变压器结构简介

变压器结构简介变压器分类电力变压器：用于电力系统借以输送电能的变压器。配变变压器：指容量较小，由较高电压降到最后一级配电电压，直接作为配电使用的电力变压器。换流变压器：在直流输电系统中向变流器供电的电力变压器。试验变压器：根据需要，产生高电压和大电流的变压器。用于不同工业的专用变压器，例如：电炉变压器、整流变压器、牵引变压器、启动变压器、矿用变压器等等。用于电子工业的变压器。变压器分类油浸式变压器：采用矿物油作为冷却和绝缘介质的变压器。气体绝缘变压器：采用人工合成某种气体（SF6气体）作为冷却和绝缘介质的变压器干式变压器：用空气冷却，固体绝缘介质的变压器。从冷却和绝缘介质的不同可归纳以下几类：变压器两大基本结构形式：壳式变压器芯式变压器它们的区别主要在磁路即铁心分布上。壳式变压器铁心的轭包围住线圈，好象形成一个外壳，因此而得名。芯式变压器铁心大部分在线圈之中，只一部分在线圈之外构成铁轭作为磁回路。变压器铁心结构铁心在变压器中构成一个闭合的磁路．又是安装线圈的骨架．对变压器电磁性能和机械强度是极为重要的部件。但对大多数变压器来说是采用叠积式的铁心。对心式变压器来说，套装线圈的铁心柱总是由多级叠片组成一个近似圆形的截面，以求得在圆形线圈内部更有效地利用空间．铁轭即不套线圈的部分一般可与心柱的截面形状相同，但有时为降低铁心高度采用变形轭，这时铁轭截面可做成矩形、椭园形，再进一步要求降低铁心高度时，就要应用旁轭，旁轭截面形状一般均为椭园形或矩形。变压器铁心结构变压器铁心结构变压器铁心结构变压器铁心结构变压器绝缘结构绝大多数变压器内部采用油、纸、纸板、纸板层压件等复合绝缘结构，来符合各种电压作用下的绝缘强度。变压器中油纸绝缘结构应用可以很大程度的提高绝缘强度，比油或绝缘纸单独使用时绝缘强度要高根据不同的电场情况，变压器内部大致采用如下几种绝缘情况。引线之间，纯油隙愈小，电场愈不均匀。纯油隙之间，低压电压汇流排之间，汇流排对油箱或其它结构件。绕组匝间和饼间，饼间绝缘为油隙、纸、纸板，匝间绕组包有不同厚度绝缘覆盖。引线之间或小容量变压器绕组匝间，视电压等级不同，导线外包有不同厚度的绝缘层或覆盖其他绝缘材料。油—隔板绝缘，绕组间的主绝缘结构油—隔板绝缘，绕组对油箱、铁心柱，绕组端部对铁轭。变压器主绝缘结构绕组之间，绕组对油箱，绕组对铁心柱，异相绕组之间绝缘结构基本上属于比较均匀电场，因此采用把大油距分割成小油距的油隔板结构。分割有两种类型：一种是大油道厚纸筒结构，它的特点是在工频和冲击电压下允许油道有放电现象，全部电压有厚纸筒承受而不被击穿。但这种配合不能保证在试验电压下固体绝缘不受损伤。因此在高电压等级变压器上不采用。另一类是薄纸筒小油道绝缘结构。它的基本特点是油体积减小时，油耐压强度提高。因不同材料具有不同的介电常数ε，故需要进行合理配置。使油间隙在试验电压下期场强不超过油间隙起始局部放电场强。变压器绕组纵绝缘结构变压器绕组在工频电压和操作波作用下，其匝间和饼间电压差值按匝数分布。但在雷电冲击作用下，由于电压波形的等值频率极高，绕组匝间和饼间的电容和绕组对地的电容影响已不能忽略，因此在雷电冲击电压作用下，绕组的电感能量和电容能量发生交换而形成震荡过程。这个过程使绕组的匝间和饼间和绕组各饼对地的电位已不再是按匝数分布。其匝间并肩电位差和绕组各饼的对地电位和工频电压作用下比较要超过许多倍。所以变压器的纵绝缘主要是根据冲击时的作用电压而定。变压器端部绝缘结构变压器端部绝缘结构是指绕组的端部对上下铁轭之间的绝缘。由于上下铁轭的几何形状而使该部位的电场是极不均匀的电场。绕组的端部往往要承受较高幅值的工频和冲击电压。由于电极形状差所以不得不增加电极之间的距离。端部绝缘距离增大，将使变压器铁窗高度增加，变压器体积和重量也随之增加。因此要求在不增加成本,不降低绝缘强度的前提下尽可能的减小端部的绝缘距离。变压器端部绝缘结构采用端部加静电板的办法端部增加角环，延长爬电距离变压器引线绝缘加包一定厚度绝缘层。加大引线直径，电极表面光滑无毛刺。超高压变压器采用出线装置，高压引线不得有金属裸露的地方提高端部绝缘强度的途径改善电极形状措施：变压器端部绝缘结构出线端加装隔板出线装置在变压器主绝缘中．一般都采用多层油隙——纸板组合结构，为使电场分布更加均匀相对地增加纸板间隔的数量．减小油隙和纸板厚度会取得更好的效果，油隙可用适当厚度的撑条支撑.线圈间的绝缘纸筒。（起着主绝缘作用。）线圈间内、外角环。（起着加强线圈端部绝缘和改善端部电场作用）绝缘纸筒间的油道撑条。绝缘压板、绝缘垫板。静电环。（改善端部电场作用）分相线圈间的绝缘隔板。引线绝缘夹木。线圈绝缘纸筒绝缘压板端部角环端部静电环引线夹木变压器外部结构：主要是套管对地和套管之间空间距离和套管沿面爬距。变压器线圈对电力变压器来说，其线圈与高压输电线路相连，当线路上发生单相接地故障或受雷电袭击发生大气过电压时，以及线路上断路器的动作产生操作冲击波时．线圈都将承受高于额定工作电压很多的瞬时过电压，当变压器线端发生短路故障时，线圈内部将有大于其额定电流许多倍的短路电流，这种短路电流会在线周内部产生巨大的机械力(轴向与辐向)，同时会瞬时地使线圈温度升至极高的危险程度，由此产生了线圈的动热稳定问题。线圈的类型及其特点根据结构和工艺特点，线圈可分为以下几种基本类型：一、层式线圈1）圆筒式线圈2）箔式线圈二、饼式线圈1）连续式线圈2）纠结式线圈3）内屏蔽式线圈4）螺旋式线圈圆筒式线圈圆筒式线圈有单层、双层、多层的结构，单层多用于小容量变压器的低压圈，大容量变压器调压线圈有时也采用单层圆筒式结构。多层圆筒式线圈多用于小容量变压器的高压圈箔式绕组使用铜箔或铝箔之间用绝缘材料加以间隔开。特点：辅向漏磁通很小，他引起的轴向点动力不大，抗短路能力强。纵向电容大于对地电容，冲击电压作用下有良好的冲击分布饼式线圈线圈的线匝在辐向形成线饼（线段）后，再沿轴向排列的称为饼式线圈。由扁铜线盘绕形成一个饼状线段，（有若干线绕成一个饼）为了使线圈的起始头和终了头都在线圈的外侧，常作成双饼，把双饼外部端头并联或串联起来组成一个完整的线圈。连续式线圈连续式线圈是电力变压器普遍采用的一种线圈形式，用扁导线像盘旋的蚊香一样呈盘状，各饼的线匝连续地串联起来成为一个线圈，更确切的说它是一个连续绕成的饼式线圈。是由单根或若干根连续绕制而成线段间不断开的双饼线圈。因此连续线圈总段数是偶数。这种线圈适用于容量较大的变压器。纠结式线圈为改善变压器在受到冲击电压(大气过电压或操作过电压)袭击时线圈首端的梯度分布，希望线圈具有较高的串联电容，因此而发展出纠结式线圈结构。它是连续式线圈的一个“变种”，在线段中其相邻导线在电气上不是直接与前一匝或后一匝相连，而是间隔几个线匝后再串联起来的．因此相邻导线间不是变压器的“匝电压”，而是若干倍的匝电压，由于相邻导体间电压增高达到提高串联电容的目的。所以有的国家称这种纠结式线圈为“高串联电容线圈”螺旋式线圈由若干根扁线沿辐向叠在—·起，再沿轴向绕成一个螺旋线式的线圈，它的每—匝即形成一个“饼式”线段，匝间用横垫块间隔并既供散热又作绝缘用，因此也属于饼式线圈结构，螺旋式线圈，可绕成单列或双列，两个双列可构成四列，有时也用三列，但三列螺旋的导线换位略复杂一些。螺旋式线圈多用于大型变压器的低压线圈。内屏蔽式（插入电容式）在连续式绕组中插入一根屏蔽线绕制，增加绕组纵电容，改善冲击电压时梯度电压的分布内屏连续式线圈纠结连续式（内屏）线圈变压器油箱结构大中型变压器油箱主要分为两大类：1）桶式油箱2）钟罩式油箱桶式油箱制造方便，节省材料，强度较好。但当检修或检查变压器器身时．必须用较大的起重机将器身吊出油箱之外。为此在安装工地需备有较高的检修间，并安装起重能力很大的吊车．这会增加不少建设投资．因此当变压器容量增大到一定限度时，运行部门就不希望采用这种结构桶式油箱钟罩式油箱采用钟罩油箱的变压器在检修时只需吊开钟罩，器身原地不动就能暴露出来．这就不要求运行地点再安装重型起重设备了。右图是罩式油箱的典型结构。为适应运输外部的要求，顶部做成斜面，呈“屋脊”形。下节箱高度较小，只包含一部分下轭，除去钟罩后线圈部分可完全外露。如采用强油循环导向油冷却结构时，常利用箱底上两条长袖方向的加强槽钢兼做导油通道。套管套管是变压器的载流组件，对变压器的绝缘性能有直接影响。常用的套管型式：注油式、油纸电容式、胶纸式另外还有油气式套管、电缆套管注油式用于较低电压等级；油纸电容式用于高压与超高压。胶纸套管目前很少应用，宜用于均匀电场中，当用于不均匀电场中，绝缘性能不稳定。要保证局部放电量时一般不用胶纸套管。油油套管油气套管油纸电容式变压器散热部件自冷方式风冷方式强油风冷方式强油水冷方式随着低损耗技术的发展，采用油浸、自冷式冷却的容量上限在增加，63000kVA及以下额定容量的变压器可选用油浸自冷冷却方式。优点是不要辅助供风扇用的电源．没有风扇所产生的噪声，散热器可直接挂在变压器油箱上，也可集中装在变压器附近，油浸自冷式变压器的维护简单，始终可在额定容量下运行。如选用可膨胀式片式散热器，变压器可不装储油柜，并可设计成全密封型，维护量更少了，一般可在2500kVA及以下配电变压器上采用。可膨胀式片式散热器风冷式散热器是利用风扇改变进入散热器与流出散热器的油温差，提高散热器的冷却效率，使散热器数量减少，占地面积缩小。8000kVA及以上容量的变压器可选用风冷冷却方式。但此时要引入风扇的噪声，风扇的辅助电源。停开风扇时可按自冷方式运行，但是输出容量要减少，要降低到三分之二的额定容量。对管式散热器而言，每个散热器上可装两个风扇，对片式散热器而言，可用大容量风机集中吹风，或一个风扇吹几组散热器。大容量风机集中吹风油泵与风扇失去供电电源时，变压器就不能运行，即使空载也不能运行。因此应有两个独立电源供冷却器使用。潜油泵不能有定子与转子扫膛现象，一旦扫膛，金属异物进入绕组会引起击穿事故。油路设计时不能使潜油泵产生负压，有负压时勿吸入空气，影响绝缘强度。强油冷却的油面温升较低，不能以油面温度来判断绕组温升。尤其强油水冷，绕组温升接近规定限值时，油面温升很低。超高压变压器采用强油冷却时还应防止油流放电现象。在绕组内油路设计时，应防止油的紊流，限制油流速度，选用合适电阻率的油，绝缘件表面要光滑，铁心上应有足够体积使油释放电荷。防止油流带电发展到油流放电。在启动冷却器时可逐个启动到应投入的冷却器数。选用大容量冷却器时应注意油流不能短路，要使冷却后的油能进入绕组。对强油冷却方式应注意几个问题：调压装置无励磁分接开关：无励磁调压时，不是变压器二次不带负载，而是把变压器各侧都与电网断开，在变压器无励磁情况下变换绕组的分接头有载分接开关：是在带负载情况下，变换变压器的分接，以达到调节电压的目的。常见型号1）M型开关2）V型开关3)R型开关无励磁分接开关有载分接开关M型V型R型三相自耦式变压器高压有载开关M型有载开关V型有载开关压力释放阀压力释放阀的原理如图，在油箱顶部的阀座由金属盖借弹簧进行压力密封，此密封压力可通过提高弹簧质量，对弹簧进行筛选，控制在较小时范围之内。压盖的密封采用双层密封圈结构。当油箱内压力大于弹簧控制限度后，内层密封即失效，这时等于增大压盖面积，压盖所受的力突然增大面快速打开压盖，可以做到在2毫秒内动作启开压盖，释放压力。当压力降低后压盖可以复位重新实现密封。在平时不会出现密封不良，进水进气的毛病。压力释放阀目前已由专业厂生产做为商品提供给变压器应用。其关键技术指标是压力的准确度和启开时间．常用的数据为动作启开时间．常用的数据为动作压力54000±10%帕，复位压力30000帕，启动时间不大于2毫秒。压力释放阀变压器油枕作用：（1）当变压器油的体积随着油的温度膨胀或缩小时，油枕（储油柜）起储油或补油的作用，保证油箱内充满油，同时也使变压器缩小了油与空气的接触面积，可减少油的劣化速度。其侧