变压器介绍

变压器的构造及各部件的功用是什么?

答: 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。全部绕组放在中心铁芯柱上，两个分支铁芯柱好像“外壳” 似的围绕在绕组的外侧，因而有壳式变压器之称。有时亦称其为单相三柱式变压器。铁壳式三相变压器，其铁芯可以看作由三个独立的单相壳式变压器并排放在一起而构成。芯式变压器结构比较简单，高压绕组与铁芯的距离较远，绝缘容易处理。壳式变压器的结构比较坚固，制造工艺比较复杂，高压绕组与铁芯柱的距离较近，绝缘处理较困难。壳式结构易于加强对绕组的机械支撑，使其能承受较大的电磁力，特别适用于通过大电流的变压器。壳式结构也用于大容量电力变压器。

在大容量变压器中，为了使铁芯损耗发出的热量能被绝缘油在循环时充分地带走，从而达到良好的冷却效果，通常在铁芯中设有冷却油道。冷却油道的方向可以做成与硅钢片的平面平行或垂直。

(1)绕组。 1)绕组在铁芯上相互间的布置形式。变压器的绕组，按其高压绕组和低压绕组在铁芯上的布置，有两种基本形式: 同心式和交叠式。同心式绕组，高压绕组和低压绕组均做成圆筒形，但圆筒的直径不同，然后同轴心地套在铁芯柱上。交叠绕组，又称为饼式绕组，其高压绕组和低压绕组各分为若干线饼，沿着铁芯柱的高度交错排列着。交叠绕组多用于壳式变压器。芯式变压器一般都采用同心式绕组。通常低压绕组装得靠近铁芯，高压绕组则套在低压绕组的外面，低压绕组与高压绕组之间以及低压绕组与铁芯之间都留有一定的

绝缘间隙和散热油道，并用绝缘纸筒隔开。同心式绕组根据绕制特点又可分为圆筒式、螺旋式、连续式和纠结式等几种型式。

(a)圆筒式绕组。圆筒式绕组是最简单的一种绕组，它是用绝缘导线沿铁芯高度方向连续绕制，绕制完第一层后. 垫上层间绝缘纸再绕第二层。这种绕组一般用于小容量变压器的低压绕组。

(b)螺旋式绕组。上述圆筒式绕组实际上也是螺旋式的，不过这里所讲的螺旋式绕组，每匝并联的导线数较多，是由多根绝缘扁导线沿着径向并联排列(一根压一根)，然后沿铁芯柱轴向高度像螺纹一样一匝跟着一匝地绕制而成，一匝就像一个线盘。螺旋式绕组当并联导线太多时，就把并联导线分成两排，绕成双螺旋式绕组。为了减小导线中的附加损耗，绕制螺旋式绕组时，并联导线要进行换位。这种绕组一般为三相容量在 800kVA以 L、电压在 35kV 以下的大电流绕组。

(c)连续式绕组。连续式绕组是用扁导线连续绕制成若干线盘(也称线饼)构成，相邻线盘间的连接是交替地在绕组的内侧和外侧，都用绕制绕组的导线自然连接，没有任何接头。这种绕组应用范围较大，一般用于三相容量为 630kVA 以上、电压为 3---110kV 的绕组。

(d)纠结式绕组。纠结式绕组的外形与连续式相似，主要不同的是，连续式绕组的每个线盘中电气上相邻的线匝是依次排列的，而纠结式绕组电气上相邻的线匝之间插入了绕组中的另一线匝，以便实际相邻的匝间电位差增大。纠结式绕组焊头多、绕制费时。采用纠结式绕组的目的是为了增加绕组的纵向电容，以便在过电压时，起始电压比较均匀地分布于各线匝之间。纠结式绕组一般用于电压在110kV 以上的高压绕组。绕组是变压器运行时的主要发热部件，为了使绕组有效地散热，除绕组纵向内、外侧设有油道外，对双层圆筒形绕组，在其内、外层之间，多用绝缘的撑条隔开，以构成纵向油道; 对线饼式绕组，例如螺旋式、连续式、纠结式等绕组，每两个线饼之间也用绝缘板条隔开，构成横向油道。纵向和横向油道是互相沟通的。

2)绕组结构型式

(a)普通变压器绕组结构型式。变压器按其每相绕组数分，有双绕组、三绕组或更多绕组的型式。三绕组变压器在每个铁芯柱上同心排列着三个绕组，即高压绕组、中压绕组、低压绕组。

升压变压器常用于功率流向由低压绕组传送到高压电网和中压电网，其绕组布置为中压绕组靠近铁芯，高压绕组在最外层，低压绕组处于中压绕组与高压绕组之间。

降压变压器结构为低压绕组靠近铁芯，中压绕组处于低压绕组与高压绕组之间，高压绕组仍放在最外层，常用于功率流向由高压传送至中压和低压。600MW 机组的启动兼备用变压器，当高压和两级中压(17. 5kV 与 3kV)绕组均为 Y 接线时，为提供变压器三次谐波电流通路，保证主磁通接近于正弦波，改善电动势的波形，常在该变压器上设有第四个Δ 接线的绕组，即成为四绕组的变压器。

(b)分裂变压器绕组结构型式。大容量机组(单机 200MW 及以上)的厂用电系统，当只采用 6kV 一级厂用高压时，为安全起见，主要厂用负荷需由两路供电而设置两段母线，这时常采用分裂低压绕组变压器，简称分裂变压器。它有一个高压绕组和两个低压绕组，两个低压绕组称为分裂绕组。实际上这种变压器是一种特殊结构的三绕组变压器。分裂绕组变压器的结构特点是，绕组在