浅析定西干式变压器结构及工作原理

一、定西干式变压器的分类由于定西干式变压器的应用范围十分广泛，因此它的种类很多，主要有以下几种。（一）按用途分类1、定西干式变压器：用来传输和分配电能，是所有定西干式变压器中用途***广、生产量******的一种定西干式变压器。系统远距离输送一定的电功率，电压越低则电流越大，消耗在输电线路上的电阻损耗越大；若要减小输电线电阻以输送大电流，就要用大截面的输电线而消耗较多的导体材料。所以，为了减小输电线路上的电阻损耗和节约导体材料，目前系统的输电线路都采用高压输电。由于受到绝缘水平的限制，发电厂的同步发电机一般输出的额定电压为20kv（发电机额定。电压越高对发电机各部分的绝缘要求就越高），而一般高压输电线路的额定电压为 110kv、220 kv、330 kv、500 kv、750 kv，这就需要用定西干式变压器将电压升高后再送人输电线路；当电能经过高压输电线路传输到用电区后，必须用降压定西干式变压器把输电线路上的高电压降下来，才能供给我们一般情况下所使用的动力用电和照明用电。系统中存在许多定西干式变压器，通过这些定西干式变压器的作用产生了不同等级的电压从而能够满足不同的需要。2、仪用定西干式变压器：包括电流互感器和电压互感器，在测量系统中使用。它们能够把大电流变换成小电流，或把高电压变换成低电压，从而隔离大电流或高电压以便于安全地进行测量工作。3、自耦定西干式变压器：容量较大的异步电动机降压起动时常用自耦定西干式变压器实现降压。在实验室中，经常要使用自耦定西干式变压器，可以很方便地调节输出电压。4、专用定西干式变压器：如电解用的整流定西干式变压器，焊接用的电焊定西干式变压器以及供无线电通信用的特殊定西干式变压器等。（二）按相数分类按相数分主要有两类：1、单相定西干式变压器，用于单相交流电系统；2、三相定西干式变压器，用于三相交流电系统。（三）按结构分类按结构分类主要有心式定西干式变压器和壳式定西干式变压器两类。1、心式定西干式变压器：其结构特点是绕组包围铁心，定西干式变压器都采用心式结构。2、壳式定西干式变压器：其结构特点是铁心包围绕组，设备中的小定西干式变压器一般采用这种结构。该结构的定西干式变压器机械强度高，铁心散热比较容易。此外还有其他的分类方法。例如，按照绕组数目来区分，则有双绕组定西干式变压器、三绕组定西干式变压器等；按冷却方式来区分，则有干式定西干式变压器和定西干式变压器，定西干式变压器还可进一步分为油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环风冷或水冷等型式。虽然定西干式变压器的种类很多，但各种定西干式变压器运行时的基本物理过程及分析定西干式变压器运行性能的基本方法，大体上都是一样的。二、定西干式变压器的结构简介：定西干式变压器的基本结构部件是铁心和绕组，由它们组成定西干式变压器的器身。为了改善散热条件，大、中容量定西干式变压器的器身浸入盛满定西干式变压器油的封闭油箱中，各绕组与外电路的连接则经绝缘套管引出。为了使定西干式变压器安全可靠地运行，还设有储油柜、气体继电器和安全气道等附件。（一）铁心铁心既作为定西干式变压器的磁路；又作为定西干式变压器的机械骨架。为了提高导磁性能、减少交变磁通在铁心中引起的损耗，定西干式变压器的铁心都采用厚度为0.35-0.5ｍｍ的电工钢片叠装而成。电工钢片的两面涂有绝缘层，起绝缘作用。大容量定西干式变压器多采用高磁导率、低损耗的冷轧电工钢片。定西干式变压器的铁心一般都采用心式结构，其铁心可分为铁心柱（有绕组的部分）和铁轭（联接两个铁心柱的部分）两部分。绕组套装在铁心柱上，铁轭使铁心柱之间的磁路闭合。在铁心柱与铁轭组合成整个铁心时，多采用交叠式装配，使各层的接缝不在同一地点，这样能减少励磁电流，但缺点是装配复杂，费工费时。在一般定西干式变压器中，铁心柱截面采用外接圆的阶梯形。只有当定西干式变压器容量很小时才采用方形。交流磁通在铁心中会引起涡流损耗和磁滞损耗，使铁心发热。在大容量定西干式变压器的铁心中，往往设置油道。铁心浸在定西干式变压器油中，当油从油道中流过时，可将铁心中的热量带走。（二）绕组绕组是定西干式变压器的电路部分，用来传输电能，一般分为高压绕组和低压绕组。接在较高电压上的绕组称为高压绕组；接在较低电压上的绕组称为低压绕组。从能量的变换传递来说，接在电源上，从电源吸收电能的绕组称为原边绕组（又称一次绕组或初级绕组）；与负载连接，给负载输送电能的绕组称副边绕组（又称二次绕组或次级绕组）。绕组一般是用绝缘的铜线绕制而成。高压绕组的匝数多、导线横截面小；低压绕组的匝数少、导线横截面大。为了保证定西干式变压器能够安全可靠的运行以及有足够的使用寿命，对绕组的电气性能、耐热性能和机械强度都有一定的要求。绕组是按照一定规律连接起来的若干个线圈的组合。根据高压绕组和低压绕组相互位置的不同，绕组结构型式可分为同心式和交叠式两种。同心式绕组是将高压绕组和低压绕组同心地套装在铁心柱上。为了绝缘方便，低压绕组紧靠着铁心，高压绕组则套装在低压绕组的外面，两个绕组之间留有油道。油道一是作为绕组间的绝缘间隙；二是作为散热通道，使油从油道中流过冷却绕组。在单相定西干式变压器中，高、低压绕组均分为两部分，分别套装在两铁心柱上，这两部分可以串联或并联；在三相定西干式变压器中属于同一相的高、低压绕组全部套装在同一铁心柱上。同心式绕组的结构简单、制造方便，心式定西干式变压器一般都采用这种结构。交叠式绕组是将高压绕组和低压绕组分成若干线饼，沿着铁心柱交替排列而构成。为了便于绝缘和散热，高压绕组与低压绕组之间留有油道并且在***上层和***下层靠近铁轭处安放低压绕组。交叠式绕组的机械强度高，引线方便，壳式定西干式变压器一般采用这种结构。（三）油箱及附件1、油箱：油箱就是定西干式变压器的外壳。定西干式变压器在运行中绕组和铁心会产生热量，为了迅速将热量散发到周围空气中去，可采用增加散热面积的方法。定西干式变压器油箱的结构型式主要有平板式、管式等。对容量较大的定西干式变压器，采用在油箱壁的外侧装有散热管的管式油箱来增加散热面积，当油受热膨胀时，箱内的热油上升到油箱的上部，经散热管冷却后的油下降到油箱的底部，形成自然循环，把热量散发到周围空气中。对大容量定西干式变压器，还可采用强迫冷却的方法，如用风扇吹冷定西干式变压器等以提高散热效果。定西干式变压器油由高、低压绕组套装在铁心上总称为器身，器身放在油箱中，油箱中充以定西干式变压器油。2、定西干式变压器油：定西干式变压器油是一种矿物油，具有很好的绝缘性能。定西干式变压器油起两个作用：①在定西干式变压器绕组与绕组、绕组与铁心及油箱之间起绝缘作用，提高绕组的绝缘强度。因为油的绝缘性能比空气好。②定西干式变压器油受热后产生对流，对定西干式变压器铁心和绕组起散热作用，因为通过油受热后的对流作用，可以将绕组及铁心的热量带到油箱壁，再由油箱壁散发到空气中去。对定西干式变压器油的要求是：介质强度高；着火点高；粘度小；水分和杂质含量尽可能少。3、储油柜：定西干式变压器油受热后要膨胀，因此油箱不能密封。为了减小油与空气的接触面积，定西干式变压器安装有储油柜。储油柜固定在油箱顶上并用管子与油箱直接连通，储油柜的上部有加油栓，可以向定西干式变压器内补油，油箱的下部有放油活门，可以排放定西干式变压器油。储油柜使油箱内部与外界空气隔绝，减少了油氧化及吸收水分的面积。储油柜内的油面高度被在一定范围内，当油受热膨胀时，一部分油被挤入储油柜中使油面升高，而油遇冷收缩时，这部分油再流回油箱使油面降低。储油柜的大小应能满足定西干式变压器在各种可能的运行温度下，油面的升降总是能保持在储油柜的范围内。储油柜的一侧有油位计，可查看油面高度的变化。另外，储油柜上还装有吸湿器，它是一种空气过滤装置，外部空气经过吸湿器干燥后才能进人储油柜，从而使油箱中的油不易变质损坏。4、气体继电器（瓦斯继电器）： 装在定西干式变压器的油箱和储油柜间的管道中，主要保护装置。内部有一个带有水银开关的浮筒和一块能带动水银开关的挡板。当定西干式变压器发生故障，产生的气体聚集在气体继电器上部，油面下降，浮筒下沉，接通水银开关而发出信号；当定西干式变压器发生严重故障，油流冲破挡板，挡板偏转时带动一套机构使另一水银开关接通，发出信号并跳闸，切除定西干式变压器的电源。5、安全气道（防爆管）： 大容量定西干式变压器的油箱盖上还装有安全气道，它是一个长的钢筒，下面与油箱相通，上端装有防爆膜。当定西干式变压器内部发生严重故障产生大量气体时，油箱内部压力迅速升高而冲破安全气道上的防爆膜，喷出气体，消除压力，以免产生重大事故。6、分接开关： 在系统，为了使定西干式变压器的输出电压在允许变化的范围内，定西干式变压器的原边绕组匝数要求在一定范围内调节，因而原绕组一般备有抽头，称为分接头。利用开关与不同接头连接，可改变原绕组的匝数，达到调节电压的目的。分接开关分为有载调压分接开关和无载调压分接开关。7、绝缘套管： 装在定西干式变压器的油箱盖上作用是把线圈引线端头从油箱中引出，并使引线与油箱绝缘。电压低于1KV采用瓷质绝缘套管，电压在10-35KV采用充气或充油套管，电压高于110KV采用电容式套管。8、测温装置： 监测定西干式变压器的油面温度。小型的定西干式变压器用水银温度计，较大的定西干式变压器用压力式温度计。