当前位置:首页 >> 电力/水利 >>

变压器结构培训讲义(车间版)


第一部分

电力变压器基础知识

一、电力系统常识 电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。电能具有许多 优点,它可以方便地转化为别种形式的能,例如,机械能、热能、光 能、化学能等;它的输送和分配易于实现;它的应用规模也很灵 活。因此,电能被其广泛地应用于工农业,交通运输业,商业贸 易,通信以及人民的日常生活中。 发电厂把别种形式的能量转换成电能,电能经过变压器和不同 电压等级的输电线路输送并分配给用户,再通过各种用电设备转换 成适合用户需要的别种能量。这些生产、输送、分配和消费电能的 各种电气设备连接在一起而组成的整体称为电力系统。火电厂的汽 轮机、锅炉、供热管道和热用户,水电厂的水轮机和水库等则属于 与电能生产相关的动力部分。电力系统中输送和分配电能的部分称 为电力网,它包括升、降压变压器和各种电压等级的输电线路。 在交流电力系统中,发电机、变压器、输配电设备都是三相 的,这些设备之间的连接状况,可以用电力系统接线图来表示。为 简单起见,电力系统接线图一般都是画成单线的。

1.高压输电原因 1)线路能量损耗 PN=UI P 线损=I2R

线路电压升高→电流减小→线路能量损耗 P 损耗减小 2)线路材料损耗 电压升高→电流减小→架空线等输电线路截面积减小 表 1.1 各级架空线路的输送能力 额定电压(kV) 10 35 60 110 220 330 500 750 ±500kV 1000 输送功率(kW) 200~2000 2000~10000 3500~30000 10000~50000 100000~500000 360000 900000 2300000 3000000 5500000 输送距离(km) 6~20 25~50 30~100 30~150 200~300 200~250 250~800 500~1200 1200 1000~2000

例: 当采用 110kV 的电压时就可以将 50000kW 的功率输送到约 150km 的 地 方 ; 而 当 采 用 500 ~ 750kV 的 高 压 时 , 就 可 以 将 约 20000kW 的功率输送到约 1000km 的地方。 2.降压原因 对于大型动力用户只需要 3kV、6kV 或 10kV 电压,而小型动力 与照明用户只需要 380V 电压,这就必须用降压变压器把输电线上的 高电压降低到配电系统的电压,由配电变压器满足各用户用电的电 压。 变压器除了在电力系统中使用之外,还用于一些工业部门中。 例如,在电炉、电焊设备、矿山设备、交通运输的电车等设备中, 都要采用专门的变压器。此外,在实验设备、无线电装臵、无线电 设备、测量设备和控制设备(一般又叫控制变压器,容量都极小) 中,也使用着各式各样的变压器。 3.输电方式 1)交流输电 目前交流输变电系统电压最高为 1000kV

如:晋东南→南阳→荆门项目 2)直流输电 目前直流输变电系统电压最高为±800kV 如:云南——广东±800kV 特高压直流输电工程 表 1.2 3kV 以上的额定电压

为了适应电力系统运行调节的需要,通常在变压器的高压绕组 上设计制造有分接抽头。 下图所示为用线电压表示的 220kV 电压具有抽头(±2×2.5%) Un 的变压器的抽头额定电压。

4. 相数及频率

在交流电力系统中,发电机、变压器、输配电设备都是三相 的。 我国规定,电力系统的额定频率为 50Hz,也就是工业用电的标 准频率,简称工频。 二、变压器原理 变压器是一种静止的电气设备。它是利用电磁感应原理,把一 种电压交流电能频率不变地转变成一种电压交流电能。

变压器原理的重要公式:

U 1 N1 I N 1 ? ?k, 1 ? 2 ? U2 N2 I 2 N1 k

式中 U1——原绕组的感应电势有效值 U2——副绕组的感应电势有效值 N1——原绕组的匝数 N2——副绕组的匝数 即 电压比等于匝数比,电流比等于匝数比的倒数。(对于三相变压 器来说,电压比一般是指线电压之比。) 三、变压器分类 1. 按用途分

目前公司主要产品是电 力变压器,另外还生产部分 特殊变压器,例如牵引变压 器、电炉变压器。

2. 按容量分 电力变压器按容量系列分,有 R8 容量系列和 R10 容量系列两大 类。 R8 容量系列指容量等级是按 R8= 8 10 ≈1.33 倍数递增的,我国 老的变压器容量等级采用此系列,如: 100kVA 、 135kVA、 180kVA 、 240kVA、320kVA、420kVA、560kVA、750kVA、1000kVA 等。 R10 容量系列 指容量等级是按 R10= 10 10 ≈ 1.26 倍数递增 的。R10 系列的容量等级较密,便于合理选用,是 IEC(国际电工委 员会)推荐采用的。 我国新的变压器容量等级采用此系列,如:100kVA、 125kVA、 160kVA 、 200kVA 、 250kVA 、 315kVA 、 400kVA 、 500kVA 、 630kVA 、 800kVA、1000kVA。 3、按相数分 电力变压器按相数分,有单相和三相两大类。 4、按调压方式分: 电力变压器按调压方式分,有无载调压(又称无励磁调压)和 有载调压两大类。 5、按绕组结构分: 电力变压器按绕组结构分,有自耦变压器、双绕组变压器、三 绕组变压器。 6、按绕组绝缘及冷却方式分类: 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潜油泵,以促 进油循环)。此外,大型变压器还有采用强迫油循环风冷却、强迫 油循环水冷却等。 b)干式变压器。绕组臵于气体中(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。 四、变压器的型号及各符号代表的意思

序 号 1 2

分类 绕组 耦合 方式 相数

涵义 独立 自耦 单相 三相 变压器油 空气(干 式) 气体 成型固体 浇注式 包绕式 难燃液体

代表的 字母 O D S G Q C CR R F S P S F Z

序 号

分类 线圈 导线 材质 铁心 材质

涵义 铜

代表的 字母 B L LB H M C Q B T K QY Z L G RB Y CY J LC

8

铜箔 铝 铝箔 电工钢片 非晶合金 密封式 串联用 起动用 防雷保护 用 调容用 高阻抗 地面战牵 引用 低噪声用 电缆引出 隔离用 电容补偿 用 油田动力 照明用 厂用变压 器 全绝缘 同步电机 励磁用

9

3

绕组 外绝 缘介 质

4

冷却 装臵 种类 油循 环方 式 绕组 数

自然循环冷 却装臵 风冷却器 水冷却器 自然循环 强迫油循环 双绕组

5

10

特殊 用途 或特 殊结 构

6

三绕组 双分裂绕组

7

调压 方式

无励磁调压 有载调压

例如:OSFPSZ10-180000/220:自耦、三相、风冷、强迫油循环、三 绕组、铜线、有载调压、10 型、额定容量 180000kVA、高压额定电 压等级为 220kV 的电力变压器。 五、变压器耐热等级 绝缘材料按耐热等级分为: A:105℃、E:120℃、B:130℃、 F:155℃、H:180℃、D: 绝缘系统温度为 200℃、C:220℃。 六、冷却方式 7.1 对于干式变压器,冷却方式的标志按 GB6450 的规定。 7.2 对于油浸式变压器,用四个字母顺序代号标志其冷却方式。 第一个字母表示与绕组接触的内部冷却介质: O 矿物油或燃点不大于 300℃的合成绝缘液体; K 燃点大于 300℃的绝缘液体; L 燃点不可测出的绝缘液体; 第二个字母表示内部冷却介质的循环方式: N 流经冷却设备的绕组内部的油流是自然的热对流循环; F 冷却设备中的油流是强迫循环,流经绕组内部的油流是热对流 循环; D 冷却设备中的油流是强迫循环,(至少)在主要绕组内的油流 是强迫导向循环。 第三个字母表示外部冷却介质: A 空气; W 水; 第四个字母表示外部冷却介质的循环方式: N 自然对流; F 强迫循环(风扇、泵等)。 一台变压器规定有几种不同的冷却方式时,在说明书中和铭牌 上,应给出不同冷却方式下的容量值(见 GB1094.1 第 7.1 条 m 项),以便在某一冷却方式及所规定的容量下运行时,能保证温升 不超过规定的限值。在最大冷却能力下的相应容量便是变压器的 (或多绕组变压器中某一绕组的)额定容量。不同的冷却方式一般 式按冷却能力增大的次序进行排列。 例 1:ONAN/ONAF 变压器装有一组风扇,在大负载时,风扇可投 入运行,在这两种冷却方式下,油流均按热对流方式循环。 例 2:ONAN/0FAF 变压器带有油泵和风扇的冷却设备。也规定了 在自然冷却方式(例如,辅助电源出现故障的情况下),降低负载 后的冷却能力。 七、损耗水平代号

八、变压器重要参数 1.额定容量——变压器某一个绕组的视在功率的指定值,常以 kVA 或 MVA 表示。 10000kVA =10MVA 视在功率 S=UI,单位(VA)伏安 单相 SN ? UI 三相 SN ? 3U线I线 ? 3U相I相 2.额定电压 绕组主分接施加的电压或空载时感应的电压。对于三相绕组, 是指线路端子间的电压。单位一般用 kV 3.额定电流:由变压器额定容量( S)和额定电压( U)推导出的流 经绕组线路端子的电流。 1)线电压与相电压 ? 对于星形/Y 接法 , U 线 ? 3U 相 ? 对于三角形/D 接法, U线 ? U相 ? 例如:一般家用照明电,380V 是线电压,220 是相电压 2)线电流与相电流 ? 对于星形/Y 接法 , I线 ? I相 ? 对于三角形/D 接法, I线 ? 3I相

( a)星形 /Y 接法(向量图) 图)

( b )三角形 /D 接法(向量

(c)星形/Y 接法(示意图) (d)三角形/D 接法(示意图) 4. 变比 k 和电压比 K 变比 k—— 一个绕组的电压与另一个绕组的电压之比( 匝数 比)。 电压比 K——线电压比。 5.绝缘水平 绝缘水平是变压器能够承受住运行中各种过电压与长期最高工 作电压作用的水平。包括耐受工频、感应、冲击全波、冲击截波、 操作波电压和局部放电水平。 SI 具有最高 Um 值的绕组线路端子上的操作冲击耐受电压。 LI 每个绕组的线路端子和中性点端子上的雷电冲击耐受电压(全 波) LIC 线段截波 AC 每个绕组的线路端子和中性点端子上的短时感应耐受电压和外 施耐受电压。 长时 AC(ACLD) 短时 AC(ACSD) h.v. 高压; l.v. 低压;

m.v. 中压; 6.空载损耗和空载电流 变压器一次绕组施加额定频率下的额定电压,其他绕组开路 时,变压器吸取的功率定义为空载损耗。 空载损耗主要是铁损。 变压器一个绕组施加额定频率下的额定电压,其他绕组开路 时,流经该绕组线路端子的电流的有效值,定义为变压器的空载电 流。通常以变压器额定容量下绕组额定电流的百分值表示。 7.负载损耗和阻抗电压 在变压器一对绕组中,一次绕组流经额定电流,二次绕组短 路,其他绕组开路时,在额定频率及参考温度下,所汲取的功率是 变压器的负载损耗。 变压器负载损耗主要是铜损。 在额定频率及参考温度下,在变压器一对绕组中,某一绕组端 子之间的等效串联阻抗 是变压器的短路阻抗。确定此短路阻抗时, 另一个绕组短路,其他绕组开路。 通常把短路试验在原边电流为额定时的短路电压实际值 Uk 用原 边额定电压的百分数表示,常称为阻抗电压 uk,即
uk ? Uk × 100% U 1N

8.总损耗 变压器空载损耗和负载损耗之和。 9.零序阻抗 在额定功率下,三相星形或曲折形联结绕组中,连接在一起的 线路端子与中性点端子之间的以每相欧姆数表示的阻抗。 10.变压器油温升 绕组顶部油温度与外部冷却介质温度之差。 11.变压器绕组温升 绕组以电阻法确定的平均温度与外部冷却介质温度之差。 绕组平均温度是通过绕组电阻确定的。三相变压器中,最好在中 柱进行测量。 12.绕组联结组标号 变压器的联结组标号相同是变压器可以并联的条件之一,因 此,联结组标号是变压器的重要特性。 ①绕组联结组 单相变压器的联结组标号用Ⅰ表示;三相变压器或组成三相变 压器组的单相变压器,相绕组可以连接成 Y 联结、D 联结或 Z 联结 (曲折星形)。高压绕组用大写字母 Y、D、Z 表示,中压或低压绕

组用 y、d 或 z 表示,中性点引出的 Y 联结或 Z 联结用 YN(yn)或 ZN(zn)表示。 自耦联结的一对绕组,低压绕组用字母 auto 或 a 表示(如 Ynauto 或 Yna 或 YNa0,ZNa11)。 当有稳定绕组(不与外部负载相连的 D 联结绕组时),在负载 绕组字母后用“+d”表示。 ②绕组联结组标号 绕组连接后,用一组字母和时钟序数指示高压、中压(对三绕 组变压器)和低压绕组的联结方式,表示中压绕组、低压绕组相对 高压绕组相位移关系。 联结组标号是以绕组的 中性点位于一点,不同 电压侧相电压的相位 移。用时钟分针表示高 压相电压相量,位于时 钟 12 处,用时钟时针 表示低压相电压相量, 时针指示的小时数就是 绕组的联结组标号。 例如: (a)YNd11 (b) YNd1

九、变压器铭牌 变压器应设有铭牌,铭牌的材料应不受气候的影响,并应固定 在明显可见位臵。铭牌上所标志的项目应清晰且牢固。出厂前填写 的项目内容,应是去不掉的刻印。 下述项目应标注在铭牌上。 9.1 必须标志的项目(在任何情况下) a.变压器的种类(如:变压器、自耦变压器、增压变压器等); b.本标准代号; c.制造厂名; d.出厂序号; e.制造年月; f.相数; g.额定容量(kVA 或 MVA。对于多绕组变压器,应给出每个绕组的额 定容量,如果一个绕组的额定容量并不是其他绕组额定容量的总和 时,则应给出负载组合); h.额定频率(Hz);

i.各绕组额定电压(V 或 kV)和分接范围; j.各绕组额定电流(A 或 kA); k.联结组标号; l.以百分数表示的短路阻抗实测值(对于多绕组变压器,应给出不 同的两绕组组合下的短路阻抗以及列出各自的参考容量); m.冷却方式(若变压器有多种冷却方式时,各自的容量值可用额定 容量的百分数表示。如:ONAN/ONAF 70/100%); n.总重; o.绝缘油重; 如果在设计中,已特别指明绕组有几种不同的联结,因而变压 器有不止一组额定值时,则其补充的额定值应在铭牌上给出,或对 每一组额定值分别用各自的铭牌单独给出。 9.2 附加项目(在适用的情况下) a.对具有一个或多个绕组的变压器,绕组的设备最高电压 Um 不低于 3.6kV ,绝缘水平(耐压)的简要标志,按 GB1094.3 第 3 章的规 定。 b.对有一个带分接绕组的变压器; 分接范围不超过± 5%的变压器,所有分接位臵上的分接电压值 (特别试用于配电变压器)。 分接范围超过± 5%的变压器,以表格列出所有分接位臵上的分 接电压、分接电流和分接容量。此外,还要给出主分接以及至少是 极限分接上的短路阻抗值,最好用每个绕组的每相欧姆数表示。 c.顶层油温升和绕组温升(若不是标准值时),对规定安装在高海 拔地区的变压器,还应给出降低的温升值(与正常环境条件比), 或给出高海拔地区条件下仍维持标准温升(降低负载后)时的负载 值(具有正常冷却能力的变压器)。 d.绝缘液体(如果不是矿物油)。 e.联结图(当联结组标号不能完全内部连接时),若连接可在变压 器内部改变时,则应以单独的接线标志牌,或两块铭牌表示,并应 明确变压器出厂时的联结状况。 f.运输重量(对总重超过 5t 的变压器)。 g.器身重(对总重超过 5t 的变压器),或上节油箱重(对于钟罩式 变压器)。 h.油箱及储油柜的真空耐受能力。

第二部分

变压器结构

第一章 变压器结构总述 电力变压器是根据电磁感应原理制造出来的电气设备,因此, 电力变压器至少应能高效利用电磁感应的铁心和绕组。 电力变压器的主要部分是铁心、绕组、绝缘、外壳和必要的组 件等。由于容量、电压的不同,电力变压器的铁心、绕组、绝缘、 外壳和必要的组件的结构形式可以是不一样的。

铁心 器身 绕组 引线和绝缘 油箱本体(箱盖、箱壁和箱底或上、下节 变压器 油箱 油箱) 油箱附件(放油阀门) 调压装臵——无励磁分接开关或有载分接开关 保护装臵——储油柜、油位计、压力释放阀、吸湿 器、油温元件、净油器、气体继电器等 出线装臵 高、中、低压套管、电缆出线等

从变压器的基本原理知,变压器主要是由铁心以及绕在铁心上 的原、副绕组所组成。因此,绕组和铁心是变压器的最基本部件— —电磁部分。下面以绕组和铁心为重点来介绍。 第二章 变压器铁心结构 一.铁心的作用 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 能转化为磁能,又由自己的磁能转化为二次电路的电能,是能量转 化的媒介。 在结构上:铁心的结构件不仅使磁导体成为一个机械上完整的 结构,而且在其上几乎安装了变压器内部的所有部件。相当于变压 器的骨架。

二.铁心的型式 壳式:铁心包围线圈的壳式铁心 心式:除壳式外,其余为心式铁心 心式铁心的优点: ? a.工艺性较好,线圈为圆形,易于绕制。 ? b.经济性好,充分利用空间,节省原材料。 ? c.机械强度好。 ? 结论:大多数电力变压器公司均用心式铁心。个别特殊变压器 用壳式铁心,例如电机车变压器。 ? 心式铁心一般有:三相三柱、三相五柱、单相铁心

三.铁心的构成: 铁心是电力变压器的基本部件,由铁心叠片、绝缘件和铁心结 构件、铁心接地部分等组成。 铁心结构件又由夹件垫脚、上梁、拉板、侧梁、压钉等组成。 结构件保证叠片的充分夹紧,形成完整而牢固的铁心结构。叠片与 夹件、垫脚、上梁、侧梁、拉带和拉板之间均有绝缘件。 铁心叠片及夹件接地引出线通过油箱到外部可靠接地,铁心不 允许多点接地。 四.铁心叠片 4.1 铁心材料 1)硅钢片

国产硅钢片牌号及叠片系数一般按下表选取: 牌号 叠片系数(fd) 30QG120 0.97 30QG110 0.97 27QG100 0.965 23QG90 0.955 例 30QG120,表示硅钢片厚度 0.3mm,在频率 50Hz 下,磁通密度 为 1.7T 时,每公斤的铁损保证值是 1.2w。 进口新日铁硅钢片牌号 23ZDKH80 取向,激光照射 23ZDMH80 取向,机械压痕 23ZH90 取向,高导磁 23Z110 取向 2)非晶合金 非晶合金的铁心损耗要比取向硅钢片小,磁导率也更高。使用非 晶合金制造的变压器已经在电力网中运行有约 20 年的经验,此期间 在世界范围内非晶合金在配电变压器中已广泛应用。非晶合金适合 于制造空载损耗更低的变压器,其节能效果显著。但是由于其饱和 磁通密度低、厚度薄、加工困难、材料价格较高,尽管在变压器制 造中有很好的表现,目前在大容量变压器制造中仍未使用。 4.2 涡流的形成 变压器铁芯涡流的形成 ,当成块的金属放在变化的磁场中.或 者在磁场中运动时,金属内将产生感应电流。这种电流在金属内自 成闭合回路,犹如水的旋涡故称涡流,由于成块金属的电阻很小, 所以涡流很强,使成块金属大量发热,同时电能遭到大量的浪费。

为了减少铁心的磁滞和涡流损耗,铁心用厚度为 0.23~0.3mm 的硅钢片冲剪成几种不同尺寸,按一定规则叠装而成。目前公司使 用的硅钢片一般为 0.27mm、0.3mm。

由于硅钢片比普通钢的电阻大,因此利用硅钢片制成的铁心可 以进一步减小涡流损耗。 4.3 铁心叠片 大型油浸式电力变压器多为叠铁心,且为搭接形式,各接缝错 开压住,这样做有两个好处: a.绝缘问题:避免了可能发生的片间短路问题 b.易于夹紧:机械强度好 4.3.1 接缝 1)接缝数量 一般有二级、三级、四级、五级、六级 ,目前公司常见的铁 心接缝有三级、四级、六级接缝 2)确定接缝数量的因素: ? a.损耗 ? b.噪音 ? c.空载电流 ? d.工艺性 3)角度 目前国内的制造厂均为 45 °,因为冷轧电工钢片是取向的, 45 °斜接缝利用磁通沿轧制方向流通,磁阻小。 4)接缝尺寸 在铁心叠积中,接缝尺寸大小对变压器铁心的损耗也有一定的影 响,磁畴细分硅钢片模型在不同接缝条件下的损耗,相对铁心接缝 尺寸的试验结果如下图。

4.3.2 叠积图(以四级接缝为例)

4.4 心柱及铁轭形状 五.铁心结构件 5.1 夹件 夹件用来夹紧铁轭,并通过拉螺杆将上夹件和下夹件连接起 来,压紧绕组。 夹件是使铁心成一个整体的重要结构件,必须有足够的强度和刚 度,以保证变压器器身是一个整体,此外夹件在器身吊运时也承受 很大的力。 1)小容量变压器夹件 一般是槽钢或方形钢管。 2)大容量心式变压器夹件 夹件做成板式结构,夹件没有支板,基本是一块腹板,其上每相 焊四处有加强铁的压钉座供压紧绕组用。 5.2 铁心拉板 大容量变压器的上夹件和下夹件通过铁心柱的拉板连接,拉板 是一个承受机械符合的结构件,由于拉板位于绕组和铁心叠片之 间,该处有较强的漏磁场,所以是一个在漏磁场中的结构件。故一 般大型变压器拉板用不导磁钢板。 由于拉板处于绕组漏磁场的幅向漏磁通通过的位臵,幅向漏磁 通在拉板中感应处涡流引起损耗,甚至可能发生局部过热。为降低 拉板中的涡流损耗,拉板在纵向开槽,拉板以后通过分隔开的每一 部分的幅向漏磁通减少了,其感应电动势减少了,而涡流回路长度

几乎没有变化,因此涡流密度降低,损耗也降低,减少了发生局部 过热的可能性。拉板需要开设多少个槽孔,与变压器辐向漏磁、拉 板材料等因素有关。 在拉板开槽以后,漏磁通也可能在拉板下面一级的铁心叠片上引 起过大的涡流损耗,及可能发生局部过热,为此通常在拉板下面的 铁心片也开纵向槽孔,其形式同拉板的槽孔。 5.3 铁心柱绑扎带 大容量心式变压器铁心的铁心柱由绑扎带固定成接近圆形,对铁 心柱施加压力,铁心柱绑扎可以使用钢带或环氧玻璃绑扎带,目前 公司使用的是聚酯带和环氧玻璃粘带(又称无纬带)。 5.4 其他结构件 如拉带(圆钢拉带、扁钢拉带、粘带拉带)、 垫脚、侧梁、上 梁 六、铁心的绝缘 1)铁心叠片的绝缘 在每片铁心片中,因为通过磁通,也在每一片铁心中会感应出电 动势,为避免放电,在大容量变压器的铁心叠片中,每隔一定距离 要放臵绝缘,是铁心在厚度方向分为数个部分,彼此用绝缘纸板隔 开。为避免有电位悬浮,每个部分用铜带再连接起来。 2)铁心结构件对叠片的绝缘 铁心结构件必须对铁心叠片绝缘,保持所有结构件处在地电位。 在夹件内侧均设有夹件绝缘,小型变压器可以用绝缘纸板作为夹件 绝缘,大型变压器夹件绝缘通常带有冷却油道,使铁轭表面也有冷 却。 铁心拉带、上梁、垫脚等结构件和铁心叠片均有绝缘,一般使用 绝缘纸板制成。 由于铁心拉板是和夹件连接在一起的,所以铁心拉板和铁心叠片 之间也有绝缘。 因为铁心的电位比较低,铁心绝缘的厚度主要由制造时所需的机 械强度决定,油浸式变压器铁心结构的绝缘材料一般均使用绝缘纸 板。 七 铁心的冷却油道 为防止铁心过热,大容量变压器需要设臵散热油道,油道有纵向 冷却油道和横向冷却油道两种,目前公司仅使用纵向冷却油道,公 司油道形式有两种,一种是纸板条结构,一种是纽扣结构。 油道材料需用绝缘材料制成,有一定的机械强度。 当设有油道时,被油道分隔开的铁心叠片需要用连接铜片连接起 来,保持没有电位悬浮。

八 铁心的接地 为避免结构件电位悬浮引起放电,铁心必须接地,所有带电部 件与这些部件的绝缘均按对地绝缘设计制造。 铁心接地方式: 1)小型变压器在变压器油箱内通过结构件和油箱连接。 2)大型变压器通常将铁心接地片通过套管从变压器油箱引出, 在变压器油箱外部接地,这一结构是为了便于检查铁心的绝缘状 态。将外部接地打开,就可以使铁心不接地,可以对铁心进行绝缘 检测。 九.铁心性能参数 变压器铁心的空载性能是变压器的主要性能指标之一。空载性能 包括空载损耗、空载电流、二次侧无负荷一次侧接入电源时的励磁 涌流和磁滞噪声。 十 铁心的制造工艺对空载性能的影响 铁心制造工艺直接影响铁心的空载性能。硅钢片的机械加工,如 铁心片冲剪、毛刺、接缝大小、铁心片的夹紧和弯曲都影响空载损 耗和空载电流。 1) 硅钢片变形和机械应力可增大空载损耗。 硅钢片变形区域的大小受剪切刀具锋利程度的影响。如果刀刃不 锋利,受影响的区域可达 5~8mm;如果刀刃锋利,可控制在 0.1mm 内。 6.3.2 铁心片毛刺和绝缘损伤与空载性能 铁心片毛刺会影响空载性能,毛刺大于 0.03mm 时,会造成铁心 片间搭接短路,使涡流损耗增大。毛刺大还可造成叠片系数降低, 导致有效面积内铁心净截面积减小,磁通密度提高,损耗增加和噪 声增加。毛刺还可破坏绝缘,形成片间的涡流,在短路点局部涡流 损耗密度过大时,可能引起铁心局部过热。由毛刺引起铁心空载损 耗增加的百分数见下表。 硅钢片厚度/mm 0.23 0.3 毛刺高度/mm 0.028 0.068 0.02 0.04 铁心空载损耗增加(%) 0.2 5.1 2 4.1 6.3.3 铁心接缝尺寸对空载损耗的影响 在铁心叠积中,接缝尺寸对变压器铁心的损耗也有一定的影响, 磁畴细分磁性钢片模型在不同接缝条件下的损耗,相对铁心接缝尺 寸的试验结果见下图。

第三章

变压器绕组结构

绕组是变压器最基本的组成部分,它与铁心合称电力变压器本 体,是建立磁场和传输电能的电路部分。电力变压器绕组由高压绕 组、低压绕组、对地绝缘层(主绝缘),高、低压绕组之间绝缘件 及由燕尾垫块,撑条构成的油道、高压引线、低压引线等构成。

一、导体 变压器中使电流流过的材料称为导体。对导体要求是,导电性 能要好,即导体的电阻率要小;有合适的机械强度;有较为稳定的 化学特性,即周围介质对它的材质没有影响;工艺加工性能好。从 这些性能的要求来看,银、铜、铝等材料都可以使用。这些材料中 以银为最佳,但银的矿藏储量有限,价格昂贵,故难以采用。在电 力变压器中,使用的是铜材。30 年前因铜材紧缺,提出以铝代铜的

方针,在变压器上大量采用铝导体。随着时间的推移,铜材来源日 益丰富,由于铝导体的连接工艺复杂,所以又逐渐被铜导体所取 代,变压器制造厂现在已很少生产铝线变压器。 二、绕组用导线 在变压器上使用导线的截面积,一般有圆形和矩形(四个角带 油一定数值半径的圆弧)。容量很小的变压器和部分特种变压器往 往采用圆形导线。但容量大一些的电力变压器绕组一般均采用矩形 导线(即扁导线)。导线的绝缘可以是漆或绝缘纸。下面分别叙述 油浸式电力变压器绕组中常用的几种导线。 1) 圆导线 圆导线的绝缘层一般是漆,纸绝缘往往在较大容量较高电压的 变压器绕组的圆导线上采用。 2) 扁导线 扁导线在绕组中用途很广泛,所有不同的绕组型式均可以用扁 导线。扁导线的绝缘层可以是漆,也可以是绝缘纸。根据绕组不同 电压等级的要求,扁导线一般用绝缘纸包扎成不同厚度的匝绝缘 层,其厚度常用的为 0.45mm,0.95mm,1.35mm,1.95mm,2.45mm, 2.95mm(两边绝缘厚度)。 3) 组合导线 当变压器的容量较大时,绕组中需要流过较大的电流,根据损 耗控制和工艺制造的要求,设计上往往需要采用多根扁导线并联绕 制的方法。 4) 换位导线 当变压器绕组流过的电流更大时,或者要求绕组的损耗更低 时,组合导线的采用在绕组的结构和安排以及绕组绕制的工艺上均 有很大的不可克服的困难。因此,要寻求一种导线的总截面大,而 又要求导线本身在纵向、横向漏磁场中的涡流和导线间不平衡电流 要小的绕组线。换位导线是能很好地满足上述要求的一种绕组线。 换位导线在层式绕组、饼式绕组、螺旋式绕组和内屏蔽插入电容式 绕组上均可应用。 三.绕组的分类与结构 变压器绕组结构一般可分为两大类:层式和饼式结构,其细分 情况见下表 绕组 层式 饼式

圆筒式

箔式

连续式

纠结式

螺旋式

交 错 式

单 层 圆 筒 式

双 层 圆 筒 式

多 层 圆 筒 式

分 段 圆 筒 式

一 般 箔 式

分 段 箔 式

一 般 连 续 式

半 连 续 式

内 屏 蔽 连 续 式

普 通 纠 结 式

插 花 纠 结 式

纠 结 连 续 式

单 螺 旋 式

单 半 螺 旋 式

双 螺 旋 式

双 半 螺 旋 式

三 螺 旋 式

四 螺 旋 式

连 续 螺 旋 交 替 排 列

壳 式 变 压 器 用 单 饼 或 双 饼

下面对各种形式的绕组的结构特点分别予以介绍。 3.1 层式绕组 3.1.1 圆筒式绕组

圆筒式绕组结构的特点 1)导线沿轴向一匝挨着一匝从一端绕至另一端。 2)散热油道是垂直的,其冷却效果要优于水平油道。 3)层式绕组的层间电容远大于对地电容。 (1)单层圆筒式绕组 顾名思义,这种圆筒式绕组只有一层,绕组的出线在上下端各 有一个。这种单层圆筒式一般只在单独的调压绕组上使用。 (2)双层圆筒式绕组

容量在 630kVA 及以下变压器的 0.4kV 电压等级的低压绕组,一 般采用双层圆筒式结构。 (3)多层圆筒式绕组 多层圆筒式绕组一般用于 630kVA 及以下 3~35kV 电压等级的高 压绕组。 (4)分段多层圆筒式绕组 可以用于 2000kVA 及以下 63kV 电压等级的高压绕组。 3.1.2.箔式绕组 顾名思义,箔式绕组的绕组线不是前述的铜、铝扁导线或圆 线,而是铜箔或铝箔。它在结构等方面有如下几个特点: 1)导体用铜箔用铝箔。 2)一般箔式绕组适用于变压器的低压绕组,而高压绕组则用分段箔 式,各个分段箔式可以进行串联连接成高压绕组。 3)安匝分布很容易控制。 4)箔式绕组和层式绕组一样,层间电容远大于对地电容,所以在冲 击电压的作用下有良好的冲击分布。 3.2 饼式绕组 饼式绕组有几种不同的型式,但具有相同特点的线饼形式。它 是把导线沿绕组的辐向排列成圆饼状,而后把各个圆饼状的线饼用 不同的方式串联起来构成不同形式的绕组,各个线饼之间放臵作为 饼间绝缘和构成饼间冷却油道的绝缘件。饼式绕组在轴向上的压紧 力的控制要比圆筒式绕组容易,在一般情况下,饼式绕组的轴向机 械强度要比圆筒式绕组大。因此,饼式绕组在大、中型变压器中已 经被大量采用。常用的饼式绕组包括连续式绕组、螺旋式绕组、纠 结式绕组和内屏蔽插入电容式绕组、壳式变压器的单饼式和双饼式 绕组。还有几种不同型式组合起来的混合式绕组也可以包括在饼式 绕组中。下面分别介绍各种类型的饼式绕组。 3.2.1 连续式绕组

连续式绕组顾名思义是绕组在绕制时,导线不间断的由第一个 饼 式 过 渡 到 第 二 、 第 三 … … 以 至 最 后 一 个 饼 。

(a)单根导线连续式绕组

(b)两根并绕连续式绕组

连续式绕组的这种绕制方法比较简单,便于操作。连续式绕组 使用的电压范围较广(3~110kV),容量可大可小(800~10000kVA 及以上),且高、中、低压绕组均可采用。但由于绕组的串联电容 较小,在雷电冲击电压的作用下,沿绕组的电压分布很差,线段间 的梯度很大,故连续式绕组一般用于 35kV 及以下电压等级。但在某

些特殊场合下,也可以在 110kV 电压中使用。连续式绕组的结构特 点是: ① 连续式绕组均用纸包扁导线绕制,其匝绝缘视绕组的电压等级不 同而采用不同的厚度,如 35kV 及以下电压等级用 0.45mm,110kV 则 用 1.35mm。 ②绕组由若干个圆饼状的线饼构成,总线饼一般为偶数,但当中部 出现时,则是 4 的倍数。 目前有两类不同的连续式绕组 (1)单、多根线饶连续式绕组 (2)半连续式绕组 连续式绕组线匝排列顺序和连续、半连续绕组剖面图如下图所 示

3.2.2 螺旋式绕组 当绕组电压等级比较低而容量又很大时,这是绕组的匝数很 少,但需要的截面积又非常大 ,这种绕组只能做成螺旋式的。一般 螺旋式绕组有如下几种结构: (1)单螺旋式绕组和单半螺旋式绕组 (2)双(四)螺旋式绕组和双(四)半螺旋式绕组 (3)三螺旋式绕组 (4)多列螺旋式绕组 螺旋式绕组的结构特点如下: (1)螺旋式绕组中的每一匝,其形状很像圆饼状,因此,螺旋式绕 组也归结在饼式绕组中。 (2)必须根据并绕组数的不同,选择不同的方式对绕组中的导线进 行换位,以使绕组中各个导线之间的循环电流降至最低。

(3)组中各根导线处在一个电位上,而匝间的电位差也很小,从绝 缘角度来讲,一般外包 0.45mm 绝缘,换位导线 0.6mm 绝缘。 (4)线饼之间的油道仅作为散热的目的而设臵,不考虑绝缘作用。 (5)换位处油道垫块需细致排布,以保证把螺旋绕组在轴向均匀压 紧。 螺旋式绕组换位 1)一次 标准换位

2)2-1-2 换位
左绕向
1 2 3 4 5 6 4 5 6 1 2 3 3 2 1 6 5 4 6 5 4 3 2 1

}第一组 }第二组 }第一组 }第二组

a)
1 2 3 4 5 6 7 4 5 6 7 1 2 3 3 2 1 7 6 5 4

左绕向
7 6 5 4 3 2 1

L/4 L/2

L/4 L

L/4 L/2

L/4

b)

3)4-2-4 换位

左绕向

{ 第一组 { 第四组 { 第三组 {
第二组

L/4 L/2

L/4 L

L/4 L/2

L/4

第一组 } 第二组 } 第三组 } 第四组 }

4)2-4-2 换位

3.2.3.纠结式绕组 纠结式绕组是饼式绕组中的一种结构型式,和连续式绕组相 比,最大的不同点是,纠结式绕组的匝间和饼间电容远比连续式绕 组的大。因此,纠结式绕组在冲击电压作用下的电压分布比连续式 绕组好得多,所以纠结式绕组可以再 110kV 及以上电压等级的变压 器上使用。 (1)双饼纠结式绕组 绕组的并联根数越多, 工艺上的难度越大,质量越 不容易保证,所以并联根数 为 3 以上的普通双饼纠结式 很少。如果需要进一步改善 绕组上的冲击电压分布,则 还要设法改善纠结方式,以 增加绕组的纵向电容。 (2)多饼纠结式绕组 多饼纠结式是指大于两 个线饼的,例如四个线饼作为一个单元的纠结方式。

(a)偶数匝线饼导线连接方式(一) (b)偶数匝线饼导线连接方式(二)

(c)奇数匝线饼导线连接方式 3.2.4 插花纠结式绕组 最基本的特点是并联导线的根数 必须是等于或大于 2,并联导线中的各 根导线被另一序号并联导线中的各根 导线间隔开。 插花纠结式绕组和多根线的普通 纠结式相比,它的匝间电容大许多, 因此,具有更加优良的抗冲击性能, 而匝间电压和普通双饼纠结式绕组没 有区别。

在一般情况下,只采用两根导线 并联的插花纠结式绕组,而很少采用 三根及三根以上的导线并联的插花纠 结式绕组,其原因是绕制工艺太复 杂,绕组的质量难以保证。 (4)内屏蔽插入电容式绕组

内屏蔽插入电容式绕组是一种适应范围较广的高压、超高压大 容量变压器绕组结构,它比较容易地调整绕组的匝间电容的大小, 使绕组在雷电冲击电压的作用下有很理想的电压分布。

内屏蔽插入电容式结构的特点有: 1)既可用扁铜层线,又可以用用组合导线、换位导线作为绕组线。 因此,能满足大容量和超大容量变压器的使用要求。 2)插入电容式绕组的屏蔽线一般用厚度较小而宽度和工作线相同的 纸包扁铜线。正常情况下,不流过工作电流。屏蔽线和正常的工作 线之间没有点的连接,但各个屏蔽线都有自己特定的点位。 3)由于线饼中有不参加正常工作的屏蔽线,因此,铁窗的填充系数 比纠结式绕组的小。 4)屏蔽线匝可以使整数匝,也可以使分数匝。 5 )线饼中的屏蔽线和工作线之 间有一定的电位差(比导线的匝 电压要大许多倍),而屏蔽线端 头之间的电位差则更大(包括同 一根屏蔽线两端头之间和相邻两 个线饼不同的屏蔽端头之间)。 所以屏蔽匝端头的绝缘包扎要特 别注意。 6 )为保证屏蔽线和工作线之间 的电容,在绕组的绕制中,屏蔽 线和工作线之间绝对不允许放臵 垫条。 7 )两种不同的内屏蔽插入电容 式绕组 ①两段屏插入电容式绕组 ②多段屏插入电容式绕组

3.2.5 混合式绕组 在一个绕组上,如果存在着两种或两种以上的不同的绕制型式 的线饼,则把这种绕组称为混合式绕组。 1) 纠结连续式绕组 纠结式线饼中的匝电压要远大于连续式线饼中的匝电压,因 此,不同结构形式线饼中的导线匝绝缘应该有不同的绝缘厚度。

2) 内屏蔽插入电容连续式绕组 内屏蔽插入电容连续式绕组是 由若干个内屏蔽插入电容式线饼和 若干个连续式线饼串联成的变压器 绕组。这种结构形式在电压等级为 110kV 、 220kV 、 500kV 变压器绕组 上使用,且不受变压器容量大小的 限制,因此,应用范围很广。插入 电容式可以采用两段屏、四段屏或 者一起使用。 由于插入电容式线饼所具有的 纵向电容量随屏蔽匝数的减少而减 少,因此,插入电容式线饼很容易 作成其纵向电容量按阶梯状下降的 布臵形式,而连续式线饼的纵向电 容量可以作为阶梯状分布的最低一 级,所以内屏蔽插入电容连续式绕

组是一种具有比较理想的冲击电压分布的变压器绕组。 (3)其他多种结构混合式绕组 如插花纠结式线饼、普通纠结式线饼、插入电容式线饼和连续 式线饼的串联成一个变压器绕组。这种型式绕制工艺很复杂。其主 要目的是希望绕组在冲击电压的作用下,有非常理想的电压分布。 四、绕组的排列 变压器高低压绕组的排列方式,是由多种因素决定的。但就大 多数变压器来讲,是把低压绕级布臵在高压绕组的里边。这主要是 从绝缘方面考虑的。理论上,不管高压绕组或低压绕组怎样布臵, 都能起变压作用。但因为变压器的铁芯是接地的,由于低压绕组靠 近铁芯,从绝缘角度容易做到。如果将高压绕组靠近铁芯,则由于 高压绕组电压很高,要达到绝缘要求,就需要很多多的绝缘材料和 较大的绝缘距离。这样不但增大了绕组的体积,而且浪费了绝缘材 料。 再者,由于变压器的电压调节是靠改变高压绕组的抽头,即改 变其匝数来实现的,因此把高压绕组安臵在低压绕组的外边,引线 也较容易。 1)同心式绕组是把高压绕组 与低压绕组套在同一个铁心 上,一般是将低压绕组放在 里边,高压绕组套在外边, 以便绝缘处理。但大容量输 出电流很大的电力变压器, 低压绕组引出线的工艺复 杂,往往把低压绕组放在高 压绕组的外面。同心式绕组 结构简单、绕制方便,故被 广泛采用。 按照绕制方法的 不同,同心式绕组又可分为 圆筒式、螺旋式、连续式、 纠结式等几种。 2)交叠式绕组又叫交错式绕 组,在同一铁心上,高压绕 组、低压绕组交替排列、间 隙聚焦国、绝缘较复杂、包 扎工作量较大。它的优点是 力学性能较好,引出线的布 臵和焊接比较方便、漏电抗

较小,一般用于电压为 35KV 及以下的电炉变压器中。

第四章

变压器绝缘结构

一、油浸式变压器绝缘分类及结构形式 1.变压器中绝缘的分类 1.1 内绝缘 1)绕组绝缘 主绝缘:同相各绕组之间、异相各绕组之间、绕组对油箱、绕组 对铁心柱、铁轭、铁心旁柱 纵绝缘:绕组线匝之间、绕组线饼之间、绕组层间 2)引线绝缘 主绝缘: 引线对地、引线对异相绕组 纵绝缘:同一个绕组的不同引线之间

3)开关绝缘 主绝缘:开关对地、开关上异相绕组引线触头之间 纵绝缘:同相绕组引线各触头之间 1.2 外绝缘 套管对接地各部位、各套管之间 2.变压器内部的典型绝缘结构 (1)纯油油隙 低电压等级的引线之间,φ /D 愈小,电场逾不均 匀。 (2)纯油间隙 低电压等级汇流排之间、汇流排对油箱或其他结 构件之间。 (3)引线对油箱或其他结构件之间。 (4)绕组匝间和饼间绝缘 饼间绝缘可以使油、纸或纸板,线匝有 不同厚度的绝缘覆盖。 (5)引线之间或小容量变压器的绕组匝间 视电压等级不同,导线 外可以包缠不同厚度的绝缘层或覆盖其他绝缘材料。 ( 6 )固体绝缘 固定不同电位的接线柱或引线(引线外可有绝缘 层)。 (7)油—隔板绝缘 绕组间的主绝缘结构(包括同相和异相绕组之 间)。 (8)油—隔板绝缘 绕组对油箱,绕组对铁心柱,绕组端部对铁 轭。 二、主要绝缘材料 2.1 液体绝缘材料 1)变压器油 变压器油是天然石油在炼油过程中的一个馏分经精制和添加适 当的稳定剂调制而成的。它的主要成分的环烷烃、烷烃、芳香烃。 变压器油在变压器油箱中充满整个 空间,起绝缘和传导热量的 双重作用。 对于变压器油,应有化学特性、物理特性和电气特性的要求。 ①化学特性:氧化稳定性、腐蚀性硫、含水量和酸值。 ②物理特性:粘度、闪点、密度、界面张力。 变压器油的粘度越低,冷却效果就越好。 油的密度不大于冰的密度,变压器油在 20℃ 时的密度不大于 895kg/m3. ③电气特性:击穿电压和介质损耗等。 2)其他液体绝缘材料: α 油、β 油、复敏绝缘液体、聚氯联苯、硅油。 2.2 气体绝缘材料

1)空气----主要是外绝缘 2)SF6 气体-----应用于断路器、组合电气、高压变压器和互感器 等设备上。 2.3 固体绝缘材料 1)绝缘纸、绝缘纸板和纸制品 2)木材和木制品(层压木) 3)胶纸板、胶布板、胶纸管、胶布管 例如:酚醛纸板、酚醛补办、环氧布板、环氧玻璃布板、酚醛纸 筒、环氧玻璃布筒 4)纤维制品 例如:直纹布带、斜纹布带、热缩涤纶带 5)化学制品 三、油、纸绝缘结构 1. 覆盖: 用纸等绝缘材料紧贴在电极表面的比较薄的覆盖层( 0.5 ~ 5mm),引入覆盖并不会显著地改变油中的电场分布和电场强度。 具有阻碍导电的或极性的杂质在电极表面形成小桥所引起的击 穿因素的发展。因此,只在工频电压下起作用。 2 .绝缘层 用纸等绝缘材料紧贴电极比较厚的覆盖(可达几十毫米厚)。 它使油纸间隙的电场分布有所改变,绝缘层也承受一定比例的电 压,因此,它在工频和冲击电压下都有显著提高绝缘强度的作用。 注意:如果在均匀电场中,如油间隙中放入一定厚度的绝缘 层,因电场强度与介电常数成反比,故油中的电场强度反而提高, 因此,在这种场合下引入厚绝缘层,其效果将适得其反。 3.绝缘隔板 用纸板等绝缘材料(尺寸相当大),一般厚度为 1.5~6mm,安 臵于两个电极之间的油间隙中,变压器两个绕组之间的纸筒、绕组 外的围屏、绕组端部的角环等均属于这种结构。 为了避免绕过隔板或沿隔板表面发生放电,则应把隔板的尺寸 做得适当的大,最好是使隔板的形状和电极形状相适应。 四、变压器内部的典型电场 1.稍不均匀电场

a)平板形均匀电场 b)圆柱形稍不均匀电场 C)同轴圆柱形稍不均匀电场 d)相互垂直圆柱形稍不均匀电场 2.极不均匀电场 e)尖对尖极不均匀电场 f)尖对板极不均匀电场 五、变压器内部的典型绝缘结构

1. 纯油间隙 低电压等级的引线之间, φ /D 越小,电场越不均 匀。 2.纯油间隙 低电压等级汇流排之间、汇流排对油箱或其他结构 件之间。 3.引线对油箱或其他结构件之间。 4.绕组匝间和饼间绝缘 饼间绝缘可以是油、纸或纸板,线匝有不 同厚度的绝缘覆盖。 5.引线之间或小容量变压器的绕组匝间 视电压等级不同,导线外可以包缠不同厚度的绝缘层或覆盖其 他绝缘材料。 6. 固体绝缘 固定不同电位的连接柱或引线(引线外可有绝缘 层)。

7 )油 - 隔板绝缘 绕组间的主绝缘结构(包括同相和异相绕组之 间)。 8)油-隔板绝缘 绕组对油箱,绕组对铁心柱,绕组端部对铁轭。 六、变压器外部电场 变压器外部电场,主要是套管对地和套管之间的电场。这种电 场可以用典型的尖对尖和尖对板电场来描述。电极之间的绝缘是空 气,它既有纯空气间隙,又有沿套管表面的沿面爬电。 七、变压器的主绝缘 1.大油道厚纸筒 特点是在工频和冲击试验电压下,允许油道有放电现象,全部 电压由厚纸筒所承受,且不被击穿。但这种配合不能保证在试验电 压下固体绝缘不受损伤。因此,在较高电压等级的变压器上已不再 采用。 2.薄纸筒小油道。 特点是根据油体积减小时,油的耐压强度提高。因此,一般在 电压等级较高的变压器上使用。 由于绝缘材料和工艺制造条件的限制,以及绕组散热要求,不 可能把油道做的很小。 根据主绝缘结构特点,其绝缘的薄弱点是油,因此,提高绝缘 强度的有效途径是提高变压器油的绝缘强度。 八、变压器上作用电压的种类 1.正常工作电压 2.工频电压升高 1 )运行中单相接地故障时,健全相的电压将从相电压上升到线电 压。 2)线路谐振过电压。 3)外部过电压(大气过电压) 4)内部过电压(操作过电压) 5)快速瞬态过电压 九、变压器的局部放电 1. 定义:变压器内部绝缘,由于各种原因造成在一定的外施电压 下,器身内部发生局部的和重复的击穿和熄灭现象。 2.特点: 这种局部放电发生在一个或几个很小的空间内,放电的能 量是很小的,局部放电的存在并不影响电气设备的短时绝缘强度。 但一台变压器在运行电压下如在不可恢复的绝缘中存在局部放电现 象,这些微弱的放电能量和由此产生的一些不良效应,可以慢慢损 坏绝缘,久而久之,最后导致整个绝缘击穿。 3.引起局部放电的原因

1)变压器中存在局部电场强度的集中,引起变压器油的放电 2)绝缘材料或油中存在气体(一般是空气) 4.如何降低局放或无局放 1)设计时,控制各部分电场强度 2)制造过程中,特别注意器身中各部件的清洁 3)绝缘材料的使用有所选择,在高电场中,忌用环氧玻璃布板和其 他介电常数较大的材料。 4)装配中的各个金属零部件,绝对不允许出现悬浮。 5)变压器总装配后,必须在高真空的条件下注油,补油也应该在高 真空状态下。 6)注入的变压器油,必须是合格变压器油。 7)变压器注油以后,有相当的时间静放,使变压器中可能残存的气 体被变压器油充分吸收。 十、变压器绝缘表面的沿面放电 1.引起沿面放电的主要因素 1)存在高场强区域或“点”。 2)在绝缘表面存在着电场的两种分量(即沿材料表面和垂直材料表 面)。 3)其他因素:如油流速过大、绝缘纸板表面受潮。 2.防止沿面放电的对策和措施 1)降低“尖端”处的电场强度 如 330kV 产品用的铜屏蔽管 2)降低“尖端”处油的电场强度 3)尽可能按电位面来布臵绝缘结构 4)延长爬电路径 5)选用抗爬电性能好的绝缘材料 6)制作绝缘件,特别是层压绝缘件时,一定要十分重视粘接面的压 紧和干净程度。 十一、变压器的绝缘水平 1.变压器绕组及引出线的绝缘水平

分级绝缘变压器绕组中性点的绝缘水平

第五章 变压器引线结构
一、引线 变压器绕组外部连接绕组各引出端的导线称为引线,通过引线 将外部电源电能输入变压器,也通过引线传输进来的电能从变压器 输出到外部。 二、分类 1)绕组线端与套管连接的引出线 2)绕组端头间的连接引线

3)绕组分接与开关相连的分接引线 三、要求 1)电气性能 2)机械强度 3)温升 四、引线材料 1.导体 1)裸铜棒 适用范围:10kV 级 6300kVA 及以下变压器 2)纸包圆铜棒 适用范围:10~35kV 小容量变压器 3)裸铜排 适用范围:10kV 及以下低压绕组引线 4)铜绞线 适用范围:各电压等级特别是 110kV 及以上的引线 5)铜管: 适用范围:220kV 及以上变压器引线 2. 绝缘体:层压木、纸板件 3. 连接件: 连接铜管、接线端子、接线片等(导电用) 螺栓、螺母(导体用) 非导电用螺栓螺母 绝缘用螺栓螺母 五、引线选取 1.按电场强度和机械强度

2.按短路时温升和长期负载时温升选取 六、引线中需注意的问题 1.联结组别 2.绝缘距离足够

3.紧固件紧固到位

第六章

变压器油箱结构

一、概述 变压器的油箱既是保护变压器器身的外壳和盛油的容器,又是 装配变压器外部组件的骨架,同时通过变压器油将器身损耗产生的 热量以对流和辐射方式散至大气中。 1. 作为盛油容器,油箱要保证密封不漏油、不渗油。 2.作为外壳和骨架,油箱应具备一定的机械强度。 3.作为散热元件,油箱的结构随容量的增大而有所变化。 二、油箱的分类 1.按外形分:钟罩式、桶式、钳式列车运输油箱、抬轿式列车运输 油箱。 2.按加强铁样式分:瓦楞式、折弯加强铁式、板式加强铁式 3.按箱沿密封分:箱沿焊死、不焊死 三、变压器的密封 1.密封的基本知识 变压器的密封属于接触静密封,它是在彼此相接的两个法兰表 面之间夹一层材质较软(一般为耐油丁腈橡胶)的密封垫,将两个 法兰表面之间的间隙塞满,阻止具有一定压力的被密封介质(变压 器油或绝缘气体)通过这些间隙从油箱内部渗漏到变压器外部。 2.影响密封可靠性的因素包括 1)被密封表面的形状 表面应该光滑,无砂眼等制造缺陷。 2)被密封介质压力的大小 密封件与密封面两者接触面上产生的摩擦力抵抗作用在它上面的 介质压力,使密封件保持一定的稳定性。若无其他措施,当介质压 力达到一定值时,会克服摩擦阻力,使密封件顺介质压力作用的方 向发生位移,破坏原来的密封状态。其解决方法是增加封闭式密封 槽。 3)被密封介质的种类 4)温度的影响 由于橡胶线性热膨胀系数与金属线性热膨胀系数相比一般高出 一个数量级,从而可能引起密封胶垫中的附加热应力。此外,随高 温的长时间作用,胶垫也会逐渐老化而失去其原有的弹性,从而影 响密封效果;若胶垫长期处在较低温状态下,它也要变脆而失去原 有的高弹性能。 四、油箱的器身定位结构

决定变压器器身定位结构的因素,主要是变压器由制造厂向安 装现场运输过程中所受的各种冲撞力以及运行中变压器所可能受到 的地震力的作用。 定位结构要保证在上述各种力的作用下器身不想对于油箱产生 不允许的位移。 包括器身的上部定位与下部定位。

五、油箱磁屏蔽 在大容量变压器中,为了降低各种结构件(油箱、铁轭夹件) 中的杂散损耗,常常采用磁屏蔽结构,即在结构件的表面上沿漏磁 场方向放臵由硅钢片叠积起来条形叠片组。 这种叠片组为漏磁场构成了一个具有高导磁率、低损耗的磁通 路径,从而大大降低了进入结构件中的漏磁通,有效地减小了结构 件中的涡流损耗和磁滞损耗。 变压器油箱磁屏蔽一般与磁零合配合使用,以免加大绕组端部 的横向漏磁而导致绕组内部线饼涡流损耗的增加和绕组热点温升的 提高。 磁屏蔽的安装位臵 1)对三相五柱铁心结构,油箱磁屏蔽一般仅布臵在高、低压两侧 与绕组对应范围内的箱壁上。 2)对三相三柱铁心结构,除在高、低压两侧油箱上布臵油箱磁屏 蔽外,在油箱长轴两端绕组的对应范围内,也要铺设磁屏蔽。(开 关侧可不铺设) 六、油箱电屏蔽 油箱电屏蔽主要用于大电流引线漏磁场的屏蔽,其屏蔽原理与 磁屏蔽完全相反。磁屏蔽原理是利用硅钢片的高导磁性能构成具有 较低磁阻的磁分路,使变压器漏磁通的绝大部分不再经过变压器油 箱而闭合,可以说是基于“疏”的原理。电屏蔽是利用屏蔽材料

(一般为铜板或铝板)的高电导率所产生的涡流反磁场来阻止变压 器漏磁通进入有箱壁,它的立足点是基于“堵”。

第七章 变压器组配件
变压器主要组配件 1.套管:爬距,电流等参数 2.开关:电流、电压等级等参数 3.储油柜 4.冷却器/散热器 5.控制箱和端子箱 6.气体继电器 7.压力释放阀 8.速动油压继电器 9.测温表计 一、套管 绝缘套管是油浸式电力变压器箱外的主要绝缘装臵,变压器绕 组的引出线必须穿过绝缘套管,使引出线之间及引出线与变压器外 壳之间绝缘,同时起到固定引出线的作用。

二、开关 调压方式有无励磁调压和有载调压两种。无励磁调压时,不是 变压器二次不带负载,而是把变压器各侧都与电网断开,在变压器 无励磁情况下变换绕组的分接头;有载调压时,变压器时在不中断 负载的情况下进行变换绕组的分接头。 在一般情况下是在高压绕组上抽出适当的分接头,因为高压绕 组常套在外面,引出分接头方便;另外高压侧电流小,引出的分接 引线和分接开关的载流部分截面积小,开关接触部分也容易解决。

三、储油柜 1)储油柜的定义: 变压器运行时由于温度变化,其内部变压器油也因此产生体积 上的变化,为了保证变压器在最低温度时其绝缘、电气部分依然被

油浸泡(保护),最高温度时油又不溢出,因此设臵一个与油箱想通 的可容纳此种体积变化的容器就是储油柜。 2)储油柜的作用: 当变压器油的体积随着油的温度膨胀或减小时,储油柜起着调 节油量,保证变压器油箱内经常充满油的作用。

四、冷却器/散热器 1)冷却器 根据冷却介质分为风冷却器和水冷却器 两类

2)散热器 大容量变压器一般使用片式散热器,小 容量配电变压器部分使用管式散热器。

第八章 变压器试验
一、试验目的 变压器试验主要验证变压器产品的性能是否符合有关标准或技 术条件的规定和要求,发现变压器结构和制造上是否存在影响变压 器正常运行的缺陷。通过试验可以验证变压器能够在额定条件下长 期运行,并且能够承受预期的各种过电压及过电流的作用下而不影 响变压器的寿命。 二、试验分类

1.例行试验 每台变压器都要进行的实验。其目的是检验设计、工艺、制造 的质量 1)绕组电阻测量 2)电压比测量和联结组标号检定 3) 短路阻抗和负载损耗测量 4)空载电流和空载损耗测量

5)绕组对地绝缘电阻和(或)绝缘系统电容的介质损耗因数 (tanδ )的测量 6) 绝缘例行试验 7) 有载分接开关试验 8) 绝缘油试验 2.型式试验 在一台有代表性的变压器产品上所进行的试验,以证明被代表 的变压器也符合规定要求。型式试验的目的是检查结构性能是否满 足标准和技术条件。 1) 温升试验 2) 绝缘型式试验 3. 特殊试验 除型式试验和例行试验外,按制造厂和用户协议所进行的试 验。 1) 绝缘特殊试验 2) 绕组对地和绕组间电容测定 3) 暂态电压传输特性测定 4) 三相变压器零序阻抗测量 5) 短路承受能力试验 6) 声级测定 7) 空载电流谐波测量 8) 风扇和油泵电动机所汲取功率测量

第十章 变压器的存储、运输
一、变压器的运输方式

1.铁路运输 铁路运输由铁路部门承运,大型变压器的运输车辆一般为凹底 平车(元宝车)。 装车基本要求 1)变压器的重心和车辆的载物重心要互相对应,横向偏差≤100mm

2)装车后的外形尺寸应在所经铁路运输的允许界限之内 3)在运输车辆的平板上,要焊上阻止变压器移动的限位件,并作出 明显标记,在变压器油箱四个角上,用钢丝绳和车辆固定 4)在变压器本体上,安装三维冲撞记录仪 2.公路运输 利用载重汽车在公路上运送变压器,当变压器的重量很大时, 则需要用牵引车拖动平板车、凹底平车或“桥式”车辆进行运输。 1)重量比铁路运输重量大,外形尺寸也可以放大 2)沿途如有影响变压器通过的障碍物,排除方法相对简便,所用的 费用比较低 3)运输比铁路运输灵活,倒车次数少,一般均可以直接送到安装工 地 4)运输时间容易控制,整个运输时间较短 5)同样的运输距离,公路运输比铁路运输费用高 3.水路运输 水路运输可以分为海洋运输和内河运输。运输特点,对变压器 的外形尺寸及重量几乎没有限制;一般情况下,内河中的风浪较 小,运输中颠簸较轻。但海洋中遇到大风大浪的概率比内河中大得 多,因此,水路运输中,仍然要采取措施对变压器进行固定,并安 装三维冲撞记录仪。 4. 小型油浸式电力变压器,由于体积小,一般都是本体内装适量 变压器油(一般在箱盖下 100mm 左右) 大型电力变压器,由于运输重量较大,一般把本体内变压器油 抽出单独包装运输(运输油罐、油桶),同时本体内充入符合要求 的干燥气体,运输中始终保持正压,压力一般保持在 20kPa~30kPa.


赞助商链接
相关文章:
变压器车间薪酬管理制度11
变压器车间薪酬管理制度11_人力资源管理_经管营销_专业资料。Q/OJJT-G-RZ-01-2010 变压器车间薪酬管理制度 1、目的为适应企业发展要求,充分发挥薪酬的激励作用,...
车间实习总结 - 9月_图文
3.3 套管结构 4.在车间实习的感受,变化与成长车间实习中,田志永师父扎实又丰富的变压器知识,值得我们尊敬,向师傅 的学习是永无止境的。 师父不仅仅是重视我们对...
某变压器厂箱体车间生产线的改善设计步骤及方案
百度文库 专业资料 经管营销某变压器厂箱体车间生产线...由于 每个箱体的大体结构相同,其加工工艺也十分相似...每一名现场操作员工都需要经过精益思想的培训,使之对...
产品介绍报告_图文
产品介绍报告_工程科技_专业资料变压器厂产品介绍以及自动化现状 ...(2)油箱焊接车间标准化 油箱焊接车间标准化推进情况:针对车间提出的结构改进建议...
10KV车间配电变压器保护整定计算
10KV车间配电变压器保护整定计算_电力/水利_工程科技_专业资料。10 / 0.4KV 变压器保护整定计算 10 / 0.4KV 车间配电变压器的保护。 已知条件: 变压器最大过...
输送带生产车间变压器容量计算
输送带生产车间变压器容量计算_电力/水利_工程科技_专业资料。厂区变压器容量计算方案一:输送带生产车间和铁线、管道车间分开生产。即输送带 生产车间生产时铁线、 ...
工厂供电阶段练习一答案
工厂供电阶段练习一答案_电力/水利_工程科技_专业资料。仅供参考 ...35 ? 某车间采用 10/0.4KV 变压器供电,低压负荷有生产用通风机 5 台共 ...
变压器检修工实操场地检查确认表
变压器检修工实操场地检查确认表_能源/化工_工程科技_专业资料。火力发电国家职业...#车间 XXXX 4#车间 XXXX 4#车间 XXXX 4#车间 XXXX 4#车间 XXXX 4#车间 ...
...设置容量为( )变压器油量的储油池。 _答案_百度高考
民用主体建筑内的附设变电所和车间内变电所的可燃油油浸式变压器室,应设置容量为( )变压器油量的储油池。 A.100% B.70% C.50% D.20% _答案解析_2016...
安装变压器申请书
安装变压器申请书台江县电力局: 我是台盘乡棉花坪村村民, O 一 O 年十一月与台江县 二 新型建材有限责任公司承包水泥砖生产车间,该车间承包 后,自主经营,盈亏...
更多相关文章: