摘要：文章从变压器的原理出发，论及箱式变压器的原理及结构和现实生活中所见到的箱式变压器。以某小区箱式变压器为实例，详细的阐明了其在配电系统中的重要作用。
关键词：配电系统；箱式变压器；设计原理
1 变压器介绍
变压器是一种将电压值进行升高，使得电力传输能传得更远，同时损耗更小的一种设备。主要用在交流电的传输过程中，它可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能，变压器主要由铁芯和捆扎在铁芯上面的绕组丝构成。其工作原理是与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次绕组。另外一个与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次绕组。一次绕组的电压相量为U1，电流相量为L1，电动势相量为E1，绕线的匝数为N1；二次绕组的电压相量为U2，电流相量为L2，电动势相量为E2，绕线的匝数为N2。同时交链一次，二次绕组的磁通量是主磁通其值为φm。如果忽略不计铁芯损耗以及一次和二次绕组丝的电阻损耗的情况下，设其间的耦合系数K的值为1，这种变压器称之为理想变压器，可以利用式：e1（t）=-N1dφ/dt，e2（t）=-N2dφ/dt，来描述理想变压器的电动势平衡方程。由于我们不计铁芯的损耗，假设一次、二次绕组的电压、电动势的瞬时值都按照正弦规律来变化，由能量守恒定律可知一次、二次绕组电压和电流有效值的关系。这里设其匝比（N1与N2之比值，也可以称为电压比）之值为K，则K=N1/N2，由此可知：
U1/U2=N1/N2，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比。
P入=P出，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率之和。
当一个交流电压U1接到初级绕组的线圈时，由于交流电的强度和极性是不停地正、负交替变化，因此初级绕组的线圈所产生的磁力线数目也不停改变。由于磁场强度的不断变化，促使缠绕在同一铁芯上的另一端线圈就会有感应电动势产生，设其值为U2。其工作原理的设计结构图如图1所示，A1、A2为输入端，B1、B3为输出端，输入端的线圈匝数为N1，输出端的线圈匝数为N2。
2 箱式变压器设计原理
箱式变压器是一种成套的配电设备，由变压器、高压电器设备、低压电器设备等器件组装而成。一般的在城市里都是用这种组装好的成套的箱式变压器配电设备，在居民小区、建设的新区、中小型工厂、矿山或油田，以及临时的施工用电场所中用于接受电力系统的再次分配电力之用。箱式变压器设计结构如图2所示。
图2 箱式变压器设计结构图
将整个配电、变压设备组装成一个整体有许多优点。首先成套性强，一套箱式变压器里面变压器、高压电器设备、低压电器设备等都有，方便管理。其次结构紧凑，所占体积小，因为都集成一体，这样运行起来就很安全且可靠，也方便日常的维护，移动也十分方便，由于设计的比较合理，占地容积就比以前土建式的变电站占地面积小了很多，是原来变电站的十分之一只五分之一面积面积的大小，大大的减少了建设的费用，如图3所示。
图3 箱式变压器实例图
图3为我们常见的箱式变压器实物外形图，在日常生活中经常能看见，并被广泛的应用。箱式变压器在配电系统中可用于环网配电系统，也可用于双电源或放射终端配电系统，一般箱式变压器的外壳主要选用复合板和钢板制作，是目前城乡变电站建设和改造的首选新型成套设备。
3 箱式变压器在配电系统中的使用
使用箱式变压器，需要遵循GB/T17467-1998《高压/低压预装式变电站》标准和IECl330标准，在此前提条件下安全使用箱式变压器是必须的。箱式变压器在某城市生活小区使用时，其使用环境需要注意以下几个方面的问题：首先要考虑变压器所处的地理位置环境因素，如果是气候条件和地理条件特殊的地方，在安全可靠的环境下就采用SF6绝缘开关设备，对于SF6绝缘开关设备还要逐步加装“气体监测装置”；如果只是在一般的条件下，就使用价格比较便宜的空气绝缘的箱式变压器；其次解决好封闭式电缆插接件问题，这是环网供电单元的有机组成部分；在遇到高压室和低压室的时候，要注意凝露，防止闪络放电问题；在遇到变压器发热问题时，需要注意对变压器出力的影响；在壳体上考虑安装防爆膜盒、故障电弧限制器、压力开关系统以及电子智能保护系统来防止因内部故障引起的壳体爆炸；同时注意选用性能较好且安全可靠的电子元器件，如高压开关、变压器和低压开关。
4 结论
箱式变压器在设计时遵循67-1998《高压/低压预装式变电站》标准和IECl330标准。广泛的应用于城市高层建筑城乡建筑、居民小区、高新技术开发区、中小型工厂、矿山油田以及临时施工用电等场所，也可以作为配电系统中接受和分配电能之用。箱体结构能防止雨水和污物进入，并采用热镀锌彩钢板或防锈铝合金板制作，经防腐处理。具备长期户外使用的条件，确保防腐、防水、防尘性能，使用寿命长，同时外形美观。
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论文作者:曹振云
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/24
标签：变压器论文; 箱式论文; 绕组论文; 系统论文; 电压论文; 线圈论文; 电动势论文; 《电力设备》2017年第19期论文;