第二节电力变压器的基本结构 通常的电力变压器都为油浸式。铁芯和绕组都浸敢在盛满变压器油的油箱之中，各绕 组的端点通过绝象套管而引至袖箱的外面，以便与外线路连接。因此，电力变压器主要由 五个部分所组成：①铁芯，②带有绝缘的绕组，③变压器油，④油箱， ③绝嫌套管，以下 将对每一部分分别加以叙述。 一、铁芯 变压器的铁芯是变压器的磁路。由于变压器铁芯中的磁通为一交查磁通，为了减小涡 流损耗、变压器的铁芯用电工钢片叠成。钢片的厚度为0.35mm,在相邻两钢片之间旅有 一层绝缘楼。变压器的铁芯平面如图2-1所示，图（口）为单相变压器，图(b)为三相变压 器。铁芯结构可分为两部分，C为套线圈的部分。称为肤芯柱。Y为用以闭合磁路部分， 称为铁钜。单相变压器有两个佚芯柱，三相变压器有三个铁芯柱。 组成铁芯的钢片应先裁成所需要的形状和尺寸，称为冲片，然后按交叠方式把冲片组 合起来。图2-2()表示单相变压器的侠芯，每层由四片冲片组合面成。图2-2(b)表示 三相变压器的铁芯，每层由六片组合而成，每两层的冲片组合应用了不同的排列方法，使 各层磁路的接缝处互相储开，这种装配方式称为交叠装配。这种装配可以避免涡流在钢片 与钢片之问流通。且因各是冲片交错镶嵌，所以在把铁芯压紧时可用较少的紧固件而使结 购简单。 (a 《a (b) 田2-1变压器的铁芯平面 《口》单超变压器：《b)三相变压搭 (b)三相变正剂 装配时常分两步进行。首先，将冲片交叠装配成整体铁芯。然后将下铁轭夹紧，抽去 上铁轭冲片使铁芯柱露出，将预制好的绕组套在铁芯柱上，量后再把抽出的上铁轭冲片镶 入 只有当变压器的容量很小时，铁芯柱的截面才用正方形。当变压器的容量较大时，为了 使空间利用更为充分起见，可将铁芯截面分为两级或更多级，如图2-3所示，图()为正方 形铁芯：图(b)为两级铁芯柱。变压器容量愈大，铁芯截面积愈大、所用的级数也愈多。例 如，当铁芯柱的外接直径为100mm,常用四级铁芯柱；直径为150mm,可用五银铁芯柱：而 当直径达1000mm,则铁芯截面的级数可达十七级。 27
在容量较大的奎压器中，为保证铁芯温度不致太高，在铁芯的叠片之间常设置油槽。 以增强散热效果。油槽分两种，一种与钢片平行，如图2-4（©）所示：一种与钢片套直 如图2-4(b)所示。后一种布置方式散热效果较好，但结构较为复杂。 《)多缓肤老 图24铁芯中的油 《4)鳞痕与锅片平行：（各）怕调与铜为要立 二、绕组 按照绕组在铁芯中的排列方法分类、变压器可分为铁芯式和铁壳式两类。 图2-5（口）为铁芯式车相变压器，图2-5b)为铁芯式三相变压器。每个铁芯柱上都 套有高压绕组和低压绕组。为了绝缘方便，低压绕组靠近铁芯柱，高压绕组套在低压绕组 的外面。对于单相变压器，低压绕组和高压绕组各分为两部分，分别套在两边的铁芯柱 上，但在电路上可以串联或并联。 图2-6老示单相铁壳式变压蜂，这种变压器的铁芯柱在中间，铁轭在两旁环绕，且把 绕组包围起来。 2 困2-5同芯式围前形绕组 图26交囊式绕组 (口)单相变压得：(b三相变压。 】一高乐设组，？一年压收望 1一高压疫烟：2一低压坡组 铁芯式变压器制造工艺比较简单，高压绕组与铁芯柱的距离较远，绝缘较易。铁光式 变压器结构比较坚固，制造工艺复杂，高压绕组与铁芯柱的距离较近，绝缘也比较用难。 因此，应用于电力系统中的各种变压都用铁芯式。铁壳式变压器通常应用于电压很低而 电很大的特殊场合、例如，电炉用变压器。这时巨大的电流液过绕组将使绕组上受到巨 大的电磁力，铁光式结构可以加强对绕组的机被支，使能承受较大的电力。 变压器绕组的基本型式有同芯式和交叠式两种，铁芯式变压器常用同芯式绕组，铁壳 式变压器常用交叠式绕组。参看图2-5，高压绕组和低压绕组均做成国简形，然后同芯 28
地套在铁芯柱上。交叠式绕组又称为饼式绕组，参看图2-6，高压绕组和低压绕组各分为 若干个线饼，沿着侠芯柱的高度交错地排列着。为了排列对称起见，也为了使高压绕组离铁 轭远一些以便于绝缘，高压绕组分为两个线饼，低压绕组分为一个线铣和两个“半线饼”。 靠近上下铁轭处的线饼为低压“半线饼”、其匝数为位于中间的低压线饼匝数的一半。交 叠式绕细仅用于铁壳式变压器，故应用不多。铁芯式变压器一律用同芯式绕组。 同芯式绕组尚有多种不同的结构形式。这里不再赞述。 三、变压器油 除了极少数例外，装配好了的电力变压器的铁芯和绕组都须没入变压器油中。变压器 油的作用是双重的：①由于变压器油有较大的介质常数，它可以增强绝缘。②铁芯和绕组 中由于损耗而发出热卧。通过油在受热后的对流作用把热量传送到铁箱表面，再由铁箱表 面散逸到四周。变压器油为矿物油，由石袖分馏得来，在进用变压器油时，应注意它的 般性能，如介电强度、粘度、着火点及杂质（如酸、碱、硫、水分、灰尘、纤维等）含量 是否符合国家标准。少量水分的存在、可使变压器油的绝缘性能大为降低。国此，防止潮 气浸入油中是十分重要的 四、油箱 电力变压器的袖箱一般都徽成椭圆形。这是因为它的机械强度较高，且所需油量较 少。为了防止潮气没入，希望油箱内部与外界空气隔离，但是，不透气是做不到的。因为 当油受热后，它会膨胀。便把油箱中的空气逐出油箱。当油冷却的时侯、 它会收缩。便又 从箱外吸进含有潮气的空气，这种现象称为呼吸作用。为了碱小油与空气的接触面积以降 低油的氧化速度和浸入变压器油的水分，在油箱上面安装一储油毒（亦称膨胀器或油枕）。 储油器为一圆筒形容器，横装在油箱盖上，用管道与变压器的油箱接通、使油面的升降限 制在储油器中。储油器油面上部的空气由一通气管道与外部自由流通。在通气管道中存放 有氨化钙等干燥剂，空气中的水分大部被干燥剂吸收。储油器的底部有沉积器、以沉聚侵 入变压器油中的水分和污物，定期加以排除。在储油器的外侧还安装有油位表以观察储油 器中油面的高低。变压器油箱上的储油器和排气管如困2-7所示。 在油箱项盖上装有一排气管（亦称安全气道），它是作为保护变压器油箱用的、如图 2-7中的4，它是一个长钢管，上端部装有一定厚度的玻璃板。当变压器内都发生严重事 故而有大数气体形成时，油管内的压力增加，油流和气体将冲破弦璃板向外喷出，以免油 箱受到碧烈的压力而爆裂 在储油器与油箱的油路通道间常装有气体维电器，如图2-7中的3。当变压器内部发 生故障产生气体或油箱漏油使油面下降时.它可以发出报著信号或自动切断变压器电源。 随着变压器容量的增大，对散热的要求也将不断提高，油箱形式也要与之相适应。容 量很小的变压器可用平滑油箱：容量较大时需增大散热面积而采用管形油箱：容量很大时 用敢热器油箱。关于各种油箱的应用，在论及变压器的发热和冷却时再详细叙述。 五、绝缘老管 绝缘套管由两部分（中心导电杆与瓷套）所组成。导电杆穿过变压器油箱，在袖箱内的 端与线围的端点联接，在外面的一端与外线路联接。如电乐等级不鸢。简单的瓷质套管
田2-7储袖器和排气管 1一油箱：一随迪器：3一气体腰电器：4一排气 图2-835kV统制充海式套管 图2-9110kV电容式充油奢管 能承担绝缘。随着电压等级的提高，套管的钻构愈为复杂，尺寸也愈大。为了加强绝绿能 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。当电压等级更高时、在 瓷套内腔中除了充油外，常环绕著导电杆包上几层绝缘纸筒，在每个绝缘纸筒上贴附有 层铝箱，如此、则沿着套管的径向距离、绝缘层和铝箱层构成串联电容器、使瓷套与导电 杆间的电场分布均匀，能承受较高的电压。图2-8为35水V瓷质充油套管。图2-9为110kV电 容式充油套管。 30
第三节变压器的额定值 在变压器铭伸上常标注有它的额定值。计有额定容量、额定电压、敲定电流和额定 频率。 额定容量S是制造厂所规定的在额定条件下使用时输出能力的保证值。单位为VA或 kVA。对于三相变压器而言是指三相的总容量。 额定电压是由制造厂所规定的变压器在空载时额定分接头上的电压保证值。单位为V 或kV。当变压器初级侧在额定分接头处接有额定电压U,大级侧空载电压即为次级侧额 定电压U2他对于三相变压器而言，如不作特殊说明，铭碑上的额定电压是指线 电压。 额定电流是额定容量除以各绕组的额定电压所计算出来的线电流值。单位用A 或kA。 对于单相变压器 初级侧缬定电流 (2-1) 次级侧额定电流 (2-2) 对于三相变压器，如不作特殊说明，铭牌上所标注的额定电流是指线电流。即有 初级侧额定线电流 IN3UIN S M (2-3) 次级侧额定线电流 1:N3UN (2-4) 我国的标准工业频率为50H2,故电力变压料的额定频率都是50Hz 此外，在变压器的铭牌上还标注有相数、接线图、颜定运行效率、阻抗压降和追升。 对于特大型变压器还标注有变压器的总质量、铁芯和绕组的质景以及储油量，供安装和检 修时参考。 第四节变压器的发热和冷却 在分析变压器的发热情况时，常假定铁芯和各个绕组都是独立的发热单位。即认为铁 芯的发热仅来源于铁芯损耗，各绕组的发热来源于各自的铜耗，它们相互间并没有格量 交换。 由于油的对流作用，它在受热后将上升、而在冷却后又将下降，故在油漫变压器中， 沿着油箱高度，上部的温度要比下部的湿度略高，各部分的温度分布情况大致如图2-10所 示。 31