比较全面的电力变压器的基础知识

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    一、电力变压器的分类与型号

    1、按用途分类

    （1）升压变压器：发电厂向外输送电力用。

    （2）降压变压器：供电局的变电站作为变换电压用。

    （3）配电变压器：向用户供电用。

    （4）厂用变压器：为发电厂提供内部用电。

    （5）站用变压器：为变电站提供内部用电。

    （6）换流变压器：直流输电用，一侧接交流电，一侧接换流阀。

    （7）整流变压器：火电厂给电除尘供电用。

    2、按绕组分类

    （1）双绕组变压器：用于升压变、降压变、厂用变等。

    （2）三绕组变压器：用于降压变、联络变等。

    （3）自藕变压器：用于降压变、联络变等。

    （4）分裂变压器：有轴向分裂和辐向分裂两种，用于厂用变和启备变。

    3、按结构分类

    （1）单相变压器：用于330~1000kV变压器。

    （2）三相变压器：用于10~500kV变压器。

    （3）组合式变压器：将变压器分为几个部分，到现场后再组合起来的变压器，用于交通不便地区。

    4、按冷却方式分类

    （1）油浸式变压器：用于10~1000kV变压器。

    （2）干式变压器：用于10~110kV变压器。

    （3）SF6变压器：目前用于110kV变压器。

    5、电力变压器的型号

    （1）型号中字母的含义

    D—单相F—油浸风冷

    O—自P—强迫油循环

    S—三相或三线圈J—油浸自冷

    Z—有载调压L—铝线圈

    *铜线圈和双线圈不用加符号

    （2）举例

    SFPSL—120000/110：110kV、120MVA三相三线圈强迫油循环风冷铝线圈变压器

    OSFPSZ—240000/330：330kV、240MVA三相三线圈有载调压强迫油循环风冷自藕变压

    二、电力变压器的线圈

    线圈是电力变压器中最重要、最复杂的部件，它由铜（或铝）导线绕制，再配以专门的绝缘部件组成。

    1、螺旋式线圈

    螺旋式线圈的主要特点是并联导线的根数较多，线饼绕成螺旋状，且一个线饼为一匝的线圈。螺旋式线圈具有较好的机械稳定性、散热性好工艺性也好，广泛用于变压器的低电压大电流线圈。

    螺旋式线圈根据电流的大小，可以绕制成单螺旋、双螺旋和四螺旋三种结构。

    2、连续式线圈

    当线圈是由若干个沿轴向分布，且由彼此不需要焊接的线段组成的线圈，称为连续式线圈。

    连续式线圈的端部支撑面大，承受轴向力大，抗短路能力强，且各线段上有较大的散热能力。这种线圈无论是电压等级还是容量范围，应用都很广泛。

    3、纠结式线圈

    纠结式线圈由若干纠结线段（饼）组成。全部是纠结线段（饼）的线圈称为全纠结式线圈，广泛用于220kV及以上电压的变压器。一部分纠结线段（饼）和一部分连续式线段组成的线圈称为纠结连续式线圈，应用于66kV及以上电压的变压器。

    由于它在线圈的相邻线匝间插入了不相邻的线匝，形成了交错的纠结线段并组成了纠结式线圈，从而使线圈的纵向电容增加，使得沿线圈轴向高度上的冲击电压分布特性改善，因此它在各种高电压线圈上得到了广泛应用。

    4、内屏蔽式线圈

    .内屏蔽连续式线圈是通过增大线段间的串联电容的方式，来达到改善冲击电压分布的目的。其结构特点是将附加电容线匝直接绕在连续式线段内部，电容线匝的端头包好绝缘后在线段中悬空，电容线匝不载电流，只在冲击电压下起作用。

    内屏蔽连续式线圈在结构上有两段跨接、四段跨接、八段跨接和分段连接等形式。

    三、电力变压器的铁心

    铁心也是电力变压器的重要组成部件，它由高导磁的硅钢片叠积，然后用钢夹件夹紧或用玻璃丝带绑扎而成。

    1、硅钢片

    电力变压器用的硅钢片是0.3~0.5mm厚的冷钆硅钢片，目前国内只有武汉钢铁厂和上海宝钢能生产这种冷钆硅钢片。但是，大型变压器用的硅钢片还要从日本进口。

    2、铁芯的结构形式

    （1）单相二柱式铁芯，用于各种单相变压器。

    （2）单相段柱旁軛式铁芯，用于高压大容量单相变压器。

    （3）单相二柱旁軛式铁芯，用于高压和超高压大容量单相变压器。

    （4）三相三柱是铁芯，用于各种三相变压器。

    （5）五柱式铁芯，用于大容量三相变压器。

    四、油浸式变压器的油箱

    1、筒式油箱，主要用于各种小型油浸式变压器和特大型油浸式变压器。

    2、钟罩式油箱，广泛用于110~500kV油浸式变压器。

    3、全密封式油箱，即将油箱焊死，最近几年才开始用于110kV及以上油浸式变压器。

   五、油浸式变压器的储油柜

    变压器的储油柜有两个功能，一个是给油箱内变压器油提供热胀冷缩的空间；另外就是将变压器油与外部大气隔开，防止变压器油老化。

    1、胶囊式储油柜，里面用橡胶胶囊将变压器油与外部大气隔开，并给变压器油提供热胀冷缩的空间。

    ２、隔膜式储油柜，用橡胶隔膜将变压器油与外部大气隔开，并给变压器油提供热胀冷缩的空间。

    ３、波纹式储油柜，用金属波纹片组成的金属膨胀器将变压器油与外部大气隔开，并给变压器油提供热胀冷缩的空间。波纹式储油柜分为内油式和外油式两种，内油式性能较好，但体积较大。

    六、油浸式变压器的冷却方式

    1、表示冷却方式的符号

    第一个字母：O—矿物油，K—合成绝缘液，L—绝缘气体。

    第二个字母：N—自然对流循环，F—强迫油循环，D—强迫导向循环。

    第三个字母：A—空气，W—水。

    第四个字母：N—自然对流，F—强迫循环（风扇、泵）。

    2、举例

    ONAN—自然冷却

    ONAF—风冷却

    OFAF—强迫油循环风冷

    ODAF—强迫油循环导向冷却

    七、变压器套管

    1、40kV及以下纯瓷绝缘套管

    这种套管有导杆式和穿缆式两种结构。导杆式用于变压器的低压套管；穿缆式用于10~20kV高压出线。

    2、40kV及以下大电流套管

    这种套管有导杆式和电容式两种结构。导杆式纯瓷套管用于中等容量发电机变压器的低压绕组出线；电容式套管则用于大型发电机变压器的低压绕组出线。

    3、66kV及以上油纸电容式套管

    这种套管的内绝缘是由绝缘纸和铝箔交替卷绕而成的电容芯子，电容芯子与瓷套之间充满绝缘油，套管与绕组的连接有导杆式和穿缆式两种结构。油纸电容芯子由0.08~0.12mm厚的电缆纸和0.01mm厚的铝箔交替卷绕在导电管上。

    4、66kV及以上胶纸电容式套管

    这种套管的内绝缘是由胶粘纸和铝箔交替卷绕而成的电容芯子，电容芯子与瓷套之间充满绝缘油，套管的下部不需要瓷套。但这种套管的tanδ大，胶粘纸容易裂纹而产生局部放电，目前已经停止生产。

    5、树脂浇注电容式套管

    这种套管的主绝缘也是由绝缘纸和铝箔交替卷绕而成的电容芯子，外面再浇注环氧树脂，成为固体绝缘套管。这种套管可以用作油-气套管，上部套在GIS的管道内，之间充入SF6气体；下部浸入变压器油中。

    八、电力变压器的调压方式

    1、调压方式

    变压器的调压方式有无励磁调压和有载调压两种。无励磁调压又称为无载调压，是在变压器停止运行、不带负荷的状态下进行调压；有载调压是在变压器运行中、带负荷的状态下运行调压。无励磁调压的调压装置叫无载分接开关；有载调压的装置叫有载分接开关。

    2、有载调压位置

    变压器有载调压的位置有中性点调压、中压线端调压和高压线圈线端调压三种。其中中性点调压的结构和工艺比较简单，应用也比较多。

    3、有载调压开关

    调压开关亦分接开关。目前国内生产的有载分接开关的质量都不够好，大部分有载分接开关都依赖进口，其中从德国MR和瑞典ABB公司进口的较多。

   九、变压器油

    1、变压器油的成分

    变压器油是矿物质油，它是由许多不同分子量的碳氢化合物分子组成的混合物，是以烷烃、环烷烃和少量芳香烃为主的烃类化合物。

    2、变压器油的作用及牌号

    油浸式变压器的绝缘油用变压器油。变压器油不但有绝缘作用，还有散热的作用。

    变压器油根据其凝固点的不同，分为25号油和45号油。25号油的凝固点是零下25℃；45号油的凝固点是零下45℃。

    25号变压器油属于石蜡基油，45号变压器油是环烷基油。过去45号变压器油要从国外进口，现在新疆克拉玛依炼油厂也能生产了。

    十、电力变压器的制造工艺

    电力变压器由器身和附件两大部分组成。器身又由线圈、绝缘件、铁心、分接开关、变压器油和油箱组合而成。

    变压器的附件有储油柜、冷却器、套管、瓦斯继电器、压力释放器及温度计等。其中冷却器、绝缘油、套管、分接开关、瓦斯继电器、压力释放器及温度计等都是从外面采购。

    下面仅简单介绍几种主要部件的制造工艺。

    1、线圈绕制：安装绕线骨架—绕制线圈—导线焊接—包绝缘—线圈整形—线圈测试。

    2、铁心组装：硅钢片裁剪—去毛刺—叠装铁心—装拉板和屏蔽—绑紮铁心—铁芯试验——装铁心夹件。

    3、绝缘件加工：绝缘件切割—去毛刺—倒园角—防潮处理。

    4、油箱和储油柜加工：钢板切割—油箱和储油柜焊接—除锈—喷砂—打底漆—喷漆—机械强度试验。

    5、总装配：装铁心—装油箱管道—套线圈—叠装上铁軛—装分接开关—焊接引线—包引线绝缘—半成品试验——器身干燥—整理器身—油箱装配—附件装配—注油—密封试验—热油循环—静放。

    十一、电力变压器的出厂试验

    电力变压器的出厂试验分为例行（出厂）试验、型式试验和特殊试验三种类型。

    例行试验是每台变压器出厂都要进行的试验项目，通常又称为出厂试验；

    型式试验是在一种类型的产品中抽测1~2台变压器来进行的试验项目；

    特殊试验是由用户提出，并与制造厂协商同意的试验项目。

    1、对高电压绝缘试验的基本要求和规定

    变压器绕组是按最高运行电压Um以及相应的绝缘水平进行检验的，下表是国家标准GB1094.3—2003《电力变压器第三部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙》规定的绝缘试验项目。

    2、例行（出厂）试验项目

    （1）绕组直流电阻测量：在所有分接引出端上进行的测量。

    （2）变比测量：在所有分接位置上进行测量。

    （3）接线组别检测：在额定分接位置上进行测试。

    （4）绝缘电阻、吸收比和极化指数测量：220kV及以上变压器才进行极化指数测量。

    （5）绕组tanδ和电容量测试:35kV及以上变压器都要进行tanδ测量。.

    （6）套管tanδ和电容量测试:66kV及以上电容式套管都要进行tanδ和电容量测试

    （7）变压器油的试验：油化分析、绝缘强度、tanδ、色谱分析等项目，750kV及以上变压器还要进行油中颗粒度测试。而且油化分析和油的色谱分析在整个试验过程中要反复进行。

    （8）空载损耗和空载电流测量：在额定电压接线下进行试验。

    （9）负载损耗和短路阻抗测量：在额定电压接线下进行试验。

    （10）局部放电试验：放电量不作为考核，仅作为能否进行高电压试验的参考。

    （11）雷电全波冲击试验：220kV及以上、120MVA及以上变压器.

     ( 12  )操作冲击试验：330kV及以上变压器。

    （13）带有局部放电测量的感应耐压试验：110kV及以上变压器。

    （14）低压绕组与中性点的外施工频耐压试验。

    （15）局部放电试验：这次试验是作为出厂试验值的考核试验。

    （16）油流带电测量：330kV及以上带油泵的变压器。

    （17）转动油泵的局部放电试验：330kV及以上带油泵的变压器。

    3、型式试验项目

    （1）温升试验。

    （2）雷电截波曾经试验。

    （3）中性点的雷电全波冲击试验。

    （4）无线电干扰试验

    4、特殊试验项目

    （1）声级测量。

    （2）三相变压器的零序阻抗测量。

    （3）空载电流的谐波测量。

    （4）风扇电机和油泵电机吸收的功率测量。

    （5）暂态电压传输特性测量。

    （6）承受短路能力试验。