变压器结构图解 变压器原理结构

第一章 变压器的工作原理和基本结构

变压器是一种静止的电机。它利用电磁感应原理，把一种等级的交流电压、电流转换成同频率的另一种等级的电压、电流，以供生产、生活使用。

变压器是电力系统的重要设备，在国民经济其他部门也获得了广泛的应用。本篇主要研究一般用途的电力变压器。首先简要地介绍变压器的工作原理和结构，然后着重分析变压器的运行原理、三相变压器的连接组别和变压器的并联运行等，最后对三绕组变压器、自耦变压器和分裂变压器作简要的介绍。

本章主要介绍电力变压器主要结构部件的名称及作用；变压器分类情况；变压器的基本原理和铭牌数据的意义。

第一节 变压器的工作原理及分类

一、工作原理

变压器是利用电磁感应原理工作的。如图1-1所示，以单相变压器为例，变压器的主要部件是一个闭合铁芯和套在铁芯上的两个绕组。这两个绕组具有不同的匝数且互相绝缘，两绕组间只有磁的耦合而没有电的联系。其中绕组1接交流电源，称为原绕组、一次绕组或一次侧，它是电能的输入侧；绕组2接负载，称为副绕组、二次绕组或二次侧，它是电能的输

出侧。

当一次侧接到交流电源时，绕组中便有交流电流i 1流过，并在铁芯中产生与外加电压频

，该磁动势产生沿铁芯闭合的交变主磁通φ。这个交变磁通同时交链着率相同的磁动势F

一、二次侧。根据电磁感应定律，交变磁通φ分别在一、二次侧中感应出同频率的电动势e 1和e 2。

e 1=-N 1

e 2=-N 2

式中 N 1——一次侧绕组匝数；

N 2——二次侧绕组匝数。 d φ dt d φ （1—1） dt

由于感应电动势的大小与绕组的匝数成正比，因此，改变一、二次侧的匝数即可改变二次侧的电压大小，这就是变压器的变压原理。二次侧有了电动势，便可以向负载输出电能，实现了不同电压等级电能的传递。

二、变压器的分类

变压器有不同的使用条件、安装场所，有不同电压等级和容量级别，有不同的结构形式和冷却方式，所以应按不同原则进行分类。

（1）按相数分：①单相变压器；②三相变压器；③多相变压器。

（2）按冷却方式分:①干式（自冷）变压器；②油浸自冷变压器；③油浸水冷或风冷变压器；④气体(SF6)冷却变压器。

（3）按绕组结构分:①单绕组变压器；②双绕组变压器；③三绕组变压器；④多绕组变压器。

（4）按铁芯结构分:①芯式铁芯变压器；②壳式铁芯变压器；③C 型、T 型及环形铁芯变压器。

（5）按防潮方式分:①开启式变压器；②密封式变压器；③全密封式变压器。

（6）按用途分:①电力变压器；②电炉变压器；③整流变压器；④调压变压器；⑤各种小型电源变压器；⑥各种特殊用途变压器，如试验变压器、焊接变压器等。

（7）按调压方式分: 无载调压变压器和有载调压变压器两类。

（8）按中性点绝缘分:全绝缘变压器和半绝缘变压器两类。

第二节 电力变压器的基本结构

变压器种类繁多，结构又各有特点，但基本结构是相通的。其中油浸式变压器在电力系统使用最为广泛，其基本结构可分成以下几个部分:

(1)器身。主要指铁芯和绕组，另外包括绕组绝缘、引线、分接开关等；

（2）油箱。包括油箱本体(箱盖、箱壁、箱底) 和附件(放油阀门、小车、接地螺栓、铭牌等) ；

(3)保护装置。包括储油柜(油枕) 、油表、防爆管(又称安全气道) 或压力释放阀、呼吸器(又称吸湿器) 、净油器、测温元件、气体继电器等；

(4)冷却装置。散热器等；

(5)出线装置。高压套管、低压套管等。

图1-2是油浸式电力变压器结构示意图，下面对其主要部件逐一介绍。

一、铁芯

铁芯是变压器的主磁路，又是它的机械骨架。铁芯由铁芯柱和铁轭两部分构成。铁芯柱上套绕组，铁轭将铁芯柱连接起来形成闭合磁路。

由于变压器铁芯中的磁通为一交变磁通，

为了减小涡流损耗，变压器的铁芯用硅钢片

（带）经剪切成为一定尺寸的铁芯片，按一定

叠压系数叠压而成。硅钢片的厚度为0.35mm

或0.5mm 两面涂以厚0.01～0.13mm 的绝缘

漆膜。硅钢片有热轧和冷轧两种。冷轧硅钢片

图1-3变压器的铁芯平面 （a ）单相变压器；（b ）三相变压器

又分为有取向和无取向两类，通常变压器铁芯

采用有取向的冷轧硅钢片。这种硅钢片沿辗轧方向有较高的导磁性能和较小的损耗。

变压器的铁芯平面如图1-3所示，图1-3（a ）为单相变压器，图1-3（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，称为铁芯柱。Y 为用以闭合磁路部分，称为铁轭。单相变压器有两个铁芯柱，三相变压器有三个铁芯柱。

按照绕组在铁芯中的布置方式，变压器又分为

芯式和壳式两种。本节内容主要针对芯式变压器分

析。

组成铁芯的硅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1-4（a ）表示单相变压器的铁芯，每层由四片冲

片组合而成。图1-4（b ）表示三相变压器的铁芯， 图1-4 变压器铁芯的交叠装配 （a ）单相变压器；（b ）三相变压器

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错开，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间流通。且因各层冲片交错镶嵌，所以在把铁芯压紧时，可用较少的紧固件而使结构简单。由于冷轧硅钢片沿着轧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成45º的斜度，即铁芯采用全接缝叠装法叠装，如图1-5所示。

装配时常分两步进行。

首先，将冲片交叠装配成整

体铁芯，然后将下铁扼夹紧，

抽去上铁轭冲片使铁芯柱露

图1-5斜切冷轧硅钢片的叠法

出，将预制好的绕组套在铁

芯柱上，最后再把抽出的上铁扼冲片镶入。

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1-6所示。图1-6（a ）为正方形铁芯，图1-6（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 ，

可用五级铁芯柱；而当直径达1000mm ，则

铁芯截面的级数可达十七级。

在容量较大的变压器中，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，一种与硅钢片平芯 图1-6 铁芯柱截面 （a ）正方形铁芯；（b ）两级铁芯；（c ）多级铁

行，如图1-7（a ）所示；一种与钢片垂直，如图1-7（b ）所示。后一种布置方式散热效果较好，但结构较为复杂。

铁芯要求必须一点接地，因为变压器在

运行时或在高压试验中，铁芯及其其金属部

件都处于强电场中的不同位置，由静电感应

的电位也各不相同，使得铁芯和各金属部件

之间或对接地体产生电位差，在电位不同的

金属部件之间形成断续的火花放电。这种放

电将使变压器油分解，并损坏固体绝缘。为了避免上述情况，对铁芯及其金属部件(除穿芯螺杆外) 都必须进行可靠地接地。穿芯螺杆由于铁芯的屏蔽作用，其电位与铁芯相差不多，可以不必再接地。由于铁芯硅钢片之间的绝缘电阻很小，只须一片接地，即可认为铁芯全部叠片都接地。

接地时应注意以下几点:

（1) 铁芯只允许一点接地，需要接地的各部件之间只允许单线连接，铁芯中如有两点或两点以上的接地，则接地点之间可能形成闭合回路，当有较大的磁通穿过此闭合回路时，就会在回路中感应出电动势并引起电流，电流的大小决定于感应电动势的大小和闭合回路的阻抗值。当电流较大时，会引起局部过热故障甚至烧坏铁芯。

（2) 接地片应有一定的强度和截面积，一般采用0.3mm ×2O mm 、0.3×3O mm 或0.3mm ×4O mm 的镀锡紫铜片制成。接地片插入铁芯的深度对配电变压器不小于3O mm ，主变压器不小于7O mm ，而大型变压器则要求达到14O mm 。

（3）接地片应靠近夹件，不得与铁扼的端面相碰，以防止铁扼的硅钢片短路。

（4）器身的其他金属附件均应接地。

（5）铁芯接地点一般应设置在低压侧。

（6）大型变压器的接地。由于大型变压器每匝电压都很高，当发生两点接地时，接地回路感应的电压也就相当高，形成的电流会很大，将引起较严重的后果。为了对运行中的大容量变压器发生多点接地故障进行监视，检查铁芯是否存在多点接地，接地回路是否有电流通过，须将铁芯的接地先经过绝缘小套管后再进行接地。这样可以断开接地小套管测量铁芯是否还有接地点存在或将表计串人接地回路中。

（7) 全斜接缝结构铁芯的接地。在全斜接缝结构的铁芯中，油道不用圆钢隔开，而是由图1-7 铁芯中的油槽 （a ）油槽与钢片平行；（b ）油槽与钢片垂直

非金属材料隔开(如采用环氧玻璃布板条隔开) ，以构成纵向散热油道。采用非金属材料隔开可以减小铁芯的损耗，但油道之间的硅钢片是互相绝缘的。对于这种结构的变压器在接地时，首先要用接地片将各相邻的经油道相互绝缘的硅钢片之间连接起来，然后再选一点与上夹件连通，最后将上夹件用导线并通过接地小套管引出到外面接地。

二、绕组

变压器的绕组是电的通路，用铜线或铝线绕在铁芯柱上，导线外边采用纸绝缘或纱包绝缘等。

不同容量及电压等级的电力变压器，其绕组型式结构不一样。对于层式绕组类的箔式绕组，目前仅在S 8及S 9系列低损耗电力变压器中采用；而饼式绕组类的内屏蔽式绕组也只有1l0kV 及以上高电压大型、特大型变压器中采用。一般电力变压器中常采用圆筒式、连续式、纠结式、螺旋式四种绕组。

关于高低压绕组安装位置，因高压绕组都是用较细的导线绕成匝数较多的绕组，为便于抽头和引出，通常将高压绕组放在外侧，作为一次绕组；低压绕组由于电压低和铁芯间的对地绝缘好布置，则放在靠近铁芯的里侧。当然，大型三相电力变压器则大多相反，即低压

图1-8 连续式绕组

（a ）外形；（b ）绕组纵剖面导线的匝间排列 图1-9 传统纠结式绕法和排列

（a ）外形；（b ）绕组纵剖面导线的匝间排列

绕组在外侧，高压绕组在里层。

（1）圆筒式绕组。圆筒式绕组有单层、双层及多层绕制成形的结构，单只线圈的层数是由按轴向紧密排列的线匝组成，而线匝通常由一根或几根并联导线齐绕，层间连线用过渡线，不用焊接。圆筒式绕组多用在3～35kV 电压级、250～630kVA 电力变压器高压绕组中，而低压绕组很少用。大容量的也有用圆筒式绕组结构的，并且绕组外形截面缠绕成梯形。圆

筒式绕组层间绝缘较厚，机械强度差，冷却效果也差。

（2）连续式绕组。连续式绕组是由若干带段间油道的线段组成，沿轴向分布，线段之间不用焊接，线段的线匝按螺旋方向逐一平绕而成。这种绕组一般用在高压绕组中。如图1-8所示。

（3）纠结式绕组。该类绕组是最好的绕组结构形式，一般500kVA 以上的三相电力变压器高压绕组都采用此种型式，它抗冲击绝缘强度高。此类绕组线匝和线段导线做成纠结式，从而增大它们之间的纵向电容，以此平衡绕组的电气冲击作用，降低相邻线段之间的电压，故各线段可不用屏蔽线和附加绝缘。如图1-9所示。

纠结式绕组由纠结线饼组成，全部用纠结线饼的，称全纠结式绕组，一般用于22O kV 及以上电压等级的变压器；一部分用纠结线饼和一部分连续线饼组成的绕组，称为纠结连续绕组，用于60～220kV 电压等级的变压器上，它的外形与连续式绕组类似。

纠结式绕组与连续式绕组的不同之处，只在于绕组线匝排列顺序不同。它的线匝不以自然数序排列，而是在相邻数序线匝间插入不相邻数序的线匝，这样原连续式绕组段间线匝须借助于纠结换位，进行交错纤连形成纠结线段，从而组成纠结式绕组。

（4）螺旋式绕组。螺旋式绕组分单、双

列两种，它是按螺旋线绕制成匝间带油道的若

干线匝构成。每匝并联的几根扁导线按辐向平

放，而并联导线又按同心式布置，且采取换位

做法。该类绕组实质上是多根绕组导线叠并绕

的单层圆筒式绕组，但由于匝间有辐向油道而

形成了线饼，如一匝为一个线饼的称单螺旋式

绕组，一匝为两个或四个线饼的称双螺旋式和

四螺旋式绕组。如图1-10所示。 图1-10 螺旋式绕组 （a ）外形；（b ）绕组纵剖面导线的匝间排列

螺旋式绕组的主要特点是并联导线根数多，线饼成螺旋状。该类绕组的换位，不论是单螺旋式，还是双螺旋式或四螺旋式绕组，均有多种换位形式。作为600MW 机组的主变压器低压绕组一般都采用螺旋式绕组。

三、 分接开关

分接开关是用来连接和切断变压器绕组分接头，实现调压的装置。它分无载分接开关及有载分接开关两大类，每一大类又有若干结构型式，两种开关结构及特点如下。

（1）无载分接开关。无载分接开关有星形连结中性点调压开关及夹片式两类。其原理

如图1-11所示，变压器的一相绕组（U 相）在中间

分成两段，各抽出三个抽头接到分接开关上，接触环

处于图1-11所示位置时，接线柱U 4和U 5被接通，

接线柱U 2和U 4之间的绕组及接线柱U 3和U 5之

U 4两接线柱接触时，间的绕组被切除；接触环与U 3、

只有接线柱U 2和U 4之间的绕组被切除；接触环与

图1-11无载分接开关的工作原理

1-绕组； 2-接线柱； 3-

接触U 2、U 3两接线柱接触时，全部线匝都投入运行。这

样，接触环每改变一次位置，投入的绕组匝数就改变

一次，变压器的变比也改变一次。

无载调压分接开关从某一位置切换到另一位置，电路都有一个被断开过程，因此必须将变压器从电网上断开后才能进行切换。无载调压分接开关的共同点是都有静触点和动触点，而且都依靠动触点的压力来获得良好的接触。

（2）有载分接开关。有载分接开关是在不切断电源，变压器带负载运行下调压的开关。该类开关调压级数较多，它既能稳定电网在各负载中心的电压，又可提高供电质量，所以重要供电场所的变压器应该选用有载调压开关实现调压任务。

有载分接开关的结构，一般由切换开关、快速机构、分接选择器、转换选择器及电压调整器几部分组成，而每一部分又有若干个机械、电气元件构成。有载分接开关是保证在不切断负荷电流的条件下，切换变压器的分接头进行调压的装置。其原理是采用过渡电阻限制跨接两个分接头时产生的环流，达到切换分接头而不切断负载电流的目的。

现以最简单的单电阻过渡过程来说明从一个分接头到另一个分接头的调压过程，如图1-12所示。

图1-12（a ）表示过渡开始；

图1-12(b)表示动触头b 离开分

接头l 并与分接头2连通，此时电

阻R 投人，从而限制环流，在允图1-12 单电阻接线过度过程

许的范围内；图1-12(c)表示动触头a 与分接头1断开，此时电阻R 要短时间的通过全部负荷电流；图1-12(d)表示动触头a 与分接头2接通，整个调压进程结束。

四、绝缘套管和引线

套管和引线是变压器一、二次绕组与外部线路的连接部件。引线通过套管引到油箱外顶部，套管既可固定引线，又起引线对地的绝缘作用。用在变压器上的套管要有足够的电气绝缘强度和机械强度，并具有良好的热稳定性。

变压器用的套管

种类有瓷绝缘式套

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

油箱内的一端与线圈

的端点连接。在外面

的一端与外线路连

接。如电压等级不高，

40kV 及以下电压等级变压器上，简单的

瓷质套管能承担绝缘，它以瓷作为套管主绝缘，随着电

压等级的提高，套管的结构愈为复杂，尺寸也愈大。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，用于60kV 及以上电压等级变

压器上，它以绝缘筒和绝缘油作为套管主绝缘，如图

1-13所示；当电压等级更高时，在瓷套内腔中除了充油

外，常环绕着导电杆包上几层绝缘纸筒，在每个绝缘纸

筒上贴附有一层铝箔，如此，则沿着套管的径向距离，

绝缘层和铝箔层构成串联电容器，使瓷套与导电杆间的图1-14 110kV电容式充油套管 电场分布均匀，能承受较高的电压，这种电容式充油套管，它以多层紧密配合的绝缘纸和铝箔交错卷制成的电容心子作为主绝缘，如图1-14所示。

五、油箱和冷却装置

油浸变压器的器身浸在充满变压器油的油箱里。变压器油起绝缘、冷却作用。

1. 油箱及底座

油箱和底座是油浸变压器的支持

部件和外壳，它们支持着器身和所有

附件；器身全浸在箱内的变压器油中。

油箱里装有为绝缘和冷却用的变压器

油。油箱是用钢板加工制成的容器，

要求机械强度高、变形小、焊接处不

渗漏。

油箱底部用槽钢等钢铁材料做成

底座，底座下面装有滚轮，以便安装

和短距离推运变压器用，大型电力变压器还采用可扭转90º的底座结构。 中小型变压器多做成箱式，检修时要将器身从油箱中吊出，故也称吊器身式。它的箱壁与箱底焊接成整体，如图1-15（a ）、（b ）所示。

大型变压器的器身很重，吊器身有困难，往往把油箱壁与箱盖组合成钟罩式，器身用螺栓固定在底板上，检修时只需吊起箱壳（钟罩），如图1-15（c ）所示。

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，它们相互间并没有热量交换。 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，故在油浸变压器中，沿着油箱高度，

上部的温度要比下部的温度略高，各部分的温度分布

情况大致如图6-21所示。

变压器的绕组均用A 级绝缘。根据我国的气候情

况，国家标准规定以+40ºC 作为周围环境空气的最高

温度，并据此规定变压器各部分的容许温升，如表6-1

所示。

表6-1 变压器的允许温升（ºC ）

图6-21油浸变压器沿铁芯高度的温度分布 1-油箱壁；2-绕组表面；3-绕组外面的油；4-绕组之间油槽中的油

表6-2列出华电邹县发电厂、华能德州发电厂、山华电聊城发电厂600MW 发电机组主变压器的冷却方式、允许温升。

表6-2 600MW 发电机组连接的主变压器的允许温升

在变压器内部由于没有旋转运动带动气流，它的冷却要比旋转电机更为困难。变压器的容量愈大，相应损耗及发热量愈大，散热愈为困难。因而更需要采取强有力的冷却措施。变压器的冷却方式可分以下几种：油浸自冷式、油浸风冷式（人工通风）、强迫油循环冷却式。

油浸自冷式变压器没有特殊冷却设备。铁芯和绕组所发出的热量依靠油的对流作用传至油箱壁，然后由油箱壁的辐射作用和周围冷却空气的自然对流作用发散至外面。为了满足散热要求，油箱的结构形式将随着变压器容量的大小而有所不同。

1. 平滑油箱

这是最简单的油箱形式，仅用于容量在50kVA 以下的小型变压器。 2.波形油箱

为了增加散热面积，可将油箱壁曲折成波浪形，其散热能力要比平滑油箱大3～5倍，但箱体的机械

图6-22 具有管形油箱的变压器

1-油箱；2-散热器；3-油枕；4-排气管；5-气体继电器；6-高压套管；7-低压套管；8-吸湿器；9-油标；10-事故放油阀门；11-起吊孔；12-取油样阀门；13-接地螺栓；14-滚轮

强度较差，散热能力也不如管形油箱，目前已被管形油箱所代替。

3.管形油箱

在油箱的周围，环绕排列着很多圆形或扁形油管。当油箱内的油因受热上升至箱顶，然后沿着油管下降又回至箱底时，即将所携带的热量由管壁发散至外面了，如此不断循环。按照所需的散热面积，油管的层数必须加多，但最多可用四层。具有管形油箱的变压器如图6-22所示。

4. 散热器油箱

变压器容量愈大需要更大的散热面积，则在环绕着油箱的四周装置有散热器。为了增加散热器的数目，可把它们排列成放射形，此种结构适用于容量大于3200kVA 的变压器，具有散热器油箱的变压器如图6-23所示。

油浸风冷式变压器是在变压器油箱的各个散热器旁安装一个或几个风扇，把自然对流作用改变为强制对流作用，以增加散热器的散热能力。为了提高运行效率，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。此种冷却方式已被广泛应用于l0MVA 以上的变压器。 变压器有一外接冷却器，通过油泵接通变压器油箱，开动油泵，从油箱中上部抽出温度较高的油，经冷却器冷却后，再从下部压入油箱中，冷却效果与油的循环速度有关。冷却器旁安装一个或几个风扇，把自然对流作用改变为强制对流作用，以增加冷却器的散热能力，

图6-23 具有散热器油箱的变压器

1-油箱；2-散热器；3-油枕；4-排气管；5-瓦斯继电器；6-高压套管；7-中压套管；8-低压套管；9-油标 10-吸湿器；11-事故放油阀门；12-中性点套管；13-接地螺栓；14-滚轮；15-取油样阀门；16-信号温度计 17-分接开关操作机构

这种变压器称为强迫油循环风冷式；冷却器做成螺旋管形式浸入冷却水中，利用冷却水冷却油，这种变压器称为强迫油循环水冷式。

2.p104

六、保护装置 2. 储油柜和吸湿器

储油柜（油枕）是一只圆筒形的金属容器，用钢板经剪切城制成形后，焊接制成，并通过管子和油箱内绝缘油沟通，其构造如图1-16所示。它的一端或两端是可拆卸的圆形钢板端盖。储油柜是用来减轻和防止变压器油氧化和受潮的装置。 吸湿器是防止变压器油受潮的部件之一。吸湿器的结构见1-17图，是一个圆形容器，通过连接管上端法兰与油枕下侧的呼吸管法兰相接，玻璃罩内装有变色硅胶作为吸潮指示剂。如发现硅胶变成淡红色，说明硅胶已失去吸潮能力，可在140℃温度下烘焙8h ，便会恢复蓝色，可以重新使用。底罩内的变压器油

作为油封，空气进入呼吸器前，经过变压器油过滤，不致带进灰尘。 在变压器运行中油温变化时，它起吸气和排气作用。吸湿器内装有吸湿剂，能吸取潮气及水分，分子筛、硅胶或氧化钙之类吸湿剂吸入潮气或水分饱和时，会使自己变质失去吸湿能力，所以要定期检查和更换。大中型变压器虽有呼吸器防潮，但由于油枕内空气时常与外部空气交换，吸入的酸介气体等容易使油氧化，使变压器油酸性增大，绝缘变劣。采用全密封法可以使油枕内的油不与外界空气接触，从而使变压器油老化的进程减慢。

大型电力变压器油枕一般采用全密封油枕有胶囊式和

隔膜式两种，目前常采用波纹管式膨胀储油柜。图1-18是胶囊式全密封油枕示意

图。它不同于一般油枕之处是在油枕内放置了一只耐油胶囊，袋内是空气且通过呼吸器与大气连通，另外，

图1-18 胶囊式全密封油枕示意图 1－大胶囊；2－油枕；3－小胶囊；4－大呼吸器； 5－小呼吸器；6

－油位

在油枕的下部装有一只小胶囊，胶囊内的变压器油与油位计连通，这样，油枕内的变压器油就与大气隔绝了。当绝缘油受热膨胀而油位上升时，胶囊受压缩，囊内空气经呼吸器排出，油面得以自由上升，与此同时，小胶囊也受压缩，油位计中的油位同步上升；油温下降时，油面下降，胶囊经呼吸器吸入外界空气，与此同时，小胶囊吸大油位计中的油，油位计中的油位同步下降。

隔膜式全密封油枕也是目前常用的一种全密封油枕，其结构如图1-19所示。该油枕由上下两部下两部分外侧和大可通过放位计，当油位计油枕下部可集聚在排出，从位。这种

图1-19 隔膜式全密封油枕结构示意图 1-铁磁式油位计；2-连杆；3-隔膜；4-放水阀；5-视察孔；6-排气管；7-注放油管；8-气体继电器联管；9-集气盒；10-呼吸器；11-放气塞；12-人孔

分构成，隔膜的周边压装在油枕上的法兰上，隔膜的内侧紧贴油面，气相通。集聚在隔膜外部的凝露水水阀排出。油枕采用连杆式铁磁油油位变化时，通过连杆反应到铁磁 上，由铁磁油位计指针指示出来。有一个集气盒，变压器油中的气体集气盒里，然后通过专用的排气阀而可避免气体进入油枕出现假油油枕在防油老化和安装检修等方面

均优于胶囊式油枕。

目前电力行业广泛使用的传统的橡胶囊式和橡胶隔膜式储油柜存在许多弊端，密封线长，橡胶老化，产生龟裂及吸湿器硅胶不及时更换将造成变压器油与空气隔绝性降低，油介损增大、绝缘强度下降，经常渗漏油，对供电的安全性，可靠性产生极大的影响。渗漏油问题也直接影响了变电站管理的达标上档，大多数电业局每年要为变压器的检修投入大量人力和资金。因此电力行业呼唤能否有一种新式储油柜来改变目前的状况，使变压器真正实现全密封。

下面以BP1型波纹膨胀储油柜为例，来介绍其结构特点。 BP1型波纹膨胀储油柜是由储油柜外壳、波纹弹性芯体、输油管、注油管、排气管、软连接管、油位指示、柜脚、及语音报警、数显报警(数显报警可远传并可与微机打印机联网) 等组成。其基本结构如图1—20

所示。波纹膨胀储油柜有以下特点：波纹膨胀体为全密封结构，不需加装吸湿器。变压器油与外界空气完全隔绝，真正实现了变压器的全密封，有效保护了变压器油质。波纹膨胀体采用不锈钢材料，使变压器油直接接触不锈钢表面，所以不会污染变压器油，有效防止油质劣化。波纹膨胀体的结构及材质决定了BP1型波纹膨胀储油柜具有工作寿命长，灵敏度高，维护量小的优点。BP1型波纹膨胀储油柜打破了传统储油柜的油位指示模式，取消了油位计和转换表。可通过储油柜上观察窗，户外直接观察指针位置，同时通过语音报警装置在控制室对高、低油位进行语音提示，提醒值守人员注意并及时进行处理（如图1—21）。补偿量大。可按用户的要求特殊设计储油柜，满足不同的补偿量要求，补偿量最大可以达到7000kg 。结构简单、安装方便、注油容易。BP1型波纹膨胀储油柜不仅用于新变压器的配置，更能方便原有变压器改造传统储油柜。储油柜在微正压下运行，可以减少变压器箱体的内压，从而降低了胶垫连接部位的渗漏；在环境温度－30oC 时仍保持微正压工作状态，可有效防止空气进入变压器箱体内，从而保护变压器油质。波纹膨胀储油柜自身具有散热功能。由于储油柜外罩上开有散热窗，波纹膨胀体在胀缩时热量易于散发，从而降低变压器损耗，提高了效率。BP1型波纹膨胀储油柜具有完善的自身保护功能。当变压器油量随温度变化超出储油柜的最大补偿量时，波纹膨胀芯体保护装置自动卸油，避免膨胀芯体损坏，同时可以有效地保护变压器。

3、净油器

净油器曾叫温差滤油器。是用钢板焊成圆桶形的小油罐，罐内也装有硅胶之类吸湿剂，当油温变化而上下流动时，经过净油器达到吸取油中水分、渣滓、酸、氧化物的作用。

4、气体继电器

继电器安装在油箱与储油

柜连接管之间，是变压器内部故障的保护装置（通常又叫瓦斯继电器）。当内部发生故障时，给运行人员发出信号或自动切断电源，保护变压器。图1-22所示为FJ 3-80型挡板式气体继电器的内部结构，利用法兰14将气体继电器安装在油枕与变压器箱盖(或钟罩) 的连通管中间。图中1和2是两只开口油杯，油杯的底部侧面都装有永久磁铁3和4，油杯的另一端装有平衡锤7和8。上下油杯分别挂在支架10上，可以绕各自的支点上下转动。在支架上还固定着两只干簧触点5和6，干簧触点的位置在永久磁铁附近，下开口油杯的平衡锤8上还装有挡板9。 气体继电器在投运前已经过校试调整，运行中，继电器内充满变压器油，此时，油杯和重锤处于图1-22所示的平衡位置。当变压器内部发生轻微故障时，产生的气体积聚在气体继电器上部，迫使继电器内油面逐渐降低，此时，上油杯与永久磁铁随着油面逐渐下降。当磁铁接近干簧触点5达一定限度时，干簧触点被吸合，接通信号回路，发出信号。变压器漏油或油面下降时也会出现

图

1-22 FJ 3-80型挡板式气体继电器

1-上油杯；2-下油杯；3、4-磁铁；

5、6-干簧触点；7、8-平衡锤；9-挡板；10-支架；11-接线端头；12-放气塞；13-接线盒盖；14-法兰；15-螺钉；16-橡胶衬垫

图1-23 压力释放器结构图

1-阀盖；2-弹簧；3-指示针；4-罩；5-微动开关；6-变压器油箱

上述情况，而且，油面严重下降时，下油杯也会下降，使干簧触点6被吸合，动作于跳闸。如果不希望下油杯反应于油面下降而造成跳闸，则可将下油杯底部螺钉15取下 (螺钉15

只能在校试继电器时，由试验单位取下，经校好的继电器，是不准取下的) 。如果变压器内部发生重大故障，急速的油气流涌向继电器，当流速达到一定值(一般是0.8～1.0m /s ) 时便会冲动挡板，使下油杯与永久磁铁下降，吸合干簧触点6，动作于跳闸。

5、防爆管

防爆管又叫安全气道。其主体是一个长的钢质圆筒，顶端装有防爆膜。当变压器内部发生故障，气体骤增能使油及气体冲破防爆膜喷出，防止油箱破裂或爆炸。采用全密封结构油枕的变压器，其防爆管通常要改成如图1-23所示的压力释放器。当变压器内部压力剧增，超过其限定压力时，高压力油气克服阀盖上弹簧的压力将阀盖顶起，高压油气泄放，指示杆被阀盖顶起表明压力释放器动作。压力释放以后，阀盖在弹簧的作用下回落至密封状态。释压器上装有微动开关，可向主控制室发出压力释放器动作信号。

6、温度计

温度计是用以测量变压器上层油温度而设的，一般温度计有多种，如水银温度计、信

号温度计、电阻温度计、压力式温度计等。图1-24是一只电触点式温度计的构造示意图。图中温包1由一根细长的毛细管2与单圈管形弹簧3相通，组成一个密

封的测温系统，内充适量的氯甲烷、乙醚、丙酮等易蒸发的液体。将温包插在变压器箱盖上的测温室内，温度变化时，温包内的液体便会产生出与油温相对应

的饱和蒸汽压力，经毛细管传送到单圈管弹簧，使它胀、缩变形，变形的大小与测温系统内的饱和蒸汽压力(即与温度) 有关。单圈管弹簧的自由端与拉杆4相连，管弹簧变形带动拉杆，使齿轮传动机构5跟着转动，转轴7及它上面的指针6随着发生转动，在刻度盘上指出相应的温度值。温度计带有电触点，其动触点装在示值指针6上，静触点有两个，一个为上限指针(通常用红针) 触点9，用以发送温度预告信号，另一个装在风扇起动定值指针(通常用黄针) 上触点8，用以起动风扇，并通过光字牌发出“风扇起动”信号。没有风扇的自冷式变压器，黄色指针可以接通光字牌上预告温度已达某一定值。

第三节 变压器的铭牌

每台变压器都在醒目的位置上装有铭牌，上面标有变压器的型号、使用条件和额定值。所谓额定值，是制造厂根据国家标准，对变压器正常使用时的有关参数所做的限额规定。在额定值及以下运行时，可保证变压器长期可靠地工作。变压器的铭牌上通常有以下几项。

一、型号

变压器的型号用以表明变压器的类型和特点。变压器型号由字母和数字两部分组成，字母代表变压器的基本结构特点，数字分别代表额定容量和高压绕组额定电压等级。电力变压器产品型号的代表符号见表1-1。

①“—”表示缺省

例如，型号SL -1000/10，“S ”代表“三相”，“ L ”代表“铝线”，“1000”是额定容量kVA 数，“10”是高压绕组额定电压等级kV 数；型号S 9-100/10表示是一台三相油浸空气自冷式双绕组电力变压器，设计序号为9，额定容量为100kVA ，高压侧额定电压为1O kV ；型号SG -100/10表示是一台三相干式空气自冷电力变压器，额定容量为100kVA ，高压侧额定电压为1O kV ；型号SFFZ 7-40000/220表示是一台三相自然油循环

风冷式有载调压分裂电力变压器，设计序号为7，额定容量为40000kVA ，高压侧额定电压为220kV 。

二、额定值 1. 额定容量S N

额定容量是指额定运行时的视在功率，单位为VA 、kVA 或MVA 。由于变压器的效率很高，通常一、二次侧的额定容量设计成相等。

2. 额定电压U 1N 和U 2N

正常运行时规定加在一次侧的电压称为变压器一次侧的额定电压U 1N ，二次侧的额定电压U 2N 是指变压器一次侧加额定电压时二次侧的空载(开路) 电压，单位均为V 或kV 。对于三相变压器，额定电压是指线电压。

3. 额定电流I 1N 和I 2N

I 1N 和I 2N 是分别根据额定容量和额定电压计算出来的一、二次侧电流，单位为A 。对

于三相变压器，额定电流是指线电流。

一、二次侧额定电流可用下式计算。 单相变压器 I 1N =

S N S

； I 2N =N U 1N U 2N

三相变压器 I 1N =4. 额定频率f N

S N 3U 1N

；I 2N =

S N U 2N

我国规定电力系统的频率为50Hz 。

此外，额定运行时的效率、温升等数据也是额定值。

除额定值外，变压器的相数、连接组别、短路电压、运行方式和冷却方式等均标注在铭牌上。