摘 要 电力变压器是电力系统中输配电的主要设备,电能需要升压输送时需要用到变压器,用户端降压使用电能时也需要用到变压器。当多个电站联合起来组成一个电力系统时,也是依靠变压器把各种电压用线路连接起来,形成一个系统。由此可见,变压器在电力系统中起着非常重要的作用。
1. 变压器的结构和制造工艺
电力变压器按结构分为心式变压器和壳式变压器,按绝缘和冷却介质分为油浸式变压器,气体变压器和干式变压器。油浸式三相电力变压器,从变压器的外观来看,有油箱、套管、储油柜、气体继电器、压力释放阀、散热器等组件。在变压器内部装有铁心、绕组和分接开关。
1.1 铁心的结构
铁心是电力变压器的主要部件,它的结构有心式和壳式两大基本形式。心式铁心又分为叠积式铁心和卷铁心。
叠积式铁心是由片状电工钢片逐片叠积而成的。卷铁心制造工艺简单,是在专用的卷绕机上连续绕制而成,广泛用于小容量电力变压器。目前变压器铁心的材料一般采用冷轧取向磁性钢片,在铁心的制造方法上,绝大多数采用叠积式铁心,心式铁心是垂直放置的,主要有铁心叠片,夹件、垫脚、拉带、拉板和撑板等组成,铁心外面套有绕组的部分称为铁心柱,不套绕组的部分称为铁轭。
1.2 绕组的结构
绕组是电力变压器的主要部件,是由单根或多根导线绕制而成的。绕组用的导线一般是用铜导体制成的,可做成圆导线,颠倒线组合导线和换位导线。
变压器绕组的结构一般分为层式结构和饼式结构。
层式结构的绕组,有圆筒式绕组和箔式绕组,圆筒式绕组用于小容量的电力变压器,圆筒式绕组是将导线沿轴向一匝紧挨一匝的由一端绕到另一端,层与层之间用绝缘纸或马浪纸板作为绝缘和冷却油道。箔式绕组的绕线用铜箔或铝箔绕制而成,每绕一层为一匝,每层铜箔之间用绝缘材料隔开,每两层或三层之间放上衬条用来通风散热。
饼式结构的绕组有连续式绕组、螺旋式绕组、纠结式绕组、内屏蔽式绕组、壳式变压器绕组。饼式结构绕组适用于大中型变压器。
1.3 器身的组装
铁心和绕组等部件制成后要进行装配,包括套高压绕组、套低压绕组、安装油箱等步骤。
油浸式变压器的油箱是保护变压器器身的外壳和盛油的容器,也是装配变压器外部结构部件的骨架,又能起到变压器油与大气之间的对流和辐射传递热能的作用。
变压器油箱根据电压等级和冷却方式的不同,它的结构和外形也各不相同。目前中小型变压器的油箱一般采用瓦楞箱壁油箱,也叫波纹式油箱。这种油箱壁是用薄钢板压制而成的,具有较高的机械强度和弹性变形能力。当温度升高时,油箱壁的瓦楞膨胀,温度降低时,油箱壁的瓦楞收缩,因此不用在油箱盖上再安装储油柜。对于大型变压器一般采用钟罩式油箱,分上下两节油箱,器身放在下节油箱上,在大容量的变压器中,为降低油箱和夹件上的漏磁损耗,通常在油箱壁上安装磁屏蔽,油箱壁上的磁屏蔽可以使高压绕组中产生的漏磁进入磁屏蔽,而不进入油箱壁,降低了损耗,油箱不会发热。
1.4 变压器的外部装置
变压器外部还装有气体继电器、储油柜、冷却散热装置、压力释放阀、套管等装置。
装配好的变压器必须送到中心试验站,进行各种电气性能试验,只有各项试验指标都达到合格,才允许出厂并交付用户使用。
2 变压器的常见绕组形式
根据变压器绕组的形式可分为双绕组变压器,三绕组变压器,分裂绕组变压器和自耦变压器。
3 特殊用途的变压器
随着电力工业的发展,国内外出现了各种特殊用途的变压器。有环氧绝缘干式变压器、电缆型干式变压器、诺迈克斯绝缘变压器、六氟化硫气体绝缘变压器,调相变压器和组合式变压器。
4 加工注意事项
4.1 铁心加工注意事项
①目前变压器铁心的材料一般采用冷轧取向磁性钢片,在铁心的制造方法上,绝大多数采用叠积式铁心。心式铁心是垂直放置的,主要有铁心叠片,夹件、垫脚、拉带、拉板和撑板等组成。
②单相三柱双框式铁心,两个铁心框之间设置一个纵向油道,这样冷却效果好,并可有效的改善变压器的空载性能。
③变压器铁心用0.23~0.35毫米厚的冷轧晶粒取向磁性钢片冲剪叠积而成。
④目前电力变压器中一般采用斜接放铁心,现在常用6级步进搭接。由于步进数量多,铁心叠片的剪切加工需要更高的精度。
4.2绕组加工注意事项
①箔式绕组绕制时,每层铜箔之间要用绝缘材料(绝缘纸)隔开。且绝缘纸的宽度要大于铜箔的宽度。
②箔式绕组绕制时,每两层或三层之间放上衬条来通风散热。
③螺旋式绕组适用于电压较低,电流较大的绕组,故一般采用换位导线。
④对于并联绕制的双螺旋绕组,必须对两列导线进行依次换位。——论文作者:徐小奇 李佳妍
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