电力系统的功勋-变压器
大型电力变压器,图片源自于网络
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(一)铁芯
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(二)绕组
绕组是变压器的电路部分,由电导率较高的铜导线或铝导线绕制而成。绕组应具有足够的绝缘强度、机械强度和耐热能力。
绕组通常分为层式和饼式两种。绕组的线匝沿其轴向依次排列连续绕制的,称为层式绕组。一般层式绕组每层如筒状,所以由两层组成的绕组称双层圆筒式;由多层组成的称多层圆筒式。绕组的线匝沿其辐向连续绕制而成一饼(段),再由许多饼沿轴向排列组成的绕组,称为饼式绕组。它包括连续式、插入电容式和纠结式等。
介于层式和饼式之间的绕组有箔式绕组和螺旋式绕组。箔式绕组形式也如筒状,线匝是沿轴向连续绕制的。一般情况下一匝就是一层,故可属于层式绕组。螺旋式绕组一般为每一饼一匝,或两饼、四饼一匝。而各匝又沿轴向连续绕制,但形式是由各饼组成,故可属于饼式绕组。
层式绕组结构紧凑,生产效率高,耐受冲击电压的性能好,但其机械强度差。饼式绕组散热性能好,机械强度高,适用范围大,但其耐受冲击电压的性能差。
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变压器绕组的形式细分如下:
圆筒式——单层圆筒式、双层圆筒式、多层圆筒式和分段圆筒式
箔式——一般箔式、分段箔式
连续式——一般连续式、半连续式、纠结连续式
纠结式——普通纠结式和插花纠结式、插入电容式
螺旋式——单螺旋式(单半螺旋式)、双螺旋式(双半螺旋式)和四螺旋式
交错式——由连续式或螺旋式线段交错排列而成
其中所谓半连续式、半螺旋式,是油道与纸圈交错分布的连续式或螺旋式绕组。
发电厂和变电所通常出现3种不同等级的电压,所以三绕组变压器在电力系统中应用比较广泛。
每相的高中低压绕组均套于同一铁心柱上。为了绝缘使用合理,通常把高压绕组放在最外层,中压和低压绕组放在内层
额定容量是指容量最大的那个绕组的容量,一般容量的百分比按高中低压绕组有三种形式100/100/50、100/50/100、100/100/100。
(三)绝缘
变压器内部的绝缘材料有变压器油、绝缘纸板、电缆纸、皱纹纸等。
(四)分接开关
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为了供给稳定的输出电压,军需对变压器进行电压的调整,目前,变压器调整电压的方法是在某一侧绕组上设置分接,用来切除或增加一部分绕组的线匝,改变绕组的匝数,从而达到调整电压的目的。一般情况是在高压绕组上抽出适当的分接。因为高压绕组常套在外面,引出分接方便;同时高压侧电流小,分接引线和分接开关的载流部分截面小,开关接触触头也容易制造。
(五)油箱
油箱是油浸式变压器的外壳,变压器的器身置于油箱内,油箱内灌满了变压器油,变压器油起到绝缘和冷却作用,同时保护器身免受外力和潮湿的侵害。
(六)冷却方式
变压器运行时由于绕组和铁芯产生损耗转换热能,必须及时散,否则会损坏变压器或酿成事故。
冷却方式的种类
1、油浸自冷(ONAN);
油浸自冷式:
油浸变压器的散热过程是这样的,铁芯和线圈把热量首先传给在其附近的油,使油的温度升高。温度高的油体积增加,比重减小,就向油箱的上部运动。冷油将自然运动补充到热油原来的位置。而热油沿箱壁或散热器管将热量放出,经箱壁或管壁被周围的空气带走,温度降低后又回到油箱下部参加循环。这样,因油温的差别,产生了油的自然循环流动。热油从变压器油箱的上部,沿散热器(无散热器的沿箱壁)的内表面向下流,在向下流的过程中把热经管壁或箱壁传给空气(风),被冷却的油从散热器下部进入油箱,然后经各油道上升,在上升过程中把线圈和铁芯的热量带走,热油又汇于油箱上部,这样,周而复始不断循环。油浸自冷式的变压器依靠油箱壁(或散热器管壁)的辐射,和变压器周围空气的自然对流,把热量从油箱表面带走。这种变压器为了增加散热表面,有的箱壁做成波状,有的焊上管子,有的装散热器,以促进油的对流。
2、油浸风冷(ONAF);
油浸风冷式:在散热器上装风扇,用吹风扇的方法使空气加快流动,借此来增大散热能力的就属风冷式。吹风可使对流散热增加8.5倍。同一台变压器,用了吹风以后,容量可提高30%以上。
3、强迫油循环风冷(OFAF);强迫油循环冷却方式:如果单纯想法降低油的温度而不增加油流的速度,那是达不到所希望的冷却效果的。因油温降到一定程度时,其粘度增加,粘度大会使散热效果变差。而人为地加快油流速度,就会使散热加快。强迫油循环冷却方式就是在油路中加入了使油的流速加快的动力—油泵。强迫油循环风冷的变压器则是将风冷却器装于变压器油箱壁上或独立的支架上。经冷却器内的油采用风扇冷却。为了防止油泵的漏油和漏气,目前广泛采用潜油泵和潜油电动机。潜油泵安装在冷却器的下面,泵的吸入端直接装在第一个油回路(冷却器为多回路的)上,吐出端通过装有流动继电器的联管接至第二回路。流动继电器的作用是,当潜油泵发生故障,油流停止时,发出信号和投入备用冷却器。
4、强迫油循环水冷(OFWF);
5、强迫导向油循环风冷(ODAF);
强迫油循环导向冷却:这种冷却方式基本上还属于上述强迫油循环类型的,其主要区别在于变压器器身部分的油路不同。普通的油冷却变压器油箱内油路较乱,油沿着线圈和铁芯、线圈和线圈间的纵向油道逐渐上升,而线圈段间(或叫饼间)油的流速不大,局部地方还可能没有冷却到,线圈的某些线段和线匝局部温度很高。采用导向冷却后,可以改善这些状况。变压器中线圈的发热比铁芯发热占的比例大,改善线圈的散热情况还是很有必要的。导向冷却的变压器,在结构上采用了一定的措施(如加挡油纸板、纸筒)后使油按一定的路径流动。采用了导向冷却,泵口的冷油,在一定压力下被送入线圈间、线饼间的油道和铁芯的油道中,能冷却线圈的各个部分,这样可以提高冷却效能。
(七)油枕
油枕是用于变压器的一种储油装置,当变压器油的体积随着油温的变化而膨胀或缩小时,油枕起储油和补油作用,能保证油箱内充满油。同时由于装备了油枕,使变压器与空气的接触面减小,且从空气中吸收的水分、灰尘和氧化后的油垢都沉积在油枕底部的沉积器中,从而大大减缓变压器油的劣化速度。
油枕
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(八)吸湿器
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(九)气体(瓦斯)继电器
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重瓦斯主要反映在变压器严重内部故障(特别是匝间短路等其他变压器保护不能快速动作的故障)产生的强烈气体推动油流冲击挡板,挡板上的磁铁吸引重瓦斯干簧触点,使触点接通而跳闸。
(十)变压器高、低压套管
变压器内部高、低压引线是经绝缘套管引向变压器外部的,它起着固定引线和对地绝缘的作用。套管由带电部分和绝缘部分组成。带电部分可以是导电杆、导电管、电缆或铜排。绝缘部分分为内绝缘和外绝缘。外绝缘为瓷瓶,内绝缘为变压器油、附加绝缘和电容性绝缘。
