变压器结构与原理陆建东2010年6月feifei45 变压器是一种静止的电气设备，它通过 电磁感应的作用，把一种电压的交流电 能变换成频率相同的另一种电压的交流 电能。 在电力系统中和生产生活中，变压器应 用非常广泛。feifei45油浸式变压器在电力系统使用最为广 泛，三相油浸式电力变压器的外形如图 。 其基本结构可分成以下几个部分：铁心、 绕组、绝缘套管、油箱及其他附件等。铁心和绕组是变压器的主要部件，称为 器身，如图 ，器身放在油箱内部。feifei45feifei45feifei45 变压器是通过电磁感应实现两个电路之 间能量的，因此它必须具有电路和磁路 两个基本部分。 作为电路的是两个或几个匝数不同且彼 此绝缘的绕组，作为磁路的是一个闭合 铁心。feifei45变压器是 由套在闭合 铁心上的原 、副两线圈 组成 一、变压器的结构 feifei45铁心（磁路部分） 铁心的材料为了提高磁路的导磁性能，减小铁心中的磁滞、 涡流损耗，铁心一般采用高磁导率的铁磁材料 0.350.5mm厚的硅钢片叠成。变压器用的硅钢 片其含硅量比较高。硅钢片的两面均涂以绝缘漆 ，这样可使叠装在一起的硅钢片相互之间绝缘。feifei45 （2）铁心形式铁心是变压器的主磁路 ，电力变压器的铁心主 要采用心式结构 ，它是 将A、B、C三相的绕组 分别放在三个铁心柱上 ，三个铁心柱由上、下 两个铁轭连接起来，构 成闭合磁路。如图feifei45绕组 绕组是变压器的电路部分，它是由铜或 铝的绝缘导线绕制而成。为了便于绝缘 ，低压绕组靠近铁心柱，高压绕组套在 低压绕组外面。feifei45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， 以保证变压器正常工作。变压器油用作 加强变压器内部绝缘强度和散热作用。feifei45储油柜 变压器在运行中，随着油温的变化，油 的体积会膨胀和收缩，为了减少油与外 界空气的接触面积，减小变压器受潮和 氧化的概率，通常在变压器上部安装一 个储油柜（俗称油枕）。feifei45呼吸器 变压器随着负荷和气温变化，各变 压器油温不断变化，这样油枕内的 油位随着整个变压器油的膨胀和收 缩而发生变化，为了使潮气不能进 入油枕使油劣化，将油枕用一个管 子从上部连通到一个内装硅胶的干 燥器（俗称呼吸器），硅胶对空气 中水份具有很强的吸附作用，干燥 状态状态为兰色，吸潮饱和后变为 粉红色。吸潮的硅胶可以再生。feifei45冷却器 直接装配在变压器油箱壁上，对于强迫 油循环风冷变压器，电动泵从油箱顶部 抽出热油送入散热器管簇中，这些管簇 的外表受到来自风扇的冷空气吹拂，使 热量散失到空气中去，经过冷却后的油 从变压器油箱底部重新回到变压器油箱 内。无论电动泵装在冷却器上部还是下 部，其作用是一样的。feifei45绝缘套管 变压器绕组的引出线从油箱内部引到箱 外时必须经过绝缘套管，使引线与油箱 绝缘。绝缘套管一般是陶瓷的，其结构 取决于电压等级。1kV以下采用实心磁套 管，1035kV采用空心充气或充油式套 管，110kV及以上采用电容式套管。为了 增大外表面放电距离，套管外形做成多 级伞形裙边。电压等级越高，级数越多 。feifei45分接开关 变压器常用改变绕组匝数的方法来调压。一般 从变压器的高压绕组引出若干抽头，称为分接 头，用以切换分接头的装置叫分接开关。分接 开关分为无载调压和有载调压两种，前者必须 在变压器停电的情况下切换；后者可以在变压 器带负载情况下进行切换。分接开关安装在油 箱内，其控制箱在油箱外，有载调压分接开关 内的变压器油是完全独立的，它也有配套的油 箱、瓦斯继电器、呼吸器。feifei45压力释放阀 当变压器内部发生严重故障而产生大量 气体时，油箱内压力迅速增加，为防止 变压器发生爆炸，油箱上安装压力释放 阀。feifei45气体继电器 气体继电器又称为瓦斯继电器，是变压 器的一种保护装置，安装在油箱与储油 柜的连接管道中，当变压器内部发生故 障时（如绝缘击穿、匝间短路、铁芯事 故、油箱漏油使油面下降较多等）产生 的气体和油流，迫使气体继电器动作。 轻者发出信号，以便运行人员及时处理 。重者使断路器跳闸，以保护变压器。feifei45二、变压器的工作原理 简单的说，变压器的工作原理就是电磁 感应原理，也就是“电生磁，磁生电”的 过程。feifei45与电源连接的线圈叫原线圈，也叫初级线圈，与 负载连接的线圈叫副线圈，也叫次级线圈，两线圈由 绝缘导线绕制，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成 U1n1n2U2U1U2电路中的符号 feifei45feifei45feifei45变压器的变压原理 （1）电动势关系 由于电磁感应现象，原、副线圈中具有相同 的t根据电磁感应定律有：所以，feifei45（2）电压关系 如果不计原、副线圈的电阻，则有 ：所以：n2 n1时，U2U1，这种变压器叫做升压变压器 n2 n1时，U2U1，这种变压器叫做降压变压器 所以，只要匝数不同，就可得到不同输出电压 ，这就变压器的变压原理。feifei45（）电流关系 由于不存在各种电磁能量损失，输入功率等于输出功率 P1=P2，即：U1I1= U2I2所以：变压器高压线圈匝数多而通过的电流小，可用 较细的导线绕制，低压线圈匝数少而通过电流大， 应用较粗的导线绕制feifei45需要注意：变压器能不能变换直流？ 变压器虽能改变电压、电流，但不 能改变功率和频率，输入功率总等于 输出的总功率，次级交变电流的频率 总等于初级交变电流的频率feifei45小结： 变压器由套在闭合铁芯上的原、副线圈组成，电磁感应是变压器工作的基础. 对于理想变压器有：P1=P2 , feifei45变压器常见的故障 1 绕组的主绝缘和匝间绝缘故障 变压器绕组的主绝缘和匝间绝缘是容易发生 故障的部位，其主要原因是:由于长期过负荷 运行,或散热条件差,或使用年限长,使变压器绕 组绝缘老化脆裂,抗电强度大大降低;变压器多 次受短路冲击,使绕组受力变形,隐藏着绝缘缺 陷,一旦遇有电压波动就有可能将绝缘击穿;在 高压绕组加强段处或低压绕组部位,因统包绝 缘膨胀,使油道阻塞,影响散热,使绕组绝缘由于 过热而老化,发生击穿短路;由于防雷设施不完 善,在大气过电压作用下,发生绝缘击穿。feifei45 2 引线绝缘故障 变压器引线通过变压器套管内腔引出与外部电路 相连,引线是靠套管支撑和绝缘的.由于套管上端 帽罩(将军帽)封闭不严而进水,引线主绝缘受潮而 击穿,或变压器严重缺油使油箱内引线暴露在空 气中,造成内部闪络,都会在引线处发生故障。 3 铁芯绝缘故障 变压器铁芯由硅钢片叠装而成,硅钢片之间有绝 缘漆膜.由于硅钢片紧固不好,使漆膜破坏产生涡 流而发生局部过热.同理,夹紧铁芯的穿芯螺丝、 压铁等部件,若绝缘破坏,也会发生过热现象.此外, 若变压器内残留有铁屑或焊渣,使铁芯两点或多 点接地,都会造成铁芯故障。 feifei45 4 变压器套管闪络和爆炸 变压器高压侧(110kV及以上)一般使用电容套管, 由于瓷质不良故而有沙眼或裂纹;电容芯子制造 上有缺陷,内部有游离放电;套管密封不好,有漏油 现象;套管积垢严重,都可能发生闪络和爆炸 。 5分接开关 由于长时间靠压力接触,会出现弹簧压力不足,滚 轮压力不均,使分接开关连接部分的有效接触面 积减小,以及连接处接触部分镀银层磨损脱落,引 起分接开关在运行中发热损坏;分接开关接触不 良,引出线连接和焊接不良,经受不住短路电流的 冲击而造成分接开关被短路电流烧坏而发生故障 ;由于管理不善,调乱了分接头或工作大意造成分 接开关事故。feifei45 1# 2# 型号: S10-75000/121 S10-25000/121 电压： 12122.5/10.5kV 容量： 75000KVA 25000KVA 联结组别： YND11 频率、相数： 50HZ 3相 冷却方式： ONAN(油侵式自冷) 油顶温层温升：49.1K 44K 档位数 5档 额定档 3档 电压电流 高压侧 1# 121000V 357.86A 2# 121000V 119.29A 低压侧 1# 10.5kV 4123.93A 2#10.5kV 1374.68Afeifei45谢谢！feifei45feifei45