变 压 器
变压器是一种静止的电器，它是应用电磁感应的原理将一种形式的交流电能改变成另一种形式的交流电能。电力变压器作为发电厂和变电所的主设备之一，主要作用是变换电压，以利于功率的传输。在同一段线路上,传送相同的功率, 电压经升压变压器升压后，线路传输的电流减小,可以减少线路损耗，提高送电经济性，达到远距离送电的目的，而降压则能满足各级使用电压的用户需要。 天荒坪电站的主变铭牌数据如下：
变压器型式为户内、三相、油浸、铜线、双绕组、带有载分接开关的变压器。 额定容量：360MVA
额定电压：515/18kV
额定频率：50Hz
接线方式：YN,d11
凝胶材料阻抗电压：13.5%
冷却方式：OFWF（强迫油循环水冷）
有载调压：515kV±10％
以天荒坪变压器为例，变压器的主要结构分铁芯、绕组、绝缘结构、油箱及附件。 一、 铁芯
铁芯是变压器的磁路。按照铁芯结构，变压器可分为芯式和壳式两类。壳式结构的机械强度好，但制造复杂，耗料多，芯式结构简单，工艺性好，目前世界上大多厂家都采用芯式结构。
铁芯通常用含硅量约为5%表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。为了减少其涡流损耗，要求硅钢片越薄越好。出于成本及制造工艺的限制，一般选用0.23mm~0.35mm厚度的硅钢片。另外，由于冷轧硅钢片具有各向异性的特点，即铁芯片中磁通方向与硅钢片轧制方向不一致
时，铁芯的损耗会明显增大。为此铁芯片的接缝应采用斜接缝结构以降低铁芯损耗。铁芯接缝处的间隙尺寸极小，但间隙的磁阻却远大于铁芯片的磁阻，在接缝处多采用阶梯接缝，可有效地减少铁芯片中局部损耗增大的现象。
铁芯为框形闭合结构，它分为铁芯柱和铁轭两部分。铁芯柱上套绕组，铁轭上不套绕组，它将铁芯柱连接起来，起着闭合磁路的作用。
变压器正常运行时，带电的绕组及引线与油箱间构成的电场为不均匀电场，铁芯和其他金属构件就处于该电场中。绕组、铁芯、油箱之间都存在着寄生电容，当铁芯不接地时，带电绕组将通过寄生电容的耦合作用使铁芯对地产生一定的电位，通常称为悬浮电位，由于
铁芯及金属构件所处的位置不同，具有的悬浮电位也不同，当两点之间的电位差达到能够击穿其间绝缘时，便产生火花放电。这种放电是断续的，长期下去会使变压器油分解，固体绝缘损坏。所以铁芯必须接地使铁芯处于零电位。铁芯需要有一点接地，但不能有两点或多点接地。如果存在铁芯两点或多点接地，铁芯在激磁电压下，铁芯、接地点之间形成的闭合回路，会造成环流。并造成局部过热。导致油分解，产生可燃气体，严重的还可能使接地片熔断，烧坏铁芯等。因此，铁芯必须接地，而且必须是一点接地。
天荒坪电站的主变压器分别由英国Peebles公司和常州东芝公司供货。铁芯结构为三相五柱式，只在中间三个铁芯柱上套装绕组。这种铁芯结构可以适当降低铁轭的高度。铁芯片采用的是厚度为0.23mm饮料瓶提手，表面经激光处理的冷轧晶粒取向硅钢片，在1.7T磁密下的损耗为0.8W/kg。接缝处用45°斜接缝、六级阶梯叠装。铁芯柱与铁轭用环氧玻璃丝带进行绑扎固定，高、低压侧的夹件和铁芯分别经套管引至油箱外进行接地。
二、绕组
绕组是变压器的电路，一般用绝缘扁导线或圆导线绕成。按照高、低压绕组之间的相对位置分为同心式和交叠式两类。芯式变压器的高、低压绕组都做成圆筒式，同心地套在芯柱
外，故称为同心式绕组。为了减少绝缘距离，通常靠近铁芯处放低压绕组。交叠式绕组都做成圆饼式，高、低压绕组互相交叠放置。
同心式绕组按其结构分又可分为圆筒式、螺旋式、连续式、纠结式、内屏蔽式和箔式。
天荒坪电厂主变压器的高、低压及调压绕组同轴布置，由内及外分别是低压绕组、高压绕组、调压绕组。
储热式电暖器
低压绕组采用双螺旋式结构，使用自粘性换位铜导线。换位导线是以并列的多根漆包扁线不断交叉换位，改变其所在位置的一种导体组合。换位导线中每根漆包扁线的长度相同(其磁链也相同)传动装置，因而消除了循环电流所产生的损耗；另外换位导线的单根尺寸小，因此既可降低涡流损耗，又可提高电流密度，增加容量。
高压绕组：钢套箱2~4号主变压器采用的是纠结连续式的绕制方式，1、5、6号则采用内屏蔽式绕组。这两种线圈结构纵向电容大，有利于改善绕组内雷电冲击电压的起始分布。
调压绕组采用单螺旋式的绕组。
三、绝缘结构
变压器在运行中所承受的电压有长期运行工频工作电压、短时工频过电压、操作过电压、雷电过电压及某种情况下可以承受的快速暂态过电压。为了使变压器能安全可靠地运行，必须有足够的绝缘强度。
变压器的绝缘由外绝缘和内绝缘两部分组成。变压器油箱外部以空气为绝缘介质的绝缘称为外绝缘，如各个绝缘套管带电部分彼此之间和对地之间的绝缘，沿绝缘套管瓷件表面上对地的沿面绝缘等。空气绝缘介质的绝缘强度取决于海拔高度、空气湿度和空气污染程度等大气条件。外绝缘发后击穿后能够自然恢复绝缘强度，所以外绝缘属于自恢复性绝缘。变压器油箱内部以变压器油（或绝缘气体）和绝缘纸板、绝缘纸为绝缘介质的绝缘结构部分称为内绝缘。这些绝缘介质中的水、气体和杂质的含量决定内绝缘强度，内绝缘发生击穿后一般不能自然恢复绝缘强度。内绝缘中，绕组与绕组之间、绕组与铁芯和油箱之间的绝缘叫做主绝缘；而绕组的匝间、层间及线饼间的绝缘叫做纵绝缘。变压器内绝缘结构又分为全绝缘结构和分级绝缘结构两类：变压器绕组中性点和绕组出线端具有相同绝缘水平时为全绝缘结构，全绝缘结构变压器适用于中性点绝缘的电力系统中；变压器绕组中性点的绝缘水平低于绕组出线时为分级绝缘结构，分级绝缘结构变压器适用于有效接地系统。
四、 油箱及附件
1． 油箱 油浸式变压器油箱具有容纳器身、变压器油及散热冷却作用，它用钢板焊成，呈椭圆桶状。油箱内的变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质。天荒坪抽水蓄能电站主变油箱为钟罩式，由高强度的厚钢板焊接而成，并用型钢加强。铁心和绕组被可靠地固定在密封的油箱内，并在真空下干燥。油箱内壁设有磁屏蔽以减小杂散损耗。
2． 套管 套管是带电的引线与接地的油箱间的绝缘。套管装在油箱盖上。套管中心穿有
导电杆，下端伸进油箱，与绕组引线相连，上端露出油箱外，以便与外电路连接。它的结构主要由电压等级决定，有瓷套管、充油型、油纸电容型、充胶型、胶纸电容型、胶纸型等。天荒坪主变高压套管型式为油/SF6 （如图1.3审批流），低压套管为油/空气端头胶纸电容型套管，中性点套管为油纸电容型套管。套管的末屏有一试验抽头引出，供试验时使用。
3． 储油柜（油枕）和油位计 储油柜是一种油保护装置，用于缩小变压器油与空气接触的表面，减少油受潮和氧化的程度，同时为变压器油提供一个热胀冷缩的空间。为了防止大气中的水分和氧气侵入储油柜中，更有效地保护油质，天荒坪电厂的储油柜中设有橡胶隔膜式胶囊。油位计用于监测储油柜中的油位。
4． 吸湿器（呼吸器） 为使储油柜内上部的空气是干燥的气体，避免工业粉尘的污染，储油柜下面通过连管装有吸湿器。在吸湿器内部装有氧化钙或硅胶等干燥剂，使外界的空气必须经过吸湿器才能进入储油柜，用来清除吸入空气中
的潮气和杂质。对于装有胶囊的储油柜，如果不装吸湿器，潮湿空气很容易在胶囊内部结露，一旦胶囊破裂，结露水极容易进入储油柜的油中。
5． 压力释放阀 变压器内部一旦发生放电时会产生电弧，电弧的高温能够分解变压器油而产生大量气体。这些气体将使油箱内部压力急剧增大，由于变压器油具有不可压缩性，因而如不能及时释放这个巨大的内部压力，将会使油箱破裂。为此应在变压器油箱顶部装设压力释放阀，当油箱内部压力达到危险值时，压力释放阀动作以释放油箱内部压力。（压力释放阀结构见图1.4）。天荒坪主变在油箱的高、低压侧各安装了一个压力释放阀，阀上装有微动开关，当压力释放阀动 作时，发信号跳开主变高压侧开关。
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