基本介紹
- 中文名：油浸變壓器
- 外文名：oil-immersed transformer
- 特點：以油作為變壓器主要絕緣手段
- 主要部件：鐵芯、繞組、散熱器等
- 冷卻方式：油浸自冷、油浸風冷和強迫油循環
- 套用：電力設備
簡介,運行溫度,過負荷,冷卻方式,結構功能,絕緣結構,
簡介
油浸式變壓器，是以油作為變壓器主要絕緣手段，並依靠油作冷卻介質，如油浸自冷，油浸風冷，油浸水冷及強迫油循環等。變壓器的主要部件有鐵芯，繞組，油箱，油枕，呼吸器，防爆管（壓力釋放閥），散熱器，絕緣套管，分接開關，氣體繼電器，溫度計，淨油器等。
油浸變壓器矽鋼片層間，由於長期浸入變壓器，油能滲入其中，並且變壓器油有彈性起緩衝作用，故油浸變壓器噪聲小。但其調壓開關在油箱裡邊，調壓時開關接觸好不好在外邊看不見，如接觸不上等於該路斷路，如接觸不良，當負荷過大時容易燒毀開關。
運行溫度
油浸變壓器在規定的冷卻條件下，可按銘牌規定運行，但頂層油溫最高不得超過90℃，為防止變壓器絕緣老化，頂層油溫一般不宜經常超過85℃，報警定值整定在80℃。
過負荷
變壓器可以在正常過負荷和事故過負荷情況下運行，應加裝過負荷信號，無法加裝過負荷信號者應有綜測儀。
油浸變壓器應的過負荷信號值應為1.1～1.2倍變壓器額定電流。乾式變壓器的過負荷信號值應為1.2～1.3倍變壓器額定電流（風機運行時按有風機的電流）。
變壓器過負荷信號動作後應注意其負荷及溫度的變化，有條件時應及時巡視並檢查過負荷的原因。過負荷較高（1.3倍以上額定電流）或溫度超過上限應減負荷。
變壓器加裝綜側儀時，應每月下載數據並對負荷進行分析。對有過負荷趨勢的變壓器應縮短數據下載的周期，並在測算過負荷時間內實測變壓器負荷及溫度，有條件時還應及時巡視並檢查過負荷的原因。發現變壓器負荷超過較高（1.3倍以上額定電流）或溫度超過上限應減負荷。
冷卻方式
（1）油浸式變壓器通常採用油浸自冷式、油浸風冷式和強迫油循環三種冷卻方式。
（2）油浸自冷式依靠油的自然對流帶走熱量。油浸風冷式是在油浸自冷式的基礎上，另加風扇給油箱和油管吹風，以加強散熱作用。強迫油循環是用油泵將變壓器中的熱油抽到變壓器外冷卻後再送入變壓器。
結構功能
1．鐵芯
三相油浸式變壓器的外形示意圖
三相油浸式變壓器的外形示意圖鐵芯是用導磁性能良好的矽鋼片疊裝組成的，它形成一個磁通閉契約路，變壓器的一、二次繞組都繞在鐵芯上。
變壓器鐵芯分為心式和殼式兩種結構，目前廣泛套用的變壓器都是心式結構。心式鐵芯南鐵芯柱和鐵軛組成。油浸式變胝器的鐵芯內部有冷卻鐵芯的油道，便於變壓器油循環，同時也加強了設備的散熱效果。
2．繞組
3．油箱
油箱是油浸式變壓器的外殼，其作用除裝油外，還用來安裝其他部件。
4．調壓裝置
調壓裝置是為保證變壓器二次電壓穩定而設定的。當電源電壓變動時，利用調壓裝置調節變壓器分接開關，保證二次側輸出電壓穩定。調壓裝置分為有載調壓裝置和無載調壓裝置兩種。
5．散熱器
散熱器裝在油箱壁上，上下部通過管道與油箱相通，變壓器上部油溫與下部油溫有溫差時，通過散熱器形成油的對流，經散熱器冷卻後流回油箱，起到降低變壓器油溫度的作用。為了提高冷卻效果，可以採用自冷、強迫風冷和強迫水冷等措施。
6．油枕
油枕也稱油櫃。變壓器油因溫度變化會發生熱脹冷縮現象，油麵也將隨溫度的變化而上升或下降。油枕的作用是給油的熱脹冷縮留有緩衝餘地，保持油箱始終充滿油；同時，由於有了油枕，減小了油與空氣的接觸面積，可減緩油的氧化。
7．氣體繼電器
氣體繼電器又稱瓦斯繼電器，是變壓器內部故障的主保護裝置，它裝在油箱和油枕之間連線油管的中部。當變壓器內部發生嚴重故障時，氣體繼電器接通斷路器跳閘同路；當變壓器內部發生不嚴重故障時，氣體繼電器接通故障信號迴路。
8．絕緣套管
高、低絕緣套管位於變壓器油箱頂蓋上，油浸式變壓器一般採用瓷質絕緣套管。絕緣套管的作用是使高、低壓繞組引線與油箱保持良好的絕緣，並對引線予以固定。
9．防爆管
防爆管又稱安全氣道，安裝在變壓器的油箱上，其出口用玻璃防爆膜封住。當變壓器內部發生嚴重故障且氣體繼電器失靈時，油箱內部的氣體便衝破玻璃防爆膜從安全氣道噴出，防止變壓器爆炸。
絕緣結構
一、變壓器絕緣作用
（1）使導電體與其他部分相互絕緣。
（2）能分隔不同的帶電部分。
（3）經合理絕緣布置，可改善電場分布的均勻性。
（4）使電氣器件獲得一定的電容量。
（5）起到機械支撐，固定和導油循環散熱作用等。
二、變壓器的絕緣分類和要求
1．變壓器的絕緣的劃分
變壓器的絕緣可分為內絕緣和外絕緣，內絕緣是指油箱內的各部分絕緣，外絕緣是指套管上部對地和彼此之間的絕緣。內絕緣又可分為主絕緣和縱絕緣兩部分。主絕緣是繞組與接地部分之間以及繞組之間的絕緣。在油浸式變壓器中，主絕緣以油紙屏障絕緣結構最為常用。
主絕緣義可分為分級絕緣和全絕緣。分級絕緣就是指變壓器的繞組靠近中性點的主絕緣水平比繞組端部的絕緣水平低。相反，若變壓器首端與尾端絕緣水平一樣就稱為全絕緣。縱絕緣是同一繞組各部分之間的絕緣，如不同線匝間、匝間和匝間的絕緣等。
2．變壓器絕緣的要求
對變壓器絕緣的要求是在運行年限內不因絕緣損害而影響變壓器正常運行。其主要要求如下。
（1）能夠承受運行中的過電壓和正常工作電壓。
（2）能夠承受運行中的短路電流、過電流和正常工作電流。
（3）受潮、老化程度不影響變壓器正常運行。
3．變壓器絕緣材料
變壓器內部主要絕緣材料有變壓器油、絕緣紙板、電纜紙、電話紙、皺紋紙。
（1）變壓器油。
（2）絕緣紙板。絕緣紙板主要用未經漂白的硫酸鹽纖維壓制而成，在纖維之間有大量孔隙，因而具有很強的透氣性、吸油性、吸水性等。若用耐熱性能較高的聚酸胺纖維紙等，其壽命大大提高。例如作為絕緣紙筒、撐條、墊塊、隔板、角環等。
（3）電纜紙。作為絕緣紙的一種，由硫酸鹽紙漿製成，在變壓器中採用型號為DL2-08和DL2-12的電纜紙，其厚度為0.08mm和0.12mm。主要用作導線外表面包裹的絕緣和線圈層間絕緣，引線包紮絕緣等，它是油浸式變壓器主要絕緣材料之一。
（4）電話紙。由硫酸鹽紙漿製成。在變壓器中採用型號為DH-50的電話紙。其厚度為（0.5±5%）mm，捲成寬度為（500±10）mm紙卷。主要用作線圈導線絕緣和線圈的端絕緣等。
（5）皺紋紙。它也是作為絕緣紙的一種，由硫酸鹽紙漿製成的電纜紙再加工而成，在油中的電氣性能很好，表現為平均擊穿電壓高，介質損失角的正切值很小。皺紋紙主要作為變壓器出線等處包紮用。
應該注意到，絕緣紙和紙板介電係數ε為4～5，比變壓器油的介電係數ε=2.2高一倍以上。在電場作用下，複合絕緣中分擔的場強與材料的介電係數成反比。
由此可見，油隙中的場強比紙板的場強大得多，於是油隙就成了油紙絕緣的薄弱環節。當它們之間的介電係數接近時，變壓器的絕緣結構尺寸就可能縮小，因此低介電係數的新型紙板是目前研製開發的方向。
三、絕緣結構介紹
（一）主絕緣結構
1．繞組與鐵心之間
鐵心包括芯柱與鐵軛，它們在運行中是處於接地狀態的，靠近芯柱的繞組與芯柱之間，為繞組對地的主絕緣，右圖中15為絕緣紙筒，同著圓柱形的鐵心。紙筒的外徑與繞組的內徑之間，用撐條墊開，如圖中18所示，以形成一定厚度的油隙絕緣。電壓較高時可以用紙筒撐條一紙筒撐條重複使用的方法來構成，如圖中14、16所示。
三繞組變壓器的絕緣結構
鐵心包括芯柱與鐵軛，它們在運行中是處於接地狀態的，靠近芯柱的繞組與芯柱之間，為繞組對地的主絕緣，右圖中15為絕緣紙筒，同著圓柱形的鐵心。紙筒的外徑與繞組的內徑之間，用撐條墊開，如圖中18所示，以形成一定厚度的油隙絕緣。電壓較高時可以用紙筒撐條一紙筒撐條重複使用的方法來構成，如圖中14、16所示。
三繞組變壓器的絕緣結構在每相繞組的上、下兩端，繞組與上部的鋼壓板、下部的鐵軛之間，存在著繞組端部的主絕緣，稱鐵軛絕緣，如圖中2、8所示。軼軛絕緣的結構如圖所示，厚度可根據需要，電壓較高時，可用紙圈一墊塊一紙圈墊塊交叉地放置數層。繞組和鐵軛絕緣之間，還放置端圈，也起著端部絕緣作用。
繞組端部電場的分布是極不均勻的，為改善其分布，在110kV及以上的端部都放置靜電屏。靜電屏除能改善端部電場分布，使之均勻外，在衝擊電壓作用下，還能改善起始電壓分布。另外，端部還放置一定數量的正、反角環，把油隙分成幾段，也起著均勻電場分布的作用。
2．繞組與繞組之間
同一相中不同電壓等級的繞組之間，或不同相的各電壓繞組之間的主絕緣，已廣泛採用紙筒油隙絕緣。在大容量超高壓變壓器中，多採用薄紙筒小油隙結構。
3．繞組與箱殼之間
最外層的繞組與油箱之間，構成繞組對箱殼的主絕緣，電壓在110kV及以下時依靠絕緣油的厚度為主絕緣；電壓在220kV及以上時，增加紙板圍屏來加強對地之間的主絕緣。
4．引出線的絕緣
電壓等級不同，繞組端頭包裹皺紋紙的厚度也不同，電壓等級越高，皺紋紙越厚。在繞組端頭附近包以適當厚度的皺紋紙，離繞組稍遠些，即用裸電纜線或金屬硬母線，再焊接一段多層軟銅皮線直接與瓷套管相連線。
5．分接開關的絕緣
分接開關的操動桿，也成為高、中壓繞組對地之間的主絕緣，因為操動桿的一端連線著高、中壓導電部分，但另一端則是安裝在箱殼上，而箱殼是接地的。操動桿的材料大多數用酚醛絕緣紙管做成，也有用經過乾燥處理的木料做成，表面塗以保護漆。分接開關安裝在絕緣支架上，導電部分通過絕緣支架與地之間構成了主絕緣。主絕緣是南木材或酚醛紙板構成。
6．變壓器的外部主絕緣
變壓器的絕緣套管，是將變壓器內部的高、低壓引線引到油箱的外部，不但作為引線對地的絕緣，而且擔負著固定引線的作用。因此，必須具有製造標準中規定的電氣強度和足夠的機械強度。
變壓器瓷套管中的導體是載流元件之一，在變壓器運行中長期通過負載電流，短路時通過短路電流，因此瓷套管必須具有良好的熱穩定性。絕緣套管的主要結構取決於電壓等級。
（二）縱向絕緣
（二）縱向絕緣
縱向絕緣是指同一繞組的匝間、層間以及與靜電屏之間的絕緣。在同一個線餅內，繞有數匝繞組，這時匝與匝之間需要有匝問絕緣。匝間絕緣是由包在導線上的電纜紙構成，電壓等級越高，其匝間絕緣的厚度也越大。層間絕緣是指一個線餅與另一個相鄰線餅之間的絕緣，也就是油道的寬度。
