電力變壓器工作原理：

變壓器可以變換交流電壓、電流和阻抗。最簡(jiǎn)單的鐵心變壓器由一個(gè)軟磁材料做成的鐵心及套在鐵心上的兩個(gè)匝數(shù)不等的線圈構(gòu)成。

變壓器主要應(yīng)用電磁感應(yīng)原理來(lái)工作。當(dāng)變壓器一次側(cè)施加交流電壓U1，流過(guò)一次繞組的電流為I1，則該電流在鐵芯中會(huì)產(chǎn)生交變磁通，使一次繞組和二次繞組發(fā)生電磁聯(lián)系，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，交變磁通穿過(guò)這兩個(gè)繞組就會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，其大小與繞組匝數(shù)以及主磁通的最大值成正比，繞組匝數(shù)多的一側(cè)電壓高，繞組匝數(shù)少的一側(cè)電壓低，當(dāng)變壓器二次側(cè)開(kāi)路，即變壓器空載時(shí)，一二次端電壓與一二次繞組匝數(shù)成正比，即U1/U2=N1/N2，但初級(jí)與次級(jí)頻率保持一致，從而實(shí)現(xiàn)電壓的變。

電力變壓器主要由鐵心、線圈、油箱、各部件的絕緣、油枕、調(diào)壓裝置及保護(hù)裝置等構(gòu)成。

電力變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖：

1信號(hào)溫度計(jì)，2銘牌，3吸濕器，4油枕（儲(chǔ)油柜），5油位指示器，6防爆管，7瓦斯繼電器，8高壓套管和接線端子，9低壓套管和接線端子，10分接開(kāi)關(guān)，11油箱及散熱油管，12鐵心，13繞組及絕緣，14放油閥， 15小車，16接地端子

中小型油浸式電力變壓器典型結(jié)構(gòu)如圖7-2所示。

1．鐵心

（1）鐵心結(jié)構(gòu)。變壓器的鐵心是磁路部分，由鐵心柱和鐵軛兩部分組成。繞組套裝在鐵心柱上，而鐵軛則用來(lái)使整個(gè)磁路閉合。鐵心的結(jié)構(gòu)一般分為心式和殼式兩類。

心式鐵心的特點(diǎn)是鐵軛靠著繞組的頂面和底面，但不包圍繞組的側(cè)面；殼式鐵心的特點(diǎn)是鐵軛不僅包圍繞組的頂面和底面，而且還包圍繞組的側(cè)面。由于心式鐵心結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，繞組的布置和絕緣也比較容易，因此我國(guó)電力變壓器主要采用心式鐵心，只在一些特種變壓器（如電爐變壓器）中才采用殼式鐵心。常用的心式鐵心如圖7-3所示。近年來(lái)，大量涌現(xiàn)的節(jié)能型配電變壓器均采用卷鐵心結(jié)構(gòu)。

（2）鐵心材料。由于鐵心為變壓器的磁路，所以其材料要求導(dǎo)磁性能好，只有導(dǎo)磁性能好，才能使鐵損小。故變壓器的鐵心采用硅鋼片疊制而成。硅鋼片有熱軋和冷軋兩種。由于冷軋硅鋼片在沿著輾軋的方向磁化時(shí)有較高的磁導(dǎo)率和較小的單位損耗，其性能優(yōu)于熱軋的，國(guó)產(chǎn)變壓器均采用冷軋硅鋼片。國(guó)產(chǎn)冷軋硅鋼片的厚度為0.35、0.30、0.27mm等幾種。片厚則渦流損耗大，片薄則疊片系數(shù)小，因?yàn)楣桎撈谋砻姹仨毻扛惨粚咏^緣漆以使片與片之間絕緣。

1-高壓套管；2-分接開(kāi)關(guān)；3-低壓套管；4-氣體繼電器；5-安全氣道（防爆管）；6-油枕（儲(chǔ)油柜）；7-油表；8-呼吸器（吸濕器）；9-散熱器；10-銘牌；11-接地螺栓；12-油樣活門(mén)；13-放油閥門(mén)；14-活門(mén)；15-繞組（線圈）；16-信號(hào)溫度計(jì)；17-鐵心；18-凈油器；19-油箱；20-變壓器油

2．繞組

繞組是變壓器的電路部分，一般由絕緣漆包、紙包的鋁線或銅線燒制而成。

根據(jù)高、低壓繞組排列方式的不同，繞組分為同心式和菱疊式兩種。對(duì)于同心式繞組，為了便于繞組和鐵心絕緣，通常將低壓繞組靠近鐵心柱：對(duì)于交疊式繞組。為了減少絕緣距離，通常將低壓繞組靠近鐵軛。

3．絕緣

變壓器內(nèi)部主要的絕緣材料有變壓器油、絕緣紙板、電纜紙、皺紋紙等。

4．分接開(kāi)關(guān)

為了供給穩(wěn)定的電壓、控制電力潮流或調(diào)節(jié)負(fù)載電流，均需對(duì)變壓器進(jìn)行電壓調(diào)整。目前，變壓器調(diào)整電壓的方法是在其某一側(cè)繞組上設(shè)置分接，以切除或增加一部分繞組的線匝，以改變繞組的匝數(shù)，從而達(dá)到改變電壓比的有級(jí)調(diào)整電壓的方法。這種繞組抽出分接以供調(diào)壓的電路，稱為調(diào)壓電路；變換分接以進(jìn)行調(diào)壓所采用的開(kāi)關(guān)，稱為分接開(kāi)關(guān)。一般情況下是在高壓繞組上抽出適當(dāng)?shù)姆纸印＿@是因?yàn)楦邏豪@組常套在外面，引出分接方便，另外，高壓側(cè)電流小，分接引線和分接開(kāi)關(guān)的載流部分截面小，開(kāi)關(guān)接觸觸頭也較容易制造。

變壓器二次側(cè)不帶負(fù)載，一次側(cè)也與電網(wǎng)斷開(kāi)（無(wú)電源勵(lì)磁）的調(diào)壓，稱為無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓，帶負(fù)載進(jìn)行變換繞組分接的調(diào)壓，稱為有載調(diào)壓。

5．油箱

油箱是油浸式變壓器的外殼，變壓器器身置于油箱內(nèi)，箱內(nèi)灌滿變壓器油。油箱結(jié)構(gòu)，根據(jù)變壓器的大小分為吊器身式油箱和吊箱殼式油箱兩種。

（1）吊器身式油箱。多用于6300kVA及以下的變壓器，其箱沿設(shè)在頂部，箱蓋是平的，由于變壓器容量小，所以重量輕，檢修時(shí)易將器身吊起。

（2）吊箱殼式油箱。多用于8000kVA及以上的變壓器，其箱沿設(shè)在下部，上節(jié)箱身做成罩形，故又稱鐘罩式油箱。檢修時(shí)無(wú)需吊器身，只將上節(jié)箱身吊起即可。

6．冷卻裝置

變壓器運(yùn)行時(shí)，由繞組和鐵心中產(chǎn)生的損耗轉(zhuǎn)化為熱量，必須及時(shí)散熱，以免變壓器過(guò)熱造成事故。變壓器的冷卻裝置是起散熱作用的。根據(jù)變壓器容量大小不同，采用不同的冷卻裝置。

對(duì)于小容量的變壓器，繞組和鐵心所產(chǎn)生的熱量經(jīng)過(guò)變壓器油與油箱內(nèi)壁的接觸，以及油箱外壁與外界冷空氣的接觸而自然地散熱冷卻，無(wú)需任何附加的冷卻裝置。若變壓器容量稍大些，可以在油箱外壁上焊接散熱管，以增大散熱面積。

對(duì)于容量更大的變壓器，則應(yīng)安裝冷卻風(fēng)扇，以增強(qiáng)冷卻效果。

當(dāng)變壓器容量在50000kVA及以上時(shí)，則采用強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻器或強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻器。與前者的區(qū)別在于循環(huán)油路中增設(shè)一臺(tái)潛油泵，對(duì)油加壓以增加冷卻效果。這兩種強(qiáng)迫循環(huán)冷卻器的主要差別為冷卻介質(zhì)不同，前者為水，后者為風(fēng)。

7．儲(chǔ)油柜（又稱油枕）

儲(chǔ)油柜位于變壓器油箱上方，通過(guò)氣體繼電器與油箱相通，如圖7-4所示。

當(dāng)變壓器的油溫變化時(shí)，其體積會(huì)膨脹或收縮。儲(chǔ)油柜的作用就是保證油箱內(nèi)總是充滿油，并減小油面與空氣的接觸面，從而減緩油的老化。

1-油枕；2-防爆管；3-油機(jī)與安全氣道的連通管；4-吸濕器；5-防爆膜； 6-氣體繼電器；7-碟形閥；8-箱蓋

8．安全氣道（又稱防爆管）

位于變壓器的頂蓋上，其出口用玻璃防爆膜封住。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障，而氣體繼電器失靈時(shí)，油箱內(nèi)部的氣體便沖破防爆膜從安全氣道噴出，保護(hù)變壓器不受嚴(yán)重?fù)p害。

9．吸濕器

為了使儲(chǔ)油柜內(nèi)上部的空氣保持干燥，避免工業(yè)粉塵的污染，儲(chǔ)油柜通過(guò)吸濕器與大氣相通。吸濕器內(nèi)裝有用氯化鈣或氯化鈷浸漬過(guò)的硅膠，它能吸收空氣中的水分。當(dāng)它受潮到一定程度時(shí)，其顏色由藍(lán)色變?yōu)榉奂t色。

10．氣體繼電器

位于儲(chǔ)油柜與箱蓋的聯(lián)管之間。在變壓器內(nèi)部發(fā)生故障（如絕緣擊穿、匝間短路、鐵心事故等）產(chǎn)生氣體或油箱漏油等使油面降低時(shí)，接通信號(hào)或跳閘回路來(lái)保護(hù)變壓器。

11．高、低壓絕緣套管

變壓器內(nèi)部的高、低壓引線是經(jīng)絕緣套管引到油箱外部的，它起著固定引線和對(duì)地絕緣的作用。

套管由帶電部分和絕緣部分組成。帶電部分包括導(dǎo)電桿、導(dǎo)電管、電纜或銅排。絕緣部分分外絕緣和內(nèi)絕緣。外絕緣為瓷管，內(nèi)絕緣為變壓器油、附加絕緣和電容性絕緣。