電力變壓器結(jié)構(gòu)與原理

電力變壓器結(jié)構(gòu)與原理1、變壓器種類如何？答：變壓器種類有：（1）按結(jié)構(gòu)分：雙卷變壓器、三卷變壓器和自藕變壓器。（2）按相數(shù)分：?jiǎn)蜗嘧儔浩鳌⑷嘧儔浩?。?）按調(diào)壓方式分：無載調(diào)壓變壓器和有載調(diào)壓變壓器。（4）按冷卻介質(zhì)分：油浸變壓器、干式變壓器和充氣變壓器。（5）按冷卻方式分：油浸自冷變壓器、油浸風(fēng)冷變壓器、油浸水冷變壓器、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷變壓器和水冷變壓器。（6）按用途分：電力變壓器、試驗(yàn)用變壓器、測(cè)量變壓器（互感器）、礦用變壓器、調(diào)壓器、電抗器、整流變壓器、電焊變壓器、沖擊變壓器等。（7）按中性點(diǎn)絕緣水平分：全絕緣變壓器和半絕緣變壓器。2、電力變壓器主要由哪些部件組成？答：電力變壓器主要由下列部件：器身、油箱、油枕、套管、散熱器等組成。器身由鐵芯、線圈組成，線圈包括原線圈和副線圈。油箱上裝有防爆筒（壓力釋放器）、呼吸器、瓦斯繼電器、溫度計(jì)等。3、變壓器是怎樣運(yùn)行的？答：當(dāng)變壓器的原線圈的兩端接入電源后，原線圈中就有電流流過。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在變壓器的鐵芯上產(chǎn)生磁通并且穿過副線圈。于是在副線圈中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，它等于變壓器空載時(shí)副線圈兩端之電壓，它的大小與磁通所鏈接的副線圈的匝數(shù)成正比。所以只要原副線圈匝數(shù)不同，則原副線圈兩端的電壓大小就不同，這就是變壓器變換電壓大小的作用。如果在副線圈兩端接上負(fù)載，則副線圈內(nèi)便有電流流過，由于磁勢(shì)平衡作用，原副線圈匝數(shù)之比與它們的電流成反比，也就是原副線圈兩端電壓之比與它們的電流成正比。如果忽略變壓器損失，則原副線圈的功率是不變的，這就是變壓器起到了功率傳送的作用。4、簡(jiǎn)述變壓器鐵芯的結(jié)構(gòu)和作用？答：變壓器鐵芯是鐵柱和鐵軛兩部分組成。線圈（繞組）裝在鐵柱上，而鐵軛則用來整個(gè)磁路閉合。為了減少鐵芯內(nèi)的磁滯及渦流損耗，鐵芯通常用含硅量約5%、厚度為0.35～0.50㎜,并且兩面涂有0.01～0.13㎜厚的硅鋼片絕緣漆的硅鋼片按一定規(guī)則迭裝而成。硅鋼片的迭裝一般采用交迭式，即把鐵柱和鐵軛的硅鋼片一層層交錯(cuò)重迭并用夾緊裝置將鐵芯夾緊。5、簡(jiǎn)述變壓器線圈的結(jié)構(gòu)形式？答：變壓器線圈通常用絕緣銅線繞制而成。老式變壓器也有用絕緣鋁線繞制而成。按照高、低壓線圈的相互位置可分為同心式繞組和交迭式繞組兩種形式。同心式繞組是把一次繞組和二次繞組套在同一個(gè)鐵芯上。一般是將二次繞組放在里邊，一次繞組套在外邊，以便絕緣好處理。但容量輸出電流很大的變壓器，二次繞組引出線的工藝復(fù)雜，往往把二次繞組放在一次繞組的外面。同心式繞組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，繞制方便。按照繞制方法的不同，同心式繞組又可分為圓筒式、螺旋式、連續(xù)式和糾結(jié)式等幾種。交迭式繞組是把一次、二次繞組按一定的交替次序套裝在鐵芯柱上。一般靠近鐵軛處，為便于絕緣而裝低壓繞組。這種繞組的一、二次繞組之間間隙較多，絕緣復(fù)雜，優(yōu)點(diǎn)是漏抗小、強(qiáng)度好、引線方便。常用于低電壓、大電流的變壓器。6、簡(jiǎn)述變壓器油箱的結(jié)構(gòu)形式？答：油浸電力變壓器油箱的結(jié)構(gòu)可分為平頂式和拱頂式兩種。油箱既是變壓器的外殼，又是盛變壓器油的容器。油箱是用6～12㎜厚的鋼板焊成的。平頂式油箱的箱蓋是平的，多用于中小型變壓器。拱頂式油箱的箱沿設(shè)在下部，上節(jié)箱身做成鐘罩型，多用于大型變壓器。箱身做成橢圓形，箱壁還用槽鋼或工字鋼做成水平腰箍或垂直加強(qiáng)帶，機(jī)械強(qiáng)度較高，所需油量較少。為了散熱，小容量變壓器的油箱上裝設(shè)圓管形或扁管形散熱器。對(duì)于大容量變壓器在油箱壁上焊有安裝散熱器等的聯(lián)結(jié)法蘭和各個(gè)附屬部件的安裝孔和聯(lián)結(jié)裝置。散熱器上還裝有風(fēng)扇、潛油泵等，以加快變壓器油和空氣的流動(dòng)速度。下節(jié)箱身還裝有放油閥門、取油樣閥門、接地螺栓和安裝滾輪或底座的附件。7、變壓器套管的結(jié)構(gòu)和作用是什么？答：變壓器套管是變壓器箱外的主要絕緣裝置，變壓器繞組的引出線必須穿過絕緣套管，使引出線之間及引出線與變壓器外殼之間絕緣，同時(shí)起固定引出線的作用。因電壓等級(jí)不同，絕緣套管有純瓷套管、充油套管和電容套管等形式。純瓷套管多用于10kV及以下變壓器，它是在瓷套管中穿一根導(dǎo)電銅桿，瓷套內(nèi)為空氣絕緣。充油套管多用在35kV級(jí)變壓器，它是在瓷套管充油，在瓷套管內(nèi)穿一根導(dǎo)電銅桿，銅桿外包絕緣紙。電容式套管由主絕緣——電容芯子，外絕緣——上下瓷件，連接套筒，油枕，彈簧裝配，底座，均壓球，測(cè)量端子，接線端子，橡皮墊圈，絕緣油等組成。它用于100kV以上的高電壓變壓器上。8、電力變壓器分接開關(guān)的種類、結(jié)構(gòu)和作用是什么？答：分接開關(guān)是調(diào)整電力變壓器線圈電壓的裝置，它用于變換一次或二次繞組的分接，改變其有效匝數(shù)，進(jìn)行分級(jí)調(diào)壓。它分為無載調(diào)壓分接開關(guān)和有載調(diào)壓分接開關(guān)。前者用于停電后手動(dòng)操作，后者用于帶電情況下電動(dòng)操作。無載分接開關(guān)一般有3～5個(gè)分頭。分接開關(guān)的觸頭由鍍鎳的黃銅制作，具有耐磨和導(dǎo)電良好的特點(diǎn)。觸頭結(jié)構(gòu)常用的有環(huán)形觸頭（定觸頭為圓柱形）、夾片式觸頭（定觸頭做成刀形）。有載分接開關(guān)一般有7～15個(gè)分頭。它由調(diào)換開關(guān)（帶快速機(jī)構(gòu)）、選擇開關(guān)、范圍開關(guān)和操作機(jī)構(gòu)等部分組成。9、變壓器油枕的結(jié)構(gòu)和作用是什么？答：油枕（儲(chǔ)油柜）裝在油箱的斜上方，有油管和油箱相通。當(dāng)變壓器油的體積隨油溫變化而膨脹縮小時(shí)，油枕起著儲(chǔ)油和補(bǔ)油的作用。有的油枕里還裝有隔膜或膠囊或金屬膨脹盒，防止油和空氣接觸而被氧化和受潮。油枕上裝有油標(biāo)管，用以觀察油位的變化。油枕下部設(shè)有集泥器，其作用是收集油中沉淀下來的機(jī)械雜質(zhì)、油泥和水分。集泥器下部設(shè)有排污閥門。一般油枕的容積為變壓器油箱的1/10。10、變壓器呼吸器的結(jié)構(gòu)和作用是什么？答：呼吸器（吸濕器或吸潮器）是通過管路連接在油枕上，其內(nèi)部裝有干燥劑，如硅膠、氯化鈣或氯化鈷。因?yàn)樽儔浩饔腕w積隨溫度而變化，油枕要通過呼吸器發(fā)生排氣和吸氣作用，所以油枕內(nèi)的絕緣油通過呼吸器與大氣連通，內(nèi)部干燥劑吸收空氣中的水分和雜質(zhì)，以保持油的質(zhì)量。呼吸器一般安裝在離地面1.5～2m的高度，以便于檢查和維護(hù)。11、變壓器防爆筒的結(jié)構(gòu)和作用是什么？答：防爆筒（安全氣道或壓力釋放器）是裝在油箱的上蓋上，由一根喇叭型管子與大氣相通，管口用薄膜玻璃或酚醛紙板封住。為防止正常情況下防爆筒內(nèi)油面升高使筒內(nèi)氣壓上升而造成防爆膜松動(dòng)或破損及引起瓦斯繼電器誤動(dòng)作，在防爆筒上部與油枕之間連接一小管，以使兩處壓力相等。防爆筒的作用就是當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，將油里分解出來的氣體及時(shí)排出以防止變壓器內(nèi)部壓力驟然增高而引起油箱變形或爆炸。近年來，大變壓器的防爆筒由壓力釋放器取代。其特點(diǎn)是當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)壓力釋放器自動(dòng)動(dòng)作，不僅可報(bào)警，同時(shí)將變壓器內(nèi)部的壓力釋放后又恢復(fù)正常。12、變壓器瓦斯繼電器、溫度計(jì)的作用是什么？答：瓦斯繼電器（氣體繼電器）是變壓器的保護(hù)裝置，裝在油箱和油枕的連接管上。一般容量在800kVA以上的油浸式變壓器均有瓦斯繼電器。瓦斯繼電器的作用是當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生絕緣擊穿、嚴(yán)重過熱、匝間短路、鐵芯短路等故障時(shí)將絕緣油分解產(chǎn)生氣體，或油箱漏油使油面降低時(shí)，給值班員發(fā)出報(bào)警信號(hào)或切斷電源以保護(hù)變壓器，不使故障擴(kuò)大。同時(shí)在瓦斯繼電器上部排氣閥口還能取出氣樣進(jìn)行分析，用以判斷變壓器內(nèi)部故障情況。溫度計(jì)是監(jiān)視變壓器運(yùn)行溫度的表計(jì)，一般都把測(cè)溫點(diǎn)放在變壓器的上層。上層油溫正常不應(yīng)超過85℃，最高不得超過95℃，否則大中型變壓器的溫度計(jì)（帶電接點(diǎn)）就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。13、變壓器鐵芯夾緊螺栓與鐵芯是絕緣的，而鐵芯又必須接地，為什么？答：因?yàn)殡娏ψ儔浩麒F芯上下夾件是不絕緣的，而且上下夾件的夾緊螺栓是穿過鐵芯的，為了避免鐵芯被夾件和夾緊螺栓短路，引起渦流損耗增加，所以鐵芯夾緊螺栓必須與夾件和鐵芯絕緣，因而夾緊螺栓外面套上絕緣電木管，螺栓下面墊上絕緣墊，夾件與鐵芯間墊有絕緣板?？墒氰F芯及其金屬附件在繞組電場(chǎng)作用下會(huì)產(chǎn)生電位，為了避免該電位造成放電，所以鐵芯及其金屬附件必須接地。而且鐵芯只能是一點(diǎn)接地，否則鐵芯會(huì)燒壞。14、變壓器的硅鋼片交錯(cuò)迭裝和鐵芯柱做成階梯式的目的是為了什么？答：變壓器鐵芯主磁通的主要路徑，要求磁阻越小越好，所以硅鋼片交錯(cuò)迭裝，相鄰層的接縫錯(cuò)開，這樣減少了對(duì)磁力線的不良影響，同時(shí)也增加鐵芯柱和鐵軛之間的機(jī)械強(qiáng)度。鐵芯柱所以做成梯形式的目的是盡量使鐵芯橫截面接近圓形，以利于套裝線圈。15、變壓器鐵芯接地有幾種方式？二者有何區(qū)別？答：變壓器鐵芯接地有兩種方式，即直接接地和套管引出接地。直接接地是把鍍錫銅片一端伸進(jìn)鐵軛的迭片之間，當(dāng)鐵軛壓緊后，成為死端，另一端用螺栓擰固到上、下鐵軛的夾鐵上面，因?yàn)橥ǔｈF軛夾件與油箱直接接觸，而油箱是接地的。在吊罩（吊芯）情況下，可以隨時(shí)拆開測(cè)量鐵芯的絕緣。套管引出接地是為了大型電力變壓器帶電測(cè)量線圈介質(zhì)損失角的需要，其鐵軛夾件與油箱是絕緣的，把鐵芯用銅片連接到鐵軛夾件后，再用絕緣引線從安裝在油箱下部的絕緣小套管引出，而后在油箱外面接地。此時(shí)，電力變壓器的鐵芯部分與油箱是絕緣的。16、何謂圓筒式線圈？它適用于哪種變壓器？答：所謂圓筒式線圈就是各個(gè)線匝彼此緊靠著繞成一個(gè)圓筒形的螺旋，分單層和多層繞法。單層和雙層圓筒用于導(dǎo)線截面比較大的低壓線圈，多層圓筒用于導(dǎo)線截面比較小的高壓線圈。由于線圈端部結(jié)構(gòu)需要堅(jiān)固，所以單層圓筒用的較少。雙層圓筒式線圈，第一層和第二層纏繞方式相反。圓筒形線圈的端部支撐表面不大，受短路軸向力的作用時(shí)，沒有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，因此它宜于用小型電力變壓器上，對(duì)大中型電力變壓器不宜用之。17、何謂連續(xù)式線圈？它有什么優(yōu)點(diǎn)？答：所謂連續(xù)式線圈是有扁導(dǎo)線繞制的若干線段組成，每個(gè)線段又包含幾個(gè)線匝，線匝由不多于4根導(dǎo)線并列組成。每一個(gè)線段到另一個(gè)線段的連接處需要換位，在線段之間沒有焊接頭，線圈的連續(xù)用特殊繞法實(shí)現(xiàn)。連續(xù)式線圈的端部支撐面比較大，對(duì)短路軸向力的穩(wěn)定性能也好，而且也有比較好的散熱性能，所以在電力變壓器中應(yīng)用最廣泛。18、何謂螺旋式線圈？它有什么特點(diǎn)？答：所謂螺旋式線圈就是每個(gè)線匝由多根并列的偏導(dǎo)線繞成螺旋形，分單螺旋、雙螺旋和四螺旋等繞法。導(dǎo)線需要換位。螺旋式線圈與圓筒形線圈一樣都是纏繞成螺旋形，不同處是前者每匝并列的導(dǎo)線根數(shù)較多，而且各根導(dǎo)線迭壓起來，每個(gè)線匝不象圓筒形線圈彼此緊靠而是在中間隔著一個(gè)空隙。螺旋式線圈同連續(xù)式線圈比較，螺旋式線圈匝數(shù)少，截面大，也具有較大的支撐端面，在軸向短路時(shí)穩(wěn)定性能很好。因此，螺旋式線圈適用于大電流的低壓線圈，或者用于不宜采用連續(xù)式線圈的大型電力變壓器。