组合式变压器

组合式变压器

变压器（Transformer）是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。[1]

变压器按用途可以分为：配电变压器、电力变压器、全密封变压器、组合式变压器、干式变压器、油浸式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器、电抗器、抗干扰变压器、防雷变压器、箱式变电器试验变压器、转角变压器、大电流变压器、励磁变压器等。

变压器的主要组成部分

内容概括:变压器(Transformer)

1 变压器在电力系统中的作用

2 常用变压器的种类

3 电力变压器的基本结构

4 电力变压器的主要部件及作用

一 变压器的作用;

变压器是一种静止的电气设备，它利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能转变成另一种电压等级的交流电能。

1.变压器在电力系统中主要作用是变换电压，以利于功率的传输。

2.升高电压可以减少线路损耗，提高送电的经济性，达到远距离送电的目的。

3.降低电压，把高电压变为用户所需要的各级使用电压，满足用户需要。

二 常用变压器的分类

1 按相数分可分为:

单相变压器：用于单相负荷和三相变压器组。

三相变压器：用于三相系统的升、降电压。

2：按冷却方式可分为：

干式变压器：依靠空气对流进行冷却。

油浸式变压器：依靠油作冷却介质，如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环风冷等。

3：按用途可分为

电力变压器：用于输配电系统的升、降电压。

仪用变压器：如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。

试验变压器：能产生所需电压，对电气设备进行试验。

特种变压器：如电炉变压器、整流变压器、调整变压器等。

4：按绕组形式分：

双绕组变压器：用于连接电力系统中的两个电压等级。

三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。

自耦变电压：用于连接不同电压的电力系统。也可做为普通的升压或降后变压器用。

三 电力变压器的基本结构

电力变压器的基本结构图

四 变压器的主要部件及作用

1.铁芯

铁芯是变压器最基本的组成部件之一，是变压器的磁路部分，变压器的一、二次绕组都在铁芯上，为提高磁路导磁系数和降低铁芯内涡流损耗，铁芯通常用0.35毫米，表面绝缘的硅钢片制成。铁芯分铁芯柱和铁轭两部分，铁芯柱上套绕组，铁轭将铁芯连接起来，使之形成闭合磁路。

为防止运行中变压器铁芯、夹件、压圈等金属部件感应悬浮电位过高而造成放电，这些部件均需单点接地。为了方便试验和故障查找，大型变压器一般将铁芯和夹件分别通过两个套管引出接地。

2.绕组

绕组也是变压器的最基本的部件之一。它是变压器的电路部分，一般用绝缘纸包裹的铜线或者铝线绕成。接到高压电网的绕组为高压绕组，接到低压电网的绕组为低压绕组。

大型电力变压器采用同心式绕组。它是将高、低压绕组同心地套在铁芯柱上。通常低压绕组靠近铁芯，高压绕组在外侧。这主要是从绝缘要求容易满足和便于引出高压分接开关来考虑的。变压器高压绕组常采用连续式结构，绕组的盘(饼)和盘(饼)之间有横向油道，起绝缘、冷却、散热作用。

3.绝缘材料及结构

变压器的绝缘材料主要是电瓷、电工层压木板及绝缘纸板。变压器绝缘结构分为外绝缘和内绝缘两种：外绝缘指的是油箱外部的绝缘，主要是一次、二次绕组引出线的瓷套管，它构成了相与相之间和相对地的绝缘；内绝缘指的是油箱内部的绝缘，主要是绕组绝缘和内部引线的绝缘以及分接开关的绝缘等。

电瓷

电工层压木板

绝缘纸板

绕组绝缘又可分为主绝缘和纵绝缘两种。主绝缘指的是绕组与绕组之间、绕组与铁心及油箱之间的绝缘；纵绝缘指的是同一绕组匝间以及层间的绝缘。

4.分接开关（调压装置）

变压器的调压方式分无载调压和有载调压两种。需停电后才能调整分接头电压的称无载调压；可以带电调整分接头电压的称有载调压。

分接开关的作用是：保证电网电压在合理范围内变动。分接开关一般从高压绕组中抽头，因为高压侧电流小，引线截面积及分接开关的接触面可以减小，减少了分接开关的体积。

4.1.无载分接开关

无载分接开关又称无励磁分接开关，一般设有3到5个分接位置。操作部分装于变压器顶部，经操作杆与分接开关转轴连接。

切换分接开关注意事项：1.切换前应将变压器停电，做好安全措施；2.三相必须同时切换，且处于同一档位置；3.切换时应来回多切换几次，最后切到所需档位，防止由于氧化膜影响接触效果；4.切换后须测量三相直流电阻。

4.2.有载分接开关

有载分接开关由选择开关、切换开关及操作机构等部分组成，供变压器在带负荷情况下调整电压。有载调压分接开关上部是切换开关，下部是选择开关。变换分接头时，选择开关的触头是在没有电流通过的情况下动作；切换开关的触头是在通过电流下动作，经过一个过渡电阻过渡，从一个档转换至另一个档位。切换开关和过渡电阻器装在绝缘筒内。

操作机构经过垂直轴、齿轮盒和绝缘水平轴与有载调压开关相连接，这样就可以从外部操作有载调压开关。有载调压分接开关有单独的安全保护装置，包括储油柜、安全气道和气体继电器。

5.油箱

油箱是油浸式变压器的外壳，变压器的铁芯和绕组置于油箱内，箱内注满变压器油。常见油箱有两种类型：

1.箱式油箱：一般用于中小型变压器

2.钟罩式油箱：用于大型变压器。

变压器油的作用就是绝缘和冷却。为防止变压器油的老化，必须采取措施，防止油受潮，减少与空气的接触。

25#油：25#指变压器油的凝固点是零下25摄氏度。

变压器大修

6.储油柜

储油柜也称作油枕，有常规油枕和波纹油枕之分，当变压器油的体积随油温的升降而膨胀或缩小时，油枕就起着储油和补油的作用，以保证油箱内始终充满油。油枕的体积一般为变压器总油量的8%～10%左右。

常规油枕有三种形式：敞开式、隔膜式和胶囊式。大型变压器为了保证变压器油的性能，防止油的氧化受潮，一般采用隔膜式和胶囊式，以避免油与空气直接接触。

油枕上装有油位计，现在一般采用磁力油位计，变压器的油位计和变压器油的温度相对应，用以监视变压器油位的变化。

胶囊式储油柜

隔膜式储油柜

敞开式油枕通常使用玻璃管式的油位计，玻璃管旁边标着刻度，油柜上标着相对应的温度。现在一般也采用磁力油位计。

敞开式储油柜

波纹油枕采用膨胀器的位置指示作为油位指示。

波纹膨胀器储油柜

储油柜油位变化示意图

变压器油温与油位指示对应位置图

7.呼吸器

呼吸器又叫吸湿器，由油封、容器、干燥剂组成。容器内装有干燥剂（如硅胶）；当油枕内的空气随着变压器油体积膨胀或缩小时，排出或吸入的空气都经过呼吸器，呼吸器内的干燥剂吸收空气中的水分，对空气起过滤作用，从而保障了油枕内的空气干燥而清洁。呼吸器内的干燥剂变色超过二分之一时应及时更换。

有载开关油枕的呼吸器干燥剂更需及时更换，原因是油枕属敞开式油枕，没有胶囊或者隔膜，呼吸器一旦失去吸潮功能，水分就会直接沿管道进入开关内。波纹油枕没有呼吸器。

8.冷却装置

变压器运行时产生的铜损、铁损等损耗都会转变成热量，使变压器的有关部分温度升高。

变压器的冷却方式有：

1、油浸自冷式(ONAN)；

2、油浸风冷式(ONAF)；

3、强迫油循环风冷式(OFAF)；

4、强迫油循环水冷式(OFWF)；

冷控系统是根据变压器运行时的温度或负荷高低手动或自动控制投入或退出冷却设备，从而使变压器的运行温度控制在安全范围。

变压器冷却方式代号含义

变压器的冷却方式是由冷却介质和循环方式决定的。油浸变压器分为油箱内部冷却和油箱外部冷却，因此油浸变压器的冷却方式是由四个字母代号表示的。

第一个字母：与绕组接触的冷却介质。

O：矿物油或燃点大于300℃的绝缘液体；

K：燃点大于300℃的绝缘液体；

L：燃点不可测出的绝缘液体；

第二个字母：内部冷却介质的循环方式。

N：流经冷却设备和绕组内部的油流是自然的热对流循环；

F：冷却设备中的油流是强迫循环，流经绕组内部的油流是热对流循环；

D：冷却设备中的油流是强迫循环，在主要绕组内的油流是强迫导向循环

第三个字母：外部冷却介质。

A：空气； W：水

第四个字母：外部冷却介质的循环方式。

N：自然对流； F：强迫循环（风扇、泵等）

9.油流继电器

油流继电器是检测潜油泵工作状态的部件，安装在油泵管路上。当油泵正常工作时，在油流的作用下，继电器安装在管道内部的挡板发生偏转,带动指针指向油流流动侧，同时内部接点闭合，发出运行信号；当油泵发生故障停止或出力不足时,挡板没有偏转或偏转角度不够,指针偏向停止侧,点接通,跳开相应不出力的故障油泵,从而启动备用冷却器,发信号。

10.压力释放器（阀）

压力释放器装于变压器的顶部。变压器一旦出现故障，油箱内压力增加到一定数值时，压力释放器动作，释放油箱内压力，从而保护了油箱本身。在压力释放过程中，微动开关动作，发出报警信号，也可使其接通跳闸回路，跳开变压器电源开关。此时，压力释放器动作，标志杆升起，并突出护盖，表明压力释放器已经动作。当排除故障后，投入运行前，应手动将标志杆和微动开关复归。压力释放器动作压力有15、25、35、55kPa等各种规格，根据变压器设计参数选择。

11.电流互感器

俗称升高座，既支撑和固定套管，内部还装入套管式电流互感器，供继电保护和电气仪表用。

12.气体继电器

气体继电器也称瓦斯继电器，它是变压器的主要保护装置，安装在变压器油箱与储油柜的连接管上。有1%-1.5%的倾斜角度，以使气体能流到瓦斯继电器内，当变压器内部故障时，由于油的分解产生的油气流，冲击继电器下挡板，使接点闭合，跳开变压器各侧断路器。若空气进入变压器或内部有轻微故障时，可使继电器上接点动作，发出预报信号，通知相关人员处理。瓦斯继电器上部装有试验及恢复按钮和放气阀门。 瓦斯继电器上部有引出线，分别接入跳闸保护及信号。瓦斯应有防雨罩，防止进水。瓦斯继电器应定期进行动作和绝缘校验。

气体继电器结构

气体继电器动作原理

13.温度计

温度计由温包、导管和压力计组成。将温包插入箱盖上注有油的安装座中，使油的温度能均匀地传到温包，温包中的气体随温度变化而胀缩，产生压力，使压力计指针转动，指示温度。

变压器还安装有PT100（铜铂合金）的电阻，该电阻阻值随温度呈线性变化，可以在控制室观察变压器温度。变压器的温度计除指示变压器上层油温和绕组温度以外，另一个作用是作为控制回路的硬接点启动或退出冷却器、发出温度过高的告警信号。

14.绝缘套管

变压器绕组的引出线从油箱内穿过油箱盖时，必须经过绝缘套管，以使带电的引出线与接地的油箱绝缘。绝缘套管一般是瓷制的，它的结构取决于它的电压等级。

10kV以下的为单瓷制绝缘套管，瓷套内为空气绝缘或变压器油绝缘，中间穿过一根导电铜杆。

110kV及以上电压等级一般采用全密封油浸纸绝缘电容式套管。套管内注有变压器油，不与变压器本体相通。