第五章电力变压器.doc

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1、,第五章 电力变压器第一节 变压器的基本原理及参数变压器是一种通过改变电压而传输交流电能的静止感应电器。它根据电磁感应的原理，把某一等级的交流电压变换成另一等级的交流电压，以满足不同负荷的需要。应用于电力系统（包括发电厂和变电所）中供输电和配电用的变压器，统称为电力变压器 。一、变压器的基本工作原理变压器是利用电磁感应原理工作的，因此它的构成原则是：有两个或两个以上互相绝缘的线圈（构成电路）套在一个共同的铁芯柱上（构成磁路），线圈之间一般仅有磁的耦合，而无任何电的联系（在电路上不联系），其原理示意图如图5-1所示（本图为双绕组变压器，为便于分析分别套在两个铁芯柱上）。将线圈1接到交流电源上，在

2、电源电压U1的作用下，线圈中流有电流I1，并在铁芯中产生交变磁通，其频率与外施电压U1相同，这个交变磁通以整个铁芯作为闭合回路，同时交链于1、2两个线圈，根据电磁感应原理，分别在两个线圈中感应电势E1和E2。E1=-W1*d/dt （5-1） W1 W2E2=-W2*d/dt （5-2） a2 U1 A1 U2 B1 b2 式中：W1和W2分别为1、2两个线圈的匝数。 若把负载接于线圈2，则有电流I2流过负载。 图51由于两个线圈都交链于同一磁通，故两线圈感应电势频率均与磁通的频率相同，即等于外施电压U1的频率。由上面两公式看出，两个线圈感应电势的大小都正比于各自线圈的匝数，通常两个线圈的匝数

3、是不相等的，因此两个线圈感应电势的大小就不相等。一台变压器，匝数多的感应电势就大，线圈匝数少的感应电势就小，即E1/W1=E2/W2=-d/dt (5-3)由式8-3可知，无论是线圈1还是线圈2，它们每一匝线圈所感应的电势都相等，又由于变压器一、二次侧的漏电抗和电阻都很小，可以忽略不计，可近似认为U1=E1,U2=E2,于是U1/U2=E1/E2=W1/W2=K,因此改变匝数（比）就可以改变电压，这就从物理意义上解释了变压器能变电压的原理。在变压器中，与电源相接的线圈叫原线圈，简称原边或原方，接负载的线圈叫付线圈，简称付边或付方。对双绕组变压器，有时把接电源的一侧叫一次侧，有关的各物理量如功率

4、、电压、电流等都以下标1来表示，如P1、U1、I1等，接负载的一侧叫二次侧，有关的各物理量都以下标2来表示，如P2、U2、I2等二、变压器的分类变压器一般可分为特种变压器和电力变压器两大类。特种变压器有电炉变压器、整流变压器、互感器等。电力变压器是电力系统中输配电力的主要设备，它可从不同角度予以分类。按用途分有：有升压变压器、降压变压器、配电变压器、联络变压器（联络几个不同电压等级的电网用）、厂用变压器；按相数分有：单相变压器、三相变压器；按线圈数目分有：双线圈变压器、三线圈变压器（三个电压等级不同的电网相互连接时采用）；按线圈导线材质分有：铜线变压器、铝线变压器按调压方式分有：无励磁调压变压

5、器和有载调压变压器；按冷却方式分有：油浸式变压器和干式变压器。在油浸式电力变压器中常用的有普通变压器和自耦变压器。干式变压器的铁芯和绕组都不在任何绝缘液体中，一般运行电压低，容量小，常用于安全防火要求高的场合。干式变压器又有开启式、封闭式、浇注式等几种类型。岱海电厂厂区内选用的低压变压器全部是浇注式干式变压器。三、变压器的型号变压器的型号通常有两部分组成，第一部分是汉语拼音，用以代表产品分类、结构特征和用途。第二部分是数据，分子代表额定容量，分母代表高压绕组电压等级（KV）。另外，在型号后面可加注防护代号，TH为湿热带，TA为干热带。 / 高压绕组额定电压（KV） 额定容量（KVA） 设计序号

6、 L 铝线圈，铜线圈不表示 Z 有载调压，无载调压不表示 S 三绕组，双绕组不表示 F 风冷式 W 水冷式 P 强迫油循环 冷却方式： J 油浸自冷 D 强迫油导向循环 C 干式浇注绝缘 D 单相 相数： S 三相 O 自耦变压器（型号首位表示降压，末位表示升压） 例如，SFZ840000/110表示三相风冷铜绕组有载调压，额定容量为40000KVA，高压绕组额定电压为110KV电力变压器，设计序号8为低损耗型。四、变压器的技术参数变压器的技术参数有额定容量SN、额定电压UN、额定电流IN、额定温升N、阻抗电压百分数ud，都标在变压器的铭牌上。此外，在铭牌上还标有相数、接线组别、额定运行时的效

7、率及冷却介质温度等参数或要求。1额定容量SN额定容量是设计规定的在额定条件使用时能保证长期运行的输出能力，单位为KVA或MVA。对于三相变压器而言，额定容量是指三相总的容量。对于双绕组变压器，一般一、二次侧的容量是相同的。对于三绕组变压器，当各绕组的容量不同时，变压器的额定容量是指容量最大的一个（通常为高压绕组）的容量，但在技术规范中都写明三侧的容量。例如，某厂总变，其额定容量为483612MVA，一般就称这个厂总变的额定容量为48MVA。2额定电压UN额定电压是由制造厂规定的变压器在空载时额定分接头上的电压，在此电压下能保证长期安全可靠运行，单位为V或KV。当变压器空载时，一次侧在额定分接头

8、处加上额定电压U1N，二次侧的端电压即为二次侧额定电压U2N。对于三相变压器，如不作特殊说明，铭牌上所标明的有关参数例如额定电流是线电流，额定电压是指线电压；而单相变压器是指相电压（如5253KV）。3额定电流IN变压器各侧的额定电流是由相应侧的额定容量除以相应绕组的额定电压计算出来的线电流值，单位为A或KA。对于单相双绕组变压器：一次侧额定电流I1N=SNU1N二次侧额定电流I2N=SNU2N对于三相变压器，如不作特殊说明，铭牌上标的额定电流是指线电流，即有（对于三绕组变压器）I1N=SN3U1NI2N=SN3U2N例如，某三相三绕组厂总变，其额定容量为483612MVA，额定电压为2010

9、.53.15kV。相应各侧的额定电流为20KV侧 I1N480003201386（A）10.5KV侧 I2N=36000310.5=1787（A）3.15KV侧 I3N=1200033.15=2119 （A）4额定频率fN我国规定标准工业频率为50Hz，故电力变压器的额定频率都是50HZ。5额定温升tN变压器内绕组或上层油的温度与变压器外围空气的温度（环境温度）之差，称为绕组或上层油的温升。在每台变压器的铭牌上都标明了该变压器的温升限值。我国标准规定（参见下节），绕组温升的限值为65，上层油温升的限值为55，并规定变压器周围的最高温度为40。因此变压器在正常运行时，上层油的最高温度不应超过95

10、。6阻抗电压百分数ud阻抗电压百分数，在数值上与变压器的阻抗百分数相等，表明变压器内阻抗的大小。阻抗电压百分数又称为短路电压百分数。短路电压百分数是变压器的一个重要参数。它表明了变压器在满载（额定负荷）运行时变压器本身的阻抗压降大小。它对于变压器在二次侧发生突然短路时，将会产生多大的短路电流有决定性的意义；对变压器的并联运行也有重要意义。短路电压百分数的大小，与变压器容量有关。当变压器容量小时，短路电压百分数亦小；变压器容量大时，短路电压百分数亦相应较大。我国生产的电力变压器，短路电压百分数一般在424的范围内。7. 空载损耗：是以额定频率的正弦交流额定电压施加于变压器的一个线圈上（在额定分接

11、头位置），而其余线圈均为开路时，变压器所吸取的功率，用以供给变压器铁芯损耗（涡流和磁滞损耗）8空载电流：变压器空载运行时，由空载电流建立主磁通，所以空载电流就是激磁电流。额定空载电流是以额定频率的正弱交流额定电压施加于一个线圈上（在额定分接头位置），而其余线圈均为开路时，变压器所吸取电流的三相算术平均值，以额定电流的百分数表示。9短路损耗：是以额定频率的额定电流通过变压器的一个线圈，而另一个线圈接线短路时，变压器所吸收的功率，它是变压器线圈电阻产生的损耗，即铜损（线圈在额定分接点位置，温度70）。10额定冷却介质温度对于吹风冷却的变压器，额定冷却介质温度，指的是变压器运行时，其周围环境中空气的

12、最高温度不应超过十40，以保证变压器满载额定负荷运行时，绕组和油的温度不超过额定允许值。所以，在铭牌上有对环境温度的规定。对于强迫油循环水冷却的变压器，冷却水源的最高温度不应超过30，当水温过高时，将影响冷油器的冷却效果。对冷却水源温度的规定值，标明在冷油器的铭牌上。此外还对冷却水的进口水压有规定，必须比潜油泵的油压低，以防冷却水渗入油中，但水压太低了，水的流量太小，将影响冷却效果，因此对水的流量也有一定要求。对不同容量和型式的冷油器，有不同的冷却水流量的规定。以上这些规定都标明在冷油器的铭牌上。下面以岱海电厂一期工程的#1主变压器为例，列出其技术规范如下：制 造 厂： 上海阿尔斯通变压器有限

13、公司型 号： DFP240000/550型 式： 户外、双绕组、油浸、单相电力变压器冷却方式： ODAF（强迫油循环风冷式）额定容量： 3240（MVA）额定电压： 550/3-22.520（kV）额定电流： 755.812000（高压单相低压单相）（A）相 数： 3周 波： 50（Hz）接线组别： YN，d11阻抗电压： 14%3.5%空载电流(%)：0.132（100额定电压时）；0.382（110额定电压时）空载损耗： 100（KW）负载损耗： 465（KW）效 率： 99.76允许温升： 绕组64 ， 顶层油54（）变压器质量（t）总质量： 212油质量： 33铁芯和绕组质量： 149

14、器身（油箱）质量：18冲击耐压水平（KV）高压绕组： 1550， 高压套管：1550高压中性点：325低压绕组： 200 低压套管：200冷却装置冷却器：4+1组，采用德国GEA公司全套进口产品。套管型式高压： T进口550KV/1250A 充油电容式低压： 沈变一分厂 25KV/16000A充油式分接头切换方式： 无励磁调压/中性点 分接头位置及参数、套管、TA规范等在此第二节 变压器的结构及附件较大容量的油浸式变压器一般是由铁芯、绕组、绝缘油、油箱、冷却装置、绝缘套管及一些保护装置等主要部分构成。图52所示为北仑港电厂755MVA主变外形。图52 北仑港电厂主变（755MVA）外形1高压套

15、管；2高压中性套管；3低压套管；4分接头切换操作器；5名牌；6油枕；7 冷却器风扇；8油泵；9油温指示器；10绕组温度指示器；11油位计；12压力释放装置；13油流指示器；14气体（瓦斯）继电器；15人孔；16干燥和过滤阀；17真空阀一、铁芯铁芯是变压器的磁路部分。为了降低铁芯在交变磁通作用下的磁滞和涡流损耗，铁芯材料采用厚度为0.35mm或更薄的优质硅钢片。铁芯由几种不同尺寸的硅钢片在其两面涂以绝缘漆后迭装而成。迭装的原则是接缝越小越好，第一层接缝与第二层接缝互相错开，迭片第二层压在第一层上，第三层压在第三层上，以此类推。如图5-3所示。目前广泛采用导磁系数高的冷轧晶粒取向硅钢片，采用450

16、斜接缝，以缩小体积和重量，也可节约导线和降低导线电阻所引起的发热损耗。如图5-4所示。 图5-3铁芯迭装图 图5-4 冷轧硅钢片迭装 铁芯包括铁芯柱和铁轭两部分。铁芯柱上套绕组，铁轭将铁芯柱连接起来，使之形成闭合磁路。铁芯只允许一点接地，接地片用厚度0.5、宽度不小于30的紫铜片，插入3-4级铁芯间，对大型变压器插入深度不小于80，其外露部分应包扎绝缘，防止短路铁芯。按照绕组在铁芯中的布置方式，变压器又分为铁芯式和铁壳式（或简称芯式和壳式）两种。铁芯式单相变压器，如图5-5所示，它有两个铁芯柱1，用上、下两个铁轭（2、3）将铁芯柱连接起来，构成闭合磁路。两个铁芯柱上都套有高压绕组5和低压绕组4

17、。通常，将低压绕组放在内侧，即靠近铁芯，而把高压绕组放在外侧，即远离铁芯，这样易于符合绝缘等级要求。另外高压绕组上常抽出几个线头作为调压，结构较为复杂，也是把高压绕组布置在外面的一个原因。铁芯式三相变压器有三相三铁芯柱式和三相五铁芯柱式两种结构，分别如图56和图57所示。图57所示的三相五铁芯柱式（或称三相五柱式）也称三相三铁芯柱旁轭式，它是在三相三铁芯柱式（或称三相三柱式）外侧加两个旁轭4（没有绕组的铁芯）而构成，但其上、下铁轭的截面和高度比普通三相三铁芯柱式的小。从而降低了整个变压器的高度。中、小容量的三相变压器都采用三相三铁芯柱式。大容量三相变压器，常受运输高度限制，故多采用三相五柱式，

18、例如北仑港电厂755MVA主变、石洞口二电厂773MVA主变都采用三相五柱式铁芯。岱海电厂采用的是单相三柱式铁芯，高低压绕组套装在中间铁芯上，两边铁芯用来构成磁路。壳式变压器铁芯基本结构，见图58和图59。图58所示铁芯为单相壳式变压器铁芯，具有一个中心铁芯柱3和两个分支铁芯柱（也称旁轭）4，中间一个铁芯柱的宽度为两个分支铁芯柱宽度之和。把全部绕组放在中间的铁芯柱上，两个分支铁芯柱好像“外壳”似的围绕在绕组的外侧，因而有壳式变压器之称。不过，有时亦称其为单相三柱式变压器。图59所示铁芯为三相壳式变压器的铁芯，可以看作由三个独立的单相壳式变压器并排合拢放在一起而构成。 芯式变压器结构比较简单，高

19、压绕组与铁芯的距离较远，绝缘较易处理。壳式变压器的结构比较坚固，制造工艺较复杂，高压绕组与铁芯柱的距离较近，绝缘处理较困难。壳式结构易于加强对绕组的机械支撑，使其能承受较大的电磁力，特别适用于通过大电流的变压器。壳式结构也用于大容量电力变压器。日本三菱电气公司生产的大型电力变压器中使用的壳式铁芯结构如图510所示。变压器有两个并联的磁路，铁芯水平布置，以包围绕组。硅钢片冲压成相同的宽度，分层叠置。硅钢片采用冷轧、磁性能极佳的晶粒取向硅钢片。由于冷轧硅钢片沿着碾轧方向有较小的损耗和较高的导磁系数，为充分利用这种硅钢片的导磁方向性，硅钢片在搭接处都冲压成45的斜度，即铁芯采用全斜接缝叠装法叠装。

20、图510 日本三菱电气公司的壳式铁芯结构在大容量变压器中，为了使铁芯损耗发出的热量能被绝缘油在循环时充分地带走，从而达到良好的冷却效果，通常在铁芯中还设有冷却油道。冷却油道的方向可以做成与硅钢片的平面平行，也可以做成与硅钢片的平面垂直。例如，北仑港电厂中的755MVA三相五柱式主变压器，其铁芯叠装时，在主铁芯柱和边柱的垂直方向上留有油流通道，通道数量分别为“横三纵一”和“横三”。二、绕组制作绕组时，对绕组的电气强度、耐热强度、机械强度等基本要求都要满足。变压器的绕组，按其高压绕组和低压绕组在铁芯上相互间的布置，有两种基本形式：同心式和交叠式。同心式绕组，参见前面图55和图56，高压绕组和低压绕

21、组均做成圆筒形，但圆筒的直径不同，然后同轴心地套在铁芯柱上。交叠绕组，又称为饼式绕组，参见前面图58，高压绕组和低压绕组各分为若干线饼，沿着铁芯柱的高度交错地排列着。交叠绕组多用于壳式变压器。芯式变压器一般都采用同心式绕组。为了绝缘方便，通常低压绕组装得靠近铁芯，高压绕组则套在低压绕组的外面，低压绕组与高压绕组之间，以及低压绕组与铁芯之间都留有一定的绝缘间隙和散热油道，并用绝缘纸筒隔开。同心式绕组根据绕制特点又可分为圆筒式、螺旋式、连续式和纠结式等几种型式。1圆筒式绕组圆筒式绕组是最简单的一种绕组，它是用绝缘导线沿铁芯高度方向连续绕制，绕制完第一层后，垫上层间绝缘纸再绕第二层。这种绕组一般用于

22、小容量变压器的低压绕组。2螺旋式绕组上述圆筒式绕组实际上也是螺旋式的，不过这里所讲的螺旋式绕组，每匝并联的导线数较多，是由多根绝缘扁导线沿着径向并联排列（一根压一根），然后沿铁芯柱轴向高度像螺纹一样一匝跟着一匝地绕制而成，一匝就像一个线盘。图511所示为螺旋式绕组导线匝间排列的一部分（只表示出其中4匝），每匝有6根扁导线并联，各匝不像圆筒式绕组那样彼此紧靠着，而是各匝之间隔一个空的沟道或垫以绝缘纸板，可构成绕组的盘间（匝间）散热油道。螺旋式绕组当并联导线太多时，就把并联导线分成两排，绕成双螺旋式绕组。为了减小导线中的附加损耗，绕制螺旋式绕组时，并联导线要进行换位。这种绕组一般为三相容量在800

23、KVA以上，电压在35以下的大电流绕组。例如，岱海电厂的单相240MVA升压变压器的低压（20KV）绕组就采用了螺旋式绕组。 图511螺旋式绕组纵剖面导线排列3连续式绕组连续式绕组是用扁导线连续绕制成若干线盘（也称线饼）构成，绕组各匝的排列如图512所示，相邻线盘间的连接是交替地在绕组的内侧和外侧，都用绕制绕组的导线自然连接，没有任何接头。这种绕组应用范围较大，一般用于三相容量为630KVA以上、电压为3110KV的绕组。4纠结式绕组纠结式绕组的外形与连续式相似，主要不同是，连续式绕组的每个线盘中电气上相邻的线匝是依次排列的，而纠结式绕组电气上相邻的线匝之间插入了绕组中的另一线匝，如图513所

24、示，以使实际相邻的匝间电位差增大。纠结式绕组焊头多、绕制费时。采用纠结式绕组的目的是为了增加绕组的纵向电容，以便在过电压时，起始电压比较均匀地分布于各线匝之间。纠结式绕组一般用于电压在110KV以上的高压绕组。图512 连续式绕组 图513 纠结式绕组导线排列绕组是变压器运行时的主要发热部件，为了使绕组有效地散热，除绕组纵向内、外侧设有油道外，对双层圆筒形绕组，在其内外层之间，多用绝缘的撑条隔垫开，以构成纵向油道；对线饼式绕组，例如螺旋式、连续式、纠结式等绕组，每两个线饼之间也用绝缘板条隔开构成横向油道。纵向和横向油道是互相沟通的。三、油箱变压器油箱有平顶和拱顶两种。6000KVA及以下的小型

25、变压器的油箱由箱壳和箱盖组成，变压器的器身就放在箱壳内，将箱盖打开就可吊出器身进行检修，属平顶油箱。大、中型变压器，由于器身庞大和笨重，起吊器身不便，都做成箱壳可吊起的结构，如图514所示。这种箱壳好像一只钟罩，当器身要检修时，吊去较轻的箱壳，即上节油箱，器身便全部暴露出来了，属拱顶油箱，有时也称为钟罩式油箱。大容量变压器的油箱广泛采用全封闭结构，即主油箱与油箱顶部钢板之间或上节油箱与下节油箱之间都采用焊接焊死，不使用密封垫，以防止密封不牢靠。为便于检修，在适当部位开有人孔，门或手孔门。例如，北仑港电厂的三相五柱式主变和平圩电厂的单相三柱式（壳式）主变采用箱式全封闭结构，它们的主油箱与油箱顶部

26、盖板用焊接焊死，而扬州第二发电厂的三相壳式主变则是在油箱下都（上、下节油箱交接处）焊死。它们在现场安装时不需要吊芯检查。四、储油器（油枕）、油位计及呼吸器油箱内的变压器油，当温度变化时，其体积会膨胀或收缩。为了使油箱内的油面能自由地升降，而又要求不会有大面积油面与空气接触，在变压器箱盖上部加装一只圆筒形的钢制储油器 （也称油枕或油膨胀器）。储油器内的油面高度随油箱中油温变化而变动，储油器容积一般为变压器油总容积的10%左右，应能满足环境温度最高、满负荷运行时变压器油不溢出，也能保证环境温度最低、变压器在停运时储油器内有油。在储油器的一侧装有油位计，以便观察油位的高低。大型变压器常采用在储油器中

27、加装隔膜或充氮气等措施。图515所示为一种隔膜式油枕（储油器），采用薄膜（隔膜2）使油与大气隔离。油枕为水平圆柱体，在中分面的法兰夹着一层薄膜2，把油枕内部空间分隔成上、下两部分，薄膜以下是 变压器油，薄膜以上是空气。薄膜的材料是尼龙布上覆盖着睛基丁二稀橡胶，具有极低的透气性和较高的抗油性及低温适应性（43）。薄膜寿命，在60油温驱动薄膜10万次后仍正常。油枕的油箱1能承受全真空，因此在油枕安装好后，仍能实现真空注油。薄膜的空气侧接有一个呼吸器与大气相通。 图515 隔膜式油枕l油箱；2隔膜；3吊环；4油位表；5油位计连杆；6手孔；7呼吸器法兰；8接本体法兰；9充油法兰；10支架 图516 橡

28、胶容器式油枕 油位计，在中小变压器上，常在油枕端侧装设一只可直接观察油位的玻璃油位汁。在中、大型变压器上，玻璃油位计已不能满足要求，而装设其他形式的油位计。图517所示为大容量变压器上用得较多的一种指针式油位计，也称度盘式油位计。这种油位计的原理是机械传动和电磁耦合的原理。其设在油枕外部的指示表与内部传动机构之间用非磁性金属板隔开，是气密的（即不透气的），保证了油枕处的密封性。浮子随油枕内的油位升降而升降，通过连杆（支臂）和齿轮将浮子的升降转变为转子磁铁的转动。以上机构均设在油枕内腔。与油枕内侧的转子磁铁对应的定子磁铁（实为从动磁铁）在油枕外部，它通过非磁性金属板与油枕内转子磁铁耦合，因而油枕

29、此处是完全不透油和不透气的。油枕内侧转子磁铁的转动，带动外部从动磁铁转动相同的角度，与从动磁铁相连的指针也转动同样的角度。刻度盘上标有010，但它们是浮球位置的最大和最小位移，并被分成均匀的刻度。油位计上还装有微型开关，当指针轴转到限位角度时，微型开关动作，接通电路，发出报警信号。呼吸器，为了能使储油器内的油面自由地升降，而又防止空气中的水分和灰尘进入储油器内油中，变压器的储油器通过一根管道，再经一个呼吸器（又称换气器）与大气连通。呼吸器内装有干燥剂（或称吸湿剂），通常采用硅胶。图518所示为一种小型的吸湿过滤式呼吸器，它包括硅胶容器、带油槽的过滤器和位于顶部的连接法兰。当变压器油枕内的油位升

30、降时，外界空气通过油槽和过滤器进入，滤除进入的空气中的灰尘，然后使清洁后的空气通过硅胶，它吸收掉所有的水分，仅使干燥的空气进入变压器油枕内。利用油槽使硅胶与大气隔开，从而使硅胶仅吸收进入空气中的水分，这样可延长硅胶的使用寿命。吸湿室内装的干燥剂是浸有氯化钴的硅胶，其颗粒在干燥时是蓝色的，但是随着硅胶吸收水分接近饱和时，粒状硅胶就转变成粉白色或红色，据此可判断硅胶是否已失效。受潮后的硅效可通过加热烘干而再生，当硅胶颗粒的颜色变成钴蓝色时，再生工作就完成了。五、分接开关变压器分接头切换开关，简称分接开关，是用来调节绕组（一般为高压绕组）匝数的装置。变压器为适应电网电压的变化，在其高压绕组（或中压绕

31、组）设有一定数量的抽头（即分接头）。如果切换分接头必须将变压器从电网切除后进行，即不带电才能切换，称为无励磁调压，这种分接开关称为无励磁分接开关，也称为无载调压分接开关。如果切换分接头可以在带负荷下进行，则为有载调压，这种开关称为有载分接开关，装有有载分接开关的变压器称为有载调压变压器。分接开关一般安装在箱盖上并埋入油箱内，其操动机构安装在箱盖或箱壳侧面。有载分接开关，是在不停电情况下切换，结构较复杂。就其结构形式可简单分为组合式有载分接开关和复合式有载分接开关。组合式有载分接开关有下述部件构成： 快速机构（弹簧储能释放）切换开关动力源 切换机构转换负荷电流 组 切换开关 过渡电阻器桥接过渡电

32、路的支路 合 油室防止油室内污油与变压器本体油相混式 传动机构选择器的动力源 有 分接选择器 触头系统选择分接头 载 转换选择器扩大调压级数分 齿轮传动机构分接开关传动的动力源 接 电动机构 分接位置控制的指示机构控制和指示分接位置 伞齿轮箱和传动轴与分接开关的联结装置复合式有载分接开关把组合式有载分接开关的切换开关和分接选择器的性能合二为一，因此，结构上是把切换开关的切换机构与分接选择器触头系统合并，形成选择开关的切换机构，其他部件保持不变。六、绝缘套管变压器绕组的引出线从箱内穿过油箱引出时，必须经过绝缘套管，以使带电的引线绝缘。绝缘套管主要由中心导电杆和瓷套组成。导电杆在油箱内的一端与绕组

33、连接，在外面的一端与外线路连接。绝缘套管的结构主要取决于电压等级。电压低的一般采用简单的实心瓷套管。电压较高时，为了加强绝缘能力，在瓷套和导电杆间留有一道充油层，这种套管称为充油套管。电压在110KV以上时，采用电容式充油套管，也简称为电容式套管。套管内绝缘油与变压器本体油和大气隔绝，具有防潮能力强、绝缘强度高、油质稳定、重量轻、安装方便等特点。电容式套管，除了在瓷套内腔中充油外，在中心导电杆（空心铜管）与安装法兰之间，还有包着导电杆的电容式绝缘体，作为法兰与导电杆之间的主绝缘。电容式绝缘体是用油纸（或单面上胶纸）加铝箔卷制成型。卷制时，是在油纸（绝缘纸）每卷到一定厚度，例如12mm时即卷一层

34、铝箔，这样从内到外表面就形成多个同心的圆柱形电容串联。目的是利用电容分压原理，使径向和轴向电位分布趋于均匀，以提高绝缘击穿强度。有的电容式套管，则是环绕着导电杆包有几层贴附有铝箔的绝缘纸筒，各纸筒之间还留有筒形空间，构成有效的冷却通道，用以散热，以提高载流容量和热稳定性。高压电容式充油套管的一种结构如图519所示。 套管的储油柜为全密封结构，因而避免了大气的侵蚀，为避免温度增高时油体积膨胀造成油套管内压力过大，在储油柜上部留有一定空间缓冲，装有油位计供观察油位。图519 高压电容式充油套管 1顶端螺帽；2可伸缩连接段；3顶部储油室；4油位计；5空气侧瓷套；6导电管；7变压器油；8电容式绝缘体；

35、9压紧装置；10安装法兰；11安装电流互感器处；12油侧瓷套，13底端螺帽；14密封塞七、变压器油油浸式变压器中使用的变压器油，是从石油中提炼出来的矿物油，其介质强度高、粘度低、闪燃点高、酸碱度低、杂质与水分极少。变压器油的绝缘电阻、介质损耗、击穿电压等电气性能要求很高，它在变压器中既作绝缘介质又是冷却介质，在使用过程中由于油中混入轻原油、水分、杂质、气体水溶性酸和碱、等影响电气化学性能的物质，变压器油的使用寿命大大缩短，进而对绕组、绝缘材料造成一定的破坏。在使用中要采取防止油劣化的对策，如全密封、充氮保护、空气过滤、热虹过滤等。如变压器油劣化不符合标准，可对其进行处理，具体方法有：1、净化，

36、采用压力过滤法、热油真空法、沉淀法；2、再生，采用硅胶再生、白土法、化学再生。第三节 变压器的冷却系统电力变压器的冷却系统包括两部分：内部冷却系统，它保证绕组、铁芯的热量散入到周围的介质中；外部冷却系统，保证介质中的热散到变压器外。根据变压器容量的大小，介质和循环种类的不同，变压器采用不同的冷却方式。一、冷却方式的表示表51 冷却种类的表示介质种类代号循环种类代号矿物油、可燃性液体O自然循环N不燃性合成绝缘流体L强迫循环油非导向F气体G强迫循环油导向D水W空气A变压器的冷却方式一般采用四个代号组合来表示，按照从左到右分别表示如下表52 变压器的冷却方式表示方法代号1代号2代号3代号4表示与线圈

37、相接触的冷却介质表示与外部冷却系统相接触的冷却介质冷却介质种类循环种类冷却介质种类循环种类例如：ONAN表示油浸自冷式，即内部油自然循环，外部空气自然循环二、变压器的冷却方式油浸式电力变压器的冷却方式，按其容量的大小，冷却系统可分为：油浸自冷式、油浸风冷式、强迫油循环风冷式、强迫油循环水冷式等几种。1、油浸自冷式油浸自冷式冷却系统没有特殊的冷却设备，油在变压器内自然循环，铁芯和绕组所发出的热量依靠油的对流作用传至油箱壁或散热器。按变压器容量的大小，又可分为三种不同的结构：1、平滑式箱壁。容量很小的变压器采用这种结构，箱壳是用钢板焊接而成，箱壁是完全平滑的；2、散热筋式箱壁。在平滑箱壁上焊接一些

38、散热筋，扩大了与空气接触的面积，适合于容量稍大的变压器；3、散热管或散热器式冷却。容量更大些的变压器，为了增大油箱的冷却表面，则在油箱外加装若干散热器，散热器就是具有上、下联箱的一组散热管，散热器通过法兰与油箱连接，是可拆部件。图520所示为带有散热管的油浸自冷式变压器的油流路径。变压器运行时，油箱内的油因铁芯和绕组发热而受热，热油会上升至油箱顶部，然后从散热管的上端入口进入散热管内，散热管的外表面与外界冷空气相接触，使油得到冷却。冷油在散热管内下降，由管的下端再流入变压器油箱下部，自动进行油流循环，使变压器铁芯和绕组得到有效冷却。油浸自冷式冷却系统结构简单、可靠性高，广泛用于容量10，000

39、kVA以下的变压器。 图520 油浸自冷式变压器油流路径1一油箱；2一铁芯与绕组；3一散热管2、油浸风冷式油浸风冷式冷却系统，也称油自然循环、强制风冷式冷却系统。它是在变压器油箱的各个散热器旁安装一个至几个风扇，把空气的自然对流作用改变为强制对流作用，以增强散热器的散热能力。它与自冷式系统相比，冷却效果可提高150200，相当于变压器输出能力提高2040。当负载较小时，可停止风扇而使变压器以自冷方式运行，当负载超过某一规定值，例如70额定负载时，可使风扇自动投入运行。这种冷却方式广泛应用于10，000kVA以上的中等容量的变压器。图521 强迫油循环风冷式冷却系统结构3、强迫油循环风冷式强迫油

40、循环风冷式冷却系统用于大容量变压器。这种冷却系统是在油浸风冷式的基础上，在油箱主壳体与带风扇的散热器（也称冷却器）的连接管道上装有潜油泵。油泵运转时，强制油箱体内的油从上部吸入散热器，再从变压器的下部进入油箱体内，实现强迫油循环。冷却的效果与油的循环速度有关。如图521所示为大型变压器使用的强迫油循环风冷式冷却系统种的冷却结构。4、强迫油循环水冷 强迫油循环水冷却系统由潜油泵、冷油器、油管道、冷却水管道等组成。工作时，变压器上部的油被油泵吸入后增压，迫使油通过冷油器时，利用冷却水冷却油。因此，这种冷却系统中，铁芯和绕组的热先传给油，油中的热再传给冷却水。这种冷却方式效果很好，但变压器的密封要求

41、很高，而且冷却过程中油压必须高于冷却水的压力。如图522所示强迫油循环水冷式冷却系统结构。图522 强迫油循环水冷式冷却系统结构1变压器；2潜油泵；3冷油器；4冷却水管，5油管道第四节 变压器的安全保护装置变压器在运行过程中，有时会遇到突然短路、空载合闸、过负荷、线圈匝间层间短路等不良现象，在变压器上采取一定措施，如安装一些保护装置，可有效预防这些突发故障，保护变压器长期稳定运行中不受损坏。下面简单介绍一些常用保护装置。一、气体继电器气体继电器又称瓦斯继电器。它装在油枕与主油箱之间的连接管路上。气体继电器的作用是当变压器内部发生绝缘击穿，线圈匝间短路及铁芯多点接地过热等故障时，产生大量气体或油

42、流，气体从油箱上升进入油枕时，使气体继电器的触点动作，发出信号或切断电源保护变压器。另外，利用气体继电器还可以观察气体的颜色及数量，并取气样分析。气体继电器应保持水平，箭头朝向储油柜，放气塞应低于储油柜最低油面50。联管朝向储油柜方向应有1%1.5%的升高坡度，便于少量气体排到储油柜中。1、挡板式瓦斯继电器挡板式瓦斯继电器，也称其为浮子式瓦斯继电器，是目前使用最多的一类气体继电器。在继电器内装有由浮球和浮球与挡板带动的上、下两个开关系统：上部开关系统包括磁性开关、支架及上浮球，而磁性开关是由永久磁铁和一对干簧触点（磁性触点）组成；下部开关系统包括磁性开关、支架、下浮球及挡板和磁铁。其工作原理如下：变压器正常运行时，瓦斯继电器中完全充满变压器油，浮力使两个浮球都处于最高的正常位置，挡板处于垂直向上位置，挡住主油道。当变压器内发生轻微故障时，产生的气体向上途经瓦斯继电器，会聚积在其壳内的上部空腔，迫使壳内油位下降，导致上浮球也下降，引起跟浮球连在一起的永久磁铁接近干簧触点，当接近到一定限度时，便吸动干簧触点使其闭合，发出报警信号。此时，下浮球和挡板并不改变位置，因为油位降到一定程度后，产生