电力：变电站主要电气设备
发电厂及变电站电气设备
发电厂及变电站电气设备1. 背景介绍发电厂和变电站是电力系统中重要的组成部分，负责将发电机产生的电能进行输送、分配和转换，以满足不同区域的用电需求。
其中，电气设备扮演着关键角色，包括发电机、变压器、开关设备等。
本文将介绍发电厂及变电站中常见的电气设备。
2. 发电机发电机是发电厂的核心部件，负责将机械能转化为电能。
根据不同的发电方式，发电机可以分为热力发电机、水力发电机、风力发电机等。
在热力发电厂中，发电机通常由蒸汽涡轮驱动，使发电机转子旋转，产生交流电能。
而在水力和风力发电厂中，利用水力或风力驱动发电机产生电能。
发电机主要由定子和转子两部分组成。
其中，定子为固定部分，包含电枢绕组，负责产生磁场。
转子则为旋转部分，包含永磁体或电磁绕组，在定子的磁场作用下产生感应电动势。
发电机的输出电压、电流和频率取决于转子的转速和定子的磁场。
3. 变压器变压器在发电厂及变电站中起到关键的电能转换和输送作用。
它能将高电压转换为低电压，或将低电压转换为高电压。
变压器主要由铁芯和绕组组成。
铁芯由硅钢片叠压而成，主要用于增加磁通密度和减少能量损耗。
绕组由导线缠绕而成，分为一次绕组和二次绕组。
一次绕组连接到输入电源，二次绕组则连接到输出负载。
变压器通过磁感应原理将输入电压的能量传递到输出电路中，保证电能的正常传输。
变压器可以根据功率级别分为干式变压器和油浸式变压器，根据使用场景可分为发电厂变压器和变电站变压器。
它们在电力系统中起到电压升降和电能输送的重要作用。
4. 开关设备开关设备用于控制、保护和隔离电力系统中的各个部分。
它们在发电厂及变电站中起到关键的安全性和可靠性保障作用。
常见的开关设备包括断路器、隔离开关和负荷开关。
断路器主要用于开关电路和保护电气设备，其内部配有电流保护和过压保护装置。
隔离开关用于隔离电气设备，确保设备的安全维护和修理。
负荷开关用于接通或切断负载电路，控制电气设备的供电状态。
开关设备的选型和设计要根据电力系统的需求及特点来确定。
变电站主要电气设备的选择
变电站主要电气设备的选择摘要：为贯彻落实国家建设服务好、管理好、形象好的电网企业中长期战略，运用先进的计算机技术，通信技术，建立一个覆盖城乡的智能、高效、可靠的绿色电网。
结合本人变电站的设计工作经验，从变电站主要电气设备的选择出发，简要阐述了部分主要电气一次设备的选型原则和相关计算。
关键词：变电站；电气一次；主要电气设备；设备校验概述电力系统由发电厂，变电站，线路和用户组成，变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。
变电站主要由一次设备和二次设备构成，而电气一次设备是构成变电站的基本单元，其主要电气设备包括：主变压器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、35kV开关柜、10kV开关柜。
1、主要设备选择及校验（110kV变电站为例）根据电力系统污区分布图，拟建的变电站位于d级污秽区范围内。
所有变电站屋外电气设备推荐采用d级（III级）防污，其外绝缘泄露比距不小于2.5cm/kV （最高运行电压）。
户内设备采用d级防污，其外绝缘泄露比距不小于2.5cm/kV （最高运行电压）。
（1）短路电流计算为取得合理的经济效益，应从网架设计，采用的电压等级、主接线，变压器的容量和阻抗的选择，运行方式等方面。
综合控制短路电流，使各级电压等级断路器的开断电流以及设备的动热稳定电流能满足要求。
拟建的变电站短路电流计算结果如下：根据计算结果，变电站110kV、35kV电气设备可按40kA，10kV电气设备按31.5kA进行选择。
（2）主变压器选择变电站设计时应按照将来5~10年规划进行负荷选择，并同时考虑将来10~20年的负荷发展情况。
变压器中性点应允许长时通过不小于10Ad 直流偏磁电流，而不影响变压器的正常运行。
拟建变电站变电站选择为三相、油浸、常规阻抗或者高阻抗、低损耗电力变压器。
设备参数如下：SSZ11-40000/110，110±8x1.25%/37 ±2x2.5%/10.5kV，Uk1-2%=10.5，Uk2-3%=18，Uk1-3%=6.5，YNyn0d11（3）110kV配电装置拟建的变电站110kV配电装置采用户外布置、选用进口或合资产品。
发电厂变电站主要电气设备
变压器主要参数
变压器额定容量、额定电压、额定电流、空载损耗、 变压器额定容量、额定电压、额定电流、空载损耗、短路损耗和阻抗 电压各代表 什么意义 ? 变压器在厂家铭牌规定的额定电压、 额定容量 : 变压器在厂家铭牌规定的额定电压、额定电流时连续 运行所能输送的容量 ,额定容量是指变压器的视在功率 , 以 VA 、 额定容量是指变压器的视在功率 KVA 、 MVA 表示。 表示。 额定电压 : 变压器长时间运行所能承受的工作电压 , 以 V 、 KV 表示。 表示。 额定电流 : 变压器在额定容量下 , 允许长期通过的工作电流 , 以 A 、 kA 表示。 表示。 变压器在二次侧开路、 空载损耗 : 变压器在二次侧开路、一次侧施加额定电压时 , 变压器铁 表示。 芯所产生的有功损耗 , 以 W 、 KW 表示。 短路损耗 : 将变压器的二次绕组短路 , 流经一次绕组的电流为额 表示。 定电流时 , 变压器绕组导体所消耗的有功功率 , 以 W 、 KW 表示。 阻抗电压 : 将变压器的二次绕组短路 , 使一次绕组电压慢慢加大 , 当二次绕组的短路电 流达到额定电流时 , 一次绕组所施加的电压 ( 短 路电压 ) 与额定电压的比值百分数 , 就是阻 抗电压 o
电容式电压互感器的构成原理是什么 ?
电容式电压互感器又称电容分压器 , 是采用 电压分压原理构成 , 其简单原理接线图 所示。 如图 所示。其主要组成元件包括 : 电容式分 压器、 压器、电磁式电压互感器以及提高可靠性和 准确性的附属设备 。
CVT组件、作用
(1) 电容式分压器由电容元件 C1 、 C2 组 成 , 如图 所示。 所示。 并隔离高电压。 它是将高电压变成低电 压 , 并隔离高电压。为安全起见 , 二 次侧接地。 次侧接地。(2) 串联补偿电感 L 。补偿电容二次电压的 内阻 抗。减小 C2 土的电压随负载电流大小的变 化而变化 , 以保 证正常状态下电压变换的准确 度。其电感量的大小取决于分 压器的内阻。 压器的内阻。 (3) 电磁式电压互感器 TV 减小电容式分压器的输出电流 , 补 偿因负荷变化引起的误差 , 使二次电压标准化 , 以供继电保 护使用。 护使用。 (4) 间隙 P 。为防止二次短路而使电感、电容产生谐振过电 为防止二次短路而使电感、 损坏电容和电感元件。 压 , 引起绝缘击穿 , 损坏电容和电感元件。 (5) 并联电容 C 。提高测量的准确性 , 减小二次负荷变化引 起的二次测量电压的误差。 起的二次测量电压的误差。 (6)Lf 、 Cf 、 Rf 各元件用于抑制在短路切除后电压回升时 , 由电磁式互感器 W 铁芯因饱和而与电容器产生的铁磁谐振。 铁芯因饱和而与电容器产生的铁磁谐振。 (7) 阻压器 r 。防止因二次短路或突然断开时冲击瞬间产生 的大电流、 和工作人员安全。 的大电流、过电压危及设备 和工作人员安全。
变电站主要电气设备简介
——隔离电源：电气设备检修时，用隔离开关 将需要检修的电气设备与带电的电源隔离，形 成明显可见的断开点，以保证检修人员和设备 的安全。
——倒换线路或母线：用隔离开关将电气设备 或线路从一组母线切换到另一组母线上。
——关合与开断小电流电路：关合和开断电压 互感器、避雷器电路；电容电流；空载电力线 路；空载变压器等。
变压器工作原理
变压器分类
用途：升压变压器、降压变压器；
相数：单相变压器和三相变压器；
线圈数：双线圈变压器、三线圈变压器和自 耦变压器；
铁心结构：心式变压器和组式变压器；
调式变压器和干式 变压器等；
容量大小：小型变压器、中型变压器、大型 变压器和特大型变压器。
隔离开关基本知识
2、对隔离开关的基本要求：
具有明显的断点。 应有可靠的绝缘。 具有足够的热稳定、动稳定。 操作性能好。 结构简单、动作可靠。 带接地刀闸的隔离开关必须装设连锁机构。
隔离开关基本知识
3．隔离开关的技术参数和型号
额定电压（kV） 最高工作电压（kV） 额定电流（A） 热稳定电流（kA） 极限通过电流峰值（kA）
➢第1部分表示相数。 D—单相（或强迫导向）；S—三相 ➢第2部分表示冷却方式。 J—油浸自冷；F—油浸风冷； FP—强迫油循环风冷； SP—强迫油循环水冷。 ➢第3部分表示电压级数。 S—三级电压；无S表示两级电压 ➢其他：O—全绝缘；L—铝线圈或防雷；O—自耦（在首位 时表示降压自耦，在末位时表示升压自耦）；Z—有载调压； TH—湿热带（防护类型代号）；TA—干热带（防护类型代 号）
变压器原理图（图3-1）
500kV电压等级变压器一般使用单 相自耦变压器，220kV及以下一般 使用三相三绕组变压器。冷却型式 主要为强迫油循环风冷。
变电站主要一次设备
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电力变压器
电力变压器 电力变压器作用： 实现电网的电压等级变换，是变电所主要设备。 变压器类型 电力变压器绕组的绝缘和冷却方式是影响变压器使用的主要因素。 一般按变压器绕组的绝缘和冷却方式进行分为油浸式、干式两种形式。 油浸式变压器： 以油为变压器绕组的绝缘和冷却方式，散热较好，性价比较适中，但防火、防爆性能较差。 干式变压器：以环氧树脂为变压器绕组的绝缘和冷却方式（用环氧树脂浇注变压器绕组）散热稍差，价格高，但防火、防爆性能好，在现代建筑中的应用日益增多。
高压隔离开关
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高压隔离开关的作用
作用：
GN8—10／600型 高压隔离开关 1—上接线端子 2—静触头 3—闸刀 4—套管绝缘子 5—下接线端子 6—框架 7—转轴 8—拐臂 9—升降绝缘子 10—支柱绝缘子
高压隔离开关的操作
谢 谢 ！
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电流互感器的作用
电流互感器基本图例 使用电流互感器的注意事项 二次回路应连接可靠，不能安装熔断器或开关因为电流互感器二次绕组侧匝数较多，一旦开路，将会在二次侧感应出高压，危急人身和设备安全。 二次回路应可靠接地 因为电流互感器一次侧为高电压，要求二次回路应可靠接地，以防一、二次绕组间的绝缘击穿，造成人身伤害和设备毁坏。
干式变压器
变压器工作原理
变压器原边（初级）绕组加交流电压后，流过原边绕组的电流在铁芯中会产生交变磁通，使原边和副边（次级）绕组发生电磁联系；根据电磁感应原理，交变磁通穿过这两个绕组就会感应出电动势，其大小与绕组匝数成正比，绕组匝数多的一侧电压高，绕组匝数少的一侧电压低；变压器起到变换电压的目的。
作的导体，专用于变电所内变压器和配电线路之间相连接的电气设备。 作用：在电气原理上，母线是一条允许流过大电流的导体，起汇集、分配、传输电能的作用。电力母线也称“汇流排”。
变电站主要电气设备图文详解-精
SF6断路器的结构类型
• 1.瓷柱式SF6断路器
结构特点：灭弧室安装在高强 度瓷套中，用空心瓷柱支承和 实现对地绝缘。灭弧室和绝缘 瓷柱内腔相通，充有相同压力 的SF6气体，通过控制柜中的 密度继电器和压力表进行控制 和监视。穿过瓷柱的绝缘拉杆 把灭弧室的动触头和操动机构 的驱动杆连接起来，通过绝缘 拉杆带动触头完成断路器的分 合操作。
11)干式变压器的外表应无积污。 12)变压器室不漏水，门、窗、照明应完好，通风良好，温度正常。 13)变压器外壳及各部件应保持清洁。
开关电器
• 主要用来闭合与开断正常电路和故障电路或用来隔 离高压电源。
• 承担的任务：
正常工作情况下，开合正常工作电流 仅用来断开故障情况下的过负荷电流或短路电流 既用来开合正常工作电流，又开合过负荷电流或短路电流 只用来在检修时隔离电压
• 同时交链一次，二次绕组的磁 通量的相量为φm ,该磁通量称 为主磁通;
变压器原理图（图3-1）
变压器工作原理
• 若一次、二次绕组的电压、电动势的瞬时值均按正弦规 律变化，则有
• 不计铁心损失，根据能量守恒原理可得 • 由此得出一次、二次绕组电压和电流有效值的关系： • 令 K=N1/N2，称为匝比（亦称电压比），则
1-并联电容；2-端子； 3-灭弧室瓷套；4-支持瓷； 5-合闸电阻；6-灭弧室； 7-绝缘拉杆；8-操动机构箱
高压断路器
是电力系统中任务最繁重、地位最重要、结构最 复杂的开关电器。
对断路器的基本要求： ✓ 足够的开断能力 ✓ 尽可能短的动作时间
✓ 高度的工作可靠性
高压断路器的类型 ✓ 按安装地点分 —--户内式、户外式 ✓ 按照使用的灭弧介质分 —- 油断路器、压缩空气
断路器、六氟化硫断路器、真空断路器等
110kv变电站主要电力设备
第三章主要电力设备3.1 变压器3.1.1 主变压器变压器主要技术参数一、四台主变简介贵冶1#总降1#、2#主变压器是江苏常州变压器厂生产的SFI10-31500/110，2000年元月出厂。
1#变压器于2002年4月4日投入运行。
2#主变压器与2002年5月17日投入运行。
3#、4#主变是保定变压器厂生产的SFI9-50000/110，1997年2月出厂。
3#、4#主变压器与1997年12月20日投入运行。
4#主变压器于2001年10月9日进行第一次吊芯大修。
3#主变压器于2003年10月15日进行第一次吊芯大修。
主变大修一般由贵溪电厂电力检修公司负责进行。
二、铭牌参数1、1#、2#主变型号：SFZ10—31500/110 江苏常州变压器厂额定容量：31500kV A额定电压：121/6.3kV额定电流：150.3/2887A电压组合：121（+6—-10）/6.3kV冷却方式：ONAN（油浸自冷）/ONAF（油浸风冷）63/100%联接组别：YN，d11绝缘水平：LI480AC200—LI325AC140/LI60AC25噪声：64.5dB短路阻抗：13.03%空载损耗：19.14kW负载损耗：137.33kW油重：11.8 T油枕重： 4.5 T总重：47.6 T2、3#、4#主变型号：SFZ9—50000/110（+6/-10）保定变压器厂额定容量：50000kV A额定电压：121/6.3kV额定电流：239/4582A联接组别：YN/d11油重：15.21 T油枕重： 4.02T总重：63.44T短路阻抗：14.3%空载损耗：36.1kW空载电流：0.28%负载损耗：214.9kW套管CT技术数据3、变压器压力释放阀型号：YSF5—55/130KJ，开启压力为55Kap，K为电信号，J为机械信号。
4、变压器本体安装的瓦斯继电器信号为QJ4—80型，其油速为1.0m/s。
5、有载调压安装的瓦斯继电器型号为QJ4—25型，其油速为0.7m/s。
变电站主要设备
输变电系统是一系列电气设备组成的。
发电站发出的强大电能只有通过输变电系统才能输送到电力用户。
图1—2给出了变电站主要设备的示意图。
图中除了所示的变压器、导线、绝缘子、互感器、避雷器、隔离开关和断路器等电气设备外,还有电容器、套管、阻波器、电缆、电抗器和继电保护装置等,这些都是输变电系统中必不可缺的设备.图1—2 变电站主要设备示意图1—变压器;2—导线；3—绝缘子；4—互感器；5-避雷器；6—隔离开关;7—断路器下面，对输变电系统的主要电气设备及其功能进行简单介绍。
（1）输变电系统的基本电气设备主要有导线、变压器、开关设备、高压绝缘子等。
1）导线。
导线的主要功能就是引导电能实现定向传输.导线按其结构可以分为两大类：一类是结构比较简单不外包绝缘的称为电线；另一类是外包特殊绝缘层和铠甲的称为电缆。
电线中最简单的是裸导线，裸导线结构简单、使用量最大,在所有输变电设备中，它消耗的有色金属最多。
电缆的用量比裸导线少得多，但是因为它具有占用空间小、受外界干扰少、比较可靠等优点，所以也占有特殊地位。
电缆不仅可埋在地里，也可浸在水底，因此在一些跨江过海的地方都离不开电缆。
电缆的制造比裸导线要复杂得多，这主要是因为要保证它的外皮和导线间的可靠绝缘。
输变电系统中采用的电缆称为电力电缆。
此外，还有供通信用的通信电缆等。
2)变压器。
变压器是利用电磁感应原理对变压器两侧交流电压进行变换的电气设备。
为了大幅度地降低电能远距离传输时在输电线路上的电能损耗，发电机发出的电能需要升高电压后再进行远距离传输，而在输电线路的负荷端，输电线路上的高电压只有降低等级后才能便于电力用户使用。
电力系统中的电压每改变一次都需要使用变压器.根据升压和降压的不同作用，变压器又分为升压变压器和降压变压器。
例如，要把发电站发出的电能送入输变电系统,就需要在发电站安装变压器，该变压器输入端(又称一次侧）的电压和发电机电压相同，变压器输出端(又称二次侧）的电压和该输变电系统的电压相同。
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SF6断路器的结构类型
• 1.瓷柱式SF6断路器
结构特点：“灭I”弧形室布安置装在高强 度优瓷点套：中一系，般列用用性空于强心22，瓷0k结柱V及构支以简承下和 实单现的，对单用地柱气绝单量缘断少。口，灭断单弧路断室器口和电绝缘 瓷的密和压部运工柱S度监的F高件行作内6继视单气、少可量腔电。一柱体开，靠小相器穿般双，断 价 性 。“通 和 过用 断Y通电格高”，压瓷于口形过流相和充力柱2断布控2大对检有表的0路置制k、便修相进绝V器柜及运宜维同行缘中以动，护压控拉的上力制杆 把缺灭点弧：室重的心“动T高”触形，头布抗和置震操能动力机构 的较驱差动，杆一且连般不接用能起于加来22装，0k电通V及流过以互绝上缘 拉合感限杆操特断器制带作别路，。动。是器使触50用头0k场完V的所成单受断柱到路双一器断定的口分
变压器工作原理
n 变压器三相绕组接线 有两种： 1、星形联结 记作：“Y”或“y” 2、三角形联结 记作：“D”或“d”
变压器工作原理
例：SCB10型脱硫干式变压器 » 干式电力变压器型号及含义 » SCB10—1600/6 » SC:三相固体成型 （环氧树脂） » B:低压箔式线圈 » 10:设计序号 » 1600kVA:额定容量 » 6kV:额定高压电压
•
变压器
• 变压器的铭牌参数：
• 每台变压器都有一铭牌，上面标注着型号、额定值及其它
数据，便于用户了解变压器的运行性能。
电力变压器
产品型号 SL7－315/10 产品编号
额定容量 315kV·A 使用条件 户外式
额定电压 10000/400V 冷却条件 ONAN
额定电流 18.2/454.7A 短路电压 4%
• 为便于绝缘，一般低压绕组在 里，高压绕组在外，但大容量 的低压大电流变压器，考虑到 引出线工艺困难，往往把低压 绕组套在高压绕组的外面。
变压器
• 变压器的附件：
• 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
额定频率 50 Hz
器身吊重 765kg
相 数 三相
油 重 380kg
联接组别 Y yno
总 重 1525kg
制造厂
生产日期
图1－4电力变压器铭牌示意图
变压器工作原理
• 额定容量SN：
• 它是变压器额定工作条件下输出能力的保证值，是额定视 在功率，单位有：伏安（V•A）或千伏安（kV•A）或兆 伏安（MV•A）。
高压断路器
l 是电力系统中任务最繁重、地位最重要、结构最 复杂的开关电器。
l 对断路器的基本要求： ü 足够的开断能力 ü 尽可能短的动作时间
ü 高度的工作可靠性
l 高压断路器的类型 ü 按安装地点分 —--户内式、户外式 ü 按照使用的灭弧介质分 —- 油断路器、压缩空气
断路器、六氟化硫断路器、真空断路器等
变压器工作原理
变压器日常巡视检查应包括以下内容：
1)油温应正常，应无渗油、漏油，储油柜油位应与温度相对应。 2)套管油位应正常，套管外部应无破损裂纹、无严重油污、无放电痕迹及其它异常现象。 3)变压器音响应正常。 4)散热器各部位手感温度应相近，散热附件工作应正常。 5)吸湿器应完好，吸附剂应干燥。 6)引线接头、电缆、母线应无发热迹象。 7)压力释放器、安全气道及防爆膜应完好无损。 8)分接开关的分接位置及电源指示应正常。 9)气体继电器内应无气体。 10)各控制箱和二次端子箱应关严，无受潮。
• 同时交链一次，二次绕组的磁 通量的相量为φm ,该磁通量称 为主磁通;
变压器原理图（图3-1）
变压器工作原理
• 若一次、二次绕组的电压、电动势的瞬时值均按正弦规 律变化，则有
• 不计铁心损失，根据能量守恒原理可得 • 由此得出一次、二次绕组电压和电流有效值的关系： • 令 K=N1/N2，称为匝比（亦称电压比），则
• 一般容量在 Ø 630kVA以下的为小型电力变压器； Ø 800~6300kVA的为中型电力变压器； Ø 8000~63000kVA为大型电力变压器； Ø 90000kVA及以上的为特大型电力变压器；
变压器工作原理
• 变压器的额定容量、额定电压、额定电流之间的 关系为：
• 单相变压器：
• 三相变压器：
•变压器的结构——铁芯、绕组、分接开关、绝缘、油箱、冷却器、保护装置
变压器
变压器
变压器工作原理
变压器
变压器
• 油箱是装器身和变压器油的，为了便于散热，有
的箱壁上焊有散热管。 • 变压器油的作用是绝缘和冷却。
变压器工作原理
• 与电源相连的线圈，接收交流 电能，称为一次绕组;
• 与负载相连的线圈，送出交流 电能，称为二次绕组;
变压器
• 铁芯
• 铁芯的作用 的主磁路
是变压器
• 铁芯的材料 0.35～ 0.5mm厚的硅钢片
• 铁芯形式 电力变压器 主要采用芯式结构
变压器
• 绕组：
• 绕组是变压器的电路部分 • 铜
• 绕组是变压器的电路部分，采 用铜线或铝线绕制而成，原、 副绕组同心地套在铁芯柱上。
11)干式变压器的外表应无积污。 12)变压器室不漏水，门、窗、照明应完好，通风良好，温度正常。 13)变压器外壳及各部件应保持清洁。
二. 高压开关电器
高压断路器
开关电器
• 主要用来闭合与开断正常电路和故障电路或用来隔 离高压电源。
• 承担的任务：
l 正常工作情况下，开合正常工作电流 l 仅用来断开故障情况下的过负荷电流或短路电流 l 既用来开合正常工作电流，又开合过负荷电流或短路电流 l 只用来在检修时隔离电压
变电站主要电气设备
• 变压器 • 高压开关电器 • 互感器 • 补偿装置 • 保护电器 • 继电保护 • 电主接线 • 配电装置
一.变压器
变压器
下图是我们常见的两种变压器：
干式变压器
油浸式变压器
变压器
• 变压器的主体构造： 1、铁芯 2、绕组
•变压器的结构——铁芯、绕组、分接开关、绝缘、油箱、冷却器、保护装置
变压器
• 变压器的分类：
• 用途：升压变压器、降压变压器； • 相数：单相变压器和三相变压器； • 线圈数：双线圈变压器、三线圈变压器和自耦变压器； • 铁心结构：心式变压器和组式变压器； • 调压方式：无载调压变压器、有载调压变压器； • 冷却介质和冷却方式：油浸式变压器和干式变压器等；
• 容量大小：小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大 型变压器。