变压器基础知识

第三章:变压器结构介绍 第3节：变压器的线圈（4）
线圈导线： 绕组线按导体材质不同可分为铜、铝两种，按导体形状可分为圆线、扁线，按绝缘材料可分为纸 、漆、玻璃丝等几种，电力变压器通常采用纸包扁铜线。 纸包扁铜线可分为普通纸包线、组合导线、换位导线等几种类型。根据铜导线的拉伸强度可分为 普通导线(σ 0.2≤120Mpa)，半硬铜导线(120Mpa＜σ 0.2≤210Mpa)。其中换位导线中还有一种自粘换位 导线，即换位导线中的单根扁导线上涂了一层环氧树脂（漆膜双侧厚度为0.06±0.02mm），目的是漆 膜热固化后，将所有小线粘在一起，以提高线圈的抗短路强度。目前最新的网包换位导线已经开始应 用，国内也引进了相应的加工生产线。
吊 上夹件
环
拉
板
拉
带
圆木棍 绑扎带 下夹件 垫 脚
支
板
第三章:变压器结构介绍 第3节：变压器的线圈（1）
线圈是变压器输入和输出电能的电气回路，是 变压器的基本部件，它由铜（铝）扁导线绕制 ，再配置各种绝缘件组成的。线圈在设计上必 须满足以下基本要求： 1. 电气强度 雷电冲击耐受电压 操作冲击耐受电压 工频耐受电压 2 . 耐热强度 在长期工作电流产生的热作用下，线圈的 绝缘的使用寿命应不低于20年 变压器在运行条件下，在任意线端发生突 然短路，线圈应能承受住短路电流所产生的热 作用而无损伤 3. 机械强度
第三章:变压器结构介绍 第3节：变压器的线圈（5）
冷却油道 导向隔板
垫
块
换位： 当变压器电流较大时，线圈的线匝是由多根并联导线组成。为 确保并联导线间电流分布均匀，即并联导线的长度相等，而且 与漏磁场的磁链相同，为此并联导线间必须对换位置，简称“ 换位”。
第三章:变压器结构介绍 第4节：变压器的器身（1）
其中，前两部分又可称为磁路部分和电路部分， 是基本部分。
第三章:变压器结构介绍 第2节：变压器的铁心（1）
铁心（Core）是变压器的基本部件，由磁导体和夹紧装置组成，它有两个作用： 在原理上，铁心的磁导体是变压器的磁路，它把一次电路的电能转为磁能，又由自身的磁能转变为二 次电路的电能，是能量转换的媒介。在结构上，铁心上支撑了器身、引线等变压器内部的所有部件。 变压器的铁心是框形闭合结构，其中套线圈的部分称心柱，不套线圈只起闭合磁路作用的部分称铁轭 。
上铁轭
心柱 旁轭
下铁轭
第三章:变压器结构介绍 第2节：变压器的铁心（3）
电工钢带（硅钢片）： 铁心磁导体所用材料是含硅量较高的电工钢带，又称硅钢片。
硅钢片有冷扎和热扎两种，其中冷扎硅钢片又分为无取向和取向两种。
热扎硅钢片的磁性能差，磁通密度只能达到1.5T，而单位损耗过大，目前已不再采用。 冷扎取向硅钢片有明显的方向性，饱和磁密高，单位损耗和单位励磁容量小，目前普遍采用。 冷扎晶粒取向硅钢片的厚度有0.35mm、0.3mm、0.27mm、0.23mm等几种规格，目前常用的为0.3mm ，且日趋减小，其主要目的的为了降低空载损耗。 目前硅钢片的主要产地是日本、西欧、俄罗斯、韩国以及国内的武钢等。 冷扎取向硅钢片的规格主要由厚度、50Hz磁通密度为1.7T时的单位损耗（W/kg）来表示，例如： 日本川崎制铁 片厚0.3mm 30RGH120 单位损耗(P17/50)为1.2W/kg
第三章:变压器结构介绍 第5节：变压器的引线
引线： 引线一般分为三种：线圈线端与套管连接的引出线、线圈间的连接 引线以及线圈分接与开关相连的分接引线。 电力变压器引线有铜排、纸包电缆、铜管等型式。引线间的连接有 磷铜焊、冷压接等方式。 分接线，纸包电缆 线端引出线
冷压接、螺栓连接 铜排
第三章:变压器结构介绍 第5节：变压器的绝缘结构
第三章:变压器结构介绍 第2节：变压器的铁心（6）
铁心片的搭接： 目前变压器铁心采用全斜接缝形式，即心柱和铁轭相接处呈45 °，这种接缝形式与目前所普遍采用 的高导磁取向硅钢片的特性是完全适应的。 对于全斜接缝的大型变压器铁心，一般均采用两级接缝的形式进行叠积。为进一步改善变压器铁心 的空载特性，形成了铁心的多级接缝形式即步进搭接式铁心（Step-Lap）。
铁心的接地：
在变压器运行过程中，由于铁心及其金 属结构件在电场中所处的位置不同，产生的 电位也不同，当两点的电位差达到一定数值 时便产生放电现象。放电的结果会使变压器 油分解或固体绝缘损坏，为避免这一现象的 产生，铁心及其金属结构件必须有效接地。
第三章:变压器结构介绍 第2节：变压器的铁心（9）
铁心附件：
第三章:变压器结构介绍 第3节：变压器的线圈（3）
线圈导线： 绕组线按导体材质不同可分为铜、铝两种，按导体形状可分为圆线、扁线，按绝缘材料可分为纸 、漆、玻璃丝等几种，电力变压器通常采用纸包扁铜线。
纸包扁铜线可分为普通纸包线、组合导线、换位导线等几种类型。根据铜导线的拉伸强度可分为 普通导线(σ 0.2≤120Mpa)，半硬铜导线(120Mpa＜σ 0.2≤210Mpa)。其中换位导线中还有一种自粘换位 导线，即换位导线中的单根扁导线上涂了一层环氧树脂（漆膜双侧厚度为0.06±0.02mm），目的是漆 膜热固化后，将所有小线粘在一起，以提高线圈的抗短路强度。目前最新的网包换位导线已经开始应 用，国内也引进了相应的加工生产线。
弹簧压钉
压板 硬纸筒 端圈
铁心心柱 低
压 线 圈
高
压 线 圈
调
压 线 圈 隔板
撑条、纸筒 端圈 托板
第三章:变压器结构介绍 第4节：变压器的器身（3）
器身的紧固： 线圈幅向紧固是将线圈对铁心，线圈 对线圈保持同心位置的手段。另外，内部 线圈在承受幅向短路电磁机械力时受的是 压力，需要牢固的支点，因此大容量变压 器内部线圈的幅向紧固甚为重要。 变压器制造质量的可靠性在很大程度上取 决于线圈的轴向紧固，它可以抵御短路轴 向电磁机械力的作用，消除线圈的松动。
第三章:变压器结构介绍 第6节：变压器的油箱
油箱附件： 储油柜
升高座
储油柜支架
吊 环 底 板
冷却装置 管接头
加强铁
底架
千斤顶支架
第三章:变压器结构介绍 第7节：变压器的附件（1）—套管
变压器的套管是将变压器内部的高压、低压引线引到油箱外部的出线装置。不仅作为引线对 地的绝缘，而且担负着固定引线的作用。
新开发的有采用激光照射、机械刻痕技术的硅钢片
第三章:变压器结构介绍 第2节：变压器的铁心（4）
硅钢片的剪切： 硅钢片材料进厂时是宽度1000mm左右的卷料，需使用专门的剪切设备（例如德国的乔格线）剪切 成要求的形状，每片的剪切毛刺应不大于0.02mm。
第三章:变压器结构介绍 第2节：变压器的铁心（5）
变压器装配工艺讲义
保定保菱变压器有限 公司
制作：任贵军 2012-08
第三章:变压器结构介绍 第1节：变压器的基本构成（1）
一、铁心：变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少铁损， 用厚为0.27或0.3mm、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。 二、绕组：变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。 三、绝缘套管：将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对 地的绝缘，担负着固定的作用。 四、油箱：油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。 油是冷却介质，又是绝缘介质。油箱侧壁有冷却用的管子 （散热器或冷却器） 此外还有储油柜、吸湿器、安全气道、净油器和气体继电器。
铁心的叠积： 由于心式变压器的线圈为圆形，铁心柱断面也应该作成 圆形，但因制造困难，且不经济，因此作成阶梯状（分级 圆柱式）。每个阶梯皆形成一个矩形，外限位于同一个外 接圆上。阶梯的多少有一定限度，需要根据经济效益进行 综合考虑。 铁心叠积时，其心柱与铁轭的铁心片是一片或几片交替 的搭接在一起，使上下两层硅钢片的对接缝交替错开，互 相遮盖。在改善强度的同时降低了励磁电流和空载损耗。
第三章:变压器结构介绍 第6节：变压器的油箱
变压器油箱是盛放器身和变压器油的容器。其主要作用是：
盛油 散热
保护绝缘：隔离绝缘与大气，避免吸收水分和气体，防止油老化
干燥绝缘：现场常温下抽真空时起“真空罐”作用 基座
运输
第三章:变压器结构介绍 第6节：变压器的油箱
油箱的种类： 变压器油箱有两种基本型式：桶式油箱和钟罩式油箱。 桶式油箱由箱盖和桶体两部分组成。其优点是外观简洁，吊器身时只 需放很少的油；缺点是对于大容量变压器，现场检修时需要起重量足够 大的吊车。 钟罩式油箱由上节油箱和下节油箱组成。其优、缺点则与 桶式油箱相反。
第三章:变压器结构介绍 第3节：变压器的线圈（2）
线圈型式：
线圈型式主要是根据线圈电压等级和容量大小来选择，同时也要考虑电气强度、机械强度 、散热以及制造工艺的可行性。线圈结构的选择不是唯一的，有时可有几种结构形式可供选择 。这也和各个变压器制造厂家的传统习惯有关。 变压器线圈大致可分为层式和饼式两种。饼式线圈又可分为螺旋式、连续式、纠结式、纠 结连续式、内屏蔽连续式以及交错式等结构型式。
第三章:变压器结构介绍 第2节：变压器的铁心（7）
铁心的绝缘： 铁心的绝缘情况对变压器铁心产品的质量有 着直接的影响。铁心的绝缘可分为两部分： 片间绝缘和叠片与结构件间的绝缘。 片间绝缘主要通过两方面实现：一是叠片表 面的涂层，二是在叠积过程中每叠一定厚度 放置一层绝缘纸板，也兼有散热油道作用。
第三章:变压器结构介绍 第2节：变压器的铁心（8）
⊙变压器的绝缘分主绝缘和纵绝缘 ⊙主绝缘指绕组之间、绕组对铁心、绕组对油箱、引线对铁心、 引线对油箱。 ⊙纵绝缘指绕组的砸绝缘、层间绝缘及段绝缘。纵绝缘主要决定 冲击电压下的梯度电压作用下的梯度电压即在冲击电压作用下， 起始电压在绕组各个部位分布不均匀以及引起的震荡，会使绕组 的某些部位产生很高的梯度电压。 ⊙为了改善电压分布常采取的措施有：在线圈端部增加静电环、 采取屏蔽连续式线圈结构、采取纠结式绕组结构等，其主要都是 用于纵向电容增加。 ⊙变压器油除了起冷却液作用外也具有绝缘作用。 ⊙考虑到变压器的散热需求，产品有围屏时围屏上端除了要低于 低压绕组100-200mm外，还作为油的出路。
高压中性点套管
高压套管 中、低压套管
第三章:变压器结构介绍 第7节：变压器的附件（1）—套管
套管的主绝缘系统
类型 主绝缘 绝缘油室 油膨胀室 油位指示器 气密性
OIP
Oil Impregnated Paper 油浸纸式 需要 需要 需要 具有气密性
RBP
Resin Bonded Paper 树脂粘合纸式 不需要 不需要 不需要 非气密性，仅具有 油密性
RIP
Resin Impregnated Paper 树脂浸渍纸式 不需要 不需要 不需要 具有气密性
IEC标准最大值：
介损值 局放量 < 0,007 < 10 pC
将铁心和各电压等级的线圈装配在一起，加上压紧装置，焊上引线 ，构成一个整体，称为变压器的器身。
接线片
压 板
线 圈
有载分 接开关
引 线 导线夹
铁 心
引 线 托 板
第三章:变压器结构介绍 第4节：变压器的器身（2）
将铁心和各电压等 级的线圈装配在一起， 加上压紧装置，焊上引 线，构成一个整体，称 为变压器的器身。
第三章:变压器结构介绍 第1节：变压器的基本构成（2）
大型电力变压器的基本构成，通常分为以下7个部分： 铁心部分－包括硅钢片叠成的柱、轭及其夹紧装置
绕组部分－包括各相绕组及其联线的引出线
绝缘部分－包括各部件之间以及自身的油、纸绝缘 油箱部分－除油箱本体外，还包括储油柜、支架等 冷却系统－包括冷却器或散热器、油泵、风扇、联管等 测量仪器－包括信号温度计、电流互感器、油位计等ຫໍສະໝຸດ Baidu 保护装置－压力释放器、气体继电器、吸湿器等
上夹件 上铁轭 下铁轭
主 柱 拉 板 下夹件
第三章:变压器结构介绍 第2节：变压器的铁心（2）
铁心的种类： 按照绕组和铁心的相对位置不同，铁心可分两大类：心式和壳式。这里暂时只介绍心式铁心。
对于单相变压器，铁心有两柱两轭、单柱四轭、双柱四轭等几种结构形式。
对于三相变压器，铁心有两柱两轭（三相三柱）、三柱四轭（三相五柱）等几种结构形式。 铁心结构形式的选择，是根据各种绕组合理布置、节省材料以及满足运输高度等因素综合确定的。