张海峰

2008年11月26日，由我国自主设计、自主制造的首套交流500千伏变压器有载调压装置在河北公司500千伏武邑变电站顺利投入运行。经现场测试，各项性能指标均满足实际运行要求。该装置的投运为国产交流500千伏变压器有载调压装置在国内的首次带电正式运行，标志着我国在超高电压等级有载调压装置设计制造及运行方面取得了重大突破，填补了国产超高压分接开关应用的“空白”。

据了解，“交流500千伏变压器有载调压装置国产化应用研究”项目为国家电网公司2007年下达给河北公司的重点科技攻关项目。该项目的实施，对于打破国外产品对超高压变压器有载调压分接开关核心技术的垄断局面，提高超高压电力设备自主创新和设备国产化水平具有非常积极的示范作用。河北公司高度重视该项目的研究实施，专门成立了攻关团队，制定了详细的项目实施方案，全程跟踪设备的设计制造及装配过程，严把试验验收和质量关，并精心选取具体应用工程，最终确保该装置按期顺利投入运行。下一步，河北公司将密切关注该装置的实际挂网运行情况，分析比对与进口同类产品的性能差别，编制详细的试验运行报告，力争早日通过国家电网公司组织的评审验收，并为该装置在国内的进一步推广应用积累有益的经验。

素材观察

现代化的工业、企业广泛地采用电力作为能源，而发电厂发出的电力往往需经远距离传输才能到达用电地区。在传输的功率恒定时，传输电压越高，则所需的电流越低。因为电压降正比于电流，线损正比于电流的平方，所以用较高的输电电压可以获得较低的线路压降和线路损耗，要制造电压很高的发电机，目前技术很困难，所以要用专门的设备将发电机端的电压升高以后再输送出去，这种专门的设备就是变压器。另一方面，在受电端又必须用降压变压器将高压降低到配电系统的电压，故要经过一系列配电变压器将高压降低到合适的值以供使用。

变压器是常见的电器设备，它在输电过程中起到十分重要的作用。2008年初发生一场席卷中国南方的雪灾与冰冻，使得输电线路不能承受巨大荷载，从而引发倒塔、断线和电网事故。这次大面积停电事故已经体现出部分地区500千伏电网出现输送能力不足、输电走廊紧缺等问题，说明仅靠现有500千伏超高压输电技术进行电网建设，已无法满足未来国民经济持续快速发展和人民生活对电力增长的需要。截止到目前已经有少数地区利用1 000千伏的特高压输电。

原创试题

一、变压器中的电压、电流、匝数、功率关系

1. 如图1所示电路中的变压器为理想变压器，S为单刀双掷开关，P是滑动变阻器R的滑动触头，U为加在原线圈两端的交变电压，I、I分别为原线圈和副线圈中的电流。下列说法正确的是（）

A． 保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则R上消耗的功率减小

B． 保持P的位置及U1不变，S由a切换到b，则I2减小

C． 保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则I1增大

D． 保持U1不变，S接在b端，将P向上滑动，则I1减小

二、变压器中的动态分析问题

2. 如图2所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈干路上接灯泡L，电路中R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的，L正常发光，V1、V2为理想电压表，读数分别为U1和U2；A1、A2、A3为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3 。现断开S，U1的数值不变，下列推断中正确的是（）

A． U2变小，I3变小，灯泡变亮

B． U2不变，I3变大，灯泡变暗

C． I1变小，I2变小，灯泡变暗

D． I1变大，I2变大，灯泡变亮

三、变压器的原线圈的电路中接上负载

3. 如图3所示，理想变压器的原线圈与灯泡A串联，加上交变电压U1，副线圈两端电压为U2，接有两个灯泡B、C。若A、B、C为三个完全相同的灯泡，且均正常发光，则：U1：U2为___________。

四、变压器的副线圈的电路中接上电容、线圈

4. 如图4所示，MN和PQ为处于同一水平面内的两根平行的光滑金属导轨，导轨的电阻不计。垂直两导轨放置一根电阻不变的金属棒ab，金属棒与两导轨接触良好。N、Q端接理想变压器的原线圈，变压器的输出端有三个副线圈，分别接电阻元件R、电感元件L（电阻不为零）和电容元件C。在水平金属导轨之间加一竖直向下的磁感应强度均匀增加的磁场，若用IR、IL、IC分别表示通过R、L和C的电流，不考虑电容器的瞬间充放电，则下列说法正确的是（）

A． 若ab棒静止，则IR=0、IL=0、IC=0

B． 若ab棒向左匀速运动，则IR≠0、IL≠0、IC≠0

C． 若ab棒向左匀加速运动，则IR≠0、IL≠0、IC=0

D． 若磁场为匀强磁场，ab棒以某一位置为平衡位置做往复运动，则IR≠0、IL≠0、IC≠0

五、变压器的实际应用

5. 2008年1月10日开始的低温雨雪冰冻造成我国部分地区严重灾害，其中高压输电线因结冰而损毁严重。为了消除高压输电线上的冰凌，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰。若在正常供电时，高压线路上输电电压为U，输电电流为I，热功率为ΔP；除冰时，输电线上的热功率需要变为16ΔP，则除冰时（认为输送功率和输电线电阻不变）（）

A． 输电电流为4I B． 输电电流为I

C． 输电电压为4UD． 输电电压为U

六、变压器与远距离输电

6. 葛洲坝水电站是中国最大的水电站。葛洲坝水电站设计装机容量为271.5万kW，平均年发电量141亿kW•h，年平均利用约5 190小时，1988年底全部建成并投入运行。葛洲坝水电站的输出功率为7.7×105 kW，输出电压为1.4×104 V，通过理想变压器升压后向1 000 km远处的上海供电。已知输电导线的电阻率为ρ=1.2×10－9 Ω•m，导线横截面积为1.5×10－4 m2，若输电线路损失的功率为输出功率的8%，求：

（1）升压变压器的输出电压。

（2）升压变压器原副线圈的匝数比。

（3）线路损失的电压ΔU。

（4）若改为1 000 kV的特高压输电，线路损失的功率ΔP′、损失的电压ΔU′。