电力变压器基础知识

来源：电气运行

1.电力变压器的分类和型号

1.按用途分类

(1)升压变压器:电厂向外输电。

(2)降压变压器:供电局变电站用作变压器。

(3)配电变压器:向用户供电。

(4)工厂变压器:为电厂提供内部用电。

(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，一侧连接交流电，另一侧连接换流阀。

(7)整流变压器:火电厂供电除尘。

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、接触变等。

(3)自藕变压器:用于降压变压、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。

三、按结构分类

(1)单相变压器:330~10000kV变压器。

(2)三相变压器:10~5000 kV变压器。

(3)组合式变压器:将变压器分成几个部分，到达现场后组合成交通不便区域的变压器。

4.按冷却方式分类

(1)油浸式变压器:10~10000kV变压器。

(2)干式变压器:10~110 kV变压器。

（3）SF6变压器：目前用于110 kV变压器。

5.电力变压器型号

(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

铜线圈和双线圈不需要添加符号

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

2、电力变压器线圈

线圈是电力变压器中较重要、较复杂的部件，由铜(或铝)导线绕组，再加上特殊的绝缘部件。

1.螺旋线圈

螺旋线圈的主要特点是并联线的根数较多，线圈绕成螺旋形，线圈为一个匝。螺旋线圈机械稳定性好，散热性好，工艺性好，广泛应用于变压器的低压大电流线圈。

根据电流的大小，螺旋线圈可绕成单螺旋、双螺旋和四螺旋。

2.连续线圈

当线圈是由几个不需要焊接的线段沿轴向分布的线圈时，称为连续线圈。

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以上电压变压器。由一些纠结线段（蛋糕）和一些连续线段组成的线圈称为纠结连续线圈，用于66 kV以上电压变压器。

由于不相邻匝插入线圈相邻匝，形成交错纠结线段，形成纠结线圈，增加线圈纵向电容，提高沿线圈轴向高度的冲击电压分布特性，广泛应用于各种高压线圈。

4.内屏蔽线圈

内屏蔽连续线圈是通过增加线段间的串联电容来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线段内，绝缘后在线段中悬挂电容线匝端头。电容线匝没有电流，只在冲击电压下工作。

内屏蔽连续线圈有两段跨接、四段跨接、八段跨接和分段连接。

三、电力变压器的铁心

铁芯也是电力变压器的重要组成部分。它由高导磁性硅钢板堆积，然后用钢夹或玻璃丝带夹紧。

1、硅钢片

电力变压器使用的硅钢板为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

各种单相变压器采用单相二柱铁芯。

(2)高压大容量单相变压器采用单相段柱旁轭式铁芯。

(3)高压和超高压大容量单相变压器采用单相二柱旁轭铁芯。

(4)三相三柱是各种三相变压器的铁芯。

(5)大容量三相变压器采用五柱铁芯。

四、油浸式变压器油箱

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.钟罩式油箱广泛应用于110~500kV油浸式变压器。

3.全密封油箱即将焊死，近年来才用于110kV以上油浸式变压器。

五、油浸式变压器储油柜

变压器储油柜有两种功能，一种是为变压器油提供热膨胀和冷缩空间，另一种是将变压器油与外部大气分离，防止变压器油老化。

1.胶囊储油柜用橡胶胶囊将变压器油与外部大气隔开，为变压器油提供热胀冷缩空间。

2.隔膜储油柜用橡胶隔膜将变压器油与外部大气隔开，为变压器油提供热胀冷缩空间。

3.波纹储油柜，由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，为变压器油提供热胀冷缩空间。波纹储油柜分为内油式和外油式。内油性能好，但体积大。

六、油浸式变压器的冷却方法

1.表示冷却模式的符号

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—强制循环(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以下纯瓷绝缘套管

该套管有两种结构：导杆式和穿缆式。变压器低压套管采用导杆式；10~20采用穿缆式kV高压出线。

2、40kV以下大电流套管

该套管有导杆式和电容式两种结构。导杆纯瓷套管用于中容量发电机变压器的低压绕组出线；电容套管用于大型发电机变压器的低压绕组出线。

3、66kV以上油纸电容套管

该套管的内部绝缘是由绝缘纸和铝箔交替缠绕而成的电容芯。电容芯与瓷套之间充满绝缘油。套管与绕组之间的连接有导杆式和电缆式。油纸电容芯由0组成.08~0.12mm厚电缆纸和0.01mm厚铝箔交替缠绕在导电管上。

4、66 kV以上胶纸电容套管

套管的内部绝缘是由粘合纸和铝箔交替缠绕而成的电容芯。电容芯与瓷套之间充满绝缘油，套管下部不需要瓷套。但是这个套管tanδ大，粘合纸容易开裂，产生局部放电，已停止生产。

5.树脂浇注电容套管

该套管的主绝缘也是由绝缘纸和铝箔交替缠绕而成的电容芯，然后浇筑环氧树脂，成为固体绝缘套管。该套管可用作油气套管，上部覆盖GIS在管道内，之间充入SF6气体；将变压器油浸入下部。

八、电力变压器的调压方法

1、调压方式

变压器的压力调节方法有两种：励磁压力调节和负载压力调节。无励磁压力调节，又称无负载压力调节，是在变压器停止运行、无负载状态下进行的压力调节；负载压力调节是在变压器运行和负载状态下进行的压力调节。无励磁压力调节的压力调节装置称为无负载分离开关；负载压力调节装置称为负载分离开关。

2.有载调压位置

变压器有三个位置：中性点调压、中压线端调压和高压线圈线端调压。其中，性点调压的结构和工艺相对简单，应用广泛。

3.有载调压开关

调压开关也是分接开关。目前，我国生产的有载分接开关质量不够好。大多数有载分接开关依赖进口，包括德国MR和瑞典ABB公司进口较多。

九、变压器油

1.变压器油的成分

变压器油是由许多不同分子量的碳氢化合物分子组成的矿物子组成，主要是烷烃、环烷烃和少量芳香烃。

2.变压器油和品牌的功能

油浸式变压器绝缘油变压器油。变压器油不仅具有绝缘作用，而且具有散热作用。

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号油的凝固点为零下45℃。

25号变压器油属于石蜡基油，45号变压器油为环烷基油。过去，45号变压器油将从国外进口，现在新疆克拉玛依炼油厂也可以生产。

十、电力变压器制造工艺

电力变压器由机身和附件组成。机身由线圈、绝缘件、铁芯、分接开关、变压器油和油箱组成。变压器附件包括储油柜、冷却器、外壳、气体继电器、压力释放器和温度计。其中，冷却器、绝缘油、外壳、分接开关、气体继电器、压力释放器和温度计均从外部采购。以下只是几个主要部件的制造过程。

1.线圈绕组:安装绕组骨架-绕组线圈-导线焊接-绝缘-线圈整形-线圈。

2.铁芯组装:硅钢板切割-去毛刺-叠加铁芯-装拉板和屏蔽-绑扎铁芯-铁芯试验-装铁芯夹件。

3.绝缘加工:绝缘切割-去毛刺-倒园角-防潮处理。

4.油箱及储油柜加工:钢板切割-油箱焊接-除锈-喷砂-底漆-喷漆-机械强度试验。

5.总装配:装铁芯-装油箱管道-套线圈-叠装上的铁轭-装分接开关-焊接引线-包引线绝缘-半成品试验-机身干燥-整理机身-油箱装配-附件装配-注油-密封试验-热油循环-静态放置。

十一、电力变压器出厂试验

电力变压器的出厂试验分为三种类型：例行（出厂）试验、型式试验和特殊试验。例行试验是每台变压器出厂时进行的试验项目，通常称为出厂试验；型式试验是在一种产品中抽取1~2台变压器进行的试验项目；特殊试验是用户提出并与制造商协商的试验项目。

1.高压绝缘试验的基本要求和规定

变压器绕组按较高运行电压Um以及相应的绝缘水平，下表为国家标准GB1094.3-2003 第三部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙。

2.例行(出厂)试验项目

(1)绕组直流电阻测量:所有分接引出端的测量。

(2)变比测量:测量所有分接位置。

(3)接线组检测:在额定分接位置进行检测。

(4)测量绝缘电阻、吸收比和极化指数:220kV以上变压器只能测量极化指数。

（5）绕组tanδ和电容量： 35kV以上变压器必须进行tanδ测量。.

（6）套管tanδ和电容量：66kV以上电容套管应进行tanδ和电容量

(7)变压器油试验:油化分析、绝缘强度、tanδ、750kV以上变压器还需要油中的粒度。此外，油化分析和油色谱分析应在整个试验过程中反复进行。

（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:放电量不作为评估，仅作为高压试验的参考。

(11)雷电全波冲击试验:220kV及以上、120MVA以上变压器.

(12)操作冲击试验:330 kV以上变压器。

110 kV以上变压器。

(14)低压绕组和中性点外部施工频率耐压试验。

(15)局部放电试验:本次试验作为出厂试验值的考核试验。

(16)油流带电测量:330 kV及以上带油泵的变压器。

(17)转动油泵局部放电试验:330 kV以上带油泵的变压器。

2.型式试验项目

(1)温升试验。

(2)雷电截波试验。

(3)中性点雷电全波冲击试验。

(4)无线电干扰试验

3.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)空载电流谐波测量。

(4)风扇电机和油泵电机吸收的功率测量。

(5)测量暂态电压传输特性。

(6)承受短路能力试验。