的分裂线圈可以并联运行；

4)结构要简单，尽可能接近无分裂线圈变压器的结构。

当然，分裂变压器比起普通(无分裂)变压器(在相同容量、电压等级、调压范围及级数，总损耗和短路电压等情况下)相比，材料消耗较多(包括硅钢片、线圈用铜(铝)量等)，从而使变压器的成本有所增加3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学