三相变压器铁心结构分析
变压器铁心计算
式中: K D—铁心直径经验系数, 对冷轧硅钢片的铁心及铜绕组的变压器, 一般取K D = 52～57 , 对特大型变压器, 由于运输高度的限制, 此经验系数有时取得还要大些;q j — 接缝磁化容量(VA/cm 2),根据斜接缝处磁密(),从表1.3或表1.4中选取; P r — 额定容量( kVA );K I 0 — 空载电流附加系数, 铁心为全斜接缝时, 从表1.2 中选取。
表1.2 附加系数 ( 铁心为全斜接缝时 )注: ①三相五柱式等轭是指主轭和旁轭截面相等, 不等轭是指主轭和旁轭截面不相等。
6 冷轧硅钢片性能数据冷轧硅钢片性能数据,可按表 1.3公式计算, 或直接从表 1.4 中选取。
2/B B m mj角重是指边柱中心线外侧铁轭四个角的重量及心柱与铁轭各级填补的重量（如图1.2中阴影部分所示）。
标准铁心的角重, 具体数据可从表1.5至表1.7查得, 下面仅以三相变压器为例, 计算其角重。
图1.2 铁心角重计算示意图p tx—铁心硅钢片单位损耗(W /kg ),ρ tx —铁心硅钢片密度( g / cm3 ) , 冷轧硅钢片取ρ tx = 7.65 g / cm3 ;f d —铁心叠片系数, 从表1.1中选取, 采用冷轧硅钢片35Z155时, f d = 0.97 ; S jk—铁心级块毛截面积( cm2 );b m—铁心级块中的最大片宽( cm ) ;δm—铁心级块(铁心中两个油道之间或油道至最外级间)的总厚度( cm ) ; m—修正系数。
最外部级块(油道至最外级间的级块) : m = 1 ;中间级块: 当δm≤7.5 cm 时: m = 1 ;当δm≥20 c m 时: m = 0.5 ;当7.5 <δm< 20 cm 时: m = 1.3 －0.04 δm( 1.15 )摘要本设计是以亚东亚变压器公司SFSZ-4000/110型变压器铁心为设计题目，主要任务是使得变压器在运行过程中的减少能耗和减小噪声。
任务二 三相变压器认知与分析
表1-9 Y,d5连接组测量数据表
实训数据
计算数据
UAB(V) Uab(V) UBb(V) UCc(V) UBc(V) KL=UAB/Uab UBb(V) UCc(V) UBc(V)
根据Y,d5连接组的电动势向量图可得
UBb=UCc=UBc=Uab
(
K
2 L
3KL 1)
若由上式计算出的电压UBb、UCc、UBc的数量与实测值相同，则表示绕组连
接正确，属Y,d5连接组。
1) 各变压器一、二次侧的额定电压分别相等，即变比相同； 2) 各变压器的联结组别相同； 3) 各变压器的短路阻抗的相对值（短路阻抗压降）应相等。
子任务二 三相变压器的运行分析
1）变比不等时并联运行
变比不等的两台变压器并联运行时，二次空载电压不等。
当变压器的变比不等时，在空载时，环流 IC 就存在。 为了保证空载时环流不超过额定电流的10%，通常规定并联运行 的变压器的变比差不大于1%。
项目1 变压器
任务二 三相变压器认知与分析
知识与能力目标
1 了解三相变压器的用途、分类、铭牌数据和结构。 2 理解三相变压器的工作原理和并联运行。 3 掌握三相变压器的极性判别方法。 4 掌握三相变压器的联结组别及其测定方法。
任务二 三相变压器认知与分析
子任务一 三相变压器的结构与原理分析
1.三相变压器组结构与原理分析
子任务三 三相变压器的极性判别和连接组别测定
2) Y,y6。
将Y,y12连接组的二次绕组首、末端标记对调，A、a两端点用导线连接， Y,y6连接组如图所示。
Y,y6连接组 (a) 接线图 (b) 电动势相量图
子任务三 三相变压器的极性判别和连接组别测定
浅谈变压器铁芯及故障处理
浅谈变压器铁芯及故障处理发布时间：2022-01-21T02:02:47.917Z 来源：《中国科技人才》2021年第29期作者：曾海强[导读] 变压器是根据电磁感应原理，在闭合的铁芯柱上绕上高、低压线圈，而且按照常规里层靠近铁芯柱的是低压绕组，外层远离铁芯柱的是高压绕组，铁芯闭合磁路在绕组原边交变电流的影响下，建立磁势，使二次绕组产生感生电动势。
由此可见铁芯是变压器最基本的组成部分，是变压器导磁的主磁路，另外，它又是器身的机械骨架，是由铁柱、铁轭和夹紧装置组成。
中国能源建设集团西北电力建设甘肃工程有限公司甘肃兰州 730070摘要: 常用的变压器铁芯一般都是用硅钢片制作而成的。
因此，变压器铁芯不接地或多点接地就会对变压器造成危害，要求变压器的铁芯必须接地，而且是一点接地。
有的变压器铁芯的绝缘并不能达到运行要求。
这就要求我们根据环境及经验对变压器铁芯的不安全运行状况进行诊断及排除。
变压器铁芯都有明显接地点，排除后铁芯即恢复正常。
但要是类似于由于变压器受潮，箱底沉积油泥及水分，或潜油泵轴承受磨损，金属粉末进入油箱，堆积底部，在电磁引力作用下形成桥路，使下铁轭与垫脚或箱底接通这些情况，虽然通过色谱分析，绝缘测量以及环流检测可以判断出是铁芯接地，但要排除故障，也不太容易。
我们就要凭借现场经验，采取不同的方法来排除故障。
关键词：铁芯；一点接地；故障处理铁芯的作用及制作工艺变压器是根据电磁感应原理，在闭合的铁芯柱上绕上高、低压线圈，而且按照常规里层靠近铁芯柱的是低压绕组，外层远离铁芯柱的是高压绕组，铁芯闭合磁路在绕组原边交变电流的影响下，建立磁势，使二次绕组产生感生电动势。
由此可见铁芯是变压器最基本的组成部分，是变压器导磁的主磁路，另外，它又是器身的机械骨架，是由铁柱、铁轭和夹紧装置组成。
常用的变压器铁芯一般都是用硅钢片制作而成的。
硅钢片是一种含硅的钢，其含硅量在0.8～4.8%。
由硅钢做变压器的铁芯，是因为硅钢本身是一种导磁能力很强的磁性物质，在通电线圈中它可以产生较大的磁感应强度，相比较其他材料而言，可以使变压器器身体积缩小。
变压器铁心结构与性能概述
变压器铁心结构与性能概述【摘要】介绍了沈阳华美变压器近几年来不同电压等级的变压器铁心的材料、结构、制作等相关方面，由此了解变压器铁心的设计理念、在变压器运行中的作用、及设计过程中所需要注意的关键项点。
【关键词】变压器铁心结构性能一、引言自从匈牙利冈茨工厂于1885年制造出第一台单相变压器雏型以来，至今已100多年了，由于电能是能量输送的最好形式，所以变压器诞生不久就获得了应用。
随着现代城市的发展，科学技术的发展以及各行各业对电力的需求逐年增加，电力事业获得了飞速的发展。
尤其是近几年来，国家电网的建设逐年加快。
而在电网建设中，变电站是联系电网的纽带，是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施。
变压器作为电能转换的媒介是变电站的主要设备，变压器性能的好坏会直接影响到整个变电系统的整体运行，而铁心是变压器的磁路和骨架，故铁芯的性能在整个变压器构造中尤为重要。
二、铁心的结构（一）概述。
变压器室根据电磁感应原理制造的，磁路是电能转换的媒介。
铁心是变压器的磁路部分，主要作用是导磁，由磁导率很高的冷压电工钢片（硅钢片）制成。
变压器一个绕组通以很小的励磁电流，在铁心中可产生很大的交变磁通，感应出所需要的电势。
另外，铁心是变压器的内部骨架，它的心柱上套装各个绕组，支持着引线、木件、分接开关和其他一些组件。
（二）铁心的结构与应用范围。
从结构型式总体上通常可分为壳式铁心和心式铁心。
壳式铁心一般是水平放置的，铁心截面为矩形，每柱有旁轭，铁心包围了绕组，所以称壳式。
这种铁心的铁心片规格少，铁心紧固方便，漏磁通有闭合回路，附加损耗小。
但与其匹配的矩形绕组制造困难，短路时绕组易变形。
心式铁心一般是垂直放置的，铁心截面为分级圆柱形，绕组包围心柱，所以称心式。
铁心片规格较多，帮扎和夹紧要求较高，但与其匹配的圆筒形绕组制造方便，短路时稳定性好。
无论是心式还是壳式铁心，均可用于各种容量与各种电压等级的变压器中。
电力变压器结构图解
电力变压器结构图解————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：电力变压器结构图解这是一个三相电力变压器的模型。
从外观看主要由变压器的箱体、高压绝缘套管、低压绝缘套管、油枕、散热管组成。
移去变压器箱体可看到变压器的铁芯与绕组，铁芯由硅钢片叠成，硅钢片导磁性能好、磁滞损耗小。
在铁芯上有A、B、C三相绕组，每相绕组又分为高压绕组与低压绕组，一般在内层绕低压绕组，外层绕高压绕组。
图2左边是高压绕组引出线，右边是低压绕组引出线。
把铁芯与绕组放入箱体，绕组引出线通过绝缘套管内的导电杆连到箱体外，导电杆外面是瓷绝缘套管，通过它固定在箱体上，保证导电杆与箱体绝缘。
为减小因灰尘与雨水引起的漏电，瓷绝缘套管外型为多级伞形。
右边是低压绝缘套管，左边是高压绝缘套管，由于高压端电压很高，高压绝缘套管比较长。
变压器箱体（即油箱）里灌满变压器油，铁芯与绕组浸在油里。
变压器油比空气绝缘强度大，可加强各绕组间、绕组与铁芯间的绝缘，同时流动的变压器油也帮助绕组与铁芯散热。
在油箱上部有油枕，有油管与油箱连通，变压器油一直灌到油枕内，可充分保证油箱内灌满变压器油，防止空气中的潮气侵入。
油箱外排列着许多散热管，运行中的铁芯与绕组产生的热能使油温升高，温度高的油密度较小上升进入散热管，油在散热管内温度降低密度增加，在管内下降重新进入油箱，铁芯与绕组的热量通过油的自然循环散发出去。
一些大型变压器为保证散热，装有专门的变压器油冷却器。
冷却器通过上下油管与油箱连接，油通过冷却器内密集的铜管簇，由风扇的冷风使其迅速降温。
油泵将冷却的油再打入油箱内，下图是一台容量为400000KVA的特大型电力变压器模型，其低压端电压为20KV，高压端电压为220KV。
采用油冷却的变压器结构较复杂，由于油是可燃物，也就存在安全性问题。
目前，在城市内、大型建筑内使用的变压器已逐渐采用干式电力变压器，变压器没有油箱，铁芯与绕组安装在普通箱体内。
第3章 三相变压器及其他变压器
习 三次谐波分量同相位、同大小。
三次谐波电流在Y联接的原边
学 绕组中无法流通，空载电流接
近正弦波，主磁通为一平顶波。
供 平顶波主磁通分解：除基波 仅 磁通外，还包含三次谐波磁
通F3
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三相组式结构：
用 F3与F1沿同一磁路闭合， F3大，感应得到的E3可达45~60%。
感应电势称为尖顶波，最大值升高，影响绝缘。因此，三相变压
15
单相变压器
外施电压U1 感应电势E 主磁通F
用 习使 空载电流
学 电流存在许多谐波。
供 在三相变压器中，谐波磁通的路径、电流形状与绕组 仅 的联接方式和结构有关。
16
Y/Y联接的三相变压器
三相三次谐波电流：
I03A = I03m sin 3w t;
用 I03B = I03msin3(w t -1200 ) = I03m sin 3w t; 使 I03C = I03msin3(w t +1200 ) = I03m sin 3w t;
用 使
和低压电压。 Ø用每一绕组的自感系数和各
习
学 绕组间的互感系数作为基本参
数。令L1、L2、L3为各绕组自
供 感系数，M12＝M21为1与2绕组 仅 间互感系数；M13=M31为1与3
绕 组 间 互 感 系 数 ； M23=M32 为
绕组2与3间互感系数
29
• 当外施电压为正弦波且稳定运行时，电压方程式：
- U&1
/k
II
Z kI + Z kII
××
= IIL - IC
仅 I&II
=
Z kI Z kI + ZkII
×
I+
电力变压器现场试验
3．3绕组绝缘电阻、吸收比或极化指 数
1）测量顺序 三圈变压器：低—高、中及地
中—高、低及地 高—中、低及地 中+高—低及地 低+中+高—地
双圈变压器：低—高及地 高—低及地 低+高—地
2）测量前的预放电问题
3）吸收比与温度的关系
4）极化指数
如果吸收比 < 1.3 可以测量极化指数； 极化指数R10‘ / R1’ 应> 1.5。
电力变压器现场试验
一、内部结构
三相三柱变压器铁芯
变压器绕组
二、变压器预防性试验项目
► 油中溶解气体色谱分析 ► 绕组直流电阻 ► 绕组绝缘电阻、吸收比或极化指数 ► 绕组的tgδ ► 电容型套管的绝缘电阻、tgδ和Cx
► 绝缘油 ► 交流耐压 ► 铁心绝缘电阻 ► 绕组泄漏电流 ► 测温装置及其二次回路试验 ► 气体继电器及其二次回路试验
三、变压器试验
3．1油中溶解气体色谱分析 a）目的: b）取样方法及时间 c）试验结果的判断
3．2绕组直流电阻
►目的：检测绕组是否有断股，匝间 短路现象。分接开关接触是否良好。
►方法： a）传统方法—双臂电桥法 b）目前采用的方法—3393直阻仪
测量变压器绕组直流电阻的等值电路
充电电流变化曲线示意图
3.4 绕组tgδ
1）为什么要对绕组进行tgδ测 试？ 测绕组tgδ的目的,实际上是 简接的测绝缘纸的含水量。
2）试验方法
►采用反接线测量 ►当发现tgδ有明显增加 时，可进行油tgδ试验。
3）注意事项:见预防性试验规程
4）判断标准:20℃时tgδ不大于下列数值：66— 220KV 0.8% ,35KV及以下1.5%.
②“当tgδ与出厂值或上一次测试值比 较有明显增长或接近tgδ规定数值 时，应综合分析tgδ与温度、电压 的关系”。
电力变压器结构图解
电力变压器结构图解 Prepared on 22 November 2020电力变压器结构图解这是一个三相电力变压器的模型。
从外观看主要由变压器的箱体、高压绝缘套管、低压绝缘套管、油枕、散热管组成。
移去变压器箱体可看到变压器的铁芯与绕组，铁芯由硅钢片叠成，硅钢片导磁性能好、磁滞损耗小。
在铁芯上有A、B、C三相绕组，每相绕组又分为高压绕组与低压绕组，一般在内层绕低压绕组，外层绕高压绕组。
图2左边是高压绕组引出线，右边是低压绕组引出线。
把铁芯与绕组放入箱体，绕组引出线通过绝缘套管内的导电杆连到箱体外，导电杆外面是瓷绝缘套管，通过它固定在箱体上，保证导电杆与箱体绝缘。
为减小因灰尘与雨水引起的漏电，瓷绝缘套管外型为多级伞形。
右边是低压绝缘套管，左边是高压绝缘套管，由于高压端电压很高，高压绝缘套管比较长。
变压器箱体（即油箱）里灌满变压器油，铁芯与绕组浸在油里。
变压器油比空气绝缘强度大，可加强各绕组间、绕组与铁芯间的绝缘，同时流动的变压器油也帮助绕组与铁芯散热。
在油箱上部有油枕，有油管与油箱连通，变压器油一直灌到油枕内，可充分保证油箱内灌满变压器油，防止空气中的潮气侵入。
油箱外排列着许多散热管，运行中的铁芯与绕组产生的热能使油温升高，温度高的油密度较小上升进入散热管，油在散热管内温度降低密度增加，在管内下降重新进入油箱，铁芯与绕组的热量通过油的自然循环散发出去。
一些大型变压器为保证散热，装有专门的变压器油冷却器。
冷却器通过上下油管与油箱连接，油通过冷却器内密集的铜管簇，由风扇的冷风使其迅速降温。
油泵将冷却的油再打入油箱内，下图是一台容量为400000KVA的特大型电力变压器模型，其低压端电压为20KV，高压端电压为220KV。
采用油冷却的变压器结构较复杂，由于油是可燃物，也就存在安全性问题。
目前，在城市内、大型建筑内使用的变压器已逐渐采用干式电力变压器，变压器没有油箱，铁芯与绕组安装在普通箱体内。
干式变压器绕组用环氧树脂浇注等方法保证密封与绝缘，容量较大的绕组内还有散热通道，大容量变压器并配有风机强制通风散热。
立体卷铁心和叠铁芯的相关资料及说明
⽴体卷铁⼼和叠铁芯的相关资料及说明⽴体卷铁⼼变压器和叠铁⼼变压器的对⽐说明⼀ .⽴体卷铁⼼变压器铁⼼：框拼合成的三⾓形⽴体布置的铁⼼。
[1]⽴体卷铁⼼【⽴体卷铁⼼配电变压器Tridimensional Toroidal-Core Distribution Transformer】以⽴体卷铁⼼为磁路的配电变压器。
三维⽴体卷铁⼼变压器、⽴体组合式卷铁⼼变压器、⽴体组合式三相卷铁⼼变压器、三⾓形⽴体卷铁⼼变压器、⽴体三⾓形卷铁⼼变压器等说法均是指【⽴体卷铁⼼变压器】，其型号中出现字母RL，如S13-MRL-100/10其中，R表⽰卷铁⼼，L表⽰⽴体结构。
【⽴体卷铁⼼变压器】是⼀种节能型电⼒变压器，它创造性地改⾰了传统电⼒变压器的叠⽚式磁路结构和三相布局，使产品性能更为优化，如三相磁路完全对称、油浸式⽴体卷铁⼼变压器节电效果显著、噪⾳⼤⼤降低、散热及过载能⼒更强、结构紧凑体积⼩等。
⼆.⽴体卷铁⼼的特性1、磁路优化（1）三维⽴体卷铁⼼层间没有接缝，磁路各处分布均匀，没有明显的⾼阻区，没有接缝处磁通密度的畸变现象。
（2）磁通⽅向与硅钢⽚晶体取向完全⼀致（3）三相磁路长度完全相等，三相磁路长度之和最短（4）三相磁路完全对称，三相空载电流完全平衡2、损耗低，节电效果显著（1）三维⽴体卷铁⼼的磁化⽅向完全与硅钢⽚的轧制⽅向⼀致，且铁⼼层间没有搭头接槰，磁路各处的磁通分布均匀，没有明显的⾼阻区、没有接缝处磁通密度的畸变现象。
在材质相同的前提下，卷绕式铁⼼与叠⽚式铁⼼相⽐，其铁损⼯艺系数从1.3-1.5之间下降到1.05左右，仅此⼀项可使铁⼼损耗降低10-20%。
（2）由于特殊的三维⽴体结构，使铁⼼的铁轭部分⽤材量⽐传统叠⽚铁⼼减少25%，且减少的⾓重量占铁⼼总重约6%。
（3）对硅钢⽚的剪切处理会使其导磁性能恶化，三维⽴体卷铁⼼经⾼温（800℃）真空充氮退⽕处理，不仅消除了铁⼼的机械应⼒，⽽且细化了硅钢⽚的磁畴，提⾼了硅钢⽚⼆次再结晶能⼒，使硅钢⽚的性能⼤⼤优于其出⼚时的性能。
最全变压器构造及各部件的功用汇总
变压器主要由铁芯、绕组、油箱、油枕以及绝缘套管、分接开关和气体继电器等组成，其各部分的功用如下。
1.铁芯铁芯是变压器的磁路部分；为了降低铁芯在交变磁通作用下的磁滞和涡流损耗，铁芯采用厚度为0.35mm或更薄的优质硅钢片叠成。
目前厂泛采用导磁系数高的冷轧晶粒取代硅钢片，以缩小体积和重量，也可节约导线和降低导线电阻所引起的发热损耗。
铁芯包括铁芯柱和铁轭两部分。
铁芯柱上套绕组，铁轭将铁芯柱连接起来，使之形成闭合磁路。
按照绕组在铁芯中的布置方式，变压器又分为铁芯式和铁壳式(或简称芯式和壳式)两种。
单相二铁芯柱。
此类变压器有两个铁芯柱，用上、下两个铁轭将铁芯柱连接起来，构成闭合磁路。
两个铁芯柱上都套有高压绕组和低压绕组。
通常，将低压绕组放在内侧，即靠近铁芯，而把高压绕组放在外侧，这样易于符合绝缘等级要求。
铁芯式三相变压器有三相三铁芯柱式和三相五铁芯柱式两种结构。
三相五铁芯柱式(或称三相五柱式)也称三相三铁芯柱旁轭式，它是在三相三铁芯柱(或称三相三柱式)外侧加两个旁轭(没有绕组的铁芯)而构成，但其上、下铁轭的截面和高度比普通三相三柱式的小。
从而降低了整个变压器的高度。
三相三铁芯柱，它是将三相的三个绕组分别放在三个铁芯柱上，三个铁芯柱也由上、下两个铁轭将芯柱连接起来，构成闭合磁路。
绕组的布置方式同单相变压器一样。
三相五铁芯柱，它与三相铁芯相比较，在铁芯柱的左右两侧多了两个分支铁芯柱，成为旁扼。
各电压级的绕组分别按相套在中间三个铁芯柱上，而旁轭没有绕组，这样就构成了三相五铁芯柱变压器。
由于三相五柱式铁芯各相磁通可经旁轭而闭合，故三相磁路可看作是彼此独立的，而不像普通三相三柱式变压器各相磁路互相关联。
因此当有不对称负载时，各相零序电流产生的零序磁通可经旁轭而闭合，故其零序励磁阻抗与对称运行时励磁阻抗(正序)相等。
中、小容量的三相变压器都采用三相三柱式。
大容量三相变压器．常受运输高度限制，多采用三相五柱式。
铁壳式单相变压器，具有一个中心铁芯柱和两个分支铁芯柱(也称旁轭)，中心铁芯柱的宽度为两个分支铁芯柱宽度之和。
变压器由哪些部件组成？拆下来你还认识吗？本文详细讲解变压器！
变压器由哪些部件组成？拆下来你还认识吗？本⽂详细讲解变压器！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。
电力变压器结构图解完整版
电力变压器结构图解Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】电力变压器结构图解这是一个三相电力变压器的模型。
从外观看主要由变压器的箱体、高压绝缘套管、低压绝缘套管、油枕、散热管组成。
移去变压器箱体可看到变压器的铁芯与绕组，铁芯由硅钢片叠成，硅钢片导磁性能好、磁滞损耗小。
在铁芯上有A、B、C三相绕组，每相绕组又分为高压绕组与低压绕组，一般在内层绕低压绕组，外层绕高压绕组。
图2左边是高压绕组引出线，右边是低压绕组引出线?。
把铁芯与绕组放入箱体，绕组引出线通过绝缘套管内的导电杆连到箱体外，导电杆外面是瓷绝缘套管，通过它固定在箱体上，保证导电杆与箱体绝缘。
为减小因灰尘与雨水引起的漏电，瓷绝缘套管外型为多级伞形。
右边是低压绝缘套管，左边是高压绝缘套管，由于高压端电压很高，高压绝缘套管比较长。
变压器箱体（即油箱）里灌满变压器油，铁芯与绕组浸在油里。
变压器油比空气绝缘强度大，可加强各绕组间、绕组与铁芯间的绝缘，同时流动的变压器油也帮助绕组与铁芯散热。
在油箱上部有油枕，有油管与油箱连通，变压器油一直灌到油枕内，可充分保证油箱内灌满变压器油，防止空气中的潮气侵入。
油箱外排列着许多散热管，运行中的铁芯与绕组产生的热能使油温升高，温度高的油密度较小上升进入散热管，油在散热管内温度降低密度增加，在管内下降重新进入油箱，铁芯与绕组的热量通过油的自然循环散发出去。
一些大型变压器为保证散热，装有专门的变压器油冷却器。
冷却器通过上下油管与油箱连接，油通过冷却器内密集的铜管簇，由风扇的冷风使其迅速降温。
油泵将冷却的油再打入油箱内，下图是一台容量为400000KVA的特大型电力变压器模型，其低压端电压为20KV，高压端电压为220KV。
采用油冷却的变压器结构较复杂，由于油是可燃物，也就存在安全性问题。
目前，在城市内、大型建筑内使用的变压器已逐渐采用干式电力变压器，变压器没有油箱，铁芯与绕组安装在普通箱体内。
节能配电变压器铁心制造技术及选材分析
节能配电变压器铁心制造技术及选材分析发布时间：2021-01-26T02:56:32.692Z 来源：《中国电业》（发电）》2020年第24期作者：韩伟[导读] 近几年来，国内一些变压器企业大力开发节能配电变压器的制造技术，各种提高能效的铁心制造技术的推广应用，有效地推动了节能配电变压器能效升级。
国网盖州市供电公司辽宁省盖州市 115200摘要：铁心是变压器的“心脏”部位，其质量好坏直接影响着整个变压器的最终质量。
优良的铁心，在变压器正常工作时能够将温升控制在一个合理的规定值内。
铁心质量与铁心的结构、制造过程有关。
相对主变压器的应用，我国配电变压器的应用“量大面广”，其综合负荷率低，因此，大幅降低配电变压器空载损耗值，对降低电网系统的线损意义重大。
近几年来，国内一些变压器企业大力开发节能配电变压器的制造技术，各种提高能效的铁心制造技术的推广应用，有效地推动了节能配电变压器能效升级。
关键词：节能配电；变压器；铁心制造；技术；选材1配电变压器铁心制造技术方式1.1叠片式铁心叠片式铁心的制造技术，作为传统的加工方式，已有一百多年历史，主要采用多级阶梯接缝的硅钢叠片式铁心，其制造工艺成熟，生产效率高，也是变压器行业的主流制造技术。
近年来，智能制造进入叠片式铁心的制造过程，包括自动绕线设备等，其自动化程度很高。
1.2硅钢立体卷铁心硅钢立体卷铁心，主要由若干不同尺寸的梯形料带依次连续卷绕而成，得到截面为近似半圆形、几何尺寸完全相同的3个矩形铁心框，将3个铁心框的同一边两两拼接，拼合后铁心的3个心柱呈等边三角形立体排列，铁心心柱的横截面接近圆形，3个铁心磁路长度一致，且铁轭长度均最短，所以铁心质量轻，空载损耗小。
其从铁心到线圈的生产工艺与传统叠铁心差异大，需要专用制造设备，目前自动化程度也取得了明显进步。
经过近几年的发展，目前我国立体卷铁心变压器已具备年产20万台的生产能力。
据了解，我国立体卷铁心变压器的生产技术发展较快，技术水平处于世界前列。
变压器结构及工作原理
•变压器结构及工作原理
变压器工作原理
• 变压器的附件：
• 1-铭牌；
2-信号式温度计；
• 3-吸湿器；
4-油标；
• 5-储油柜；
6-安全气道
• 7-气体继电器； 8-高压套管；
• 允许电压波动 变压器的电源电压一般不得超过额定值的±5%
•变压器结构及工作原理
变压器的运行
空载电流：当变压器二次绕组开路，一次绕组施加额定频率的额定
电压时，一次绕组中所流通的电流称空载电流I0。通常I0以 额定电流百分数表示，一般1~3%，变压器容量越大，I0越小。
空载合闸电流：当变压器空载合闸到线路时，由于铁芯饱和而产生很大的
额定频率fN
指工业用电频率，我国规定为50Hz。
•变压器结构及工作原理
变压器工作原理
• 变压器的额定容量、额定电压、额定电流之间的 关系为：
• 单相变压器：
SNU 1N I1NU 2N I2N
• 三相变压器：
SN3 U 1 N I1 N3 U 2N I2N
•变压器结构及工作原理
三相变压器绕组的联接法和联接组
•变压器结构及工作原理
变压器工作原理 • 铁芯
三相三芯柱变压器的铁心和绕组
单相芯式变压器的铁心和绕组
•变压器结构及工作原理
变压器工作原理
• 绕组： • 绕组是变压器的电路
部分 • 铜或铝导线包绕绝缘
纸以后绕制而成。
•变压器结构及工作原理
变压器工作原理
• 绕组是变压器的电路部分，采 用铜线或铝线绕制而成，原、 副绕组同心套在铁芯柱上。
铁芯 - 变压器铁芯的分类
铁芯 - 变压器铁芯的分类
壳式和芯式铁芯
铁芯中套绕组的部分称为“心柱”，不套绕组只起磁路作用的部分称为“铁轭”。
凡铁芯包围了绕组就称为壳式；凡绕组包围心柱的称为芯式。
壳式和芯式各有特色，但是由铁芯就够所决定的变压器制造工艺却大有区别，一旦选用了某种结构就很难转而产生一种结构。
我国大多变压器铁芯采用叠积芯式。
单相和三相铁芯
单相铁芯有单项两柱式叠铁芯。
单相单柱旁轭式四柱铁芯、单相双柱式叠铁芯、单相辐射式叠铁芯共五种；三相提诶新有三相柱式叠铁芯、三相旁轭式五柱铁芯、三相双框式叠铁芯、三相电抗器叠铁芯共四种。
立体式和平面式
立体式的心柱和铁轭不在一个平面内，有辐射式、渐开线式、对称式，因磁通分布比较均匀，可降低损耗；平面式的心柱和铁轭在同一平面内，机械强度高，工艺性好。
叠铁芯和卷铁芯
一般均为叠铁芯，由铁芯叠装而成。
卷铁芯的形式较多。
渐开线铁芯的心柱与铁轭之间气隙较大，影响空载电流，所以容量不能做的太小；但因漏磁通垂直进入铁芯片平面，影响附加损耗，所以片宽不宜过大，即容量不能太大。
铁心主要由铁芯本体、紧固件和绝缘件组成：
①铁芯本体、磁导体、由电工钢片制成。
②紧固件、夹件、螺杆、玻璃绑扎带、刚绑扎带和垫块等。
③绝缘件、夹件绝缘、绝缘管和绝缘垫、接地片和垫脚等。
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旁轭和铁心柱
铁轭形状
壳式
带旁轭式
— 特种变压器
不带旁轭 (三相三柱) 式
叠片式
平面 布置型
心式 带旁轭 (三相五柱) 式
电力变压器 —
配电变压器 大型变压器 — 组合变压器
立体 布置型
卷铁心 叠片式 卷铁心
带旁轭 (三相四柱) 式
— 组合变压器
不带旁轭 (三相三柱) 式 — 配电变压器
带旁轭 (三相四框) 式
括平面布置型三相三柱式铁心和立体布置型三相三
柱式铁心 ;带旁轭式铁心包括壳式铁心和平面布置 型三相五柱式 、三相四柱式 、三相四框式铁心以及立
体布置型三相六柱式铁心 。
三相变压器铁心结构形式如表 1 所示 。
表 1 三相变压器铁心结构形式
铁心柱的 铁心制造的 布置方式 工艺特点
铁心磁通回路的特点
一般用途
卷铁心最早使用于电子变压器 ,特别适用于单 相变压器 ,参见文献[ 2 ] 。采用晶粒取向硅钢带卷制 成的单相卷铁心结构能保证规定的取向方向与磁通 流通方向相同 ,从而使材料的优良特性得到完全发 挥 。必须指出 :连续式卷铁心由硅钢带不间断连续 卷制而成 ,虽然在片形上没有接缝 ,但磁通闭环回路 上仍有气隙存在 。
目前 ,在组合式变压器中 ,为降低铁心高度 ,铁 心也采用三相五柱式结构 ,而且为了使组合式变压 器结构紧凑 ,其铁心截面和绕组均为矩形 。
从组合式变压器断电保护的需要考虑 ,采用带 旁轭式结构 ,如三相四柱式铁心结构 。第四柱在某 一相断相故障时 ,起闭合磁路作用 ,保证其余两健全 相正常运行供电 ,以减少事故所造成的损失 。 3. 1. 2 卷铁心
铁心结构的发展趋势 。
关键词 :变压器 ;铁心 ;结构 ;分析 中图分类号 : TM4 文献标识码 :B 文章编号 :1001 - 8425 (2001) 07 - 0023 - 04
1 引言
节约能源和使用环保节能产品是我国一项基本 国策 。从 20 世纪 80 年代初期开始 ,随着晶粒取向 优质冷轧硅钢片铁心材料取代热轧硅钢片 ,7 型系 列低损耗变压器逐步取代了高能耗和较高能耗变压 器 。至 90 年代末期 ,随着冷轧硅钢片材料性能的提 高以及新工艺 、新技术的应用 ,7 型系列产品也被作 为高能耗产品 ,由 9 型系列产品取而代之 。同时 ,卷 铁心非晶合金铁心变压器作为新一代节能产品也展 现了新的前景 。
根据铁心制造的工艺特点 ,变压器铁心可分为 叠片式和卷铁心两种 (渐开线式铁心已淘汰) 。叠片 式铁心一般为平面布置型 ,又可分为壳式和心式两 种 ,目前 ,也有将叠片式铁心呈立体布置的 ;卷铁心 既有平面布置型又有立体布置型 。
根据铁心磁通回路的特点 ,变压器铁心还可分 为不带旁轭式和带旁轭式两种 。不带旁轭式铁心包
三相制输配电系统有其固有的优势 ,除特殊情 况下有少部分单相用电采用单相变压器外 ,绝大部 分采用三相变压器 ,因此下面仅对三相变压器铁心 结构特点进行分析 。必须指出 ,铁心结构并不是决 定铁心性能的唯一参量 ,铁心性能除了与铁心结构 有关外 ,还与铁心材料 、绕组接法 、退火工艺 、机械受 力等诸多因素有关 。因此 ,对铁心结构的分析和比 较就不可避免性能的提高 ,变压器的能耗得到 了不断降低 。与此同时 ,通过对铁心结构的大量研 究和开发 ,各种铁心结构形式不断涌现 。尤其是卷 铁心技术在配电变压器中的应用 ,带旁轭式铁心在 组合式变压器中的应用 ,以及立体布置型铁心的研 究开发 ,为铁心结构形式的应用开辟了新路 。为此 , 有必要对各种铁心结构形式进行总结分析 。
将卷铁心技术推广到三相变压器即可制成平面 布置型三相三柱式铁心 。它有两个相同的内框和一 个外框 。由于其每一心柱都是由两个不同的框柱组 成 ,在高磁密下 ,磁通在不同的框柱之间穿越时 ,其 磁通回路性较差 。因此 ,这种三相三柱式卷铁心存 在结构缺陷 。
非晶合金铁心材料不适用于叠片式铁心 ,宜采 用卷铁心 。目前 ,非晶合金铁心采用不连续式矩形 铁心截面 (绕组也采用矩形型式) 的三相四框结构制 成平面布置型三相五柱式铁心 ,参见文献[ 3 ] 。三相 五柱式铁心的铁轭磁通只有铁心柱磁通的 1/ 3 ,铁 轭磁通量的减小可通过适当增加铁心柱的截面积来 弥补三相三柱式卷铁心的固有结构缺陷 ,使卷铁心 空载性能得到改善 ;但铁心柱截面积和旁轭的增加 , 将造成材料消耗和成本的增加 。 3. 2 立体布置型
参考文献 :
[1 ] 许实章. 电机学[M] . 北京 :机械工业出版社 ,1980. [2 ] 夫兰克林 A C ,夫兰克林 D P. 变压器全书 [ M] . 崔立
叠片式铁心可采用多级接缝 ,因此铁心接缝处 气隙小 ,不存在明显的结构缺陷 ,因而该结构较实 用。
卷铁心用于单相铁心 ,其空载性能优良 ;但用于 三相铁心 ,其空载性能较差 ,存在结构缺陷 。因此只 有当采用性能优异的非晶合金材料或采用退火工艺 使硅钢片材料整体性能得到改善 ,同时适当增加铁 心柱截面积或旁轭足以弥补结构缺陷的影响时 ,三 相卷铁心才有实用意义 。 4. 3 不带旁轭式与带旁轭式铁心比较
早期的渐开线式铁心为立体布置型三相三柱式 结构[1] 。该结构最大优点是节省硅钢片 ,但由于此 种结构铁心柱和铁轭的接缝处气隙较大 ,致使空载 电流和噪声较大而被淘汰 。从节省硅钢片材料的角 度出发 ,这种铁轭为立体布置型三相三柱式铁心结 构框架是三相变压器铁心较理想的结构框架 。然
而 ,这种“理想结构框架”很难与铁心制造的工艺特 点有机地结合起来 ,难以充分保证铁心磁通回路性 能。 3. 2. 1 叠片式铁心
在早期 ,曾将卷铁心技术推广到立体布置型三 相三柱式星形铁轭的铁心 ,这种结构与渐开线式铁 心一样 ,由于星形铁轭接缝处气隙较大而没有被采 用[2] 。
目前 ,有将卷铁心制成立体布置型三相三柱式 铁心的 。这种结构经环形绕制成不开口的多级三环 三柱式 ,每环结合面为 60°斜平面相接 ,其框架与立 体布置型叠片式铁心结构有一些相似之处 。这是采 用卷铁心以求实现“理想结构框架”的又一种尝试 。 但是 ,该结构铁心填充系数较低 ,且与立体布置型叠 片式铁心一样 ,应适当增加铁心柱有效截面积 。
(4) 对非晶合金材料 ,由于其在受力状态下材料 性能不稳定 ,因此 ,必须对非晶合金铁心采取措施防 止其受力 。根据非晶合金材料的特点 ,它不适宜做 成叠片式铁心 ,可做成三相四框式卷铁心结构 ,并通 过适当增加铁心柱截面 ,可弥补三相卷铁心结构缺 陷的影响 。
(5) 对常规取向硅钢片 ,如果退火工艺使材料整 体性能大大改善 (退火合格率对硅钢片卷铁心至关 重要) ,足以弥补三相卷铁心结构缺陷的影响 。因 此 ,为了充分利用卷铁心成熟的制造工艺 ,可用常规 取向硅钢片卷制铁心 。 5. 3 结构探讨
第
38 卷 第 7 2001 年 7 月
期
变压器 TRANSFORMER
Vol. 38
J uly
No. 7 2001
三相变压器铁心结构分析
张国兵
(武汉高压研究所 , 湖北 武汉 430074)
摘要 :在总结目前三相变压器铁心结构形式的基础上 ,分析和比较了各种三相铁心结构的特点 ,探讨了三相
第 7 期 张国兵 :三相变压器铁心结构分析 2 5
4. 2 叠片式与卷铁心比较 早期的渐开线式铁心不能采用多级接缝 ,因此
接缝大是其难以克服的结构缺陷 。而对晶粒取向硅 钢片而言 ,由于硅钢片的取向性 ,更不适宜采用渐开 线式铁心结构 。
5 三相铁心结构发展趋势探讨
5. 1 常用结构 目前最优实用结构为平面布置型三相三柱叠片
心式铁心 。 5. 2 特殊需要结构
(1) 对一些特种变压器 ,常采用平面布置型叠片 壳式铁心结构 。
(2) 对大型变压器 ,为降低铁心高度 ,常采用平 面布置型三相五柱叠片心式铁心 。
(3) 对组合式变压器 ,为降低铁心高度 ,或满足 断电保护的需要 ,可采用带旁轭式心式铁心结构 ,包 括三相五柱式和三相四柱式 。但考虑旁轭对铁心性 能的影响 ,绕组的联结必须采用三角形联结以补偿 其所造成的影响 ,而绕组的联结采用三角形联结的 同时 ,也提高了变压器的防雷性能和带单相负载的 能力 。
2 三相变压器铁心结构形式
根据三相铁心柱的布置方式 ,可以将三相变压 器铁心分为平面布置型 (三相铁心柱呈平面布置) 和 立体布置型 (三相铁心柱呈立体布置) 两种 。在平面 布置型铁心中 ,旁轭 (如果有旁轭) 和铁轭一般与三
相铁心柱布置在同一平面内 ;在立体布置型铁心中 , 旁轭 (如果有旁轭) 与三相铁心柱一般呈立体对称布 置 ,铁轭通常呈三角形 。
还有将卷铁心制成立体布置型三相六柱式铁心 的 。这种结构是在三相三柱式铁心基础上多增加了 三柱旁轭 ,从而提高了铁心填充系数 ,且不需增加铁 心柱截面积 。但由于旁轭的增加 ,将造成材料消耗 和成本的增加 ,且旁轭的不良影响必须采用绕组的 三角形联结来抵消 。
4 三相铁心结构特点比较
4. 1 平面布置型与立体布置型铁心比较 由于平面布置型铁心具有铁心接缝处气隙小 、
不带旁轭式铁心 ,三次谐波磁通没有畅通回路 , 空载波形不易畸变 ,空载性能好 ,材料消耗少 。所以 一般以不带旁轭为主 。
带旁轭式铁心 ,材料消耗多 ,但并不能提高铁 心空载性能 。相反 ,旁轭为三次谐波磁通提供了通 路 ,致使铁心磁通极易发生畸变 ,铁心空载性能下 降 。但在某种情况 (如采用壳式结构 ,需要降低铁心 高度 ,考虑断电保护的需要或弥补卷铁心结构缺陷 等特殊需要) 下可采用旁轭 。采用旁轭的同时 ,绕组 的联结必须采用三角形联结 ,为三次谐波电流提供 通路 ,以避免旁轭的不良影响 。
— 非晶变压器
不带旁轭 (三相三柱) 式 三角形 组合变压器
不带旁轭 (三相三柱) 式 三角形 配电变压器
带旁轭 (三相六柱) 式 三角形 配电变压器
3 三相铁心结构特点简述及分析