变压器的结构主要由铁心、绕组、油箱和绝缘套管等部件组成。图3-20和图3-21所示是几种常用变压器的外形图和内部形状。虽然其容量、电压、使用场合有所不同,但其基本结构都大同小异。
图3-20 变压器外形
图3-21 变压器内部形状
现将变压器各主要部件的结构及其作用叙述如下。
(一)铁心
铁心是变压器的磁路部分,分为铁心柱和铁轭两部分,通常用表面涂绝缘漆的硅钢片制成。铁心柱上套有绕组线圈,铁轭将铁心柱连接起来,形成闭环回路。铁心既是变压器的磁路,也是变压器的骨架,为了防止变压器运行时因静电感应在铁心及其他金属构件上产生电动势,造成对地放电,除夹紧装置外,铁心和其他金属构件都要可靠地接地。但铁心上只允许有一点接地,如果有两点及以上的接地点,则接地点之间就可能形成闭合回路,产生环流,发生局部过热现象。
(二)绕组
绕组是变压器的电路部分,绕组置于铁心柱之外,当铁心柱内的磁通交变时便产生感应电动势。绕组是用具有高强度绝缘纸包的铜线绕成的线圈,配电变压器的绕组多为圆筒形,按同心式方式排列,低压绕组靠近铁心柱,高压绕组套在低压绕组的外面。高、低压绕组之间以及低压绕组与铁心柱之间都用绝缘套筒绝缘。为了便于散热,在绕组之间还留有油道。为了调压,常常在高压绕组上抽若干个分接头,从线圈上端引出。
(三)套管
变压器的引出线从油箱内穿过油箱盖时,必须经过绝缘套管,以使带电的引线和接地的油箱绝缘。绝缘套管一般是瓷质的。它的结构取决于电压等级。1kV以下的采用实心瓷套管,10~35kV采用空心充气或充油式套管,110kV以上时采用电容式套管。为了增加表面放电距离,套管外形做出多级伞形,电压越高级数越多。在比较恶劣的环境下使用的套管还可涂防污闪涂料。
(四)油箱与冷却装置
油箱是变压器的外壳,由钢板焊成,以盛装器身(包括铁心和绕组)和变压器油。为了加强冷却,一般在油箱四周装有散热器,以扩大变压器的散热面积。20kVA及以下变压器的油箱,一般不装散热片。
油箱内的变压器油起着绝缘和散热作用。变压器运行中铁心和绕组产生热量,使油加热,密度减小,升至油箱上部并进入散热器的上部。在散热管中散热冷却后,油温下降,密度增加,进入油箱下部,形成油的自然循环,不断地把绕组和铁心产生的热量带走。容量较大的变压器在散热器下部装有冷却风扇,对散热器上部进行风冷,以加快散热器上部油的冷却,可使油的自然循环速度加快,更有效地把热量散发到空气中去。
(五)保护装置
1.储油柜(www.xing528.com)
储油柜在油箱的顶端,其容积为油箱容积的8%~10%,储油柜和油箱之间有管子连通。储油柜的作用是:①减少油和空气的接触,减少变压器油受潮和氧化的机会;②变压器油的体积随温度变化而膨胀或缩小时,储油柜起着储油和补油的作用,使油面的升降限在储油柜内。储油柜装有吸湿器,使储油柜上部空间和大气相通。储油柜的侧面装有油标,指示变压器在运行时油量是否充足,同时也能判别油色是否正常。
2.压力释放阀
变压器压力释放阀是用来保护油浸电气设备的装置。即在变压器油箱内部发生故障时,油箱内的油被分解、气化,产生大量气体,油箱内压力急剧升高,此压力如不及时释放,将造成变压器油箱变形甚至爆裂。安装压力释放阀可使变压器在油箱内部发生故障、压力升高至压力释放阀的开启压力时,变压器压力释放阀在2ms内迅速开启,使变压器油箱内的压力很快降低。当压力降到关闭压力值时,压力释放阀便可靠关闭,使变压器油箱内永远保持正压,有效地防止外部空气、水分及其他杂项进入油箱。顶部的防爆膜为一定厚度的玻璃或酚醛纸板。当变压器内部发生严重故障时,箱内油的压力骤增,可以冲破顶部的玻璃或酚醛纸板,使油和气体向外喷出,以防止油箱破裂。
3.温度计
温度计安装在油箱上盖的测温筒内,用来测量油箱内上层油温,监视变压器运行温度,保证变压器的安全运行。35kV电压等级的变压器,常用的是信号温度计和水银温度计。在容量较大的变压器上装有信号温度计。测温管固定在油箱顶盖上的一个口套筒内,套筒内注满绝缘油。表盘内的气压弹簧管内灌注氯甲烷。当油温发生变化时,氯甲烷液体的饱和蒸汽压力也随之改变,导致表计的指针偏转,指示出相应的温度。在指针的轴上固定一个接触板,它沿着两个带有触头的扇形片滑动。两个扇形片分别接在黄色和红色的示位指针上。
当温度上升到示位指针所整定的数值时,两对触头分别导通发出信号,告知值班人员或者起动冷却系统的自动控制装置,进行降温处理。
4.气体继电器
气体继电器(俗称瓦斯继电器)是油浸变压器及油浸式有载分接开关所用的一种保护装置,装在油箱或储油柜的连管中间。在变压器内部故障使油分解产生气体或造成油流冲动时,使气体继电器的触头动作,以接通控制回路,及时发出信号或自动切除变压器。
在一般情况下,当变压器检修补充油后有时会有气体产生,轻瓦斯保护动作,发出信号,此时需要检查放气。当变压器内部发生严重故障时,重瓦斯保护动作接通断路器的跳闸回路,切除电源。另外,利用气体继电器还可以观察故障时分解出的气体颜色及数量,以分析判断变压器内部故障的情况。
5.吸湿器
吸湿器又叫呼吸器,它的作用是使大气与储油柜内连通,并排除进入储油柜内的空气中的水分及杂质。吸湿器内装有硅胶,用以吸收进入储油柜中空气的潮气。吸湿器下端有一个油封装置,使空气不能直接进入储油柜内,以减少变压器油的受潮和氧化。当硅胶吸潮后颜色由蓝(或白)色变为淡红色,此时表明硅胶已失去吸潮能力,需及时更换新硅胶。
6.调压装置
变压器的调压一般是通过分接开关来实现的。调整分接开关挡位可改变绕组匝数,达到调压的目的。调压方式分为无载调压和有载调压两类。
(1)无载调压 无载调压是在变压器一、二次侧都脱离电源的情况下,变换高压侧分接头来改变其绕组匝数进行调压的。6~10kV双绕组电力变压器多用高压三相中性点调压方式,电压的调节范围为额定电压的±5%。一般小型电力变压器都采用无载开关。
当一次侧电压偏高时,可将分接开关换接到+5%的分接头(I挡);当一次侧电压偏低时,可将分接开关换接到-5%的分接头(Ⅲ挡);当一次侧电压接近额定电压时,分接开关接到额定挡位(Ⅱ挡),二次侧均也可获得额定电压值。应该注意的是,在调挡前后,应在引线处进行直流电阻测量并进行比较,调整前后的直流电阻不应有变化。
(2)有载调压 有载调压是利用有载分接开关,在保证不切断负载电流的情况下,变换高压绕组分接头,来改变其匝数进行调压的。有载调压变压器的抽头较多,调压范围较广。有载调压还有利于提高供电质量,还可用于网络之间负载分配的合理调整。一般变电站的主变压器上都采用有载开关。
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