变压器组成及作用

电力变压器的组成及作用
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
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
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。
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。
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。
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
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）。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
h.强油导向风冷和水冷（ODAF和ODWF）：强油导向冷却是把冷油直接导向线段，将 线段上的热量很快带走，使绕组最热点温度下降，但绝缘结构复杂。
谢 谢！
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。
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。
放油阀门
冷却风扇 用风扇提高 变压器本体 散热的效果 的一种方式
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。强油循环的冷油由潜油泵通 过下部油管打入绕组间带走热量，热油再由上部油管进入冷却器，从而完成强油循环。 g.强油水冷式（OFWF）：这种方式与强油风冷式相比只是冷却器有所不同。但以采用 另行放置水冷式冷却器的方式为多。
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