1变压器基础知识

变压器基础知识

一、定义

利用电磁感应原理制成的传输交流电能并改变交流电压的静止电机称为变压器。

变压器是一种静止的电气设备，属于一种旋转速度为零的电机。电力变压器在系统中工作时，可将电能由它的一次侧经电磁能量的转换传输到二次侧，同时根据输配电的需要将电压升高或降低。故它在电能的生产输送和分配使用的全过程中，作用十分重要。整个电力系统中，变压器的容量通常约为发电机容量的3倍以上。

二、电力变压器分类及工作原理

（一）电力变压器的分类

根据电力变压器的用途和结构等特点可分如下几类：

（1）按用途分有：升压变压器（使电力从低压升为高压，然后经输电线路向远方输送）；降压变压器（使电力从高压降为低压，再由配电线路对近处或较近处负荷供电）。

（2）按相数分有：单相变压器；三相变压器。

（3）按绕组分有：单绕组变压器（为两级电压的自耦变压器）；双绕组变压器；三绕组变压器。

（4）按调压方式分有：无载调压变压器；有载调压变压器。

（5）按冷却介质和冷却方式分有：

a）油浸式变压器。冷却方式一般为自然冷却，风冷却（在

散热器上安装风扇），强迫风冷却（在前者基础上还装有油泵，以促进油循环提高冷却效率）。此外，大型变压器还有采用强迫油循环水冷却等。

b）干式变压器。绕组置于气体中（空气或六氟化硫气体），或是浇注环氧树脂绝缘。它们大多在部分配电网内用作配电变压器。目前已可制造到35kV级，其应用前景很广。

（二）变压器的工作原理

变压器是基于电磁感应原理而工作的。变压器本体主要由绕组和铁心组成。工作时，绕组是“电”的通路，而铁心则是“磁”的通路，且起绕组骨架的作用。一次侧输入电能后，因其交变故在铁心内产生了交变的磁场（即由电能变成磁场）；由于匝链（穿透），二次绕组的磁力线在不断地交替变化，所以感应出二次电动势，当外电路沟通时，则产生了感生电流，向外输出电能（即由磁场能又转变成电能）。这种“电—磁—电”的转换过程是建立在电磁感应原理基础上而实现的，这种能量转换过程也就是变压器的工作过程。

二、变压器结构与器身构造

1、器身：

铁心

绕组

绝缘

引线（包括调压装置、引线夹件等）

2、油箱：

油箱本体

附件（包括油枕、油门闸阀等）

3、冷却装置（包括散热器、风扇、油泵等）

4、保护装置（包括释压阀、气体继电器、测温元件、呼吸器等）

5、出线装置（包括套管等）。

（一）主要组成部分及其作用

1、铁芯：变压器的磁路部分。铁芯是用导磁性能很好的硅钢片叠装组成的闭合磁路，变压器的高低压绕组都套在铁芯上。

2、绕组：变压器的电路部分。变压器有原线圈和副线圈，它们是用带绝缘的导线绕成圆筒形的多层或多饼线圈，套在铁芯柱上，导线外边采用纸绝缘、玻包绝缘、漆包绝缘等。

3、套管：支持引出线之间及与变压器箱体的绝缘。电压等级110kV 及以上套管采用全密封油浸纸绝缘电容式套管，套管自身密封不与变压器本体共室，并充有变压器油，下部装设CT以供测量和保护用。35kV级及以下一般采用普通纯瓷套管。

4、油箱：承载铁芯和线圈、变压器油。

5、油枕：油枕保证油箱内充满油，使变压器缩小与空气的接触面，

减少油的劣化速度；变压器油温随着负载和环境温度的变化而变化，当油的体积随着温度膨胀或缩小时，油枕起储油及补油作用；在油枕的侧面装有监视油位的油位计（玻璃式、连杆式、铁磁式）。密封式油枕内放置气囊，与呼吸器配合调节油位变化，隔离油与空气的接触。中小型配电变压器采用波纹油箱时可不装设油枕，油箱四壁周围的波纹片既有散热作用，又通过膨缩起到调节因油温变化引起的体积变化，油位可通过箱盖上的管式油位计的浮标来观察。

6、变压器油：起绝缘及冷却作用。

7、调压装置：调整电压比。

a、有载调压：可以在变压器带负载状态下切换分接头位置；

b、无载调压：变压器调压时不带任何负载，且与电网断开，在无励磁情况下变换绕组分接头。

调压开关一般均设置在电流较小的高压绕组一侧，调压原则是：低压侧输出电压偏低时往变比减小的方向调整（即对应高压侧铭牌电压较低的方向）；反之，低压侧输出电压偏高时往变比增大的方向调整（即对应高压侧铭牌电压较高的方向）。

8、净油器：改善运行中绝缘油特性，防止绝缘油继续老化（多应用于3150kV A及以上的变压器）。净油器内装吸附硅胶，吸收油中的水份及氧化物，使油保持洁净，延长油的使用年限，改善油的电气化学性能。全密封或装有胶囊或隔膜油枕的变压器可以不设净油器。

9、冷却器：当变压器上层油温与下部油温产生温差时，通过散热器形成油的对流，经散热器冷却后流回油箱，起到降低变压器温度的作

用。

10、呼吸器（吸湿器）：当油枕内的空气随变压器油的体积膨胀或缩小时，排出或吸入的空气都经呼吸器，呼吸器内的干燥剂吸收空气中的水份，对空气起过滤作用，从而保证油的清洁。呼吸器内的硅胶变色过程：蓝色→淡紫色→淡粉红（≥2/3时需更换）。

采用波纹油箱的全密封变压器可不设呼吸器。

11、瓦斯继电器：变压器的保护装置，装在变压器油箱至油枕的连接管上。

a、轻瓦斯：通过检测瓦斯继电器中积聚气体达到一定量时动作。

b、重瓦斯：通过检测油流速度达到一定值时动作。

12、释压阀：当变压器发生内部故障时，温度升高，油剧烈分解产生大量气体，使油箱内压力剧增，当压力达到释压阀动作值时，释压阀打开，油及气体从阀门喷出，防止变压器油箱爆炸或变形。

（二）绝缘

1、绝缘等级：绝缘材料按其耐热程度可分为7个等级，它们的最高允许温度也各不相同。各级绝缘材料通常有：

Y级绝缘材料：棉纱、天然丝、再生纤维素为基础的纱织品，纤维素的纸、纸板、木质板等。耐热温度100℃以下。

A级绝缘材料：经耐温达到要求的液体绝缘材料浸渍过的棉纱、天然丝、再生纤维素等制成的纺织品、浸渍过的纸、纸板、木质板等。耐热温度105℃。

E级绝缘材料：聚脂薄膜及其纤维等。耐热温度120℃。