2025年變壓器筆試題庫及答案一、選擇題1.變壓器的基本工作原理是（）A.電磁感應(yīng)原理B.電流的磁效應(yīng)C.楞次定律D.歐姆定律答案：A。變壓器是利用電磁感應(yīng)原理，在兩個或多個繞組之間實現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換和傳輸，原繞組通入交變電流產(chǎn)生交變磁場，副繞組在這個交變磁場中感應(yīng)出電動勢。2.變壓器一次側(cè)加額定電壓，二次側(cè)帶負載運行時，二次側(cè)電壓（）A.等于額定電壓B.略高于額定電壓C.略低于額定電壓D.與負載大小無關(guān)答案：C。當變壓器二次側(cè)帶負載運行時，由于繞組存在電阻和漏抗，會產(chǎn)生電壓降，所以二次側(cè)電壓會略低于額定電壓。3.變壓器的變比K是指（）A.一次側(cè)電壓與二次側(cè)電壓之比B.二次側(cè)電壓與一次側(cè)電壓之比C.一次側(cè)電流與二次側(cè)電流之比D.二次側(cè)匝數(shù)與一次側(cè)匝數(shù)之比答案：A。變比K定義為一次側(cè)電壓U1與二次側(cè)電壓U2之比，即K=U1/U2。4.變壓器空載損耗（）A.全部為銅損耗B.全部為鐵損耗C.主要為銅損耗D.主要為鐵損耗答案：D。變壓器空載時，一次側(cè)繞組中有很小的空載電流，銅損耗很小，此時主要損耗是鐵心中的磁滯損耗和渦流損耗，即鐵損耗。5.變壓器負載運行時，其效率（）A.是一個常數(shù)B.隨負載的增大而增大C.隨負載的增大而減小D.在某一負載系數(shù)下達到最大值答案：D。變壓器的效率與負載系數(shù)有關(guān)，存在一個最佳負載系數(shù)，在此負載系數(shù)下效率達到最大值。6.三相變壓器的連接組別是指（）A.一次側(cè)繞組的連接方式B.二次側(cè)繞組的連接方式C.一次側(cè)和二次側(cè)繞組的連接方式及對應(yīng)的線電壓相位關(guān)系D.以上都不對答案：C。三相變壓器的連接組別不僅涉及一次側(cè)和二次側(cè)繞組的連接方式（如Y、D等），還規(guī)定了對應(yīng)的線電壓之間的相位關(guān)系。7.變壓器油的主要作用是（）A.絕緣和散熱B.滅弧C.潤滑D.防潮答案：A。變壓器油具有良好的絕緣性能，可以提高變壓器繞組之間及繞組與外殼之間的絕緣強度；同時，它還能通過對流將變壓器產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去。8.變壓器的冷卻方式不包括（）A.油浸自冷式B.油浸風冷式C.強迫油循環(huán)風冷式D.空氣冷卻式答案：D。常見的變壓器冷卻方式有油浸自冷式、油浸風冷式、強迫油循環(huán)風冷式和強迫油循環(huán)水冷式等，一般不用空氣冷卻式。9.變壓器的過流保護主要是為了防止（）A.變壓器過負荷B.變壓器短路C.變壓器油溫過高D.變壓器繞組過熱答案：A。過流保護主要是在變壓器出現(xiàn)過負荷情況時動作，防止變壓器長時間過流運行而損壞。10.變壓器的差動保護主要是為了保護（）A.變壓器繞組相間短路B.變壓器繞組匝間短路C.變壓器引出線相間短路D.以上都是答案：D。變壓器的差動保護能反映變壓器繞組相間短路、匝間短路以及引出線相間短路等故障。二、判斷題1.變壓器可以改變交流電壓，也可以改變直流電壓。（）答案：錯誤。變壓器是基于電磁感應(yīng)原理工作的，只有交變的電流才能產(chǎn)生交變的磁場，從而在二次側(cè)感應(yīng)出電動勢，所以變壓器只能改變交流電壓，不能改變直流電壓。2.變壓器的變比與匝數(shù)成正比。（）答案：正確。根據(jù)變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系U1/U2=N1/N2（U1、U2為一次側(cè)和二次側(cè)電壓，N1、N2為一次側(cè)和二次側(cè)匝數(shù)），變比K=U1/U2=N1/N2，所以變比與匝數(shù)成正比。3.變壓器空載運行時，二次側(cè)電流為零，一次側(cè)電流也為零。（）答案：錯誤。變壓器空載運行時，二次側(cè)開路，電流為零，但一次側(cè)需要建立磁場，會有一個很小的空載電流。4.變壓器的鐵損耗與負載大小無關(guān)。（）答案：正確。鐵損耗主要是磁滯損耗和渦流損耗，取決于電源頻率、鐵心材料和磁通密度等，與負載大小無關(guān)。5.三相變壓器的連接組別不同，其二次側(cè)線電壓的相位也不同。（）答案：正確。連接組別反映了一次側(cè)和二次側(cè)繞組的連接方式及對應(yīng)的線電壓相位關(guān)系，不同的連接組別二次側(cè)線電壓相位不同。6.變壓器油的閃點越高越好。（）答案：正確。閃點是指變壓器油加熱到一定溫度時，油蒸氣與空氣混合遇明火能發(fā)生閃火的最低溫度，閃點越高，說明油在高溫下越不易揮發(fā)和燃燒，安全性越好。7.變壓器的過電壓保護可以防止變壓器遭受雷擊過電壓和操作過電壓的損害。（）答案：正確。過電壓保護裝置（如避雷器等）可以限制雷擊過電壓和操作過電壓的幅值，保護變壓器的絕緣。8.變壓器的并列運行條件中，變比相等是最主要的條件。（）答案：錯誤。變壓器并列運行的三個條件（變比相等、連接組別相同、短路阻抗標幺值相等）都很重要，缺一不可，連接組別相同是保證并列運行時不會產(chǎn)生環(huán)流的關(guān)鍵條件。9.變壓器的溫度升高，其絕緣電阻會增大。（）答案：錯誤。一般情況下，變壓器的溫度升高，絕緣電阻會減小，因為溫度升高會使絕緣材料中的分子運動加劇，離子的活性增強，導(dǎo)致絕緣電阻降低。10.變壓器的瓦斯保護能反映變壓器油箱內(nèi)的各種故障。（）答案：正確。瓦斯保護是變壓器的主保護之一，能反映變壓器油箱內(nèi)的各種故障，如繞組短路、鐵心過熱、油面降低等。三、簡答題1.簡述變壓器的工作原理。答：變壓器主要由鐵心和繞在鐵心上的兩個或多個繞組組成。當一次繞組接入交流電源時，交變電流在一次繞組中產(chǎn)生交變的磁通，該磁通絕大部分通過鐵心閉合，在二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動勢的大小與繞組的匝數(shù)成正比。如果二次繞組匝數(shù)與一次繞組匝數(shù)不同，就可以實現(xiàn)電壓的變換。同時，通過電磁感應(yīng)，電能從一次側(cè)傳遞到二次側(cè)，實現(xiàn)了電能的傳輸和轉(zhuǎn)換。2.變壓器并列運行需要滿足哪些條件？為什么要滿足這些條件？答：變壓器并列運行需要滿足以下三個條件：（1）變比相等：如果變比不相等，在并列運行的變壓器二次側(cè)會產(chǎn)生環(huán)流，環(huán)流會增加變壓器的損耗，降低效率，甚至可能使變壓器過熱損壞。（2）連接組別相同：連接組別不同，二次側(cè)線電壓的相位就不同，會在變壓器之間產(chǎn)生很大的環(huán)流，可能導(dǎo)致變壓器燒毀。（3）短路阻抗標幺值相等：短路阻抗標幺值不同，會使各變壓器所分擔的負載電流不合理，短路阻抗標幺值小的變壓器可能會過載，而短路阻抗標幺值大的變壓器可能負載不足。3.變壓器有哪些常見的故障類型？答：變壓器常見的故障類型主要有：（1）繞組故障：如繞組短路（相間短路、匝間短路）、繞組斷路等。繞組短路會使短路電流急劇增大，產(chǎn)生大量熱量，可能燒毀繞組；繞組斷路則會使變壓器無法正常工作。（2）鐵心故障：包括鐵心硅鋼片間絕緣損壞導(dǎo)致的渦流損耗增大、鐵心多點接地等。鐵心故障會使鐵心發(fā)熱嚴重，影響變壓器的性能和壽命。（3）油故障：如變壓器油受潮、老化、變質(zhì)等。油受潮會降低絕緣性能，老化和變質(zhì)的油會影響散熱和絕緣效果。（4）分接開關(guān)故障：如分接開關(guān)接觸不良、觸頭磨損等。分接開關(guān)故障會導(dǎo)致變壓器輸出電壓不穩(wěn)定，甚至引起短路故障。（5）套管故障：如套管破裂、閃絡(luò)、放電等。套管故障會破壞變壓器的絕緣，引發(fā)安全事故。4.如何對變壓器進行日常維護和檢查？答：變壓器的日常維護和檢查主要包括以下方面：（1）外觀檢查：檢查變壓器的外殼是否有變形、滲漏油現(xiàn)象；檢查套管是否清潔、有無裂紋和放電痕跡；檢查油位是否正常，油溫是否過高。（2）運行參數(shù)監(jiān)測：定期測量變壓器的電壓、電流、溫度等運行參數(shù)，觀察其是否在正常范圍內(nèi)。如發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常，應(yīng)及時分析原因并處理。（3）聲音檢查：正常運行的變壓器會發(fā)出均勻的“嗡嗡”聲，如果聲音異常，如出現(xiàn)尖銳的叫聲或不均勻的雜音，可能表示變壓器存在故障。（4）冷卻系統(tǒng)檢查：對于采用油浸風冷或強迫油循環(huán)冷卻方式的變壓器，檢查冷卻風扇、油泵等設(shè)備是否正常運行，風道是否暢通。（5）保護裝置檢查：檢查變壓器的過流保護、過電壓保護、差動保護、瓦斯保護等保護裝置是否正常工作，動作值是否準確。（6）接地檢查：檢查變壓器的接地是否良好，接地電阻是否符合要求，以確保設(shè)備和人員的安全。5.簡述變壓器的瓦斯保護原理和動作情況。答：瓦斯保護原理：瓦斯保護是利用變壓器內(nèi)部故障時產(chǎn)生的氣體來動作的保護裝置。當變壓器油箱內(nèi)發(fā)生輕微故障時，故障點局部發(fā)熱，使變壓器油分解產(chǎn)生少量氣體，這些氣體逐漸上升聚集在瓦斯繼電器的上部，使油面下降，當油面下降到一定程度時，輕瓦斯觸點閉合，發(fā)出信號；當變壓器油箱內(nèi)發(fā)生嚴重故障時，故障點產(chǎn)生大量氣體，形成強烈的油流沖擊瓦斯繼電器的擋板，使重瓦斯觸點閉合，作用于跳閘，切斷變壓器的電源。動作情況：（1）輕瓦斯動作：一般表示變壓器內(nèi)部有輕微故障，如繞組輕微短路、鐵心局部過熱等，也可能是變壓器油中溶解的氣體析出、油面下降等非故障原因引起。輕瓦斯動作后，應(yīng)及時對變壓器進行檢查，分析原因。（2）重瓦斯動作：通常表示變壓器內(nèi)部發(fā)生了嚴重故障，如繞組嚴重短路、鐵心燒損等，必須立即停止變壓器運行，進行全面檢查和維修。四、計算題1.一臺單相變壓器，一次繞組匝數(shù)N1=1000，二次繞組匝數(shù)N2=200，一次側(cè)接入電壓U1=220V的交流電源，求二次側(cè)電壓U2。解：根據(jù)變壓器的變比公式K=U1/U2=N1/N2，可得U2=U1×N2/N1。將N1=1000，N2=200，U1=220V代入上式，U2=220×200/1000=44V。2.一臺三相變壓器，額定容量SN=1000kVA，一次側(cè)額定電壓U1N=10kV，二次側(cè)額定電壓U2N=0.4kV，求一次側(cè)和二次側(cè)的額定電流I1N和I2N。解：對于三相變壓器，額定容量SN=√3U1NI1N=√3U2NI2N。一次側(cè)額定電流I1N=SN/(√3U1N)=1000×1000/(√3×10×1000)≈57.74A。二次側(cè)額定電流I2N=SN/(√3U2N)=1000×1000/(√3×0.4×1000)≈1443.4A。3.已知一臺變壓器的空載損耗P0=2kW，短路損耗Pk=10kW，當負載系數(shù)β=0.8時，求變壓器的效率。解：變壓器的效率公式為η=[βSNcosφ2/(βSNcosφ2+P0+β2Pk)]×100%，假設(shè)cosφ2=0.8（一般情況下的功率因數(shù)）。先計算分子βSNcosφ2，假設(shè)SN為額定容量，這里不影響計算效率的相對值，可先不代入具體容量值。分子=0.8×SN×0.8=0.64SN。分母=0.64SN+2+0.82×10=0.64SN+2+6.4=0.64SN+8.4。則η=[0.64SN/(0.64SN+8.4)]×100%，若忽略SN（因為最終是相對效率），η=[0.64/(0.64+8.4/SN)]×100%，當SN足夠大時，可近似認為η=[0.64/(0.64+0)]×100%（這里只是為了簡化計算說明），η=0.64/(0.64+8.4)×100%≈92.16%。五、論述題1.論述變壓器在電力系統(tǒng)中的重要作用。答：變壓器在電力系統(tǒng)中具有極其重要的作用，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）電壓變換：在發(fā)電環(huán)節(jié)，發(fā)電機發(fā)出的電壓一般較低（如6.3kV、10.5kV等），為了減少輸電線路上的功率損耗和電壓降落，需要通過升壓變壓器將電壓升高到較高的電壓等級（如110kV、220kV、500kV等）進行遠距離輸電。在輸電過程中，電壓越高，電流越小，根據(jù)P=I2R，線路上的功率損耗就越小。在用電環(huán)節(jié)，用戶使用的電壓一般較低（如220V、380V等），需要通過降壓變壓器將高壓電降低到合適的電壓等級供用戶使用。因此，變壓器實現(xiàn)了不同電壓等級之間的轉(zhuǎn)換，滿足了發(fā)電、輸電和用電的不同需求。（2）電能分配：在電力系統(tǒng)中，通過變壓器可以將電能合理地分配到各個不同的用戶和負荷中心。例如，在變電站中，通過多臺變壓器和相應(yīng)的配電裝置，可以將高壓電能分配到不同的低壓線路，為不同類型的用戶（如工業(yè)用戶、商業(yè)用戶、居民用戶等）提供電能。（3）電氣隔離：變壓器可以實現(xiàn)一次側(cè)和二次側(cè)電路的電氣隔離，避免了一次側(cè)和二次側(cè)之間的直接電氣連接。這樣可以提高用電設(shè)備的安全性，防止一次側(cè)的故障（如短路、過電壓等）直接影響到二次側(cè)的設(shè)備和人員安全。同時，電氣隔離還可以減少干擾，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。（4）提高系統(tǒng)的靈活性和可靠性：變壓器的存在使得電力系統(tǒng)可以根據(jù)不同的運行方式和負荷需求進行靈活調(diào)整。例如，可以通過調(diào)整變壓器的分接頭來改變輸出電壓，以適應(yīng)不同的負載變化；在某臺變壓器出現(xiàn)故障時，可以通過切換其他變壓器來保證電力的持續(xù)供應(yīng)，提高了電力系統(tǒng)的可靠性和靈活性。（5）促進電力系統(tǒng)的發(fā)展：隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，對電壓等級和輸電容量的要求越來越高。變壓器技術(shù)的不斷進步和創(chuàng)新，為電力系統(tǒng)的升級和擴展提供了有力的支持。例如，大容量、高電壓等級的變壓器的研發(fā)和應(yīng)用，使得遠距離、大容量的輸電成為可能，促進了跨地區(qū)、跨國家的電力聯(lián)網(wǎng)和能源資源的優(yōu)化配置。2.分析變壓器故障產(chǎn)生的原因及預(yù)防措施。答：（一）故障產(chǎn)生的原因（1）制造質(zhì)量問題：在變壓器制造過程中，如果材料選用不當、工藝不良，可能會導(dǎo)致變壓器存在先天性缺陷。例如，繞組的匝數(shù)不準確、絕緣材料質(zhì)量不佳、鐵心的硅鋼片疊裝不整齊等，這些問題可能在變壓器運行一段時間后逐漸暴露出來，引發(fā)故障。（2）運行環(huán)境惡劣：變壓器長期運行在高溫、潮濕、污穢等惡劣環(huán)境中，會加速絕緣材料的老化和損壞。高溫會使絕緣材料的性能下降，降低絕緣強度；潮濕會使絕緣受潮，導(dǎo)致絕緣電阻降低；污穢會在套管等絕緣表面形成導(dǎo)電通道，引發(fā)閃絡(luò)和放電故障。（3）過負荷運行：當變壓器長期或短時間內(nèi)過負荷運行時，繞組中的電流增大，會使繞組發(fā)熱加劇，加速絕緣老化，甚至可能導(dǎo)致繞組短路。過負荷的原因可能是用戶用電負荷突然增加、電網(wǎng)故障導(dǎo)致負荷轉(zhuǎn)移等。（4）短路故障：外部短路故障（如線路短路）會在變壓器繞組中產(chǎn)生很大的短路電流，短路電流產(chǎn)生的電動力可能會使繞組變形、移位，同時短路電流產(chǎn)生的熱量會使繞組溫度急劇升高，損壞絕緣。（5）維護不當：缺乏定期的維護和檢查，沒有及時發(fā)現(xiàn)和處理變壓器存在的隱患，如油位過低未及時補充、冷卻系統(tǒng)故障未及時修復(fù)、保護裝置未定期校驗等，都可能導(dǎo)致故障的發(fā)生。（6）雷擊和過電壓：雷擊和操作過電壓會在變壓器繞組上產(chǎn)生很高的電壓，可能會擊穿絕緣，導(dǎo)致繞組短路或接地故障。特別是在沒有有效過電壓保護措