变压器结构.doc

第一部分 电力变压器基础知识

一、电力系统常识
在交流电力系统中，发电机、变压器、输配电设备都是三相的，这些设备之间的连接状况，可以用电力系统接线图来表示。我国规定，电力系统的额定频率为50Hz，也就是工业用电的标准频率，简称工频。
二、变压器原理
一、变压器基本原理：变压器是借助于电磁感应，以相同的频率，在两个或更多的绕组之间，变换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器。

当电源电压加入后，原线圈将有电流流过，就是I0在铁心中就建立起Φ0，磁通穿过副线圈时，感应出电动势E2。
如果，低压侧接入负载，将产生电流I2，同时电流I2产生磁通Φ2，又在原线圈产生I1，电流I1产生磁通Φ1，Φ2=-Φ1。这样，在负载运行时，铁心中仍然只存在Φ0。当然，还有一部分磁通没有经过铁心进行闭合，形成了漏磁通，也产生了感应电势。
变压器原理的重要公式：，
式中 U1——原绕组的感应电势有效值 U2——副绕组的感应电势有效值
N1——原绕组的匝数 N2——副绕组的匝数
即电压比等于匝数比，电流比等于匝数比的倒数。（对于三相变压器来说，电压比一般是指线电压之比。）
三、变压器分类
1. 按用途分：变压器顾名思义，就是改变电压的电器，凡是需要改变电压的场合几乎都要用到变压器。
变压器主应用在电力系统中，电力变压器又细分为：
1）升压变压器：把发电机组所产生交流电压升高后向电力网输出电能的变压器叫升压变压器。
2）降压变压器：用于降低电压的变压器叫降压变压器。
3）配电变压器：将电压降低到电器设备工作电压的变压器叫配电变压器。
4）联络变压器：用于联络两种不同电压网络的变压器叫联络变压器
除电力变压器外，还有用在特殊用途的特种变压器
1）电炉变压器：用于给冶炼金属材料和化工材料的电炉提供电源，特点是二次电压很低（一般由几十伏到几百伏），但电流却很大。电炉变压器种类很多，根据冶炼不同的原材料，又可分为炼钢电弧炉变压器、矿热炉变压器、电阻炉变压器、岩浴炉变压器以及工频感应炉整流变压器和电渣炉变压器等。
2）整流变压器：用于给整流器提供电源的变压器，为了提高整流效率，整流变压器二次绕组要接成六相或十二相，特点是二次电压低，电流大；二次侧相数一般不少于三相，有时采用六相、十二相或加移相绕组。
3）工频试验变压器：又称高压试验变压器。它在电气工厂、发电站、电业部门和科研等单位应用十分广泛，是不可缺少的试验设备。通过采用工频试验变压器可以对各种电工产品、电气元件、绝缘子、套管和绝缘材料等进行工频电压下绝缘强度试验。特点：一、二次绕组具有很大的电压比。一次电压通常为0.38、3、6和10kV等，二次电压为50～2200kV或更高。试验变压运行持续时间都在1h以下。
4）电抗器：具有一定电感值的电器，通称为电抗器。电抗器种类很多，按结构可以分为两类，一类为空心电抗器；一类为铁心电抗器。用于限制短路电流的电抗器称为限流电抗器。例如，电力系统中用于限流的限流电抗器，电炉炼钢炉变压器用的串联电抗器，电动机启动用的启动电抗器等。限流电抗器通常是串联接在电路中。用于补偿电容电流的电抗器称为补偿电抗器。例如，电力系统中用的并联电抗器，中性点接地用的消弧线圈，串联谐振试验装置中用的试验电抗器等。补偿电抗器有的并联在电力系统中，有的串联在电力系统中。
5）调压器：调压器的特点是二次侧电压变化范围很大，一般可以从零调到额定电压，调压器因结构特点不同，可分为自耦式调压器、移圈调压器、感应调压器及磁饱和调压器等。大容量调压器一般同试验变压器和整流变压器配套使用。
6）矿用变压器：矿用变压器用在煤矿井下，为各种动力设备和各种用电装置提供电源。矿用变压器分为油浸式和干式两类。考虑到安装在矿坑下面，为防止矿石打碎套管和防止受潮，一般制成密封式结构，即一次侧和二次侧是通过焊在箱壁两侧电缆盒中电缆线引出的。一次侧设有无励磁调压，调压范围±5%，二次绕组引出六个端子，可以进行Y-D改接，得到690/400V电压。该类变压器外形低矮，不带储油柜，油箱内油面以上留有适当空间，以防止箱盖上的通气孔堵塞时箱内产生过大的压力。
7）其他特种变压器：冲击变压器、隔离变压器、电焊机变压器、X光变压器、无线电变压器、换相器、增波器、互感器等。
2、按相数分：电力变压器按相数分，有单相和三相两大类。
3、按调压方式分：电力变压器按调压方式分，有无载调压（又称无励磁调压）和有载调压两大类。在不励磁条件下调压的变压器叫无励磁调压变压器。在负载下调压的变压器叫有载调压变压器。
4、按绕组结构分：电力变压器按绕组结构分，有自耦变压器、双绕组变压器、三绕组变压器。
5、按绕组绝缘及冷却方式分类：a）油浸式变压器。b）干式变压器。
6、按中性点绝缘水平可分为全绝缘变压器和半绝缘变压器(或称分级绝缘变压器)。
7、按铁心形式可分为心式和壳式等。
8、按导线材料分可分为铝的和铜的。
四、变压器的型号及各符号代表的意思
序号
分类
涵义
代表的字母

序号
分类
涵义
代表的字母
1
绕组耦合方式
独立
-
8
线圈导线材质
铜
-
自耦
O
铜箔
B
2
相数
单相
D
铝
L
三相
S
铝箔
LB
3
绕组外绝缘介质
变压器油
-
9
铁心材质
电工钢片
-
空气（干式）
G
非晶合金
H
气体
Q
10
特殊用途或特殊结构
密封式
M
成型固体浇注式
C
串联用
C
包绕式
CR
起动用
Q
难燃液体
R
防雷保护用
B
4
冷却装置种类
自然循环冷却装置
-
调容用
T
风冷却器
F
高阻抗
K
水冷却器
S
地面战牵引用
QY
5
油循环方式
自然循环
-
低噪声用
Z
强迫油循环
P
电缆引出
L
6
绕组数
双绕组
-
隔离用
G
三绕组
S
电容补偿用
RB
双分裂绕组
F
油田动力照明用
Y
7
调压方式
无励磁调压
-
厂用变压器
CY
有载调压
Z
全绝缘
J

同步电机励磁用
LC
例如：SF8-20000/110按字母排列顺序，第1个字母表示绕组耦合方式，这是一台独立绕组变压器，无表示字母；第2个字母是相数，三相用S表示；冷却方式为油浸风冷，用F表示，以下循环方式、绕组数、导线材质、调压方式均无字母表示，数字8表示变压器性能水平符合GB/T6451中8型产品的要求。容量20000kVA，高压电压是110kV。
OSFPSZ10-240000/220：自耦、三相、风冷、强迫油循环、三绕组、铜线、有载调压、损耗水平代号为10型、额定容量240000kVA、电压等级为220kV的电力变压器。
五、变压器耐热等级
绝缘材料按耐热等级分为： A：105℃、E：120℃、B：130℃、F：155℃、H：180℃、D: 200℃、C：220℃。
六、冷却方式
对于干式变压器，冷却方式的标准按GB-6450的规定。对于油浸式变压器，可用四个字母顺序代号标志其冷却方式。
第一个字母表示与绕组接触的内部冷却介质：
O 矿物油或燃点不大于300℃的合成绝缘液体；
K 燃点大于300℃的绝缘液体；
L 燃点不可测出的绝缘液体；
第二个字母表示内部冷却介质的循环方式：
N 流经冷却设备的绕组内部的油流是自然的热对流循环；
F 冷却设备中的油流是强迫循环，流经绕组内部的油流是热对流循环；
D 冷却设备中的油流是强迫循环，（至少）在主要绕组内的油流是强迫导向循环。
第三个字母表示外部冷却介质:
A 空气；
W 水；
第四个字母表示外部冷却介质的循环方式：
N 自然对流；
F 强迫循环（风扇、泵等）。
一台变压器规定有几种不同的冷却方式时，在说明书中和铭牌上，应给出不同冷却方式下的容量值（见GB1094.1第7.1条m项），以便在某一冷却方式及所规定的容量下运行时，能保证温升不超过规定的限值。在最大冷却能力下的相应容量便是变压器的（或多绕组变压器中某一绕组的）额定容量。不同的冷却方式一般式按冷却能力增大的次序进行排列。
例1：ONAN/ONAF变压器装有一组风扇，在大负载时，风扇可投入运行，在这两种冷却方式下，油流均按热对流方式循环。
例2：ONAN/0FAF 变压器带有油泵和风扇的冷却设备。也规定了在自然冷却方式（例如，辅助电源出现故障的情况下），降低负载后的冷却能力。
七、变压器重要参数
1.额定容量：变压器某一个绕组的视在功率的指定值，常以kVA或MVA表示。（如：10000kVA =10MVA）。
视在功率 S=UI，单位（VA）伏安
单相 三相
2.额定电压：绕组主分接施加的电压或空载时感应的电压。对于三相绕组，是指线路端子间的电压。单位一般用kV
如图所示为用线电压表示的220kV电压具有抽头（±2×2.5%）Un的变压器的抽头额定电压。

3.额定电流：由变压器额定容量（S）和额定电压（U）推导出的流经绕组线路端子的电流。
4. 变比k和电压比K
变比k：一个绕组的电压与另一个绕组的电压之比（匝数比），电压比K：线电压比。
5.绝缘水平：变压器能够承受住运行中各种过电压与长期最高工作电压作用的水平。包括耐受工频、感应、冲击全波、冲击截波、操作波电压和局部放电水平。
6.空载损耗和空载电流：变压器一次绕组施加额定频率下的额定电压，其他绕组开路时，变压器吸取的功率定义为空载损耗。空载损耗主要是铁损。变压器一个绕组施加额定频率下的额定电压，其他绕组开路时，流经该绕组线路端子的电流的有效值，定义为变压器的空载电流。通常以变压器额定容量下绕组额定电流的百分值表示。
7.负载损耗和阻抗电压：在变压器一对绕组中，一次绕组流经额定电流，二次绕组短路，其他绕组开路时，在额定频率及参考温度下，所汲取的功率是变压器的负载损耗。变压器负载损耗主要是铜损。在额定频率及参考温度下，在变压器一对绕组中，某一绕组端子之间的等效串联阻抗是变压器的短路阻抗。确定此短路阻抗时，另一个绕组短路，其他绕组开路。通常把短路试验在原边电流为额定时的短路电压实际值Uk用原边额定电压的百分数表示，常称为阻抗电压uk，即
8.总损耗：变压器空载损耗和负载损耗之和。
9.零序阻抗：在额定功率下，三相星形或曲折形联结绕组中，连接在一起的线路端子与中性点端子之间的以每相欧姆数表示的阻抗。
10.变压器油温升：绕组顶部油温度与外部冷却介质温度之差。
11.变压器绕组温升：绕组以电阻法确定的平均温度与外部冷却介质温度之差。绕组平均温度是通过绕组电阻确定的。三相变压器中，最好在中柱进行测量。
12.绕组联结组标号：变压器的联结组标号相同是变压器可以并联的条件之一，因此，联结组标号是变压器的重要特性。

例如 （a）YNd1 （b） YNd11

八、变压器铭牌
变压器应设有铭牌，铭牌的材料应不受气候的影响，并应固定在明显可见位置。铭牌上所标志的项目应清晰且牢固。出厂前填写的项目内容，应是去不掉的刻印。
下述项目应标注在铭牌上：
a.变压器的种类（如：变压器、自耦变压器、增压变压器等）；b.本标准代号；c.制造厂名；d.出厂序号；e.制造年月；f.相数；g.额定容量（kVA或MVA。对于多绕组变压器，应给出每个绕组的额定容量，如果一个绕组的额定容量并不是其他绕组额定容量的总和时，则应给出负载组合）;h.额定频率（Hz）；i.各绕组额定电压（V或kV）和分接范围；j.各绕组额定电流（A或kA）；k.联结组标号；l.以百分数表示的短路阻抗实测值（对于多绕组变压器，应给出不同的两绕组组合下的短路阻抗以及列出各自的参考容量）；m.冷却方式（若变压器有多种冷却方式时，各自的容量值可用额定容量的百分数表示。如：ONAN/ONAF 70/100%）;n.总重；o.绝缘油重。
第二部分 变压器结构
第一章 变压器结构总述

电力变压器是根据电磁感应原理制造出来的电气设备，因此，电力变压器至少应能高效利用电磁感应的铁心和绕组。
电力变压器的主要部分是铁心、绕组、绝缘、外壳和必要的组件等。由于容量、电压的不同，电力变压器的铁心、绕组、绝缘、外壳和必要的组件的结构形式可以是不一样的。
铁心
器身 绕组
引线和绝缘
油箱本体（箱盖、箱壁和箱底或上、下节
变压器 油箱 油箱）
油箱附件（放油阀门）
调压装置——无励磁分接开关或有载分接开关
保护装置——储油柜、油位计、压力释放阀、吸湿器、油温元件、净油器、气体继电器等
出线装置——高、中、低压套管、电缆出线等
从变压器的基本原理知，变压器主要是由铁心以及绕在铁心上的原、副绕组所组成。因此，绕组和铁心是变压器的最基本部件——电磁部分。下面以绕组和铁心为重点来介绍。
第二章 变压器铁心结构
一.铁心的作用
在原理上：铁心的磁导体是变压器的磁路。它把一次电路的电能转化为磁能，又由自己的磁能转化为二次电路的电能，是能量转化的媒介。
在结构上：铁心的结构件不仅使磁导体成为一个机械上完整的结构，而且在其上几乎安装了变压器内部的所有部件。相当于变压器的骨架。
二.铁心的型式
壳式：铁心包围线圈的壳式铁心；心式：除壳式外，其余为心式铁心，心式铁心一般有：三相三柱、三相五柱、单相铁心。
心式铁心的优点：a.工艺性较好，线圈为圆形，易于绕制。b.经济性好，充分利用空间，节省原材料。c.机械强度好。
大多数电力变压器公司均用心式铁心。个别特殊变压器用壳式铁心，例如电机车变压器。
三.铁心的构成:
铁心是电力变压器的基本部件，由铁心叠片、绝缘件和铁心结构件、铁心接地部分等组成。
铁心结构件又由夹件垫脚、上梁、拉板、侧梁、压钉等组成。结构件保证叠片的充分夹紧，形成完整而牢固的铁心结构。叠片与夹件、垫脚、上梁、侧梁、拉带和拉板之间均有绝缘件。
铁心叠片及夹件接地引出线通过油箱到外部可靠接地，铁心不允许多点接地。
四.铁心叠片
4.1 铁心材料
1）硅钢片
国产硅钢片牌号及叠片系数一般按下表选取：
牌号 叠片系数(fd)
30QG120 0.97
30QG110 0.97
27QG100 0.965
23QG90 0.955
例：30QG120，表示硅钢片厚度0.3mm，在频率50Hz下，磁通密度为1.7T时，每公斤的铁损保证值是1.2w。
2）非晶合金
4.2涡流的形成
变压器铁芯涡流的形成 ，当成块的金属放在变化的磁场中．或者在磁场中运动时，金属内将产生感应电流。这种电流在金属内自成闭合回路，犹如水的旋涡故称涡流，由于成块金属的电阻很小，所以涡流很强，使成块金属大量发热，同时电能遭到大量的浪费。
为了减少铁心的磁滞和涡流损耗，铁心用厚度为0.23～0.3mm的硅钢片冲剪成几种不同尺寸，按一定规则叠装而成。目前公司使用的硅钢片一般为0.27mm、0.3mm。
由于硅钢片比普通钢的电阻大，因此利用硅钢片制成的铁心可以进一步减小涡流损耗。
4.3 铁心叠片
大型油浸式电力变压器多为叠铁心，且为搭接形式，各接缝错开压住，这样做有两个好处：a.绝缘问题：避免了可能发生的片间短路问题；b.易于夹紧：机械强度好
接缝：1）接缝数量：一般有二级、三级、四级、五级、六级 2）确定接缝数量的因素：a.损耗；b.噪音；c.空载电流；d.工艺性。3）角度：目前国内的制造厂均为45°，因为冷轧电工钢片是取向的，45°斜接缝利用磁通沿轧制方向流通，磁阻小。4）接缝尺寸：在铁心叠积中，接缝尺寸大小对变压器铁心的损耗也有一定的影响，磁畴细分硅钢片模型在不同接缝条件下的损耗，相对铁心接缝尺寸的试验结果如下图。
4.4 心柱及铁轭形状
五.铁心结构件
5.1 夹件
5.2 铁心拉板
5.3 铁心柱绑扎带
5.4其他结构件
六、铁心的绝缘
1）铁心叠片的绝缘；2）铁心结构件对叠片的绝缘：
七、铁心的冷却油道
为防止铁心过热，大容量变压器需要设置散热油道，油道有纵向冷却油道和横向冷却油道两种，目前公司仅使用纵向冷却油道，公司油道形式有两种，一种是纸板条结构，一种是纽扣结构。油道材料需用绝缘材料制成，有一定的机械强度。当设有油道时，被油道分隔开的铁心叠片需要用连接铜片连接起来，保持没有电位悬浮。
八、铁心的接地
为避免结构件电位悬浮引起放电，铁心必须接地，所有带电部件与这些部件的绝缘均按对地绝缘设计制造。
铁心接地只能一点接地，如果有两点或两点以上接地，则接地点之间可形成闭合回路，当主磁通穿过此闭合回路时，就会在其中产生循环电流，造成内部发热事故。
铁心接地方式：1）小型变压器在变压器油箱内通过结构件和油箱连接。2）大型变压器通常将铁心接地片通过套管从变压器油箱引出，在变压器油箱外部接地，这一结构是为了便于检查铁心的绝缘状态。将外部接地打开，就可以使铁心不接地，可以对铁心进行绝缘检测。
九、铁心性能参数
变压器铁心的空载性能是变压器的主要性能指标之一。空载性能包括空载损耗、空载电流、二次侧无负荷一次侧接入电源时的励磁涌流和磁滞噪声。
十、铁心的制造工艺对空载性能的影响
铁心制造工艺直接影响铁心的空载性能。硅钢片的机械加工，如铁心片冲剪、毛刺、接缝大小、铁心片的夹紧和弯曲都影响空载损耗和空载电流：1）硅钢片变形和机械应力可增大空载损耗；2）铁心片毛刺和绝缘损伤与空载性能；3）铁心接缝尺寸对空载损耗的影响。

第三章 变压器绕组结构

绕组是变压器最基本的组成部分，它与铁心合称电力变压器本体，是建立磁场和传输电能的电路部分。电力变压器绕组由高压绕组、低压绕组、对地绝缘层（主绝缘），高、低压绕组之间绝缘件及由燕尾垫块，撑条构成的油道、高压引线、低压引线等构成。
一、导体：变压器中使电流流过的材料称为导体。比如说，银、铜、铝等材料都可以使用。

二、绕组用导线：1）圆导线；2）扁导线；3）组合导线；4）换位导线。
三.绕组的分类与结构
变压器绕组结构一般可分为两大类：层式和饼式结构，其细分情况见下表
绕组
层式
饼式
圆筒式
箔式
连续式
纠结式
螺旋式
交错式
壳式变压器用单饼或双饼
单层圆筒式
双层圆筒式
多层圆筒式
分段圆筒式
一般箔式
分段箔式
一般连续式
半连续式
内屏蔽连续式
普通纠结式
插花纠结式
纠结连续式
单螺旋式
单半螺旋式
双螺旋式
双半螺旋式
三螺旋式
四螺旋式
连续螺旋交替排列

螺旋式绕组换位：1）一次 标准换位；2）2-1-2换位；3）4-2-4换位；4）2-4-2换位

一次标准换位 2-1-2换位

4-2-4换位

2-4-2换位
第四章 变压器绝缘结构

一、油浸式变压器绝缘分类及结构形式
1.变压器中绝缘的分类
1.1内绝缘
1）绕组绝缘：主绝缘，同相各绕组之间、异相各绕组之间、绕组对油箱、绕组对铁心柱、铁轭、铁心旁柱。纵绝缘，绕组线匝之间、绕组线饼之间、绕组层间
2）引线绝缘：主绝缘，引线对地、引线对异相绕组。纵绝缘，同一个绕组的不同引线之间
3）开关绝缘：主绝缘，开关对地、开关上异相绕组引线触头之间。纵绝缘，同相绕组引线各触头之间。
1.2 外绝缘：套管对接地各部位、各套管之间。
2.变压器内部的典型绝缘结构
（1）纯油油隙：低电压等级的引线之间，φ/D愈小，电场逾不均匀。
（2）纯油间隙：低电压等级汇流排之间、汇流排对油箱或其他结构件之间。
（3）引线对油箱或其他结构件之间。
（4）绕组匝间和饼间绝缘 饼间绝缘可以使油、纸或纸板，线匝有不同厚度的绝缘覆盖。
（5）引线之间或小容量变压器的绕组匝间 视电压等级不同，导线外可以包缠不同厚度的绝缘层或覆盖其他绝缘材料。
（6）固体绝缘 固定不同电位的接线柱或引线（引线外可有绝缘层）。
（7）油—隔板绝缘 绕组间的主绝缘结构（包括同相和异相绕组之间）。
（8）油—隔板绝缘 绕组对油箱，绕组对铁心柱，绕组端部对铁轭。
二、主要绝缘材料
2.1 液体绝缘材料
1）变压器油：是天然石油在炼油过程中的一个馏分经精制和添加适当的稳定剂调制而成的。它的主要成分的环烷烃、烷烃、芳香烃。变压器油在变压器油箱中充满整个空间，起绝缘和传导热量（散热）的双重作用。对于变压器油，还可以起到灭弧的作用，例如用于开关。
2）其他液体绝缘材料：α油、β油、复敏绝缘液体、聚氯联苯、硅油。
2.2 气体绝缘材料
1）空气----主要是外绝缘
2）SF6气体-----应用于断路器、组合电气、高压变压器和互感器等设备上。
2.3 固体绝缘材料
1）绝缘纸、绝缘纸板和纸制品
2）木材和木制品（层压木）
3）胶纸板、胶布板、胶纸管、胶布管
例如：酚醛纸板、酚醛补办、环氧布板、环氧玻璃布板、酚醛纸筒、环氧玻璃布筒
4）纤维制品
例如：直纹布带、斜纹布带、热缩涤纶带
5）化学制品
三、油、纸绝缘结构：1）覆盖；2）绝缘层；3）绝缘隔板
四、变压器内部的典型电场
1.稍不均匀电场：a）平板形均匀电场；b）圆柱形稍不均匀电场；C）同轴圆柱形稍不均匀电场；d）相互垂直圆柱形稍不均匀电场。
2.极不均匀电场：e）尖对尖极不均匀电场；f）尖对板极不均匀电场。
五、变压器外部电场:变压器外部电场，主要是套管对地和套管之间的电场。这种电场可以用典型的尖对尖和尖对板电场来描述。电极之间的绝缘是空气，它既有纯空气间隙，又有沿套管表面的沿面爬电。
六、变压器的主绝缘
1.大油道厚纸筒:特点是在工频和冲击试验电压下，允许油道有放电现象，全部电压由厚纸筒所承受，且不被击穿。但这种配合不能保证在试验电压下固体绝缘不受损伤。因此，在较高电压等级的变压器上已不再采用。
2.薄纸筒小油道：特点是根据油体积减小时，油的耐压强度提高。因此，一般在电压等级较高的变压器上使用。由于绝缘材料和工艺制造条件的限制，以及绕组散热要求，不可能把油道做的很小。根据主绝缘结构特点，其绝缘的薄弱点是油，因此，提高绝缘强度的有效途径是提高变压器油的绝缘强度。
七、变压器上作用电压的种类
1.正常工作电压
2.工频电压升高：1）运行中单相接地故障时，健全相的电压将从相电压上升到线电压;2）线路谐振过电压;3）外部过电压（大气过电压）;4）内部过电压（操作过电压）;5）快速瞬态过电压
八、变压器的局部放电
1.定义：变压器内部绝缘，由于各种原因造成在一定的外施电压下，器身内部发生局部的和重复的击穿和熄灭现象。
2.特点: 这种局部放电发生在一个或几个很小的空间内，放电的能量是很小的，局部放电的存在并不影响电气设备的短时绝缘强度。但一台变压器在运行电压下如在不可恢复的绝缘中存在局部放电现象，这些微弱的放电能量和由此产生的一些不良效应，可以慢慢损坏绝缘，久而久之，最后导致整个绝缘击穿。
3.引起局部放电的原因
1）变压器中存在局部电场强度的集中，引起变压器油的放电
2）绝缘材料或油中存在气体（一般是空气）
4.如何降低局放或无局放：1）设计时，控制各部分电场强度；2）制造过程中，特别注意器身中各部件的清洁；3）绝缘材料的使用有所选择，在高电场中，忌用环氧玻璃布板和其他介电常数较大的材料；4）装配中的各个金属零部件，绝对不允许出现悬浮；5）变压器总装配后，必须在高真空的条件下注油，补油也应该在高真空状态下；6）注入的变压器油，必须是合格变压器油；7）变压器注油以后，有相当的时间静放，使变压器中可能残存的气体被变压器油充分吸收。
九、变压器绝缘表面的沿面放电
1.引起沿面放电的主要因素：1）存在高场强区域或“点”；2）在绝缘表面存在着电场的两种分量（即沿材料表面和垂直材料表面）；3）其他因素：如油流速过大、绝缘纸板表面受潮。
2.防止沿面放电的对策和措施：1）降低“尖端”处的电场强度，如 330kV产品用的铜屏蔽管：2）降低“尖端”处油的电场强度；3）尽可能按电位面来布置绝缘结构；4）延长爬电路径；5）选用抗爬电性能好的绝缘材料；6）制作绝缘件，特别是层压绝缘件时，一定要十分重视粘接面的压紧和干净程度。
十一、变压器的绝缘水平
1. 变压器绕组及引出线的绝缘水平
系统标称电压
设备最高电压
额定雷电冲击（内、外绝缘）耐受电压kV（峰值）
额定短时工频（1min）（内、外绝缘）耐受电压
额定操作冲击耐受电压
kV（有效值）
全波
截波
kV（有效值）
kV（峰值）
35
40.5
180/220
220
80/85

110
126
450/480
530
185/200

550

220
252
850
950
360

950
1050
395

330
363
1050
1175
460
850
1175
1300
510
950
2. 分级绝缘变压器绕组中性点的绝缘水平
系统标称电压/kV
设备最高电压/kV
中性点接地方式
雷电冲击全波和截波耐受电压/kV
短时工频耐受电压/kV
110
126
不固定接地
250
95
220
252
固定接地
185
85
不固定接地
400
200
330
363
固定接地
185
85
不固定接地
550
230
500
550
固定接地
185
85
经小阻抗接地
325
140

第五章 变压器引线结构

一、引线:变压器绕组外部连接绕组各引出端的导线称为引线，通过引线将外部电源电能输入变压器，也通过引线传输进来的电能从变压器输出到外部。
二、分类:1）绕组线端与套管连接的引出线;2）绕组端头间的连接引线 ;3）绕组分接与开关相连的分接引线
三、要求:1）电气性能;2）机械强度;3）温升
四、引线材料
1.导体：1）裸铜棒,适用范围：10kV级6300kVA及以下变压器；2）纸包圆铜棒,适用范围：10～35kV小容量变压器；3）裸铜排,适用范围：10kV及以下低压绕组引线；4）铜绞线,适用范围：各电压等级特别是110kV及以上的引线；5）铜管,适用范围：220kV及以上变压器引线
2.绝缘体：层压木、纸板件
3.连接件：连接铜管、接线端子、接线片等（导电用）;螺栓、螺母（导体用）;非导电用螺栓螺母;绝缘用螺栓螺母
五、引线选取
1.按电场强度和机械强度
2.按短路时温升和长期负载时温升选取
六、引线中需注意的问题 :1.联结组别 ;2.绝缘距离足够 ;3.紧固件紧固到位。

第六章 变压器油箱结构
一、概述
变压器的油箱既是保护变压器器身的外壳和盛油的容器，又是装配变压器外部组件的骨架，同时通过变压器油将器身损耗产生的热量以对流和辐射方式散至大气中。
1.作为盛油容器，油箱要保证密封不漏油、不渗油。
2.作为外壳和骨架，油箱应具备一定的机械强度。
3.作为散热元件，油箱的结构随容量的增大而有所变化。
二、油箱的分类
1.按外形分：钟罩式、桶式、钳式列车运输油箱、抬轿式列车运输油箱。
2.按加强铁样式分：瓦楞式、折弯加强铁式、板式加强铁式
3.按箱沿密封分：箱沿焊死、不焊死
三、变压器的密封
1.密封的基本知识
变压器的密封属于接触静密封，它是在彼此相接的两个法兰表面之间夹一层材质较软（一般为耐油丁腈橡胶）的密封垫，将两个法兰表面之间的间隙塞满，阻止具有一定压力的被密封介质（变压器油或绝缘气体）通过这些间隙从油箱内部渗漏到变压器外部。
2.影响密封可靠性的因素包括：
1）被密封表面的形状：表面应该光滑，无砂眼等制造缺陷。
2）被密封介质压力的大小：密封件与密封面两者接触面上产生的摩擦力抵抗作用在它上面的介质压力，使密封件保持一定的稳定性。若无其他措施，当介质压力达到一定值时，会克服摩擦阻力，使密封件顺介质压力作用的方向发生位移，破坏原来的密封状态。其解决方法是增加封闭式密封槽。
3）被密封介质的种类
4）温度的影响：由于橡胶线性热膨胀系数与金属线性热膨胀系数相比一般高出一个数量级，从而可能引起密封胶垫中的附加热应力。此外，随高温的长时间作用，胶垫也会逐渐老化而失去其原有的弹性，从而影响密封效果；若胶垫长期处在较低温状态下，它也要变脆而失去原有的高弹性能。
四、油箱的器身定位结构
决定变压器器身定位结构的因素，主要是变压器由制造厂向安装现场运输过程中所受的各种冲撞力以及运行中变压器所可能受到的地震力的作用。定位结构要保证在上述各种力的作用下器身不想对于油箱产生不允许的位移。包括器身的上部定位与下部定位。
五、油箱磁屏蔽与电屏蔽的区别
磁屏蔽原理是利用硅钢片的高导磁性能构成具有较低磁阻的磁分路，使变压器漏磁通的绝大部分不再经过变压器油箱而闭合，可以说是基于“疏”的原理。电屏蔽是利用屏蔽材料（一般为铜板或铝板）的高电导率所产生的涡流反磁场来阻止变压器漏磁通进入有箱壁，它的立足点是基于“堵”。

第七章 变压器组配件

一、变压器主要组配件：1.套管：爬距，电流等参数；2.开关：电流、电压等级等参数；3.储油柜；4.冷却器/散热器；5.控制箱和端子箱；6.气体继电器；7.压力释放阀；8.速动油压继电器；9.测温表计
一、套管：套管是变压器绕组连接电力系统之间的纽带，并进行不同电压等级间的电能传输，它的装设使变压器成为输变电设备中不可缺少的部分。它可以根据变压器的电压等级、电流大小做成各种绝缘和载流的结构型式。套管与绕组连接，绕组的电压等级决定了套管的绝缘结构。套管的使用电流决定了导电部分的截面和接线头的结构。所以，套管由带电部分和绝缘部分组成。
变压器套管型号字母排列顺序及含义：
一般顺序
字母符号
代表的意义
1
B
“变”压器用
2
F
D
J
R
“复”合瓷绝缘式
“单”体瓷绝缘式
有附“加”绝缘的
电“容”式
3
Y
L
W
充“油”式
穿“缆”式
防“污”型（分子级）
4
L
可装电“流”互感器的
5/6
数字/数字
额定电压（kV）/额定电流（A）
注：外绝缘污秽等级（型号中最后一位数字）
2-最小公称爬电比距为20mm/kV
3-最小公称爬电比距为25mm/kV
4-最小公称爬电比距为31mm/kV
二、开关：调压方式有无励磁调压和有载调压两种。无励磁调压时，不是变压器二次不带负载，而是把变压器各侧都与电网断开，在变压器无励磁情况下变换绕组的分接头；有载调压时，变压器时在不中断负载的情况下进行变换绕组的分接头。在一般情况下是在高压绕组上抽出适当的分接头，因为高压绕组常套在外面，引出分接头方便；另外高压侧电流小，引出的分接引线和分接开关的载流部分截面积小，开关接触部分也容易解决。
三、储油柜 1）储油柜的定义：变压器运行时由于温度变化，其内部变压器油也因此产生体积上的变化，为了保证变压器在最低温度时其绝缘、电气部分依然被油浸泡(保护)，最高温度时油又不溢出，因此设置一个与油箱想通的可容纳此种体积变化的容器就是储油柜。2）储油柜的作用：当变压器油的体积随着油的温度膨胀或减小时，储油柜起着调节油量，保证变压器油箱内经常充满油的作用。
四、冷却器/散热器
1）冷却器：根据冷却介质分为风冷却器和水冷却器两类
2）散热器：大容量变压器一般使用片式散热器，小容量配电变压器部分使用管式散热器。

第八章 变压器试验、运输
一、试验目的
变压器试验主要验证变压器产品的性能是否符合有关标准或技术条件的规定和要求，发现变压器结构和制造上是否存在影响变压器正常运行的缺陷。通过试验可以验证变压器能够在额定条件下长期运行，并且能够承受预期的各种过电压及过电流的作用下而不影响变压器的寿命。
二、试验分类
1.例行试验：每台变压器都要进行的实验。其目的是检验设计、工艺、制造的质量。
1）绕组电阻测量 ；2）电压比测量和联结组标号检定 ；3) 短路阻抗和负载损耗测量 ；4）空载电流和空载损耗测量 ；5）绕组对地绝缘电阻和（或）绝缘系统电容的介质损耗因数（tanδ）的测量 ；6）绝缘例行试验 ；7）有载分接开关试验 ；8）绝缘油试验
2.型式试验：在一台有代表性的变压器产品上所进行的试验，以证明被代表的变压器也符合规定要求。型式试验的目的是检查结构性能是否满足标准和技术条件。
1）温升试验 ；2）绝缘型式试验
3. 特殊试验：除型式试验和例行试验外，按制造厂和用户协议所进行的试验。
1）绝缘特殊试验 ；2）绕组对地和绕组间电容测定 ；3）暂态电压传输特性测定 ；4）三相变压器零序阻抗测量 ；5）短路承受能力试验 ；6）声级测定 ；7）空载电流谐波测量 ；8）风扇和油泵电动机所汲取功率测量
三、变压器的运输方式
1.铁路运输；2.公路运输；3.水路运输。
四、小型油浸式电力变压器，由于体积小，一般都是本体内装适量变压器油（一般在箱盖下100mm左右）。大型电力变压器，由于运输重量较大，一般把本体内变压器油抽出单独包装运输（运输油罐、油桶），同时本体内充入符合要求的干燥气体，运输中始终保持正压，压力一般保持在20kPa～30kPa。
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