变压器的基本结构及主要部件

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一、油箱和冷却装置1、油箱油箱是油浸式变压器的外壳，由钢板焊成。变压器的铁芯和绕组置于油箱内。箱内注满变压器油，变压器油的作用是绝缘和散热。为了加强冷却，一般在油箱四周装有散热器，以扩大变压器的散热面积。常见油箱有两种类型：1）箱式油箱：一般用于中小型变压。2）钟罩式油箱：用于大型变压器。2、冷却装置变压器运行时产生的铜损、铁损等损耗都会转变成热量使油温上升，油密度减小升至油箱上部并进入散热器上部，在散热管中散热冷却后，油温下降，密度增加进入油箱下部，形成油的自然循环，不断把绕组和铁芯产生的热量带走。容量较大的变压器在散热器下部装有冷却风扇，对散热器上部进行风冷，以加快散热器上部油的冷却，可使油的自然循环速度加快，更有效地把热量散发到空气中去。大容量的变压器必须采用冷却装置，以散发足够的热量，冷却装置一般为可卸式，其中不强迫油循环的称散热器，强迫油循环的称为冷却器。1）变压器的冷却方式有：干式自冷式：AN；干式风冷式：AF；油浸自冷式：ONAN；油浸风冷式：ONAF；强迫油循环风冷式：OFAF；强迫油循环水冷式：OFWF；强迫油循环导向风冷式：ODAF；强迫油循环导向水冷式：ODWF。2）变压器的冷却方式是由冷却介质和循环方式决定的。油浸变压器分为油箱内部冷却和油箱外部冷却，油浸变压器的冷却方式是由四个字母代号表示：（1）个字母表示与绕组接触的冷却介质：O表示矿物油或燃点大于℃的绝缘液体；K表示燃点大于℃的绝缘液体；L表示燃点不可测出的绝缘液体。（2）第二个字母表示内部冷却介质的循环方式：N表示流经冷却设备和绕组内部的油流是自然的热对流循环；F表示冷却设备中的油流是强迫循环，流经绕组内部的油流是热对流循环；D表示冷却设备中的油流是强迫循环，在主要绕组内的油流是强迫导向循环。（3）第三个字母表示外部冷却介质：A表示空气；W表示水。（4）第四个字母表示外部冷却介质的循环方式：N表示自然对流；F表示强迫循环（风扇、泵等）。二、器身1、铁芯铁芯是变压器的主要部件之一，用以构成变压器的主磁路，变压器的铁芯结构基本形式有两种，一种叫芯式铁芯（内铁式铁芯），如下图：

一种叫壳式铁芯（外铁式铁芯），如下图：

1）变压器的铁芯由冷轧硅钢片组成，为了降低铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗，叠装铁芯用的冷轧钢硅钢片厚度为0.35～0.5mm，硅钢片的表面涂覆一层绝缘漆，而且采用斜接缝交叠方式叠装，斜接缝可降低铁芯到铁轭拐弯处的附加损耗。2）铁芯分铁芯柱和铁轭两部分，铁芯柱上套绕组，铁轭将铁芯连接起来，使之形成闭合磁路。铁芯柱用无纬玻璃丝带将硅钢片绑扎紧固，铁轭部是通过轭樑用夹紧螺栓将硅钢片夹紧，夹紧螺栓与硅钢片之间必须可靠地绝缘。3）为防止运行中变压器铁芯、夹件、压圈等金属部件感应悬浮电位过高而造成放电，这些部件均须单点接地。为了方便试验和故障查找，大型变压器一般将铁芯和夹件分别通过两个套管引出接地。2、绕组绕组也是变压器的主要部件之一，用以构成变压器的电路。电力变压器的铁心只采用芯式结构，所以它的绕组通常采用同心绕组，绕组都是以同一圆心的圆筒形线圈套在铁芯柱外面。1）绕组一般用绝缘纸包裹的铜线或者铝线绕成。接到高压电网的绕组为高压绕组，接到低压电网的绕组为低压绕组。一般情况下总是将低压绕组放在里面靠近铁芯处，将高压绕组放在外面，这主要是从绝缘要求容易满足和便于引出高压分接开关来考虑的。高压绕组与低压绕组之间，以及低压绕组与铁芯之间都必须有一定的绝缘间隙和散热通道（油道），并用绝缘筒隔开。绝缘距离的大小取决于绕组的电压等级和散热通道所需的间隙。2）同心式绕组按其结构可分为圆筒式、分段式、连续式、双饼式、纠结式、螺旋式、铝箔筒式。3）为了使绕组有效地散热，绕组设有散热油道。散热油道可分为无导向油道和有导向油道，无导向油道有垂直油道、垂直兼水平油道两种。3、绝缘材料及结构油浸式变压器的绝缘分为外绝缘和内绝缘两种。1）外绝缘外绝缘是指油箱外部的套管和空气的绝缘，主要是一次、二次绕组引出线的瓷套管，它构成了相与相之间和相对地的绝缘。变压器外部绝缘的材料主要是电瓷套管。2）内绝缘内绝缘是指油箱内各不同电位部件之间的绝缘，主要是绕组绝缘和内部引线的绝缘以及分接开关的绝缘等。变压器内部绝缘的主要材料有变压器油、绝缘纸板、电缆纸、皱纹纸等。绕组绝缘又分为主绝缘和纵向绝缘两大部分。（1）主绝缘是指绕组对地之间的绝缘、不同相之间的绝缘和同一相而不同电压等级之间的绝缘。（2）纵向绝缘是指同一电压等级的一个绕组不同部位之间，如层间、匝间、绕组对静电屏之间的绝缘。三、保护装置1、油枕油枕也叫储油柜，装在油箱的顶端，和油箱之间用管子连通。油枕容积为油箱容积的8%～10%。油枕的作用是：1）减少油和空气的接触，以减少变压器油受潮和氧化的机会；2）变压器油的体积随温度变化而膨胀或缩小时，油枕起着储油和补油的作用，使油面的升降在油枕内。3）油枕装有呼吸器，可使油枕上部空间和大气相通。油枕的侧面装有玻璃油面计，油面计一侧有温度油标，一般有-30°、20°、40°三条线，是变压器未投入运行前不同油温时的三个油面标志。通过油面计可以判别油位和油色是否正常。2、呼吸器呼吸器又叫吸湿器，由油封、容器、干燥剂组成。呼吸器的作用是使大气与油枕内部相通，并排除进入油枕内部空气中的水分及杂质。当油枕内的空气随着变压器油体积膨胀或缩小时，排出或吸入的空气都经过呼吸器，呼吸器内的干燥剂吸收空气中的水分，对空气起过滤作用，从而保障了油枕内的空气干燥而清洁。呼吸器内的硅胶吸潮后颜色由蓝色变为淡红色，表示硅胶已失去吸潮能力，变色后的硅胶在°度高温下烘焙8h，使水分蒸发，硅胶又还原成蓝色，可重新使用。3、防爆管或压力释放阀1）防爆管防爆管又称安全气道，顶部的防爆膜为一定厚度的玻璃或酚醛纸板，当变压器内部发生严重故障时，油箱内的压力骤增，可以冲破顶部的玻璃或酚醛纸板，油和气体向外喷出，以防止油箱破裂。2）压力释放阀目前多用压力释放阀代替防爆管，压力释放阀装于变压器的顶部。变压器一旦出现故障，油箱内压力增加到一定数值时，压力释放阀动作，释放油箱内压力，从而保护了油箱本身。在压力释放过程中，微动开关动作，发出报警信号，也可使其接通跳闸回路，跳开变压器电源开关。此时，压力释放阀动作，标志杆升起，并突出护盖，表明压力释放器已经动作。当排除故障后，投入运行前，应手动将标志杆和微动开关复归。4、气体继电器气体继电器也称瓦斯继电器，它是变压器的主要保护装置，安装在变压器油箱与储油柜的连接管上。有1%-1.5%的倾斜角度，以使气体能流到瓦斯继电器内，当变压器内部故障时，由于油的分解产生的油气流，冲击继电器下挡板，使接点闭合，跳开变压器各侧断路器。若空气进入变压器或内部有轻微故障时，可使继电器上接点动作，发出预报信号，通知相关人员处理。瓦斯继电器上部装有试验及恢复按钮和放气阀门。瓦斯继电器上部有引出线，分别接入跳闸保护及信号。瓦斯应有防雨罩，防止进水。通过收集分析瓦斯继电器的气体，可以分析判断变压器内部故障的情况，瓦斯继电器应定期进行动作和绝缘校验。5、温度计温度计安装在油箱上盖的测温筒内，用来测量油箱内上层油温，监视变压器的运行温度，保证变压器的安全运行。1）35kV电压等级以下的变压器，常用信号温度计和水银温度计，容量较大的变压器均用信号温度计。温度计由温包、导管和压力计组成。将温包插入箱盖上注有油的安装座中，使油的温度能均匀地传到温包，温包中的气体随温度变化而胀缩，产生压力，使压力计指针转动，指示温度。2）大型变压器还安装有PT（铜铂）的电阻，该电阻阻值随温度呈线性变化，可以在控制室观察变压器温度。变压器的温度计除指示变压器上层油温和绕组温度以外，另一个作用是作为控制回路的硬接点启动或退出冷却器、发出温度过高的报警信号。6、净油器净油器又称热虹吸过滤器，用于改善运行中变压器油的性能，防止油的迅速老化。净油器内装满吸附剂（硅胶），运行中的变压器油由于油箱上、下有温差，可使变压器油从上向下经过装在变压器油箱一侧的净油器形成对流，油流过硅胶后，其中水分、杂质、酸和氧化物就会被硅胶吸收，从而使油净化，延长变压器油的运行周期。四、调压装置为了稳定负荷中心电压，调节无功潮流或调节负载电流、联络电网，均需对变压器进行电压调整。变压器调压一般是通过分接开关完成的。1、分接开关的作用是：通过调节分接开关档位，可以改变高压绕组匝数，调整电压，保证电网电压在合理范围内变动。分接开关一般从高压绕组中抽头，因为高压侧电流小，引线截面积及分接开关的接触面可以减小，减少了分接开关的体积。2、调压方式分为无励磁调压和有载调压两种。1）无励磁调压无励磁调压是在停电情况下，变换高压侧分接头来改变期绕组匝数进行调压。6～10KV双绕组电力变压器多采用中性点调压方式。无载分接开关又称无励磁分接开关，一般设有3个分接位置。操作部分装于变压器顶部，经操作杆与分接开关转轴连接。当一次侧电压偏高时，可将分解开关切换到+5%的分接头（I）档，电压偏低时，可将分界开关切换到-5%的分接头（IIⅠ）档，当一次侧电压接近额定电压值时，可将分切开关切换到额定档位（ⅠⅠ）档。二次侧均可获得额定电压值。切换无载分接开

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