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1、变压器的主要结构培训教材 电力变压器一般是由铁芯、绕组、油箱、绝缘套管和冷却系统等主要部分组成。铁芯和绕组是变压器进行电磁能量转换的有效部分称为变压器的器身。油箱是油浸式变压器的外壳，箱内灌满了变压器油，变压器油起绝缘和散热作用。绝缘套管是将变压器内部的高、低压引线引到油箱的外部，不但作为引线对地的绝缘，而且担负着固定引线的作用。冷却系统是用来保证变压器在额定条件下运行时温升不应超过允许值的。下面分别进行讲述。一、铁芯铁芯是变压器的磁路，为提高变压器磁路的导磁率，铁芯材料采用高导磁性能低损耗的晶粒取向冷轧硅钢片，用先进方法迭装和紧固，使变压器铁芯不致因运输和运行的振动而松动。为减少交变磁通在铁
2、芯中引起的涡流损耗，铁芯通常用0.280.35mm相互绝缘的硅钢片叠成。铁芯分为铁芯柱和铁扼两部分。铁芯柱上套绕阻，铁扼将铁芯柱连接起来，使之成为闭合磁路。变压器铁芯的基本结构有两种，一种叫芯式铁芯，一种叫壳式铁芯。由于芯式变压器结构比壳式简单，且绕组与铁芯间的绝缘易处理，故电力变压器铁芯一般都制造成芯式。壳式变压器的结构比较坚固,制造工艺较复杂,高压绕组与铁芯柱的距离较近,绝缘处理较困难.但壳式结构易于加强对绕组的机械支撑,使其能承受较大的电磁力,特别适用于通过大电流的变压器。为了使铁芯中发出的热量被绝缘油在循环时充分地带走，以达到良好的冷却效果，除铁芯的截面做成阶梯形外，铁芯上还设有散热沟
3、(油道)，散热沟的方向与硅钢片平行，也可垂直在大容量变压器中。铁芯损耗的绝对值很大，实现全斜接缝的经济意义巨大，故目前已全力推广生产全斜接缝低损耗的电力变压器。接缝都是斜接的，这样在磁力线改变方向时，损耗可降到最低，这种装配方式使芯柱和扼部无空心螺孔，从而减小了由于冲孔产生的铁损。由于硅钢片无孔，钢片的夹紧采用环氧玻璃粘带绑扎，减少了附加损耗。变压器铁芯与油箱绝缘，铁芯地线经附加绝缘套管引至油箱外接地。 二、绕组1.圆筒式线圈：圆筒式线圈是最简单的一种线圈型式，它是由几根并联的绝缘扁线沿铁芯高度方向上连续绕制而成。 2.饼式线圈：饼式线圈是几根并联的绝缘扁线沿铁芯柱的径向一匝接着一匝串联绕制而
4、成，数匝成为一饼，为便于散热，饼间开设径向油道。 3.连续式线圈：连续式线圈是由很多个如前所述的线饼沿轴向串联绕成，但绕制时，先是若干匝沿径向串联成一个线饼，然后采用特殊“翻绕法”，使绕制连续地过渡到下一个线饼，线饼之间没有焊接头。 4.纠结式线圈：纠结式线圈外形和连续式线圈相似，但焊头较多。为使起始电压比较均匀地分布于各线饼之间，这种线圈的线匝不是依次排列的，而是前后纠结在一起，当线圈由一根导线组成时，先用两根导线并绕，再交叉串联成一路。这时每两个线饼为一单元，各单元之间再依次串联起来。5.内屏蔽式（或电容插入式）线圈：内屏蔽式是连续式线圈内部插入增加纵向电容的屏线而成。外观和纠结式相似，每
5、段插入屏线的匝数可视需要自由改变，通常有跨二段屏和跨四段屏两种。6.螺旋式线圈：螺旋式线圈是由多根扁线沿径向并联排列，然后沿铁芯柱轴高度象螺纹一样，一匝跟一匝绕制而成，为减小导线的附加损耗，绕制过程中可能导线换位。多数变压器绕组全部采用铜导线，绕组有良好的冲击电压波分布，不采用加避雷器方式限制过电压；使用场强严格控制，确保绕组内不发生局部放电；对绕组漏磁通进行控制，避免在绕组和其它金属构件上产生局部过热。绕组适度加固，引线充分紧固，器身形成坚固的整体，使其具有足够耐受短路的强度。在运输时和在运行中不发生相对位移。 绕组内部应有较均匀的油流分布，油路通畅，避免绕组局部过热。变压器能承受运输中的冲
6、撞，当冲撞加速度不大于3g时，无任何松动、变形和损坏。变压器绕组高压侧纠结内屏蔽式；部分线段（即内屏蔽式线段）采用换位导线绕制，它采用了纠结式。将这两种形式，组合在同一个高压线圈中，并使用了分级补偿原理。采用纠结式的优点：冲击电压作用下，最大电位分布接近稳态分布，提高了防雷性能。采用内屏蔽式的优点：工作电流通过的导线为连续绕成可减少大量焊接头；通过调整插入屏线的匝数，可以按需要调节纵向电容；如果超高压大容量变压器需要多根导线并绕，纠结式由于工艺上困难无法实现时，可改用换位导线绕成连续式，插入屏线解决了高电压冲击问题。但内屏蔽式的缺点是，不参与常带负荷工作的屏线要占有一定的空间，使线圈的空间利用
7、系数差。由于大型电力变压器要求大截面（截流大），厚纸绝缘（耐高压）的导线。若导线太宽，垂直于漏磁通，则产生的涡流损耗相当大。换位导线能改变进这个缺陷。它是由许多根单独的矩形截面导线组合起来。分成两组，在专用换位机械上，在两组导线之间经过一定长度（即换位节距80一250mm）进行换位。三、油箱油浸式变压器的器身（绕组及铁芯）装在充满变压器油的油箱中，油箱用钢板焊成。中、小型变压器的油箱由箱壳和箱盖组成，变压器的器身就放在箱壳内，将箱盖打开就可吊出器身进行检修。大、中型变压器，由于器身庞大和笨重，起吊器身不便，都做成箱壳可吊起的结构，箱壳好像一只钟罩，当器身要检修时，吊去较轻的箱壳，即上节油箱，器
8、身便全部暴露出来了。大容量变压器的油箱广泛采用全封闭结构，即主油箱与油箱顶部钢板之间或上节油箱与下节油箱之间都采用焊接焊死，不使用密封垫，以防止密封不牢靠。为便于检修，在适当部位开有人孔，门或手孔门。四、储油器（油枕）、油位计及呼吸器油箱内的变压器油，当温度变化时，其体积会膨胀或收缩。为了使油箱内的油面能自由地升降，而又要求不会有大面积油面与空气接触，对大、中型变压器，都在变压器箱盖上部加装一只圆筒形的钢制储油器 （油枕），储油器底部有管道与其下部的主油箱连通。主油箱内总是充满变压器油，变压器油一直充到储油器内适当高度。储油器内的油面高度随油箱中油温变化而变动。在储油器的一侧装有油位表，以便观
9、察油位的高低。呼吸器，为了能使储油器内的油面自由地升降，而又防止空气中的水分和灰尘进入储油器内油中，中、小型变压器的储油器通过一根管道，再经一个呼吸器（又称换气器）与大气连通。呼吸器内装有干燥剂（或称吸湿剂），通常采用硅胶。一般呼吸器，它包括硅胶容器、带油槽的过滤器和位于顶部的连接法兰。当变压器油枕内的油位升降时，外界空气通过油槽和过滤器进入，滤除进入的空气中的灰尘，然后使清洁后的空气通过硅胶，它吸收掉所有的水分，仅使干燥的空气进入变压器油枕内。利用油槽使硅胶与大气隔开，从而使硅胶仅吸收进入空气中的水分，这样可延长硅胶的使用寿命。吸湿室内装的干燥剂是浸有氯化钴的硅胶，其颗粒在干燥时是蓝色的，但
10、是随着硅胶吸收水分接近饱和时，粒状硅胶就转变成粉白色或红色，据此可判断硅胶是否已失效。五、压力释放装置压力释放装置在保护电力变压器方面起重要作用。充有变压器油的电力变压器，如果内部出现故障或短路，电弧放电就会在瞬间使油汽化，导致油箱内压力极快升高。如果不能极快释放该压力，油箱就会破裂，将易燃油喷射到很大的区域内，可能引起火灾，造成更大破坏，因而必须采取措施防止这种情况发生。大、中型变压器上已普遍采用阀式压力释放器，也称减压器。压力释放器装在变压器油箱顶盖上，它类似锅炉上的安全阀。当油箱内压力超过规定值时，压力释放器密封门（阀门）被顶开，气体排出，压力减小后，密封门靠弹簧压力又自行关闭。压力释放
11、器的动作压力，可在投入前或检修时将其拆下来测定和校正。压力释放器动作压力的调整，必须与气体继电器动作流速的整定相协调。如压力释放器的动作压力过低，可能会使油箱内压力释放过快而导致气体继电器拒动，扩大变压器故障范围。六、气体继电器气体继电器又称瓦斯继电器。它装在油枕与主油箱之间的连接管路上。当变压器发生故障时，内部绝缘物气化，产生气体，气体从油箱上升进入油枕时，使气体继电器的触点动作，发出信号，便于工作人员处理或使断路器跳闸。瓦斯继电器是变压器的主要保护设施，它可以反映变压器内部的各种故障及异常运行情况，如油位下降、绝缘击穿、铁芯、绕组等受潮、发热或放电故障等，且功作灵敏迅速，结构连线简单，维护
12、检修方便。瓦斯继电器装设于变压器油箱与油枕之间的连管上，继电器上的箭头方向应指向油枕，并要求有11.5的安装坡度，以保证变压器内部故障时所产生的气体能顺利地流向气体继电器。气体继电器按保护对象分为用于变压器本体保护和用于有载调压变压器闸箱保护两种类型。目前QJ型挡板式气体继电器常用于变压器本体保护,当变压器内部出现轻微故障时，则因油分解而产生的气体聚积于继电器上部，当气体总量达到250300cm3时，继电器内轻瓦斯触点接通发出报警信号。如果变压器内部故障严重，则出现强烈的油气流，冲动继电器内挡板，使重瓦斯触点闭合，接通开关跳闸电路，切断变压器电源。J型挡板式气体继电器也常用于有载分接开关闸箱(
13、附加油箱)保护,该闸箱与主油箱不连通，内装有载调压开关。气体继电器若具有一对触点时，直接作用于跳闸。若具有两对触点时，则是轻、重瓦斯各用一对，分别作用于报警和跳闸。 七、分接开关变压器分接头切换开关，简称分接开关，是用来调节绕组（一般为高压绕组）匝数的装置。变压器为适应电网电压的变化，在其高压绕组（或中压绕组）设有一定数量的抽头（即分接头）。如果切换分接头必须将变压器从电网切除后进行，即不带电才能切换，称为无励磁调压，这种分接开关称为无励磁分接开关，也称为无载调压分接开关。如果切换分接头可以在带负荷下进行，则为有载调压，这种开关称为有载分接开关，装有有载分接开关的变压器称为有载调压变压器。分接
14、开关一般安装在箱盖上并埋入油箱内，其操动机构安装在箱盖或箱壳侧面。无载分接开关，是在不带电情况下切换，其结构简单。有载分接开关，是在不停电情况下切换，为了在切换过程中不致造成两切换抽头间线匝短路，必须接入一个过渡电路，通常利用一个电阻或电抗跨接在切换中的两抽头之间作为过渡。因此，有载分接开关包括过渡电路，结构较复杂。八、绝缘套管变压器绕组的引出线从箱内穿过油箱引出时，必须经过绝缘套管，以使带电的引线绝缘。绝缘套管主要由中心导电杆和瓷套组成。导电杆在油箱内的一端与绕组连接，在外面的一端与外线路连接。绝缘套管的结构主要取决于电压等级。电压低的一般采用简单的实心瓷套管。电压较高时，为了加强绝缘能力，在瓷套和导电杆间留有一道充油层，这种套管称为充油套管。