科普|电力变压器的核心结构及详细分类

电力变压器是一种静止的电气设备，它在不改变交流电频率的前提下，通过电磁感应原理将电能从一个电路转换到另一个电路，实现电压水平的升高或降低。变压器主要由铁芯和两个或多个绕组组成，这些绕组缠绕在铁芯上，且绕组之间的匝数比决定了电压转换的比例。一次侧绕组接入电源系统，二次侧绕组则向负载提供电能。

电力变压器结构

常见的电力变压器大多是油浸式的。铁芯和绕组均浸入盛有变压器油的油箱中，各绕组的端点通过绝缘套管引至油箱外部，与外部线路连接。电力变压器部分如下图：

（1.高压套管 2.分接开关 3.低压套管 4.气体继电器 5.防爆管道6. 油枕 7. 油位计 8. 吸湿器 9. 散热器 10. 铭牌11. 接地螺栓 12. 油样阀 13. 排水阀 14. 阀门 15. 绕组16.温度计 17.铁芯 18.洁净油表 19.油箱 20.变压器油）

1.核心

核心结构：变压器的铁芯是磁路部分，由铁芯柱和铁轭两部分组成。绕组缠绕在磁芯腿上，磁轭用于闭合整个磁路。铁芯的结构一般分为芯式和壳式两种。

电力变压器的铁芯采用什么材料制成

芯材。由于铁芯是变压器的磁路，其材料要求具有良好的导磁率。只有导磁率好，铁损才能小。因此，变压器的铁芯采用叠片硅钢片制成。硅钢片有热轧和冷轧两种。由于冷轧硅钢片沿轧制方向磁化时具有较高的导磁率和较小的单位损耗，因此其性能优于热轧硅钢片，大多数变压器均采用冷轧硅钢片。 

2. 绕线

绕组是变压器的电路部分，一般采用绝缘漆包、纸包铝线或铜线制成。

根据高、低压绕组排列方式的不同，绕组分为同心式和菱形叠式两种。对于同心绕组，为了便于绕组和铁芯绝缘，通常将低压绕组靠近铁芯柱放置。对于重叠绕组，为了减小绝缘距离，通常将低压绕组靠近铁轭放置。

3、绝缘材料

变压器内部的绝缘材料主要有变压器油、绝缘纸板、电缆纸、皱纹纸等。

4. 有载分接开关

为了提供稳定的电压、控制功率流或调节负载电流，需要对变压器进行电压调节。目前，调节变压器电压的方法是在其一个绕组上设置一个抽头，切断或增加绕组的一部分匝数，以改变绕组的匝数，从而达到一步到位的目的。通过改变电压比来调节电压的逐步方法。利用该绕组抽头进行调压的电路称为调压电路；用于变换和分接以调节电压的开关称为分接开关。 

5.油箱

油箱是油浸式变压器的外壳，变压器本体放置在油箱内，油箱内充满变压器油。根据变压器的尺寸，油箱结构分为悬挂体油箱和悬挂箱壳油箱两种类型。

6、冷却系统

电力变压器冷却的常用方法是：变压器运行时，绕组和铁芯产生的损耗转化为热量，必须及时散发掉，以免变压器过热而引发事故。变压器的冷却系统用于散热。根据变压器容量的不同，采用不同的冷却装置。

7. 储油柜

储油柜位于变压器油箱上方，通过气体继电器与油箱相连。

当变压器的油温发生变化时，其体积会膨胀或收缩。储油柜的作用是保证油箱始终充满油，并减少油面与空气的接触面，从而减缓油的老化。

8. 防爆门

避免电力变压器爆炸的方法：位于变压器顶盖上，其出线处用玻璃防爆膜密封。当变压器内部发生严重故障，气体继电器失效时，油箱内的气体会冲破防爆膜，从安全气道中喷出，保护变压器免受严重损坏。

9.吸湿剂

为了保持储油柜上部空气干燥，避免工业粉尘污染，储油柜通过吸湿器与大气连通。吸湿剂含有浸渍有氯化钙或氯化钴的硅胶，可吸收空气中的水分。当它湿润到一定程度时，它的颜色会从蓝色变成粉红色。

10.气体继电器

它位于储油柜和水箱盖连接处之间。当变压器内部发生故障（如绝缘击穿、匝间短路、铁芯事故等），油箱内漏气或漏油，油位降低时，信号或跳闸电路接通，进行保护变压器。

11、高低压绝缘套管

变压器内部的高低压引线通过绝缘套管引至油箱外部，起到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。带电部件包括导电棒、导电管、电缆或铜排。绝缘部分有外绝缘和内绝缘之分。外绝缘为瓷管，内绝缘为变压器油、附加绝缘、电容绝缘。

电力变压器分类

1、电力变压器按相数分类：单相变压器和三相变压器。

单相变压器

单相变压器是利用电磁感应原理来改变交流电压的装置。主要部件有初级线圈、次级线圈、铁芯（磁芯）。在电气设备和无线电路中，常用于升压降压、阻抗匹配、安全隔离等。变压器的功能主要包括：电压变换；电流变换、阻抗变换；隔离;电压调节（磁饱和变压器）；自耦变压器；型式有C型、XED型、ED型、CD型。

三相变压器

为了输入不同的电压，输入绕组还可以采用多个绕组来适应不同的输入电压。同时，也可以采用多个绕组，以输出不同的电压。三个独立的绕组，通过不同的连接方式（如星形、三角形），使其输入三相交流电，其输出也相同，这就是三相变压器。

2、根据铁芯和绕组的结构和布置，电力变压器可分为铁芯式变压器和壳式变压器。

铁芯式变压器

铁芯是变压器的磁路部分。它将初级电路的电能转化为磁能，又由自身的磁能转化为次级电路的电能，是能量转换的媒介。铁芯包括铁芯柱和铁轭两部分。铁芯柱上布满绕组，铁芯柱通过铁轭连接，形成闭合磁路。对于铁芯式变压器来说，其绕组和绝缘装配都比较容易，因此电力变压器常采用这种结构。

壳式变压器

由壳式铁芯制成的变压器称为壳式变压器。虽然壳式变压器的一些优点不如铁芯式变压器，但对于功率很小的变压器来说，由于只有一根线包，结构比较简单，所以在小功率场合仍然广泛使用。变压器。

3、根据铁芯材料，电源变压器可分为铁芯变压器、铁氧体铁芯变压器、环形铁芯变压器、空心变压器。

铁芯变压器

铁芯是变压器中磁路的主要部分。通常由含硅量高的热轧或冷轧硅钢片制成，并涂有绝缘漆。铁芯和缠绕在其上的线圈构成了完整的电磁感应系统。电力变压器传输的电量取决于铁芯的材料和横截面积。

铁氧体磁芯变压器

铁氧体磁芯变压器具有铁氧体磁芯。铁氧体磁芯是一种高频导磁材料（原理与硅钢片相同，但用于高频环境），主要用于高频变压器（如开关电源、行输出变压器、等）、高频磁环（用于抗干扰）等，以增加磁导率，提高电感的品质因数，用在变压器中。

环形铁芯变压器

环形变压器的铁芯采用优质冷轧硅钢片制成。环形铁芯变压器的线圈均匀地缠绕在铁芯上，线圈产生的磁力线方向几乎与铁芯的磁路完全重合。与叠片式相比，励磁能量和铁芯损耗将降低25%。

空心变压器

变压器由两个具有互感的线圈组成，其中一个连接到电源，另一个连接到负载。变压器是一种通过互感将能量或信号从一个电路传输到另一个电路的装置。当变压器线圈的铁芯为非铁磁材料时，称为空芯变压器。广泛应用于电子、通信工程和测量仪器中。

4、根据匝数比（Ns/Np），电源变压器可分为升压变压器、降压变压器、隔离变压器。

升压变压器

升压变压器是指电压瞬间启动，其瞬间启动升压能力比较强，升压效果也比较好。所不同的是，无励磁调压开关不具备带负载切换档位的能力，因为这种分接开关在切换档位的过程中有一个短暂的断开过程，断开负载电流会造成一种现象：分接开关因触头间拉弧而损坏或短路，所以换档时必须将变压器断电。因此一般用于电压要求不是很严格、不需要经常调整的变压器。

降压变压器

降压变压器是将输入端较高的电压变换为输出端相对较低的理想电压，从而达到降压目的的变压器。降压变压器是输变电系统中非常重要的设备。其正常运行不仅关系到自身的安全和用户的可靠供电，而且直接影响电力系统的稳定性。

隔离变压器

隔离变压器 是指输入绕组与输出绕组之间具有电气隔离的变压器。采用隔离变压器，避免同时意外接触带电体。变压器的隔离是隔离初级和次级绕组各自的电流。早期应用于欧洲国家的电力工业，广泛应用于电子工业或工矿企业、机床、机械设备的通用电路的控制电源、安全照明、指示灯等

电力变压器和配电变压器的区别

配电变压器与电力变压器的区别如下：

1. 自然

电力变压器：用于将一定的交流电压（电流）值转换成同频率的另一种或多种不同电压（电流）值的固定式电气装置。

配电变压器：配电系统中根据电磁感应定律改变交流电压和电流来传输交流电能的静电电器。

2. 分类

电源变压器

（1）电力变压器按用途分类：升压（发电厂6.3kV/10.5kV或10.5kV/110kV等）、联络（变电站220kV/110kV或110kV/10.5kV）、降压（配电35kV/10.5kV）0.4kV或10.5kV/0.4kV）。

(2)电力变压器按相数分为：单相和三相。

（3）电力变压器按绕组分类：双绕组（每相安装在同一铁芯上，初级和次级绕组分开并绝缘）、三绕组（每相有三个绕组，初级和次级绕组分开） ）。

（4）电力变压器按绝缘介质分类：油浸式变压器（阻燃、非阻燃）、干式变压器、110kV SF6气体绝缘变压器。

配电变压器：

(1)配电变压器按绝缘介质不同分为油浸式变压器和干式变压器。

(2)根据调压方式不同，可分为无励磁调压变压器和有载调压变压器。

3、供电方式

电源变压器：

(1)10kV高压电网运行方式为中性点不接地的三相三线制。

(2)用户的变压器供电大多采用中性点直接接地系统运行方式的YYN0接线方式，可实现三相四线制，或五线制供电，如TN-S系统。

配电变压器：

用户变压器供电主要采用中性点直接接地系统D/yn11接线的运行方式，可实现三相四线制供电。