变压器基础知识培训系列课件.ppt

1、变压器基础知识培训系列课件项目一：油浸式电力变压器基础知识第二章：变压器绝缘基础知识第三章：线圈制造基础知识第四章：器身装配基础知识第五章：引线装配基础知识第六章：器身干燥基础知识第七章：总装配基础知识项目二：铁心制造基础知识,第一章 油浸式电力变压器基础知识,一、什么是变压器,变压器是根据电磁感应原理制造出来的能够输送电能、改变电压、但不改变频率的一种静止的电器。,1、变压器工作原理 它有一个共用的铁芯和与其交链的几个绕组，且它们之间的空间位置不变。当某一个绕组从电源接受交流电能时，通过电感生磁、磁感生电的电磁感应原理改变电压(电流)，在其余绕组上以同一频率、不同电压传输出交流电能。因此，变

2、压器的主要结构就是铁心和绕组。,2、变压器用途,由于电力做为能源，可以从能源产地将煤炭、石油、天然气或核能转换成电力后，很方便地通过变压器由输电线路将电能输送到需要动力能源地地方。一般情况下，能源基地和需要能源地地方会有一定地距离，为了经济地远距离地输送电力，必须将发电机电压提高到输电电压，而电力用户处，再将输电电压降低到用户使用电压，升高和降低电压设备是变压器。,器身一般装在油箱或外壳之中，在配制调压、冷却、保护、测温和出线等装置，就成为变压器的结构整体。,二、变压器的分类,1、根据使用对象分类： 电力变压器：将一个电力系统的交流电压和电流 值变为另一个电力系统的不同电压 和电流值借以输送电

3、能的变压器。 配电变压器：指容量较小.由较高电压降到最后 一级配电电压，直接做配电用的电 力变压器。,变流变压器：在直流输电系统中向变流器供电的电力变压 器，也属于工业用变压器。 试验变压器：供各种电气设备和绝缘材料做电气绝缘性能 试验用的变压器，也属于工业用变压器。 此外有用于不同工业的专业变压器，如：电炉变压器.整流变压器.牵引变压器.启动变压器.矿用变压器.防爆变压器.船用变压器。,2、电力变压器根据使用要求不同或本身结构上的差异， 又可分为: 油 浸 式 变 压器:铁心和绕组浸入油中的变压器。 液体浸渍式变压器:采用非矿物油.人工合成的绝缘液体 作为 冷却介质的变压器。 气 体 绝缘变

4、压器:采用人工合成的某种气体做为冷却和 绝缘介质的变压器。 干 式 变 压 器:用铁心和绕组都不浸入绝缘液体中的 变压器,3、按结构和使用要求分：,发电厂自用变压器 升（降）压变压器 发电机变压器 串联变压器 联络变压器,自耦变压器 双绕组变压器 多绕组变压器 分裂变压器 密封式变压器 有载调压变压器 无励磁调压变压器,密封式变压器：变压器内部介质和外部大气相隔绝,避免互相交 换，属一种非呼吸式变压器。 双绕组变压器：只包括高.低压两绕组的变压器。 多绕组变压器：每相上有两个以上绕组，分别连接到电压等级 不同的线路上的变压器。常见的为三绕组变压 器，既有高.中.低三个绕组。,有 载 调压变压器

5、：装有有载调压分接开关，能在负载下进 行调压的变压器。 无励磁调压变压器：装有无励磁分接开关且只能在无励磁情 况下进行调压的变压器。 串 联 变 压 器：也叫增压变压器，是具有一个改变线路 电压的串联绕组。,联络变压器:变电站或电厂用以联接两个电压不同的输电系 统，并可按电力潮流的变化，每侧都可以作为 一次或二次侧使用的变压器包括自偶变压器和 多绕组变压器。 自耦变压器:至少有两个绕组具有公共部分的变压器，自偶 变压器中绕组之间除通过磁通偶合外,有电路 上的直接联结,因此与同容量双绕组变压器相 比,结构尺寸可较小。,发电厂自用变压器：简称厂用变,是电厂内作为动力和照明等电 源用的变压器,一般阻

6、抗较高,多直接用于 发电机母线。 分 裂 变 压 器：这种变压器有两个或两个以上低压绕组， 可单独或并联运行。发电厂自用变压器多 采用这种形式的变压器。 升（降）压变压器：是指将一种电压等级升（降）到另一种电 压等级的变压器。,发电机变压器：低压侧与发电机母线相联，直接将电 压升高送上输电线路的变压器，是一 种升压变压器用做电厂的主变压器。,750kV 电抗器,目前生产过的330kV电压等级变压器，其最大容量达400000kVA，最小容量仅为50000kVA,220kV单相组合式变压器,运行于四川红叶水电站10000kVA/220kV电抗器,运行于成都铁路局绵阳段,运行于国网公司首条750kV

7、兰州东-官厅线路35kV产品,用非晶合金材料制造的变压器铁芯，其空载损耗较常规S9系列下降7080%，空载电流较S9系列下降50% ，负载损耗也较常规S9系列变压器下降20% ，其明显的节能、降耗特点被称为二十一世纪的“绿色产品”。,隔爆变,H级干式变压器,三、油浸电力变压器主要组成部分,油浸式电力变压器主要由铁心、绕组、绝缘介质、油箱、附件组成 1、铁心: 是变压器的磁路,它由电工硅钢片及夹紧装置组成,它有两个作用:一是铁心的磁导体构成了变压器的磁路,它把一次电路的电能转为磁能,由自己的磁能转变为二次电路的电能,因此它 是能量转换的媒 介;二是铁心外面套有绕组,支 持着引线,几乎安装了变压器

8、内部的所有部件。,2、绕组:是变压器输入和输出电能的电气回路，通常 是按原理或按规定的联结方法连接起来，绕组 主要作用是:一次绕组将系统的电能引进变压器 中，而二次绕组将电能传输出去，因此绕组是 传输和转换电能的主要部件。,3、绝缘介质：对于油浸式变压器而言，为了减少变压器内部 的主纵绝缘距离而充以变压器油（矿物油）， 绝缘介质另外一个作用是散出绕组和铁心在运 行时所产生的热量。 4、油 箱：可分为箱盖式和钟罩式油箱，它的作用是 使变压器构成一个完整的结构整体。,5附件,连接发电机与电网的升压变压器,5、附件 变压器附件主要包括冷却装置、保护装置、调压装置、出线装置和测量装置五大部分。 冷却装

9、置冷却器、散热器保护装置储油柜、油位计、 压力释放阀、净油器、吸湿器、气体继电器 调压装置分接开关（无励磁分接开关、有载分接开 关） 出线装置高、中、低压套管、电缆接线 测量装置套管型电流互感器、油流计、温度计、色谱检仪、 油位检测计,（1）套管：变压器套管根据变压器所连接的输变电线路、 电压等级选取，它不仅作为引线对地绝缘， 而且担负着固定引线的作用，同时套管又是 载流组件之一，用它将变压器内的绕组引出 线与电力系统或用电设备进行电气连接。,（2）分接开关：变压器分接开关可以分为两种，一是无 励磁分接开关，二是有载分接开关。它 的作用是使用电网供给稳定的电压，控 制电力潮或调节负载电流。它的

10、选取主 要根据开关触头所处位置的绝缘水平及 负载电流的大小。,（3）储油柜： 可分为普通式储油柜和密封式储 油柜，密封式 储油柜又或分为隔膜式储油柜和胶囊式储油柜， 它的作用是为变压器油因温度变化而造成体积 的变化提供一定的空间，另外密封式储油柜中 的隔膜或胶囊保证了油不与空气接触，起到了 防止油老化的作用。储油柜大小根据变压器总 油量5%选取。,（4）吸湿器:安装在储油柜上，作用是吸收储油柜中的水分。 （5）净油器:安装在油箱上，内部装有吸附剂，作用是吸收变压器油内的水分及杂质，变压器安装密封或储油柜一般不装净油器。,（6）冷却装置：是将变压器在运行中由损耗所产生的热量散 发出去，以保证变压

11、器安装运行，冷却装置 一般是手拆卸的，不强油循环的称为散热器， 强油循环的称为冷却器，具体分为如下几种： 自然冷却装置称为散热器，吹风冷却装 置称 为风冷散热器，强油风冷冷却装置称为冷却 器，强油水冷却装置称为水冷却器。,（7）压力释放阀：是一种安全保护阀门，作用是防止变 压器内部发生故障，而使油箱发生爆 裂，释放阀安装在变压器箱盖或侧壁 上，变压器油量增加释放阀加大或数 量增加。,（8）气体继电器：气体继电器安装在储油柜与箱盖之 间，在变压器内部故障产生的气体或 油流的作用下，接通信号或跳闸回路， 它是变压器的主要安全保护装置，继 电器所配的集气盒作用是收集变压器 运行时所产生的气体，便于检

12、查人员 对气体进行色谱分析。,（9）温度计：目前在变压器应用的温度计有四种：水银温 度计、信号温度计、绕组温度计和电阻温度 计。所有油浸式变压器均有 水银温度计。,铁心,线圈,线圈 组装,器身,引线装配,总装配,变压器加工的基本流程,绝缘件 加工,第二章、变压器绝缘基础知识,一 、电力变压器绝缘的作用 电力变压器绝缘是电力变压器，特别是超高压电力变压器的重要组成部分，它不仅对变压器的单台极限容量和运行可靠性具有决定性意义，而且对变压器的经济指标也具有重要影响。,二、产品正常运行对绝缘性能的要求,1 电气性能方面的要求： 电气性能方面的要求。为保证电力变压器在长期工作电压及突发性过电压的作用下正

13、常运行，对电力变压器绝缘及绝缘材料有耐电强度、绝缘电阻、吸收比、介质损失角正切值等方面的要求。,（1）绝缘电阻：绝缘材料受潮后，绝缘电阻会显著下降。 （2）电气强度：当电场强度超过该介质所能承受的允许值，该 介质失去了绝缘性能，为电击穿。此时的电压 为击穿电压，击穿电压与温度、湿度等因素有 关。 （3）介质损耗：在交变电场中，绝缘材料吸收电能以热形成耗 散的功率为介质损耗。介质损耗也越大，介质 温度越高，材料老化越快。,2、 机械性能方面的要求,在变压器发生短路故障时，特别是发生三相短路情况 下，将产生很大的电动力，甚至使线圈及绝缘件遭到损 坏。因此，对变压器绝缘及绝缘材料要求要有一定的机 械

14、强度，提高变压器尤其是线圈的动稳定性，要求变压 器使用的绝缘件及绝缘材料在短路电动力的作用下不发 生变形、移位，保证变压器运行的可靠性。,3、对耐热性能方面的要求,变压器运行中的线圈导线，由于产生的基本损耗和附 加损耗，铁心中的磁滞损耗和涡流损耗，以及漏磁通在钢 结构件中的杂散损耗而发热。在高温下，无论是长期运行 还是短期释放，都将加速绝缘材料老化，缩短变压器寿命。,4、 化学性能及其他要求,油浸式变压器最基本的绝缘材料是绝缘纸板及变压器油，因此要求变压器油在产品运行时具备不含有气泡、乙炔等杂质，更重要的是所有绝缘材料与变压器油不发生化学反应。同时，变压器油本身在变压器正常运行时不发生裂解等化

15、学反应。,三、 变压器绝缘分类及主要绝缘材料,1.绝缘材料的定义：绝缘材料又称（电介质），体积电阻率为 1091022cm的物质所构成的材料在电工上为绝缘材料。绝缘材料的特点：通交流、阻直流 2.绝缘材料的耐热等级：变压器在运行过程中,所能承受的最高允许温度.,变压器绝缘的分类,变压器的绝缘,外部空气的绝缘,套管在空气部分的放电距离,空气间隔,线圈的绝缘,内部绝缘,套管在油中部分的放电距离,引线（在线圈间及线圈与套管间联线）的绝缘,自线圈 至油箱 的绝缘,主绝缘,相间绝缘,纵绝缘,同一线圈 各引线间 的绝缘,距接地部 分及其他 线圈的绝缘,分接开关绝缘,1、变压器的内部绝缘,变压器的内部绝缘可

16、分为主绝缘和纵绝缘。 主绝缘：每一线圈对接地部分及其他线圈间的绝缘。例如：成 型绝缘筒、围板等。 纵绝缘：线圈的匝绝缘（导线的纸包绝缘）、层间绝缘（圆筒 式线圈）、饼式线圈线饼间的绝缘（油隙垫块）等。 将绝缘分为主绝缘和纵绝缘的方法也适用与干式变压器。,2、油浸式变压器的常用绝缘材料,1）变压器油：变压器油的成分是环烷烃、烷烃和芳香烃，以及其他一些成分。它是油浸式变压器的最基本的绝缘材料，充满整个变压器油箱中，起着绝缘、散热和消弧的作用。 2）油纸绝缘：油浸式变压器绝缘结构中所用的主要绝缘材料是变压器油和绝缘纸，即油纸绝缘结构。变压器油与绝缘纸相结合具有很高的耐电强度。比两者分开单独的油和纸任

17、何一种材料都高得多。 3）电缆纸：一般是由未漂白硫酸盐纸浆抄纸而制成。在变压器中采用型号为DLZ-08和DLZ-12的电缆纸，主要作用是做导线绝缘和线圈层间绝缘，引线包扎绝缘等。,4）绝缘纸板：在油浸式变压器绝缘结构中，绝缘纸板的应用最为广泛。它由木质纤维或掺有适量棉纤维的混合纸浆经抄纸，压光而制成。 在绝缘纸板的型号中，DY代表供在油中使用的电工纸板。字母后面的百分数代表绝缘纸板的组成成分，其中分子是未漂白的硫酸盐木浆的百分比，分母为新布浆的百分比。例如DY 100/00表示供在油中使用的电工纸板，其组成成分为未漂白的硫酸盐木浆不低于100%，新布浆为0。5）电工层压木:采用优质硬木加工制成

18、,常规用来制造电工层压木的木材有桦木、红木等，其耐热等级为A级。通常层压木用来制作变压器内部的引线支架、垫块等电气性能要求不高，但机械性能要求较高的绝缘结构件。,我厂生产的H级干式变压器常用固体绝缘材料有NOMEX绝缘纸、二苯醚玻璃布板、聚酰亚胺层压制品等，常用的浸渍漆为ET-90N绝缘清漆（线圈浸渍）、TJ1357-2绝缘清漆（引线及绝缘材料表面覆盖）。 H级干式变压器由于绝缘材料耐热等级高，过负载能力强，H级绝缘性能优于F级绝缘材料。,3、干式变压器绝缘材料,四、绝缘件的加工工艺要求,1.去除毛刺： 绝缘件上的毛刺在变压器运行中将会脱落，其在电场作用下，沿电力线排列起来，形成通电的小桥，缩

19、短了爬电距离。 2.圆角化处理： 绝缘件上的尖角容易积聚电场中自由运动的电子，使尖角处局部场强增大,易引起局部放电，降低绝缘材料的电气性能。因此去除楞角，可均匀电场分布，防止绝缘介质的游离或放电。提高局部放电起始电压。,3.防潮处理： 绝缘件中的含水量太大,会使绝缘电阻下降,介质损耗 增加,会加速绝缘件的老化,减少变压器的寿命。 绝缘材料的使用寿命一般为20年，按6度法则计算，温 度每升高或降低6度，绝缘老化的寿命就会降低一半或提高 一倍。,绝缘件清洁： 变压器绝缘件上若有灰尘，易引起表面放电，这些杂质扩散到变压器油中，还会降低变压器油的电气强度。灰尘及杂质落入变压器油中，在变压器油沿电力线形

20、成通电小桥，开始为漏电通道，最后导致击穿。,缘件含水量大的危害： 会造成绝缘电阻增大，加速绝缘件老化，减少变压器寿命 会造成绝缘件变形，如纸圈收缩变形，尺寸不稳定。绝缘件中的水份将进入变压器油中，造成变压器油的含水量增加，变压器油的电气性能下降，即变压器油的击穿电压降低。,地屏的作用： 由于电力变压器的铁心为阶梯圆形结构而产生尖角，变压器励磁后尖角处场强增大，当达到局部放电场强时，便开始局部放电，甚至可能引起事故发生，因此在变压器内绕组与铁心之间加放地屏，使位于接地屏蔽之间的铁心尖角产生的畸变电场不能穿透到外部而影响到绕组。 地屏的工作原理： 利用开口金属环屏蔽尖角，使尖角处的曲率半径加大，使

21、其接近铁心柱直径，对地电极减小，降低场强，游离放电减小。,地屏的作用及工作原理,静电板的作用及工作原理,静电板的作用： 改善端部电场，提高局部放电起始电压。对线圈端部的线段进行电容补偿，改善线圈在冲击电压作用下的初始分布，均匀电场。 静电板的工作原理： 通过一定厚度的开口金属环，静电板的端部曲率半径较大，使端部电场降低。对线圈端部线段起到电容补偿作用，使线圈冲击电压分布得到改善，局部放电量减小。由于静电板出头是一个悬浮电位，须将出头与引线焊接在一起。,角 环 的 作 用：增大爬电距离，分隔油隙，提高端部油 隙的爬电距离。 角环的工作原理：线圈端部的绝缘放电主要决定于端部最 大场强，增大爬电距离

22、可使作用于油隙 的最大场强小于油隙的许用场强。,角环的作用及工作原理,垫块的冲制过程是：把剪好的条料先放入倒边机进行倒边处理，再经密实机密实处理，最后在冲床上冲制成型。,为了保证绕组经干燥压紧后能达到设计要求的高度，一方面要严格控制纸板厚度公差，另一方面应对垫块进行预压。其压力应尽量接近垫块在绕组使用中的压力。以保证绕组高度的稳定性。,热压机,滚圆机,瓦楞机,折弯机,剪圆机,剪板机,钻铣床,精密裁板锯,冲床,滚剪机,从法国引进的绝缘件加工中心。 实现三维立体加工绝缘件，使复杂形状的绝缘件的加工变的简单易行。,第三章、铁心制造基础知识,一、铁心的作用 是变压器的磁路，它由电工硅钢片及夹紧装置组成

23、，它有两个作用：一是铁心的磁导体构成了变压器的磁路，它把一次电路的电能转为磁能，又由自己的磁能转变为二次电路的电能，它是能量转换的媒介。二是铁心外面套有绕组，作为骨架,支持着引线，几乎安装了变压器内部的所有部件。 变压器铁心是框形闭合结构。其中套线圈的部分成为心柱，不套线圈只起闭合磁路作用的部分称为铁轭。,二、铁心的组成 铁心是由铁心本体、夹紧件、绝缘件和接地片等组成。 1、铁心本体 铁心本体是用导磁性能良好的冷轧硅钢片制造成的。 2、夹紧件 夹紧件是将铁心片成为整体的紧固结构。 夹紧件组成部分：夹件、垫脚、支撑件、拉板、拉紧 螺杆、拉带、心柱绑扎带。,三、硅钢片知识,1、 硅钢片的化学成分

24、冷轧硅钢片的化学成分是质量分数分别为35的硅、 0.06的碳、0.15的锰、0.03的磷、0.25硫，其余为铁 硅：能够减少磁滞损耗，同时可提高磁导率和电阻率。 碳、硫、锰、磷是硅钢片有害杂质，能够减少磁导率，增加磁滞损耗，使硅钢片变脆，因此应尽可能降低硅钢片中的有害杂质。,2、硅钢片的分类 硅钢片按轧制方法，可分为热轧硅钢片和冷轧硅钢片两种。热轧硅钢片，是将含硅的钢材经热轧机和相应的热处理制成的一种硅钢片。采用热轧硅钢片叠装的铁心，磁通密度大于1.45T时，其空载损耗和空载电流显著增加。冷轧硅钢片是由冷轧机制成的，它具有较小的单位损耗、较小的励磁容量和较高的磁通密度。允许设计的磁通密度高达1

25、.89T。 硅钢片按晶粒取向性，可分为取向和非取向量大类，晶粒取向硅钢片的晶粒排列有一定的规律和方向，无取向硅钢片的晶粒排列没有一定的规律和方向。,3、常用硅钢片牌号含义,30Q120 30：厚度为0.3mm，Q：取向 ， 120：损耗为1.2W/Kg,四、铁心的损耗,1、磁滞损耗： 由于铁心受交变电流周期性变化的影响，铁磁材料 磁偶极子的排列也随着作周期性变化并产生磁滞现 象，因而产生铁心交变磁化的功率损失，称为磁 滞损耗。如铁心钢拉板采用不导磁材料是为了减少 磁滞损耗。,2、涡流损耗： 当穿过铁心的磁通发生变化时，在铁心内部产生涡流，它环流与磁通向量垂直的平面内，根据楞次定律，涡流产生的磁

26、化力总是力图阻止原有磁化力的变化，因而产生涡流损耗。 如铁心用带有绝缘漆膜的薄硅钢片叠制是为了减少涡流损耗。,五、铁心的分类 铁心分两大基本结构形式，壳式和心式 壳式：线圈被铁心包围的称壳式 心式：铁心被线圈包围的称心式 我厂产品铁心主要是心式，三相三柱铁心、三相五 柱铁心。,六、铁心的截面和心柱直径,1、 铁心的截面 变压器铁心截面分为心柱截面和铁轭截面。心柱截面形状与线圈截面 形状是互相适应的。在选定心柱截面时，遵守三个原则： a) 心柱的填充系数（利用系数）要高，也就是心柱的几何截面与其外 接圆面积之比要大； b) 铁心加工和装配容易； c) 要考虑在心柱夹紧时，防止局部变形而超差。,铁

27、轭截面形状可以自由些，但要易于装配和便于引线，且应等于或大于心柱截面。现在采用斜接缝铁心，铁轭截面往往与心柱截面形状相同，或者是级数与级宽相同，这是叠积要求所决定的。 我厂110kV级变压器多采用五级步进搭接方式，其心柱截面如下图。级数越多，截面越接近圆形，填充系数越大，理论上可达100%，但级数增多，铁心片的规格多，加工、叠积困难，因此填充系数实际上只能达到90%。,2、多级圆形截面的尺寸和叠片系数 广泛采用的心式变压器铁心的心柱截面，均为多级圆形截 面。圆形截面使线圈导线的匝长最短，而心柱截面最大。 这种截面的铁心片不能是每片宽度都不相同，而必须分成若干组，每组铁心片具有相同的宽度，才便于

28、剪切。半圆内铁心片的一组称为一级，级数越多，铁心片的规格越多。铁心的级数由生产经验确定。,3、铁心的直径 多级圆形铁心截面以其外接圆直径铁心直径表示，比较醒目。这是因为变压器每柱容量Sz（kVA）与铁心直径D有关，即D与Sz的1/4次方成比例，即 D=kd 4SZ mm 半经验系数kd是与电工钢片和导线材料性质有关的数值，如表2-6所示。而每柱容量是变压器额定容量折算到双绕组后的计算容量（结构容量）除以心柱后的值。 表2-2 冷轧电工钢片时的半经验系数kd,表2-2 冷轧电工钢片时的半经验系数kd,4、铁心的磁通分布和磁通密度,由变压器的额定容量，可估算出铁心直径，从而可得心柱的截面，再乘以叠

29、片系数可得心柱的有效截面。铁轭截面与心柱截面的关系，由铁心各部分磁通的分布确定。 除以前采用矩形、T形铁轭要加大尺寸外，现在铁轭截面为多级形状截面时，单相二柱、三相三柱式铁心等于心柱截面；单相单柱、二柱旁轭式和三相壳式铁心等于1/2心柱截面。 铁心直径最后的确定，应由所选取的磁通密度决定。,由法拉第电磁定律可知相电压：U=4.44fW BcAc*10-4 V 式中 Bc铁心磁通密度，T；Ac铁心有效截面，cm2；W线圈匝度；f频率，国内为50Hz。 则 Bc=104*U/4.44FAcW=45et/Ac 上式就是变压器中最主要的计算公式，其中et= U/W，称每匝电势。由该式可知磁通密度Bc主

30、要决定了变压器的基本性能和材料的利用（当然，变压器中的绝缘距离也是重要的因素）。在铁损（空载损耗）合乎标准时,Bc值大：et不变而Ac小，省铁；Ac不变而et大，省铜；et大些而Ac小些，铜铁均省些； Bc值小：et不变而Ac大，费铁；Ac不变而et小，费铜；et小些而Ac大些，铜铁均费些。 从上述分析可知Bc大，省铁、省铜或均省些，但Bc值是由电工钢片及所要求的变压器性能（如过励磁）决定的，Bc只能在一定范围内。,5、铁心的叠积方式,铁心是由薄的电工钢片叠积的，因而具有一定的叠积形式,铁心的叠积形式,一要保证不减弱电工钢片的磁性，二要在机械结构上对形成整体铁心有利。 铁心的叠积形式是按心柱和

31、铁轭的接缝是否在一个平面内而分类：各个接合处的接缝在同一垂直平面内的称对接，在二个或多个垂直平面内的称搭接。对接式的心柱片与铁轭片间可能短路，需要垫绝缘垫，且在机械上没有联系，夹紧结构的可靠性要求高。因此，现代的铁心不采用对接的叠积形式。,搭接式的心柱与铁轭的铁心片的一部分交替的搭接在一起，使接缝交替遮盖，从而避免了对接式的缺点，为现代叠铁心采 用的唯一形式。 铁心在厚度方向是由铁心片一层一层叠积的，每层是一片铁心片时磁性能最好，但是增加了叠积的工作量，一般情况下是用二片铁心片分层叠积的。 铁心中每叠层铁心片的布置和排列方式称铁心叠积图。对应的接缝相重合（对接式），称为一级接缝铁心，两个对应的

32、接缝跨一层铁心片，称为二级接缝铁心。我厂采用的叠积形式为五级接缝铁心。,七、铁心的夹紧装置,铁心的夹紧装置是使铁心本体磁导体成为整体的紧固结构,应满足以下要求： 1、夹紧装置应为框架结构，应只由夹紧结构承受夹紧力、 起吊器身的重力和变压器短路时产生的机械力，以确保冷轧 电工钢片的电磁性能；夹紧结构的构件应主要承受拉伸、弯曲应力，尽量避免承受剪切应力； 2、夹紧结构应能可靠的压紧线圈、支撑引线、布置器身绝 缘， 并具有器身定位装置； 3、夹紧力要均匀，铁心片边缘不得翘曲，接缝严合，在铁 心 励磁时噪声要小；,4 、为了减少漏磁通在结构件中产生涡流损耗和防止铁心多点接地，结构件应用绝缘件与铁心本体

33、隔开，并尽可能远离漏磁区，而结构件自己不应交链主磁通而形成短路匝。但夹件与旁螺杆或侧梁可以构成闭合回路，交链零序磁通，流通零序电流； 5、 绝缘件应尽可能增设油道，以便于散热。 热轧电工钢片的铁心是采用心柱螺杆、铁轭螺杆、方 铁等通过铁心片的孔、槽的夹紧结构。采用冷轧电工钢片后， 这些孔、槽除局部增大磁通密度外，还使磁通偏离钢片的轧,制方向，均被淘汰了。目前的夹紧结构主要是无孔绑扎 结构。根据变压器的电压等级和容量的不同，夹紧结构 大致可分为(a) 无孔绑扎、拉螺杆的夹紧结构和(b) 无孔绑 扎、拉板的夹紧结构。 我厂小型变压器的夹紧结构采用无孔绑扎、拉螺杆 的夹紧结构，而110kV产品采用无

34、孔绑扎、拉板的夹紧结 构。,八、 铁心的绝缘,铁心的绝缘和变压器其他绝缘一样，占有重要的地位。铁心绝缘不良，将影响变压器的安全运行。铁心的绝缘有两种：铁心片间的绝缘，铁心片和结构件间的绝缘。 铁心片间的绝缘是把心柱和铁轭的截面分成许多细条形的小截面，使磁通垂直通过这些小截面时，感应出的涡流很小，产 生的涡流损耗也很小。 铁心片间无绝缘时，磁通 垂直通过的截面很大，感应出的涡流大。截面厚度增加1倍，涡流损耗将增大4倍； 铁心片间绝缘过小时，片间电导率增大，穿过片间绝缘的泄漏电流增大，将增加附加的介质损耗；,铁心片间绝缘过大时，铁心就不能认为是等电位的，必须把各片均连接起来接地，否则片间将出现放电

35、现象。这是不方便的、不可取的。现在铁心用绝缘纸条做油道时，就需要把油道两侧的铁心片连接起来，然后由一个接地铜片引出。 因此，铁心片间要有一定的绝缘，在标准测量方 法情况下一般在60105*cm2。现在采用的冷轧取向电工钢片的表面具有0.0150.02mm的无机磷化膜可以满足这一要求，其他电工钢片则需要涂漆，检修时也需要涂漆，大型铁心有时要涂两遍漆。,铁心片与其夹紧结构件的绝缘是防止与结构件短接和短路。铁心片间短接总是不 允许的，但是结构件间形成短路的回路顺着磁通方向而不通过磁通，或者通过磁通很小，则影响不大。如两个单排的心柱螺杆短路形成的闭合回路是顺着磁通方向的，不易产生短路电流；拉螺杆与夹件

36、等形成的闭合回路，通过磁通小又不同相；而铁轭夹件和旁螺杆（或侧梁）形成的闭合回路虽通过部分磁通，但环流不经过铁心，且可作为三次谐波电流通路，因此他们之间不需要绝缘。,铁心片的短接： 这是片间一边被一结构件形成电气连接。如侧梁绝缘损坏时，铁轭片一部分被侧梁短接，由于部分磁通通过被短接的铁心片间，泄漏电流增大，附加的介质损耗增加，铁心将会发热。与此相似的有上梁、垫脚和铁轭螺杆的绝缘损坏或不良时均会发生相同的现象。因此说，铁心片与所有夹紧件间是必须绝缘的。,铁心局部短路,是结构件短路形成的闭合回路。如铁轭螺杆的绝缘损坏经过边缘铁轭片或夹件而形成短路匝，部分磁通通过时感应出很大的短路电流。这犹如变压器

37、发生短路事故一样，铁心将被烧毁。与此相似的有钢带绑扎的绝缘卡损坏、心柱螺杆排间短路等现象 因此，铁心片与结构件间的绝缘，首先是铁轭螺杆的绝缘（包括双排心柱螺杆的绝缘）务必不可损伤，否则有可能形成短路匝；其次是旁螺杆、侧梁、上梁和 垫脚的绝缘也应良好，否则必然产生短接铁心片的现象；至于夹件绝缘是为了形成油道，避免铁轭磁通流入夹件而设置的，但是铁心是一点接地的，有了夹件绝缘而又绝缘不良时，相当于又有了接地点。这样，铁轭通过两个及以上接地点而短接，所以夹件绝缘也不可忽视。,九、铁心的接地,铁心必须接地。铁心及其金属结构件在线圈的电场作用下，具有不同的电位，与油箱电位又不同。虽然他们之间电位差不大，也

38、将通过很小的绝缘距离而断续放电。放电一方面使油分解，一方面无法确认变压器在试验和运行中的状态是否正常。因此铁心及其金属结构件必须经油箱而接地（如有心柱和铁轭螺杆，则由于电容的耦合作用它们与铁心电位一样，不需接地），且要确保电气接通,铁心必须是一点接地。铁心中是有磁通的，当有多余点接地时，等于通过接地片而短接铁心片一样，短路回路中有感应环流。当夹件上另有接地点和旁螺杆上有接地点时均形成回路流有环流。接地点越多，环流回路越多，环流越大（当然与多余接地点的位置有关），各回路均通过接地片。但是，即使只有一个这样的环流回路，电流也可能由接近于零上升到十几安培。这样，铁心可能产生局部过热，接地片可能烧坏而

39、产生放电，对大型变压器安全运行不利，因此铁心必须一点接地。 所谓铁心一点接地，只是指其磁导体而言，其夹紧件不受此限。铁心片与夹紧件要绝缘的另一个原因，就是确保铁心一点接地。,遵循铁心一点接地的原则，对于不同夹紧结构的铁心，采用不同的接地结构。 只有拉螺杆时，用一接地片将铁心和上夹件相接。则铁心经上夹件、拉螺杆、下夹件，通过垫脚和箱底接地。 有拉板时，上、下夹件由拉板连接，而垫脚与箱底一般是绝缘的。用一接地片将铁心和上夹件并联后再由10kV套管引出接地，或者铁心和上夹件由两个套管接地。采用一个接地套管时只监视器身的绝缘，采用两个接地套管时还可检查铁心是否有多余接地点。 接地片为0.5mm厚的紫铜

40、片，宽度为20、30、40mm，铜带表面要搪锡以减小接触电阻。,十、变压器铁心制造工艺 1、硅钢片纵剪 纵剪就是沿着硅钢片的轧制方向，把一定宽度的材料裁剪成所需宽度的条料，这些条料再经横剪剪切成叠片而用于叠片式铁心制造。,满足片宽小于等于1米的所有变压器铁心用硅钢片的开料，剪切毛刺小于0.02毫米，剪切直线度小于1/1000。其优良的剪切精度保证了变压器铁心的性能。 主要设备：铁心纵剪线,横剪，就是与硅钢片长度方向成某一角度，把一定宽度的条料（或板料）剪切成各种规格和尺寸的变压器铁心片，对于冷轧硅钢片，其长度方向应该为硅钢片的轧制方向。 德国乔格公司铁心横剪线特点：1）步进剪片；2）硅钢片几何

41、尺寸自动调节，片形任意选择；3）能够自动去毛刺，使剪切毛刺小于0.01mm；4）具有自身故障诊断及跨国异地诊断等功能，适合当代变压器所需的各种片形的剪切。 。,2、硅钢片横剪,铁心装配,3、铁心叠装 此工序作用将铁心片叠成铁心 主要设备：叠装台。,铁心起立,铁心心柱绑扎 1 、手工绑扎工艺：先将铁心柱用钢丝绳每隔（200250）mm道绑扎紧实，然后依据图样规定间距，在心柱上缠绕浸胶稀纬带或网状无纬带。 2 、聚酯带气动绑扎工艺：根据铁心的加紧力确定所需热塑带的强度和打包机的最大拉力。,4、 典型问题分析处理 4.1、产品试验空载损耗超标的原因 原因之一：毛刺大、片间短路，环流增耗。 措施：磨刀

42、、重调剪切间隙为0.010.02mm. 原因之二：片间绝缘膜损伤。 措施：拆开、除油、涂漆处理。,原因之三：铁心重量不足，铁心截面小，磁通密度增大。 措施：1.重叠。 2.在上轭主级加片，解决微量超耗。 原因之四：搭头多。 措施：消除搭头，使涡流降下来。 原因之五：多点接地。 措施：查找，使一点接地。,4.2、铁心噪声大的原因 原因之一：铁心松。 措施：增大夹紧力，0.1MPa以上。 原因之二：重量不足，导致磁密增大。 措施：主级正偏差，保证重量。 原因之三：波浪片、铁心弯曲 原因之四：铁心接地不良有放电声。,第四章、变压器绕组制造基础知识,一、 变压器绕组的作用 变压器绕组是变压器输入和输出

43、电能的电气回路，是变压器中最重要的部件，它是用导线绕制，再配置各种绝缘件组成的。绕组是变压器的心脏，是变压器变换和输配电能的中枢。,二、 绕组基本要求 1 电气强度： 绕组与高压输电线路相连，当线路上发生单相短路故障或雷电冲击，以及线路断路器动作产生过电压时，绕组将产生高于额定工作电压很多倍的瞬时过电压；,2、耐热强度：绕组的耐热强度包含两方面的内容： （1） 在长期工作电流产生的热作用下，线圈的使用寿命不应少于二十年； （2）变压器在运行条件下，在任意线端发生突然短路，线圈应能有承受住短路电流所产生的热作用而损伤。,3、 机械强度： 绕组在变压器带负荷运行时，线圈受到电动力的作用，正常运行线

44、圈受到的电动力较小。突然短路的短路电流为正常额定电流的数倍至数十倍，电动力与短路电流的平方成正比，因此，线圈所受到的电动力为正常运行的数十倍甚至更多。这就要求变压器具有较高的机械强度。,三、 变压器绕组的绕向 （1）变压器的绕向：线圈导线缠绕的方向称为绕向。 （2）线圈的绕向分为左绕向和右绕向。 （3）左绕向：由起绕头开始，线匝沿左螺旋前进，或面 对线圈起绕头的端部观察，线匝按逆时针前进。,右绕向：由起绕头开始，线匝沿右螺旋前进，或面对线 圈起绕头的端部观察，线匝按顺时针前进。 (4) 通常，绕线操作者和线盘位于线圈同一侧，左绕向线圈是从线圈的操作者右端起绕，右绕向线圈是从面对线圈的操作者的左

45、端起绕。 “左起右绕向，右起左绕向”,层式,饼式,线圈,圆筒式：单层、双层、多层、分段,箔式：一般箔绕、分段箔绕,连续式：普通连续、普通半连续、双连续,螺旋式：单螺旋、单半螺旋、双螺旋,三螺旋、四螺旋、多螺旋,纠结式：普通纠、插花纠、部分纠,屏蔽式：跨两段屏、跨四段屏,交错式：直绕式、套装式,“8”字形：直绕式、套装式,四、绕组的类型,1、绕组通常分为层式及饼式两种 （1）层式绕组：绕组的线匝沿其轴向依次排列连续绕 制的，称为层式绕组。一般层式绕组 每层如筒状，所以由两层组成的绕组 称为双层圆筒式。 （2）饼式绕组：绕组的线匝沿其辐向连续绕制而成一 饼（段），再由许多饼沿轴向排列组 成的绕组，

46、称为饼式绕组。,（3） 介于层式和饼式之间的绕组有箔式绕组和螺旋式绕组。箔式绕组属于层式绕组，螺旋式绕组属于饼式绕组。 2、层式及饼式绕组的特点： 层式绕组的特点：层式绕组结构紧凑，生产效率高，耐受冲 击电压的性能好，但其机械强度差。 饼式绕组的特点：散热性能好，机械强度高，适用范围大。,3、连续式线圈结构特点 连续式线圈：由纸包扁线绕制的若干线饼组成，每个线 饼又是由几个线匝按顺序连续绕制的。 优点是：机械强度高，工艺性好， 连续式线圈能够在很大的范围内适应各种电压和不 同容量的要求。,4、螺旋式线圈结构特点: 螺旋式线圈： 优点是：并绕根数多，绕制较简单。 螺旋式线圈适用于低电压、大电流的

47、绕组及高电压的调压绕组。,5、纠结式线圈结构特点 纠结式线圈：纠结式线圈与连续式线圈外观相类似，不同 之处在于线匝的排列顺序，它的线匝不以自 然数序排列，而是在相邻数序线匝间插入了 相邻数序的线匝。 优点是：具有良好的耐冲击特性。 纠结式线圈普遍应用于高电压、大容量变压器。,6、内屏式线圈结构特 内屏式线圈：在连续式线段的匝间插入仅增加纵向电容而 不流通工作电流的导线（屏线）而成，外形 类似纠结式。 优 点 是：对于多根并联的线圈，内屏式较纠结式绕制方 便，屏线匝数根据电容值的要求，可随意调节， 绕制较方便。 内屏式线圈适用于60KV级及以上的高电压、大容量的变压器。,五、并联导线的换位 导线

48、换位的目的是使各并联导线长度相等，各 并联导线所经过的漏磁感应位置相同，即漏感 应电势相等。从而减小附加损耗，使并联导线 间的循环电流很小。,六 关于绕组的部分术语 1）线段：若干线匝沿径向排列起来成为一个线段 2）整数匝线段：线段的起绕点和终止点在同一个撑条间隔内。 3）分数匝线段：线段的起绕点和终止点不在同一个撑条间隔内。,1）正段：从内径向外绕，即尾端在外径侧的线段。 2）反段：从外径侧向里绕（通常先绕一个临时线段，再推 倒临时线段，然后从尾端在理顺至始端），即尾 端在内径侧的线段为反段。 3）换位：指导线从一个线段过渡到另一个线段的“S”弯，对 于两根及以上的导线并联的绕组，换位包含改

49、变 并联导线沿径向排列的意义。 内部换位：在绕组内径侧的“S”弯，称为底位。 外部换位：在绕组外径侧的“S”弯，称为表位。,第三节 连续式绕组,第三节 连续式绕组,七、对绕组绕制的一般技术要求 1）保证线圈绕制要紧实，导线无扭曲变相，出头位置正确，固定牢固，绝缘包扎紧实。 2）保证线圈的几何尺寸，轴向及辐向尺寸不允许超过允许的偏差。 3）导线的规格及匝绝缘厚度必须符合图样要求，导线本身应无尖角毛刺、裂纹。匝绝缘无破损、缺层和脏物，漆膜无损伤。,4）导线的焊接质量必须符合质量要求，导线焊接时必须做好线圈的遮盖，用遮布盖好。导线的每个焊接头必须经过严格检查后，确认合格后，才能包扎绝缘。 5）线圈绕

50、制过程中，随时检查导线的质量，不允许有绝缘损伤的导线绕入绕组内部。 6）对应同一绕组，应采用同一厂家、同一批次、同种线规的导线绕制，特殊情况下，可以采用不同厂家的相同线规的导线，但要求三相配置的导线的位置及长度相同，以保证三相电阻一致，并按照c b a的顺序绕制线圈。,八、导线的焊接 1、要求：1）焊接面积是否牢固 2）焊点是否有尖角毛刺 3） 是否焊接紧密。 2、保证焊接质量：1）银铜焊料（银的流动性好） 2） 表面均匀光滑 （焊点要作拉伸试验，焊接头的拉断强度为不小于210MPa，试验结果断点应在线材上，而不应在焊点）3）必须要搭接焊。焊接部位不允许存在尖角毛刺。否则，易造成放电或游离。,

51、线圈绕制主 要工装设备： 绕线机（分 为卧绕和立 绕）、铜焊 机、对焊机、 绕线模具、 线盘和各种 工具。,第五章、器身装配基础知识,工艺流程：器身准备套线圈插上铁轭 上夹件装配 大型变压器的套装是变压器装配中的重要工序之一。套装工序是完成变压器器身的成形工序，它不仅要将绕组套进铁心柱，而且还要完成绝大部分主绝缘的装配。因此，一台变压器的主绝缘性能的好坏与套装质量有着直接的关系。此外，套装也是对绕组的纵绝缘质量进行再检查的过程，同时还必须保证高中低压绕组的同心度和安匝平衡，以及出头位置的正确，各绕组出头对地绝缘距离符合设计和标准要求，提高插板质量，以保证铁心性能等。,对于大容量超高压变压器，提

52、高产品的清洁度是非常重要的，由于套装工序周期长，操作时操作者与器身各部件直接接触，甚至有时需要站在器身上进行操作。因此，做好清洁防护工作，保持周围工作场地清洁，保持零部件的清洁，严防杂质异物和由于操作而使异物落入绕组内或主绝缘间隙内等，都是十分重要的。 套装工序的工作场地应与其它场地隔离，最好设置吸尘和防尘装置，放置铁心的地面要有非常好的强度和平整度，以防止拆除上铁轭后铁心柱发生变形，而影响插上铁轭硅钢片的工作及铁心性能。套装工作场地的四周应布置足够数量的工位器具，以便放置套装时所用的工具材料和绝缘部件等。,铁心和绕组组装了绝缘和引线之后组成变压器的器身。,一、线圈套装 套装线圈前，放置下铁轭

53、垫块和铁轭绝缘，应牢固水平。线圈套装时，检查铁心柱直径与线圈内径间的装配间隙，套装后应紧实，出头位置正确。由于套装工序周期长，操作时操作者与器身各部件直接接触，甚至有时需要站在器身上进行操作。因此，要做好清洁防护工作，保持周围工作场地清洁，保持零部件的清洁，严防杂质、异物和由于操作而使异物落入绕组内或主绝缘间隙内等。都是十分重要的。,二、插上铁轭 插装上铁轭时，每插一级，打齐一级，并轻轻靠打接缝，注意敲打时不得打折、打卷硅钢片边缘，不得划伤硅钢片。插装好的上铁轭不应向一边或向长轴中心线一边歪斜。提高插片质量，以保证铁心性能等。,三、上夹件装配 按图样规定，装配上夹件绝缘及上夹件，注意不要将高低

54、压方向搞错，修正叠片参差不齐度，使之符合质量要求。插入铁心接地片时，保证插入的深度符合要求，接地片跨越铁轭时，上部应留有3mm左右的间隙，并可靠绝缘勿使硅钢片片间短路，接地片的另一端用螺栓与接地引线相连。 插板试验合格并全部工序完工后，拆除接地片，测铁心对地绝缘电阻应0.5M，对器身进行一次全面检查，交检合格后，转引线装配工序,四器身套装设备及工装 器身装配架、行车、电平车、钢地坪 绕组吊架（包括吊钩、吊架、配套钢丝绳）、 1器身装配架 大型变压器的绕组套装工作是借助于大型可移动升降的装配架进行操作。装配架应满足以下几点基本条件：,1)承载能力，一个单架最好能承受12的铁轭硅钢片质量或14的铁

55、轭硅钢片质量。 2)载人工作台及载铁轭工作硅钢片工作台能自由升降。 3)装配架整体能够横向移动或行走。 器身装配架设备参数：尺寸:1000028205840， 起始高 度:1300mm ，终止高度:3570mm，均布载荷10t ，行进速 度:2.46m/min ，自重:9.5t。,2绕组吊架 绕组吊架在套装过程中对线圈起到固定、挂起，实现行车吊钩和线圈的连接。满足线圈的吊运。绕组吊架应满足几点基本要求： 1）承载重量，一套绕组吊架应能够承重一台单相绕组的重量。 2）绕组吊架应根据绕组直径可以相应的改变其幅向尺寸以满足线圈必须垂直起吊的要求。 3）绕组吊架在起吊过程中需通过收紧带对吊运对象进行绑

56、扎固定，确保吊运的稳定性及安全性。,3行车 大型变压器的绕组套装要借助行车来实现铁心、线圈的起吊、转移。 行车的吊重能力在32吨以上即可满足生产。 4钢地坪 保证铁心放置平面的水平，确保铁心的Mo尺寸满足工艺要求。在使用前需先用水平尺测定其水平度，水平度控制在1mm以内。调整好后地屏下部垫实即可。 5.电平车 用来完成绕组从绕线车间向铁心车间的转运，要求能够承重三相绕组的重量。,第六章，引线装配基础知识,引线装配主要是从事引线连接及绝缘包扎工作。引线装配时必须确保电气性能、清洁度以及绝缘的可靠性。 引线装配的工艺流程为：准备工作固定引线支架引线配置引线连接引线屏蔽 引线绝缘包扎引线紧固引线与油

57、箱试装 半成品试验。,引线工序的工装设备： 铜焊机、气焊设备、 氩弧焊设备、 冷压焊设备、 器身装配架,一、引线的连接： 引线的连接方法有：1.铜焊 2.气焊3.氩弧焊4.冷压焊 5.机械连接。 1.铜焊：利用铜焊机产生的大电流通过碳精块而产生的高温， 实施铜铜焊接。 2.气焊：属铜焊的一种。是用火焰进行加热来进行铜铜焊 接，在焊前需将两个焊件夹持住然后再焊，焊枪与 焊件的角度：加热阶段为90（铜排与铜排焊 接时）施焊阶段（保温阶段）：角度逐渐减小， 以调节焊件的温度。,3、氩弧焊：一般用于铝和铝焊接。 4、冷压焊：借助压力使两导体间接触面的原子间距达到导体自身原子的间距，因此会发生很大的塑性

58、变形。 焊接要求：冷压管的壁厚要满足截面积的要求，环的截面积引线的截面积。压模的选择：压坑模一般选择使用于小截面的引线，截面在120mm2以下。压六角一般用在截面120mm2以上。 优点：1.效率高2.金属粉尘少3.不会使绝缘焦糊4.耗费能源少,机械连接： 用螺杆将铜排、冷压接头连接在一起。 要求：1. 连接面的处理：将连接面用砂纸砂出金 属光泽30min内立即连接，防止表面再度 被氧化。 2. 要有防松装置。 3. 连结面加工平整。 4. 连接面接触可靠。,二、引线绝缘的包扎：1. 各焊接处在包扎绝缘前，焊接处应平整、干净、 无尖角毛刺等，若发现焊接处附近的绝缘有烧焦 现象，必须将其剥去后包扎绝缘。 2. 锥形的长度一般为58倍的绝缘