電力變壓器的結構及附件

一、變壓器的外形結構

電力變壓器的基本構成部分有：鐵心、繞組、絕緣套管、油箱及其他附件等，其中鐵心和繞組是變壓器的主要部件。

二、變壓器的鐵心

鐵心構成變壓器的磁路，又是套裝繞組的骨架。鐵心由鐵心柱和鐵軛兩部分構成。鐵心柱上套裝繞組，鐵軛將鐵心柱連接起來形成閉合磁路。

1、鐵心材料

為減少交變磁通在鐵芯中引起的渦流損耗，鐵心一般用高磁導率的磁性材料（0.28～0.35mm相互絕緣的硅鋼片）疊成。硅鋼片有熱軋和冷軋兩種，兩面涂以厚0.02～0.23mm的漆膜，使片與片之間絕緣。

目前廣泛采用導磁系數高的冷扎晶粒取代硅鋼片。

2、鐵心型式

變壓器鐵心的結構有心式、殼式和漸開線式等形式。

（3）鐵心疊裝

變壓器的鐵心一般是由剪成一定形狀的硅鋼片疊裝而成。為了減小接縫間隙以減小激磁電流，一般采用交錯式疊法，使相鄰層的接縫錯開。

4、鐵心截面

鐵心柱的截面一般做成階梯形，以充分利用繞組內圓空間。容量較大的變壓器，鐵心中常設有油道，以改善鐵心內部的散熱條件。

三相五芯柱式變壓器

1-鐵芯柱；2-上鐵軛；

3-下鐵軛；4-旁軛；

5-低壓繞組；6-高壓繞組

三相五芯柱式變壓器的上下鐵軛的截面和高度比普通三相三鐵芯柱式小，從而降低了整個變壓器的高度。

由于三相五柱式鐵芯各相磁通可經旁軛閉合，故三相磁通可看作是彼此獨立的，而不像普通三相三柱式變壓器各磁通互相關聯(lián)，因此當有不對稱負載時，各相零序電流產生的零序磁通可經旁軛而閉合，故其零序勵磁阻抗與對稱運行時勵磁阻抗（正序）相等。

三、變壓器的繞組

繞組是變壓器的電路部分，它由銅或 鋁絕緣導線繞制而成。

一次繞組（原繞組）：輸入電能

二次繞組（副繞組）：輸出電能

同一相的一次繞組和二次繞組通常套裝在同一個心柱上，一次和二次繞組具有不同的匝數。

按電壓高低，可分為高壓繞組和低壓繞組。

按結構的不同，變壓器的繞組可分為圓筒式、螺旋式、連續(xù)式、糾結式、內屏蔽式等形式。

電力變壓器的高低壓繞組在鐵芯柱上按同心圓筒的方式套裝。

螺旋式繞組每匝并聯(lián)導線數量較多，而且是沿徑向一根壓著一根地疊起來繞。并聯(lián)的導線繞成一個螺旋，中間隔以溝道。

當螺旋式繞組并聯(lián)導線更多（如12根）時，就把并聯(lián)導線分成兩組并排繞制，形成雙螺旋式。

螺旋式繞組一般用于三相容量在800kVA以上、電壓在35kV以下的大電流繞組。

連續(xù)式繞組由多個線餅沿軸向串聯(lián)而成，繞制時,先是若干線匝沿徑向串聯(lián)繞成一個線餅，然后采用“翻繞法”，使繞制連續(xù)地過渡到下一個線餅。

由于采用特殊的繞制工藝，從一個線餅到另一個線餅，其接頭交替地在繞組的內側和外側，但都用繞制繞組的導線自然連接，所以沒有任何接頭。

由于這一特點，連續(xù)式繞組具有很高的機械強度和可靠性。連續(xù)式繞組應用范圍較廣，它的機械強度高，散熱條件好，一般用于三相容量為630 kVA以上、電壓為3～110kV的繞組。

主變壓器全部繞組采用半硬銅導線，高壓繞組為連續(xù)式線圈，低壓繞組為螺旋式線圈。

四、變壓器的附件

除器身外，典型的油浸電力變壓器中還有油箱、變壓器油、絕緣套管及繼電保護裝置等附件。

1、油箱

油箱是油浸式變壓器的外殼，是用鋼板焊成的，器身就放置在油箱內。

按變壓器容量的大小，油箱結構有吊器身式和吊箱殼式兩種。由于大容量變壓器體積大重量大，一般都做成吊箱殼式，這種箱殼猶如一只鐘罩，故又稱鐘罩式油箱。

主變壓器油箱的結構型式一般為平頂式，啟備變變壓器油箱的結構型式為鐘罩式，油箱的機械強度應承受住真空壓力133Pa和正壓98KPa的機械強度試驗，油箱不得損傷和出現(xiàn)不允許的..變形。

2、絕緣結構和絕緣套管

變壓器的絕緣分主絕緣和縱向絕緣兩部分。

主絕緣是指繞組對地之間、相間和同一相而不同電壓等級的繞組之間的絕緣；縱向絕緣是指同一電壓等級的一個繞組，其不同部位之間，例如層間、匝間、繞組對靜電屏之間的絕緣。

主絕緣應承受工頻試驗電壓和全波沖擊試驗電壓的作用，因此，主絕緣結構應..在相應電壓級試驗電壓作用下，具有足夠的絕緣強度并保持一定的裕度。

變壓器的絕緣套管將變壓器內部的高、低壓引線引到油箱的外部，不但作為引線對地的絕緣，而且擔負著固定引線的作用。

3、變壓器冷卻系統(tǒng)

油浸式電力變壓器的冷卻方式，按其容量的大小大致有油浸自冷式、油浸風冷式、強迫油循環(huán)水冷卻、強迫油循環(huán)風冷卻等方式。本廠主變采用的是強油導向風冷(ODAF)，啟備變采用自然油循環(huán)風冷的冷卻方式。

冷卻器運行時需要達到以下標準：變壓器投入或退出運行時，工作冷卻器均可通過控制開關投入與停止；

當運行中的變壓器頂層油溫或變壓器負荷達到規(guī)定值時，輔助冷卻器應自動投入運行；

當切除故障冷卻器時，備用冷卻器應自動投入；

冷卻器冷卻系統(tǒng)按負荷情況自動或手動投入或切除相應數量得冷卻器。

4、儲油柜

儲油柜又稱油枕，或油膨脹器。主變壓器一般采用油枕膠囊式儲油柜，啟備變采用金屬波紋式儲油柜。

儲油柜是油浸式變壓器油源補充、存儲的容器。為了既..柜體內的變壓器油與空氣隔絕緩慢老化變質，又能..柜體內的壓力與外界空氣相通。

膠囊式儲油柜在柜體內設置了一個尼龍橡膠膜做成的膠囊，它漂浮在柜體內的油面上，內腔的空氣經過吸濕器與外界空氣相通，隨著柜體內油量的變化而膨脹或收縮。

5、油泵

油泵主要由轉子、定子、心軸、殼體及接線盒等幾部分組成。用于變壓器冷卻系統(tǒng)中強迫變壓器油循環(huán)，主要給變壓器冷卻器輸油。

油泵在運行中發(fā)現(xiàn)下列情況之一，應立即停機檢查，排除故障后，才可以投入運行：

1）運行中發(fā)現(xiàn)聲音異?；蛟肼曔^大；

2）電源電壓與額定值的偏差超過±5％；

3）額定電流增大，溫升過高；

4）電機絕緣電阻過低；

5）流量達不到額定值。

6、油位計

油位計用于油浸式電力變壓器儲油柜和有載分接開關儲油柜油面的顯示以及.低和.高極限油位的報警。

指針式油位計主要由指針和表盤構成的顯示部分,磁鐵（或凸輪）和開關構成的報警部分，換向及變速的齒輪組、擺桿和浮球構成的傳動部分組成。允許工作溫度為－30～＋95℃。

當變壓器儲油柜的油面升高或下降時，油位計的浮球或儲油柜的隔膜隨之上下浮動，使擺桿作上下擺動運動，從而帶動傳動部分轉動，通過耦合磁鋼使報警部分的磁鋼（或凸輪）和顯示部分的指針旋轉，指針指到相應位置，當油位上升到.高油位或下降到.低油位時，磁鐵吸合（或凸輪撥動）相應干簧接點開關（或微動開關）發(fā)出警報信號。

7、油流繼電器

油流繼電器是顯示變壓器強迫油循環(huán)冷卻系統(tǒng)內油流量變化的裝置，用來監(jiān)視強迫油循環(huán)冷卻系統(tǒng)的油泵運行情況，如油泵轉向是否正確，閥門是否開啟，管路是否有堵塞等情況，當油流量達到動作或減少到返回油流量時均能發(fā)出警報信號。

YJ型繼電器的工作原理：

當變壓器冷卻系統(tǒng)的油泵啟動后就有油流循環(huán)，油流量達到動作油流量以上時，沖動繼電器的動板旋轉到.終位置，通過磁鋼的耦合作用帶動指示部分同步轉動，指針指到流動位置，微動開關常開接點閉合發(fā)出正常工作信號；

當油流量減少到返回油流量（或達不到動作油流量）時，動板借助復位渦卷彈簧的作用動板返回，使微動開關的常開接點打開，常閉接點閉合發(fā)出故障信號。

連續(xù)式繞組由多個線餅沿軸向串聯(lián)而成，繞制時,先是若干線匝沿徑向串聯(lián)繞成一個線餅，然后采用“翻繞法”，使繞制連續(xù)地過渡到下一個線餅。

由于采用特殊的繞制工藝，從一個線餅到另一個線餅，其接頭交替地在繞組的內側和外側，但都用繞制繞組的導線自然連接，所以沒有任何接頭。

由于這一特點，連續(xù)式繞組具有很高的機械強度和可靠性。連續(xù)式繞組應用范圍較廣，它的機械強度高，散熱條件好，一般用于三相容量為630 kVA以上、電壓為3～110kV的繞組。

主變壓器全部繞組采用半硬銅導線，高壓繞組為連續(xù)式線圈，低壓繞組為螺旋式線圈。

四、變壓器的附件

除器身外，典型的油浸電力變壓器中還有油箱、變壓器油、絕緣套管及繼電保護裝置等附件。

1、油箱

油箱是油浸式變壓器的外殼，是用鋼板焊成的，器身就放置在油箱內。

按變壓器容量的大小，油箱結構有吊器身式和吊箱殼式兩種。由于大容量變壓器體積大重量大，一般都做成吊箱殼式，這種箱殼猶如一只鐘罩，故又稱鐘罩式油箱。

主變壓器油箱的結構型式一般為平頂式，啟備變變壓器油箱的結構型式為鐘罩式，油箱的機械強度應承受住真空壓力133Pa和正壓98KPa的機械強度試驗，油箱不得損傷和出現(xiàn)不允許的..變形。

2、絕緣結構和絕緣套管

變壓器的絕緣分主絕緣和縱向絕緣兩部分。

主絕緣是指繞組對地之間、相間和同一相而不同電壓等級的繞組之間的絕緣；縱向絕緣是指同一電壓等級的一個繞組，其不同部位之間，例如層間、匝間、繞組對靜電屏之間的絕緣。

主絕緣應承受工頻試驗電壓和全波沖擊試驗電壓的作用，因此，主絕緣結構應..在相應電壓級試驗電壓作用下，具有足夠的絕緣強度并保持一定的裕度。

變壓器的絕緣套管將變壓器內部的高、低壓引線引到油箱的外部，不但作為引線對地的絕緣，而且擔負著固定引線的作用。

3、變壓器冷卻系統(tǒng)

油浸式電力變壓器的冷卻方式，按其容量的大小大致有油浸自冷式、油浸風冷式、強迫油循環(huán)水冷卻、強迫油循環(huán)風冷卻等方式。本廠主變采用的是強油導向風冷(ODAF)，啟備變采用自然油循環(huán)風冷的冷卻方式。

冷卻器運行時需要達到以下標準：變壓器投入或退出運行時，工作冷卻器均可通過控制開關投入與停止；

當運行中的變壓器頂層油溫或變壓器負荷達到規(guī)定值時，輔助冷卻器應自動投入運行；

當切除故障冷卻器時，備用冷卻器應自動投入；

冷卻器冷卻系統(tǒng)按負荷情況自動或手動投入或切除相應數量得冷卻器。

4、儲油柜

儲油柜又稱油枕，或油膨脹器。主變壓器一般采用油枕膠囊式儲油柜，啟備變采用金屬波紋式儲油柜。

儲油柜是油浸式變壓器油源補充、存儲的容器。為了既..柜體內的變壓器油與空氣隔絕緩慢老化變質，又能..柜體內的壓力與外界空氣相通。

膠囊式儲油柜在柜體內設置了一個尼龍橡膠膜做成的膠囊，它漂浮在柜體內的油面上，內腔的空氣經過吸濕器與外界空氣相通，隨著柜體內油量的變化而膨脹或收縮。

5、油泵

油泵主要由轉子、定子、心軸、殼體及接線盒等幾部分組成。用于變壓器冷卻系統(tǒng)中強迫變壓器油循環(huán)，主要給變壓器冷卻器輸油。

油泵在運行中發(fā)現(xiàn)下列情況之一，應立即停機檢查，排除故障后，才可以投入運行：

1）運行中發(fā)現(xiàn)聲音異?；蛟肼曔^大；

2）電源電壓與額定值的偏差超過±5％；

3）額定電流增大，溫升過高；

4）電機絕緣電阻過低；

5）流量達不到額定值。

6、油位計

油位計用于油浸式電力變壓器儲油柜和有載分接開關儲油柜油面的顯示以及.低和.高極限油位的報警。

指針式油位計主要由指針和表盤構成的顯示部分,磁鐵（或凸輪）和開關構成的報警部分，換向及變速的齒輪組、擺桿和浮球構成的傳動部分組成。允許工作溫度為－30～＋95℃。

當變壓器儲油柜的油面升高或下降時，油位計的浮球或儲油柜的隔膜隨之上下浮動，使擺桿作上下擺動運動，從而帶動傳動部分轉動，通過耦合磁鋼使報警部分的磁鋼（或凸輪）和顯示部分的指針旋轉，指針指到相應位置，當油位上升到.高油位或下降到.低油位時，磁鐵吸合（或凸輪撥動）相應干簧接點開關（或微動開關）發(fā)出警報信號。

7、油流繼電器

油流繼電器是顯示變壓器強迫油循環(huán)冷卻系統(tǒng)內油流量變化的裝置，用來監(jiān)視強迫油循環(huán)冷卻系統(tǒng)的油泵運行情況，如油泵轉向是否正確，閥門是否開啟，管路是否有堵塞等情況，當油流量達到動作或減少到返回油流量時均能發(fā)出警報信號。

YJ型繼電器的工作原理：

當變壓器冷卻系統(tǒng)的油泵啟動后就有油流循環(huán)，油流量達到動作油流量以上時，沖動繼電器的動板旋轉到.終位置，通過磁鋼的耦合作用帶動指示部分同步轉動，指針指到流動位置，微動開關常開接點閉合發(fā)出正常工作信號；

當油流量減少到返回油流量（或達不到動作油流量）時，動板借助復位渦卷彈簧的作用動板返回，使微動開關的常開接點打開，常閉接點閉合發(fā)出故障信號。