变压器组成及作用

关于变压器组成及作用概述

电力变压器是一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压（电流）变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压（电流）的设备。当一次绕组通以交流电时，就产生交变的磁通，交变的磁通通过铁芯导磁作用，就在二次绕组中感应出交流电动势。二次感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成正比。主要作用是传输电能，因此，额定容量是它的主要参数。额定容量是一个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以kVA或MVA表示，当对变压器施加额定电压时，根据它来确定在规定条件下不超过温升限值的额定电流。现在较为节能的电力变压器是非晶合金铁心配电变压器，其最大优点是，空载损耗值特低。最终能否确保空载损耗值，是整个设计过程中所要考虑的核心问题。当在产品结构布置时，除要考虑非晶合金铁心本身不受外力的作用外，同时在计算时还须精确合理选取非晶合金的特性参数。国内生产电力变压器较大的厂家有特变电工，保变天威，西电集团，山东电力设备厂等。

变压器基本结构部件是铁芯和绕组，由它们组成变压器的器身，为了改善散热条件，大、中容量变压器的器身浸入盛满变压器油的密封邮箱中，各绕组与外电路的连接则经绝缘套管引出。为了使变压器安全可靠运行，还设有储油柜、气体继电器和安全气道等附件。

附件组成部分有：1-铭牌；2-信号式温度计；3-吸湿器；4-油标；5-储油柜；6-安全气道；7-气体继电器；8-高压套管；9-低压套管；10-分接开关；11-油箱；12-放油阀门；13-器身；14-接地板；15-小车

第2页,共22页，2024年2月25日，星期天第3页,共22页，2024年2月25日，星期天第4页,共22页，2024年2月25日，星期天第5页,共22页，2024年2月25日，星期天铁芯铁芯即作为变压器的磁路，又做为变压器的机械骨架。为了提高导磁性能，减少交变磁通在铁芯中引起的损耗，变压器的铁芯都采用厚度为0.35—0.5mm的电工钢片叠装而成。电工钢片的两面涂有绝缘层，起绝缘作用。大容量变压器多采用高磁导率、低损耗的冷轧电工钢片。电力变压器的铁芯一般都采用心式结构，其铁芯可分为铁芯柱（有绕组的部分）和铁轭（联接两个铁芯柱的部分）两部分。绕组套装在铁芯柱上，铁轭使铁芯柱之间的磁路闭合。在铁芯柱与铁轭组合成整个铁芯时，多采用交叠式装配，使各层的接缝不在同一地点，这样能减少励磁电流，但缺点是装配复杂，费工费时。在一般变压器中，铁芯柱截面采用外接圆的阶梯形。只有当变压器容量很小时才采用方形。交流磁通在铁芯中会引起涡流损耗和磁滞损耗，使铁芯发热。在大容量变压器的铁芯中往往设置油道，铁芯浸在变压器油中，当油从油道中流过时，可将铁芯中的热量带走。第6页,共22页，2024年2月25日，星期天绕组绕组是变压器的电路部分，用来传输电能，一般分为高压绕组和低压绕组。接在较高电压上的绕组称为高压绕组；接在较低电压上的绕组称为低压绕组。从能量的变换传递来说，接在电源上，从电源吸收电能的绕组称为原边绕组（又称一次绕组或初级绕组）；与负载连接给负载输送电能的绕组称为副边绕组（又称二次绕组或次级绕组）。绕组一般是用绝缘的铜线绕制而成。高压绕组的匝数多、导线横截面小；低压绕组的匝数少，导线横截面大。为了保证变压器能够安全可靠的运行以及有足够的使用寿命，对绕组的电气性能、耐热性能和机械强度都有一定的要求。第7页,共22页，2024年2月25日，星期天绕组型式绕组是按照一定规律连接起来的若干个线圈的组合。根据高压绕组和低压绕组相互位置的不同，绕组结构型式可分为同心式和交叠式两种。同心式绕组是将高压绕组和低压绕组同心地套装在铁芯柱上。为了绝缘方便，低压绕组紧靠着铁芯，高压绕组套装在低压绕组的外面，两个绕组之间留有油道。油道一是作为绕组间的绝缘间隙；二是作为散热通道，使油从油道中流过冷却绕组。在单相变压器中，高、低压绕组均分为两部分，分别套装在两铁芯柱上，这两部分可以串联或并联；在三相变压器中属于同一相的高、低压绕组套装在同一铁芯柱上。同心式绕组的结构简单、制造方便，心式变压器一般都采用这种结构。交叠式绕组是将高压绕组和低压绕组分成若干线饼，沿着铁芯柱交替排列而构成。为了便于绝缘和散热，高压绕组与低压绕组之间留有油道并且在最上层和最下层靠近铁轭出安放低压绕组。交叠式绕组的机械强度高，引线方便，壳式变压器一般采用这种结构。第8页,共22页，2024年2月25日，星期天铭牌产品投放市场后，固定在电机、电器或机械设备上需要向用户提供识别、铭记、使用指导等信息的标牌第9页,共22页，2024年2月25日，星期天信号式温度计变压器在运行过程中，其内部绕组温度会随负荷的增大而升高，变压器油将绕组的温升，通过其周围油的不断循环而散发出去。为此，变压器就需要一种设备对其油温的变化进行监控—温度计。电力变压器采用专用压力式温度计，通过测量变压器顶层油温，输出接点信号控制风扇的启停，及温度报警系统，以达到监控变压器油面温升的目的，从而间接的控制变压器绕组温度，确保变压器正常运行。第10页,共22页，2024年2月25日，星期天吸湿器在变压器上，吸湿器通常与储油柜配合使用，内部充有吸附剂、硅胶或活性氧化铝，过去曾用过氯化钙，下部带有盛油器，用以过滤、清除吸入空气中的杂质和水分，吸附剂采用硅胶时常在其中放入一部分变色硅胶，当变色硅胶由蓝色变为淡红色时，表明吸附剂已受潮，必须更换或干燥。一旦变压器与大气直接接触，吸入了空气中的杂质和水分后，整台编译器的变压器油就会变质。特别是100千伏安以上的变压器，其体积相对要大、接触面也广，变压器油更易受潮。这时，吸湿器上的吸附剂就会把潮气吸干，以保证变压器的正常运转。否则，供电应急抢修人员就无法在第一时间观测到变压器油色的变化，如果长期不管，不仅会烧坏变压器，还会殃及其他带电线路的安全、可靠、稳定运行。第11页,共22页，2024年2月25日，星期天油标管用于油浸变压器上的油面显示装置，一般安装在油枕侧面第12页,共22页，2024年2月25日，星期天储油柜

（油枕）储油柜是大型油浸式变压器必备的保护性器件，起作用首先是补偿绝缘油因温度变化而产生的气体膨胀或收缩，其次是将绝缘油与空气和水分隔离，防止绝缘油吸湿和氧化。因此储油柜对水分和空气隔离性能的好坏直接影响变压器内部绝缘器件的寿命。第13页,共22页，2024年2月25日，星期天安全气道

（防爆管）

安全气道（防爆管）：大容量变压器的油箱盖上装有安全气道，它是一个长的钢筒，下面与油箱相通，上端装有防爆膜。当变压器内部发生严重故障产生大量气体时，油箱内部压力迅速升高而冲破安全气道上的防爆膜，喷出气体，消除压力，以免产生重大事故。

第14页,共22页，2024年2月25日，星期天气体继电器气体继电器（瓦斯继电器）：装在变压器的油箱和储油柜间的管道中，主要保护装置。内部有一个带有水银开关的浮筒和一块能带动水银开关的挡板。当变压器发生故障，产生的气体聚集在气体继电器上部，油面下降，浮筒下沉，接通水银开关而发出信号；当变压器发生严重故障，油流冲破挡板，挡板偏转时带动一套机构使另一水银开关接通，发出信号并跳闸，切除变压器的电源。

第15页,共22页，2024年2月25日，星期天高、低压套管变压器套管是变压器箱外的主要绝缘装置，变压器绕组的引出线必须穿过绝缘套管，使引出线之间及引出线与变压器外壳之间绝缘，同时起固定引出线的作用。因电压等级不同，绝缘套管有纯瓷套管、充油套管和电容套管等形式。纯瓷套管多用于10kV及以下变压器，它是在瓷套管中穿一根导电铜杆，瓷套内为空气绝缘。充油套管多用在35kV级变压器，它是在瓷套管充油，在瓷套管内穿一根导电铜杆，铜杆外包绝缘纸。电容式套管由主绝缘——电容芯子，外绝缘——上下瓷件，连接套筒，油枕，弹簧装配，底座，均压球，测量端子，接线端子，橡皮垫圈，绝缘油等组成。它用于100kV以上的高电压变压器上套管型号表示说明

第16页,共22页，2024年2月25日，星期天分接开关电力变压器的分接开关是用来调节变压器输出电压的。由于电力系统电网中各处的电压不是完全相同的，为了使得变压器无论安装在电网什么位置都能输出额定电压，就在变压器的高压绕组设置了多次抽头，并将抽头接到分接开关上，通过开关于电网相连。这样，可以通过分接开关与不同的变压器绕组抽头连接来改变变压器高低压绕组的匝数比，从而达到调节变压器输出电压的目的。分接头有无载调节和有载调节两种，前者只能在变压器于电网脱开后调节分接开关位置，而后者可以在变压器运行工况中调节分接头位置。一般配电变压器，如果没有特殊的要求，都采用无载调压分接头开关，调节档次为±5%额定电压，容量稍微大一些是可以是±2X2.5%。而采用有载调压分接头的，可以有±5X1.25%、±7X1.0%等等许多组合第17页,共22页，2024年2月25日，星期天油箱

油浸式变压器均要有一个油箱，装入变压器油后，将组装好的器身装入其中，以保证变压器的正常工作。油箱是变压器的外壳，用质量好的钢板焊接而成，能承受一定压力，某些部位还具有防磁化性能。大型变压器油箱均采用钟罩式。第18页,共22页，2024年2月25日，星期天放油阀门当变压器内部发生故障（过热、短路、击穿等）时，变压器油会急剧膨胀，使变压器内部压力增大，不利于变压器运行，此时需将变压器内部非正常压力排放出去，故在变压器油箱本体接有放油阀门，加压力释放。第19页,共22页，2024年2月25日，星期天冷却风扇用风扇提高变压器本体散热的效果的一种方式第20页,共22页，2024年2月25日，星期天变压器冷却方式a.干式自冷（AN）：一般用于小容量变压器。由于空气比油的冷却作用差，因此电流密度要选低一些。b.干式风冷（AF）：绕组下部设有风道并用冷却风扇吹风，使散热效果提高。c.油浸自冷（ONAN）：这种方式维修简单，应用广泛。绕组和铁芯产生的热量，首先通过虹吸作用传到油中，进而传至油箱壁或散热器，在通过辐射和空气对流从油箱外部表面或散热器扩散出去。冷却的油向下流动，在冷却器身后上升，而形成自然循环冷却d.油浸风冷（ONAF）：用风扇向油浸自冷散热器吹风以提高散热效果的一种方式。风冷式散热器表面的对流传热率是自冷式的2~3倍，因此，对同一损耗它所需的冷却面积约为自冷式的一半。对于负载率较低的变压器，只在高峰负载时使用风扇，负载减小时也可以关闭风扇以自冷方式运行。e.强油自冷（OFAN）：将散热器组另行放置在旁侧，在它与油箱本体连接的管路中间安装油泵，使油泵做强迫循环的一种方式。f.强油风冷（OFAF）：是在强迫自冷式的散热器组上以各种方法安装风扇的冷却方式，但是最广泛采用的是在油箱周围安装强油风冷式冷却装置。强油循环的冷油由