變壓器組成及作用

關(guān)于變壓器組成及作用第一頁，共二十二頁，2022年，8月28日概述

電力變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備，是用來將某一數(shù)值的交流電壓（電流）變成頻率相同的另一種或幾種數(shù)值不同的電壓（電流）的設(shè)備。當(dāng)一次繞組通以交流電時，就產(chǎn)生交變的磁通，交變的磁通通過鐵芯導(dǎo)磁作用，就在二次繞組中感應(yīng)出交流電動勢。二次感應(yīng)電動勢的高低與一二次繞組匝數(shù)的多少有關(guān)，即電壓大小與匝數(shù)成正比。主要作用是傳輸電能，因此，額定容量是它的主要參數(shù)。額定容量是一個表現(xiàn)功率的慣用值，它是表征傳輸電能的大小，以kVA或MVA表示，當(dāng)對變壓器施加額定電壓時，根據(jù)它來確定在規(guī)定條件下不超過溫升限值的額定電流?，F(xiàn)在較為節(jié)能的電力變壓器是非晶合金鐵心配電變壓器，其最大優(yōu)點是，空載損耗值特低。最終能否確?？蛰d損耗值，是整個設(shè)計過程中所要考慮的核心問題。當(dāng)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布置時，除要考慮非晶合金鐵心本身不受外力的作用外，同時在計算時還須精確合理選取非晶合金的特性參數(shù)。國內(nèi)生產(chǎn)電力變壓器較大的廠家有特變電工，保變天威，西電集團，山東電力設(shè)備廠等。

變壓器基本結(jié)構(gòu)部件是鐵芯和繞組，由它們組成變壓器的器身，為了改善散熱條件，大、中容量變壓器的器身浸入盛滿變壓器油的密封郵箱中，各繞組與外電路的連接則經(jīng)絕緣套管引出。為了使變壓器安全可靠運行，還設(shè)有儲油柜、氣體繼電器和安全氣道等附件。

附件組成部分有：1-銘牌；2-信號式溫度計；3-吸濕器；4-油標；5-儲油柜；6-安全氣道；7-氣體繼電器；8-高壓套管；9-低壓套管；10-分接開關(guān)；11-油箱；12-放油閥門；13-器身；14-接地板；15-小車

第二頁，共二十二頁，2022年，8月28日第三頁，共二十二頁，2022年，8月28日第四頁，共二十二頁，2022年，8月28日第五頁，共二十二頁，2022年，8月28日鐵芯鐵芯即作為變壓器的磁路，又做為變壓器的機械骨架。為了提高導(dǎo)磁性能，減少交變磁通在鐵芯中引起的損耗，變壓器的鐵芯都采用厚度為0.35—0.5mm的電工鋼片疊裝而成。電工鋼片的兩面涂有絕緣層，起絕緣作用。大容量變壓器多采用高磁導(dǎo)率、低損耗的冷軋電工鋼片。電力變壓器的鐵芯一般都采用心式結(jié)構(gòu)，其鐵芯可分為鐵芯柱（有繞組的部分）和鐵軛（聯(lián)接兩個鐵芯柱的部分）兩部分。繞組套裝在鐵芯柱上，鐵軛使鐵芯柱之間的磁路閉合。在鐵芯柱與鐵軛組合成整個鐵芯時，多采用交疊式裝配，使各層的接縫不在同一地點，這樣能減少勵磁電流，但缺點是裝配復(fù)雜，費工費時。在一般變壓器中，鐵芯柱截面采用外接圓的階梯形。只有當(dāng)變壓器容量很小時才采用方形。交流磁通在鐵芯中會引起渦流損耗和磁滯損耗，使鐵芯發(fā)熱。在大容量變壓器的鐵芯中往往設(shè)置油道，鐵芯浸在變壓器油中，當(dāng)油從油道中流過時，可將鐵芯中的熱量帶走。第六頁，共二十二頁，2022年，8月28日繞組繞組是變壓器的電路部分，用來傳輸電能，一般分為高壓繞組和低壓繞組。接在較高電壓上的繞組稱為高壓繞組；接在較低電壓上的繞組稱為低壓繞組。從能量的變換傳遞來說，接在電源上，從電源吸收電能的繞組稱為原邊繞組（又稱一次繞組或初級繞組）；與負載連接給負載輸送電能的繞組稱為副邊繞組（又稱二次繞組或次級繞組）。繞組一般是用絕緣的銅線繞制而成。高壓繞組的匝數(shù)多、導(dǎo)線橫截面??；低壓繞組的匝數(shù)少，導(dǎo)線橫截面大。為了保證變壓器能夠安全可靠的運行以及有足夠的使用壽命，對繞組的電氣性能、耐熱性能和機械強度都有一定的要求。第七頁，共二十二頁，2022年，8月28日繞組型式繞組是按照一定規(guī)律連接起來的若干個線圈的組合。根據(jù)高壓繞組和低壓繞組相互位置的不同，繞組結(jié)構(gòu)型式可分為同心式和交疊式兩種。同心式繞組是將高壓繞組和低壓繞組同心地套裝在鐵芯柱上。為了絕緣方便，低壓繞組緊靠著鐵芯，高壓繞組套裝在低壓繞組的外面，兩個繞組之間留有油道。油道一是作為繞組間的絕緣間隙；二是作為散熱通道，使油從油道中流過冷卻繞組。在單相變壓器中，高、低壓繞組均分為兩部分，分別套裝在兩鐵芯柱上，這兩部分可以串聯(lián)或并聯(lián)；在三相變壓器中屬于同一相的高、低壓繞組套裝在同一鐵芯柱上。同心式繞組的結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，心式變壓器一般都采用這種結(jié)構(gòu)。交疊式繞組是將高壓繞組和低壓繞組分成若干線餅，沿著鐵芯柱交替排列而構(gòu)成。為了便于絕緣和散熱，高壓繞組與低壓繞組之間留有油道并且在最上層和最下層靠近鐵軛出安放低壓繞組。交疊式繞組的機械強度高，引線方便，殼式變壓器一般采用這種結(jié)構(gòu)。第八頁，共二十二頁，2022年，8月28日銘牌產(chǎn)品投放市場后，固定在電機、電器或機械設(shè)備上需要向用戶提供識別、銘記、使用指導(dǎo)等信息的標牌第九頁，共二十二頁，2022年，8月28日信號式溫度計變壓器在運行過程中，其內(nèi)部繞組溫度會隨負荷的增大而升高，變壓器油將繞組的溫升，通過其周圍油的不斷循環(huán)而散發(fā)出去。為此，變壓器就需要一種設(shè)備對其油溫的變化進行監(jiān)控—溫度計。電力變壓器采用專用壓力式溫度計，通過測量變壓器頂層油溫，輸出接點信號控制風(fēng)扇的啟停，及溫度報警系統(tǒng)，以達到監(jiān)控變壓器油面溫升的目的，從而間接的控制變壓器繞組溫度，確保變壓器正常運行。第十頁，共二十二頁，2022年，8月28日吸濕器在變壓器上，吸濕器通常與儲油柜配合使用，內(nèi)部充有吸附劑、硅膠或活性氧化鋁，過去曾用過氯化鈣，下部帶有盛油器，用以過濾、清除吸入空氣中的雜質(zhì)和水分，吸附劑采用硅膠時常在其中放入一部分變色硅膠，當(dāng)變色硅膠由藍色變?yōu)榈t色時，表明吸附劑已受潮，必須更換或干燥。一旦變壓器與大氣直接接觸，吸入了空氣中的雜質(zhì)和水分后，整臺編譯器的變壓器油就會變質(zhì)。特別是100千伏安以上的變壓器，其體積相對要大、接觸面也廣，變壓器油更易受潮。這時，吸濕器上的吸附劑就會把潮氣吸干，以保證變壓器的正常運轉(zhuǎn)。否則，供電應(yīng)急搶修人員就無法在第一時間觀測到變壓器油色的變化，如果長期不管，不僅會燒壞變壓器，還會殃及其他帶電線路的安全、可靠、穩(wěn)定運行。第十一頁，共二十二頁，2022年，8月28日油標管用于油浸變壓器上的油面顯示裝置，一般安裝在油枕側(cè)面第十二頁，共二十二頁，2022年，8月28日儲油柜

（油枕）儲油柜是大型油浸式變壓器必備的保護性器件，起作用首先是補償絕緣油因溫度變化而產(chǎn)生的氣體膨脹或收縮，其次是將絕緣油與空氣和水分隔離，防止絕緣油吸濕和氧化。因此儲油柜對水分和空氣隔離性能的好壞直接影響變壓器內(nèi)部絕緣器件的壽命。第十三頁，共二十二頁，2022年，8月28日安全氣道

（防爆管）

安全氣道（防爆管）：大容量變壓器的油箱蓋上裝有安全氣道，它是一個長的鋼筒，下面與油箱相通，上端裝有防爆膜。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障產(chǎn)生大量氣體時，油箱內(nèi)部壓力迅速升高而沖破安全氣道上的防爆膜，噴出氣體，消除壓力，以免產(chǎn)生重大事故。

第十四頁，共二十二頁，2022年，8月28日氣體繼電器氣體繼電器（瓦斯繼電器）：裝在變壓器的油箱和儲油柜間的管道中，主要保護裝置。內(nèi)部有一個帶有水銀開關(guān)的浮筒和一塊能帶動水銀開關(guān)的擋板。當(dāng)變壓器發(fā)生故障，產(chǎn)生的氣體聚集在氣體繼電器上部，油面下降，浮筒下沉，接通水銀開關(guān)而發(fā)出信號；當(dāng)變壓器發(fā)生嚴重故障，油流沖破擋板，擋板偏轉(zhuǎn)時帶動一套機構(gòu)使另一水銀開關(guān)接通，發(fā)出信號并跳閘，切除變壓器的電源。

第十五頁，共二十二頁，2022年，8月28日高、低壓套管變壓器套管是變壓器箱外的主要絕緣裝置，變壓器繞組的引出線必須穿過絕緣套管，使引出線之間及引出線與變壓器外殼之間絕緣，同時起固定引出線的作用。因電壓等級不同，絕緣套管有純瓷套管、充油套管和電容套管等形式。純瓷套管多用于10kV及以下變壓器，它是在瓷套管中穿一根導(dǎo)電銅桿，瓷套內(nèi)為空氣絕緣。充油套管多用在35kV級變壓器，它是在瓷套管充油，在瓷套管內(nèi)穿一根導(dǎo)電銅桿，銅桿外包絕緣紙。電容式套管由主絕緣——電容芯子，外絕緣——上下瓷件，連接套筒，油枕，彈簧裝配，底座，均壓球，測量端子，接線端子，橡皮墊圈，絕緣油等組成。它用于100kV以上的高電壓變壓器上套管型號表示說明

第十六頁，共二十二頁，2022年，8月28日分接開關(guān)電力變壓器的分接開關(guān)是用來調(diào)節(jié)變壓器輸出電壓的。由于電力系統(tǒng)電網(wǎng)中各處的電壓不是完全相同的，為了使得變壓器無論安裝在電網(wǎng)什么位置都能輸出額定電壓，就在變壓器的高壓繞組設(shè)置了多次抽頭，并將抽頭接到分接開關(guān)上，通過開關(guān)于電網(wǎng)相連。這樣，可以通過分接開關(guān)與不同的變壓器繞組抽頭連接來改變變壓器高低壓繞組的匝數(shù)比，從而達到調(diào)節(jié)變壓器輸出電壓的目的。分接頭有無載調(diào)節(jié)和有載調(diào)節(jié)兩種，前者只能在變壓器于電網(wǎng)脫開后調(diào)節(jié)分接開關(guān)位置，而后者可以在變壓器運行工況中調(diào)節(jié)分接頭位置。一般配電變壓器，如果沒有特殊的要求，都采用無載調(diào)壓分接頭開關(guān)，調(diào)節(jié)檔次為±5%額定電壓，容量稍微大一些是可以是±2X2.5%。而采用有載調(diào)壓分接頭的，可以有±5X1.25%、±7X1.0%等等許多組合第十七頁，共二十二頁，2022年，8月28日油箱

油浸式變壓器均要有一個油箱，裝入變壓器油后，將組裝好的器身裝入其中，以保證變壓器的正常工作。油箱是變壓器的外殼，用質(zhì)量好的鋼板焊接而成，能承受一定壓力，某些部位還具有防磁化性能。大型變壓器油箱均采用鐘罩式。第十八頁，共二十二頁，2022年，8月28日放油閥門當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障（過熱、短路、擊穿等）時，變壓器油會急劇膨脹，使變壓器內(nèi)部壓力增大，不利于變壓器運行，此時需將變壓器內(nèi)部非正常壓力排放出去，故在變壓器油箱本體接有放油閥門，加壓力釋放。第十九頁，共二十二頁，2022年，8月28日冷卻風(fēng)扇用風(fēng)扇提高變壓器本體散熱的效果的一種方式第二十頁，共二十二頁，2022年，8月28日變壓器冷卻方式a.干式自冷（AN）：一般用于小容量變壓器。由于空氣比油的冷卻作用差，因此電流密度要選低一些。b.干式風(fēng)冷（AF）：繞組下部設(shè)有風(fēng)道并用冷卻風(fēng)扇吹風(fēng)，使散熱效果提高。c.油浸自冷（ONAN）：這種方式維修簡單，應(yīng)用廣泛。繞組和鐵芯產(chǎn)生的熱量，首先通過虹吸作用傳到油中，進而傳至油箱壁或散熱器，在通過輻射和空氣對流從油箱外部表面或散熱器擴散出去。冷卻的油向下流動，在冷卻器身后上升，而形成自然循環(huán)冷卻d.油浸風(fēng)冷（ONAF）：用風(fēng)扇向油浸自冷散熱器吹風(fēng)以提高散熱效果的一種方式。風(fēng)冷式散熱器表面的對流傳熱率是自冷式的2~3倍，因此，對同一損耗它所需的冷卻面積約為自冷式的一半。對于負載率較低的變壓器，只在高峰負載時使用風(fēng)扇，負載減小時也可以關(guān)閉風(fēng)扇以自冷方式運行。e.強油自冷（OFAN）：將散熱器組另行放置在旁側(cè)，在它與油箱本體連接的管路中間安裝油泵，使油泵做強迫循環(huán)的一種方式。f.強油風(fēng)冷（OFAF）：是在強迫自冷式的散熱器組上以各種方法安裝風(fēng)扇的冷卻方式，但是最廣泛采用的是在油箱周圍安裝強油風(fēng)冷式冷