电力变压器结构示意图

电力变压器工作原理：

变压器可以变换交流电压、电流和阻抗。最简单的铁心变压器由一个软磁材料做成的铁心及套在铁心上的两个匝数不等的线圈构成。

变压器主要应用电磁感应原理来工作。当变压器一次侧施加交流电压U1，流过一次绕组的电流为I1，则该电流在铁芯中会产生交变磁通，使一次绕组和二次绕组发生电磁联系，根据电磁感应原理，交变磁通穿过这两个绕组就会感应出电动势，其大小与绕组匝数以及主磁通的最大值成正比，绕组匝数多的一侧电压高，绕组匝数少的一侧电压低，当变压器二次侧开路，即变压器空载时，一二次端电压与一二次绕组匝数成正比，即U1/U2=N1/N2，但初级与次级频率保持一致，从而实现电压的变。

电力变压器主要由铁心、线圈、油箱、各部件的绝缘、油枕、调压装置及保护装置等构成。

电力变压器内部结构示意图：

1信号温度计，2铭牌，3吸湿器，4油枕（储油柜），5油位指示器，6防爆管，7瓦斯继电器，8高压套管和接线端子，9低压套管和接线端子，10分接开关，11油箱及散热油管，12铁心，13绕组及绝缘，14放油阀， 15小车，16接地端子

中小型油浸式电力变压器典型结构如图7-2所示。

1．铁心

（1）铁心结构。变压器的铁心是磁路部分，由铁心柱和铁轭两部分组成。绕组套装在铁心柱上，而铁轭则用来使整个磁路闭合。铁心的结构一般分为心式和壳式两类。

心式铁心的特点是铁轭靠着绕组的顶面和底面，但不包围绕组的侧面；壳式铁心的特点是铁轭不仅包围绕组的顶面和底面，而且还包围绕组的侧面。由于心式铁心结构比较简单，绕组的布置和绝缘也比较容易，因此我国电力变压器主要采用心式铁心，只在一些特种变压器（如电炉变压器）中才采用壳式铁心。常用的心式铁心如图7-3所示。近年来，大量涌现的节能型配电变压器均采用卷铁心结构。

（2）铁心材料。由于铁心为变压器的磁路，所以其材料要求导磁性能好，只有导磁性能好，才能使铁损小。故变压器的铁心采用硅钢片叠制而成。硅钢片有热轧和冷轧两种。由于冷轧硅钢片在沿着辗轧的方向磁化时有较高的磁导率和较小的单位损耗，其性能优于热轧的，国产变压器均采用冷轧硅钢片。国产冷轧硅钢片的厚度为0.35、0.30、0.27mm等几种。片厚则涡流损耗大，片薄则叠片系数小，因为硅钢片的表面必须涂覆一层绝缘漆以使片与片之间绝缘。

1-高压套管；2-分接开关；3-低压套管；4-气体继电器；5-安全气道（防爆管）；6-油枕（储油柜）；7-油表；8-呼吸器（吸湿器）；9-散热器；10-铭牌；11-接地螺栓；12-油样活门；13-放油阀门；14-活门；15-绕组（线圈）；16-信号温度计；17-铁心；18-净油器；19-油箱；20-变压器油

2．绕组

绕组是变压器的电路部分，一般由绝缘漆包、纸包的铝线或铜线烧制而成。

根据高、低压绕组排列方式的不同，绕组分为同心式和菱叠式两种。对于同心式绕组，为了便于绕组和铁心绝缘，通常将低压绕组靠近铁心柱：对于交叠式绕组。为了减少绝缘距离，通常将低压绕组靠近铁轭。

3．绝缘

变压器内部主要的绝缘材料有变压器油、绝缘纸板、电缆纸、皱纹纸等。

4．分接开关

为了供给稳定的电压、控制电力潮流或调节负载电流，均需对变压器进行电压调整。目前，变压器调整电压的方法是在其某一侧绕组上设置分接，以切除或增加一部分绕组的线匝，以改变绕组的匝数，从而达到改变电压比的有级调整电压的方法。这种绕组抽出分接以供调压的电路，称为调压电路；变换分接以进行调压所采用的开关，称为分接开关。一般情况下是在高压绕组上抽出适当的分接。这是因为高压绕组常套在外面，引出分接方便，另外，高压侧电流小，分接引线和分接开关的载流部分截面小，开关接触触头也较容易制造。

变压器二次侧不带负载，一次侧也与电网断开（无电源励磁）的调压，称为无励磁调压，带负载进行变换绕组分接的调压，称为有载调压。

5．油箱

油箱是油浸式变压器的外壳，变压器器身置于油箱内，箱内灌满变压器油。油箱结构，根据变压器的大小分为吊器身式油箱和吊箱壳式油箱两种。

（1）吊器身式油箱。多用于6300kVA及以下的变压器，其箱沿设在顶部，箱盖是平的，由于变压器容量小，所以重量轻，检修时易将器身吊起。

（2）吊箱壳式油箱。多用于8000kVA及以上的变压器，其箱沿设在下部，上节箱身做成罩形，故又称钟罩式油箱。检修时无需吊器身，只将上节箱身吊起即可。

6．冷却装置

变压器运行时，由绕组和铁心中产生的损耗转化为热量，必须及时散热，以免变压器过热造成事故。变压器的冷却装置是起散热作用的。根据变压器容量大小不同，采用不同的冷却装置。

对于小容量的变压器，绕组和铁心所产生的热量经过变压器油与油箱内壁的接触，以及油箱外壁与外界冷空气的接触而自然地散热冷却，无需任何附加的冷却装置。若变压器容量稍大些，可以在油箱外壁上焊接散热管，以增大散热面积。

对于容量更大的变压器，则应安装冷却风扇，以增强冷却效果。

当变压器容量在50000kVA及以上时，则采用强迫油循环水冷却器或强迫油循环风冷却器。与前者的区别在于循环油路中增设一台潜油泵，对油加压以增加冷却效果。这两种强迫循环冷却器的主要差别为冷却介质不同，前者为水，后者为风。

7．储油柜（又称油枕）

储油柜位于变压器油箱上方，通过气体继电器与油箱相通，如图7-4所示。

当变压器的油温变化时，其体积会膨胀或收缩。储油柜的作用就是保证油箱内总是充满油，并减小油面与空气的接触面，从而减缓油的老化。

1-油枕；2-防爆管；3-油机与安全气道的连通管；4-吸湿器；5-防爆膜； 6-气体继电器；7-碟形阀；8-箱盖

8．安全气道（又称防爆管）

位于变压器的顶盖上，其出口用玻璃防爆膜封住。当变压器内部发生严重故障，而气体继电器失灵时，油箱内部的气体便冲破防爆膜从安全气道喷出，保护变压器不受严重损害。

9．吸湿器

为了使储油柜内上部的空气保持干燥，避免工业粉尘的污染，储油柜通过吸湿器与大气相通。吸湿器内装有用氯化钙或氯化钴浸渍过的硅胶，它能吸收空气中的水分。当它受潮到一定程度时，其颜色由蓝色变为粉红色。

10．气体继电器

位于储油柜与箱盖的联管之间。在变压器内部发生故障（如绝缘击穿、匝间短路、铁心事故等）产生气体或油箱漏油等使油面降低时，接通信号或跳闸回路来保护变压器。

11．高、低压绝缘套管

变压器内部的高、低压引线是经绝缘套管引到油箱外部的，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。带电部分包括导电杆、导电管、电缆或铜排。绝缘部分分外绝缘和内绝缘。外绝缘为瓷管，内绝缘为变压器油、附加绝缘和电容性绝缘。