变压器的结构及各部分作用是什么？

变压器的基本结构包括铁心、绕组和绝缘部分。为了确保变压器的安全可靠运行，还必须配备油箱、调压装置、冷却装置和保护装置等组件。以下是变压器结构及各部分作用的详细说明：

1.器身

铁心：起到磁路作用。

绕组：具有电路作用。

绝缘部分

引线

2.调压装置

用于改变绕组匝数，调整电压的装置。

3.油箱及冷却装置

油箱：用于存放油并支撑器身。

冷却装置：通过油循环冷却，实现变压器降温目的。

4.保护装置

储油柜：减少油与空气接触面，调节油量和注油。

安全气道：在内部发生故障时，防止内部压力过高。

吸湿器：吸收空气中的杂质和水分，过滤空气。

气体继电器：在发生气体时，如匝间短路、绝缘击穿、铁心故障，或油箱漏油导致油面降低时，起到保护作用。

温度计：监视变压器运行温度。

5.出线套管

用于将绕组的端头引出至油箱外，需要足够的对地绝缘距离。

6.变压器油

具有绝缘和冷却作用。

长沙麓山电子，成立于1975年， 公司在变压器、电抗器行业历经49年的追逐与创新，在行业应用领域具有丰富的技术沉淀与经验累积。专业定制单相控制变压器、单相隔离变压器、三相变压器、控制变压器，环形变压器、R型变压器、中高频变压器、中高频电感、交流输入电抗器、交流输出电抗器、直流电抗器、环氧浇注变压器等变压器设备，涉及轨道交通、工程机械、光伏风电新能源、医疗设备、智能制造、变频器、水电励磁、真空烧结、煤矿防爆、中央空调等十大应用领域。

通过自主和合作开发等途径，对新技术、新材料、新工艺研究并运用，以高新技术为特色，不断优化创新，主要技术能力居国内领先水平。在质量管理和质量保证方面严格执行ISO9001:2015体系标准，部分产品通过CE、TÜV和PSE认证。公司产品畅销全国各地，并远销日本、欧美等多个国家和地区、深受客户信赖和赞誉。

公司本着“强化控制过程、提升产品品质、增强顾客满意、成就一流企业”的企业精神，为客户提供性能优越、质量可靠的应用方案与产品，并为用户提供满意的技术服务和优质的售前、售中、售后服务。以顾客为关注焦点，满足客户的需求是我们永恒的追求。

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局部放电测试的目的和意义是什么？

局部放电是指发生在电极之间但未贯穿电极的放电现象。它由于电气设备绝缘内部存在弱点或生产过程中的缺陷，在高电场强度下发生重复击穿和熄灭。这种放电表现为绝缘内气体的击穿、小范围内固体或液体介质的局部击穿，以及金属表面的边缘和尖角部位场强集中引起的局部击穿放电等。尽管这种放电的能量很小，因此短时间的存在并不会影响电气设备的绝缘强度。然而，如果电气设备绝缘在运行电压下不断出现局部放电，这些微弱的放电将累积，导致绝缘的介电性能逐渐劣化，并使局部缺陷扩大，最终导致整个绝缘击穿。

传统的绝缘试验方法难以发现局部放电缺陷，并且1分钟的交流耐压试验会损伤绝缘，影响设备的后续运行性能。

在局部放电的作用下，油纸绝缘会产生不饱和烃C2H2（乙炔）和蜡。蜡会积聚在固体绝缘上，而放电产生的气体又会增加放电，导致在场强高的部位或绝缘纸有损伤的部位发生击穿。这可能表现为在层间间隙爬电、形成树枝状放电，在放电通道上形成整齐的炭化层，最终贯穿绝缘。

尽管局部放电会导致绝缘劣化并最终损坏，但它的发展需要一定的时间。发展时间取决于设备本身的运行状况、局部放电的种类、发生的位置以及设备的绝缘结构等多种因素。

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我国输变电线路电压等级有哪些？怎样区别是升压还是降压变压器？

我国输变电线路的电压等级包括以下数值（kV）： 0.38、3、6、10、15（20）、35、60、110、220、330、500

线路的始端（电源端）电压相对于上述数值为高。在10kV及以下的电压等级，始端电压要高出5%；而在10kV以上的电压等级，始端电压要高出10%。因此，变压器的额定电压也随之提高。线路始端变压器的额定电压（kV）为： 0.4、3.15、6.3、10.5（11）、15.75、38.5、66、121、242、363、550

因此，如果变压器的高压额定电压高于线路电压等级的电压，则该变压器为升压变压器；反之，如果高压额定电压低于线路始端额定电压，则为降压变压器。

此外，发电机的额定电压（kV）也通常高于线路电压等级，常见数值有： 6.3、10.5、13.8、15.75、18

因此，根据额定电压比较，只有低压额定电压高于线路电压等级的情况属于降压变压器，其他情况为升压变压器。例如：

例1：额定电压比为121kV/10kV时，为升压变压器（低压额定电压不高）。

例2：额定电压比为110kV/10.5kV时，为降压变压器（仅有低压额定电压高）。

例3：额定电压比为121kV/10.5kV时，为升压变压器（不仅低压额定电压高，而且高、低压额定电压都高，实际上是发电机变压器）。

例4：额定电压比为242kV/121kV/13.8kV时，为升压变压器。

例5：额定电压比为110kV/38.5kV/11kV时，为降压变压器。

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电力变压器按绝缘和冷却介质如何分类？

电力变压器可根据绕组的绝缘和冷却介质进行分类，主要包括液体浸渍、气体和干式变压器。

1. 液体浸渍变压器：液体浸渍变压器采用绝缘液体浸渍绕组及绕组外的绝缘，该液体不仅用作绝缘介质，同时也作为绕组的冷却介质。绝缘液体包括变压器油、聚氯联苯、硅油、β油、α油和复敏绝缘液体。

（1）油浸式变压器：油浸式变压器使用变压器油作为绝缘和冷却介质。虽然变压器油存在环保缺陷，但由于其性能卓越且价格低廉，仍然广泛应用。

（2）聚氯联苯绝缘变压器：聚氯联苯（PCB）被用作不燃或难燃的冷却和绝缘介质。然而，由于环保问题，聚氯联苯在许多国家已被禁止使用，但一些使用PCB的变压器仍在运行。

（3）充硅油变压器：为解决聚氯联苯的环保问题，硅油被发现可替代PCB。硅油具有无毒、不燃、热稳定性好等特点，但粘度大，浸渍困难，易在高压电场下产生气体。

（4）β油绝缘变压器： β油是工业标准的防火绝缘油，可用于户内设备。它是从100%碳氢化合物石油中提炼而成，是一种难燃的液体绝缘介质。

2. 气体变压器：气体变压器采用气体作为绝缘介质，常见的气体有氮气和硫化氢气。

3. 干式变压器：干式变压器不使用液体介质，绕组和铁心直接暴露在空气中，采用空气或气体作为绝缘介质，具有一定的防潮措施。

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变压器的故障分类有哪些？

油浸电力变压器的故障通常分为两大类，即内部故障和外部故障。内部故障主要发生在变压器油箱内部，包括各相绕组之间的相间短路、绕组线匝之间的匝间短路，以及绕组或引出线通过外壳引起的接地故障等。外部故障则主要发生在变压器油箱外部绝缘套管及其引出线上，包括绝缘套管的闪络或破碎引起的接地短路，以及引出线之间的相间故障，可能导致变压器内部故障或绕组变形等问题。

变压器的内部故障可以从性质上分为两大类，即热故障和电故障。热故障通常指变压器内部局部过热和温度升高。根据严重程度，热故障可分为轻度过热（一般低于150℃）、低温过热（150～300℃）、中温过热（300～700℃）、高温过热（一般高于700℃）四种情况。电故障通常是指在高电场强度的作用下，导致绝缘性能下降或劣化的故障。根据放电的能量密度不同，电故障又可分为局部放电、火花放电和高能电弧放电三种类型。

由于变压器故障涉及面较广，可从不同角度划分。根据回路划分，主要有电路故障、磁路故障和油路故障。按变压器的主体结构划分，可分为绕组故障、铁心故障、油质故障和附件故障。同时，根据常见的故障易发区位，还可划分为绝缘故障、铁心故障、分接开关故障等。其中，变压器出口短路故障影响最严重，发生几率最高。其他类型的故障包括变压器渗漏故障、油流带电故障、保护误动故障等。这些不同类型的故障有的可能反映热故障，有的可能反映电故障，有的可能同时反映过热和电故障，而变压器渗漏故障在一般情况下可能不具备热或电故障的特征。

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变压器性能参数对成本有什么影响？

1.短路阻抗

短路阻抗对变压器的电压调整率和无功损耗产生影响。

高短路阻抗可提高电压调整率，但也导致较大的短路电流倍数，增大电网和系统的影响。

对心式变压器而言，增加短路阻抗会引起绕组和铁心重量的增加，从而增加制造成本。

在选择短路阻抗时，需综合考虑电动力和制造成本，壳式变压器因安匝组的存在可以在一定范围内变化而不引起过大的成本变化。

2.负载损耗

负载损耗包括绕组直流电阻损耗、导线涡流损耗、并列导线间环流损耗和结构件的杂散损耗。

（1）绕组直流电阻损耗

为了降低绕组直流电阻损耗，需要增大导线截面积，这会增加绕组体积和导线长度，导致制造成本的上升。

（2）导线的涡流损耗

涡流损耗可通过多根导线并联、组合导线或换位导线来降低，但这些方法可能增加制造成本。

（3）并列导线间环流损耗

并列导线间的环流损耗和结构件的杂散损耗需要采取措施来减小，但这也可能导致制造成本的增加。

（4）结构间的杂散损耗

杂散损耗占大型变压器总损耗的一部分，可通过在油箱壁和夹件上加装磁屏蔽或电磁屏蔽来有效降低。

采用低磁钢材料在结构件上可以进一步减小杂散损耗，但这些措施可能伴随着制造成本的增加。

3. 空载损耗

变压器的空载损耗主要包括铁心损耗，由磁滞损耗和涡流损耗组成。磁滞损耗与导磁材料（如硅钢片的重量）成正比，同时与磁通密度的二次方成正比；涡流损耗则与磁通密度的二次方、导磁材料厚度的二次方、频率的二次方以及导磁材料的重量成正比。为减小空载损耗，需要降低磁通密度，但这会导致导磁材料的增加。另一方面，采用高导磁、低损耗的导磁材料或者采用更薄的导磁材料同样会导致变压器制造成本的增加。而导磁材料过薄可能降低硅钢片的平面度，从而减弱铁心的机械强度。

4. 声级水平

为确保变压器的声级水平低于标准值，制造厂会采取特殊的设计方法和措施。这可能包括降低选用的磁通密度、采用特殊的绑扎或压紧方法、配置相应的减振结构，以及选择低噪声风机等。然而，这些措施都会导致变压器制造成本的增加。因此，如果必须选择低噪声变压器，应进行相应的经济分析。在某些情况下，采取适当的措施（如在变压器安装地点安装隔离墙）可能是更经济的选择。

5. 变压器容量、重量、尺寸和性能的关系

在相同电压等级、短路阻抗、结构形式、设计原则、导线电流密度以及铁心磁通密度的情况下，不同容量的变压器之间存在以下近似关系：

（1）变压器容量正比于线性尺寸的4次方。

（2）变压器有效材料重量正比于容量的3/4次方。

（3）变压器单位容量消耗的有效材料正比于容量的—1/4次方。

（4）当变压器的导线电流密度和铁心磁通密度保持不变时，有效材料中的损耗与重量成正比，即总损耗正比于容量的3/4次方。

（5）变压器单位容量的损耗正比于容量的—1/4次方。

（6）变压器制造成本正比于容量的3/4次方。

因此，在相同负载条件下，选择单台大容量变压器比使用多台小容量变压器更经济。

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电力变压器按结构分类

电力变压器按结构主要分为心式变压器和壳式变压器两种。

1.心式变压器

从结构上看，心式电力变压器的绕组是圆筒形的，铁芯的铁芯柱有近似圆柱形的截面，变压器的高压绕组和低压绕组是同心排列的，器身(铁心连同绕组)是垂直布置的， 绕组可以是圆简式、螺旋式、连续式、层式、纠结式、内屏蔽式等不同结构形式，决定于绕组的电压和电流。但铁芯的铁芯柱都是多级近似圆柱形截面，铁轭在不同的设计中可以有不同的形状。

2.壳式变压器

从结构上看，壳式变压器的绕组是扁平矩形的，高压和低压绕组的线饼是垂直布置、交错排列的，铁心水平布置。

我国和国外绝大多数变压器厂均生产心式变压器，只有很少的变压器厂生产壳式变压器。通常对于壳式变压器的生产厂，其所生产的壳式电力变压器的容量大于120MVA,在产品容量小于 120MVA时，壳式变压器的生产厂也使用心式变压器的技术。这是因为容量大于120MVA时，壳式变压器在技术和经济上较心式变压器优越;而在容量小于120MVA时，心式变压器在技术和经济上较壳式变压器更为优越。

在结构上壳式变压器和心式变压器主要有以下的不同点:

1)壳式变压器的绕组被铁心包围，而心式变压器的绕组包围铁心。

2)壳式变压器的铁心是水平放置的，铁心柱的截而形状是矩形的，铁心片的宽度只有一种，便于铁心片的剪切。而心式变压器的铁心是垂直放置的，铁心柱的截面形状是近似圆形的，因此，铁心柱的铁心片不得下分成很多级，硅钢片的剪切工作量大。

3)壳式变压器的绕组均是矩形的， 单饼或双饼绕制， 然后将高压和低压线饼组装成相绕组， 一个相绕组中不同电压的绕组是交错排列的。一相的绕组可以交错排列数个安匝组， 这样每相绕组的短路阻抗可以在比较大的范围内调整。

心式变压器的绕组均是圆筒形的， 心式变压器的绕组在立式绕线机上绕制时， 线饼是水平的； 在卧式绕线机上绕制时， 线饼是垂直的。一般是一次绕制一个线圈，一相的高压和低压绕组是同心布置的。一般情况下，每一相绕组最多可以分成两个高低压安匝组。　　

4) 壳式变压器绕组的线饼是垂直布置的， 饼间油道是垂直的， 有利于绕组的换热和油的换热，。心式变压器的线饼是水平的， 饼间油道也是水平的， 不利于油的流动，线饼和油之间的换热相对壳式变压器绕组的换热差一些。为此，大容量心式变压器的绕组经常采用导向冷却结构， 以加强绕组的换热。

5) 壳式变压器绕组的线饼数较少，每饼匝数较多， 线饼的面积较大， 因此， 饼间电容大，而对地电容小， 即壳式变压器的绕组有大的串联电容， 所以冲击分布比较均匀，其冲击系数α较小, 约在1.5~5 范围内。

6) 壳式变压器的油箱和器身的间隙很小， 是适形油箱；而心式变压器的油箱和器身要有一定的绝缘距离， 壳式变压器的铁心被油箱撑住， 油量可以减少， 可以放倒运输。　　

7) 壳式变压器绕组在轴向(水平方向) 由铁心和油箱撑住， 其辐向每个线饼的导线均由胶粘结在一起， 承受短路电动力的能力高。此外，壳式变压器在高压绕组不同分接位置时， 其电动力变化小。

8) 壳式变压器的所有引线均从绕组上部引出，有利于引线布置。　　但壳式变压器的线圈是单饼或双饼生产， 占用生产面积大、生产周期长、手工操作多。此外，绕组中使用多种异形绝缘成型件， 需要多种绝缘件加工设备和绝缘件压成形机。　　

壳式变压器总装生产时，需要向绕组内插整台铁心的铁心片，手工操作多，叠铁时间长。因此，相绕组露在空气中的时间长，相绕组需要经过浸油或淋油处理， 以减少绝缘件的吸潮变形。心式变压器的总装相对来说，所需的工作时间短，绝缘件受潮比较小。　　

壳式变压器的绕组均被绝缘件包围，一旦在绕组内部有质量问题， 查找故障和返修时，需要拆开整台变压器， 工作量非常大。而心式变压器只要拆开围屏(如有围屏的变压器)，就可以观察到变压器的最外层绕组和出头， 查找故障和返修比较简单。

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