第三节 变压器的构造
变压器的结构如图1 6所示，主要由下述各部分组成。一、芯体
其中包括铁芯、绕组、绝缘、引线、分接开关等部件。二、油箱
包括油箱本体（箱盖、箱壁、箱底、钟罩下节油箱等）及附性（放油阀门、油样阀门、小车、接地螺栓、铭牌等。）
三、冷却装置
包括散热器或冷却器。四、保护装置
包括油枕、油表、防爆管、呼吸器、测温元件、热虹吸（净油器）、瓦斯继电器等。
五、出线装置
包括高、中、低压套管等。六、绝缘套管
变压器绕组的引出线从油箱内穿过油箱盖时，必须经过绝缘套管，以使带电的引线和接地的油箱绝缘。绝缘套管一般是磁质的，它的主要结构取决于电压等级。下面介绍目前广泛使用的几种绝缘套管。
1.10kV瓷套管
图1 6 变压器结构图
1—高压套管；2—分接开关；3—低压套管；4—瓦斯
10kV以下的引出套管为单体瓷质绝缘套管，如图1 7所示。瓷套内穿过一根导电的铜杆，该铜杆与空气和瓷套绝缘。
继电器；5—防爆管；6—油枕；7—油位表；8—呼
吸器；9—散热器；10—铭牌；11—接地螺栓；12—油样阀门；13—放油阀门；14—阀门；
2.60kV的瓷套管
15—绕组；16—信号温度计；17—铁芯；18—净油器；19—油箱；20—变压器油
60kV及以下采用瓷质充油式绝缘套
管，如图1 8所示。该套管的导电杆与瓷套间充油绝缘，故套管与变压器箱体相通。因为油枕中的油面高于套管顶部，因此，套管顶部以及套管与箱盖的接合处皆有橡胶密封垫圈，以防止渗漏油。套管的顶端有一放气螺孔，变压器安装或大修后，必须将该螺孔打开，待油溢出后，将套管内空气排净。再拧紧堵塞螺钉，以防套管内存有空气，在强电场作用下而击穿。
3.电容式套管
110kV全密封油浸纸质电容式套管如图1 9所示。这种套管的铜制芯管上包有铝箔和绝缘纸，其分层缠成线垂形。套管内注变压器或电缆油，形成自身的密封体，不与变压器箱体相通。套管内部装有供测量和保护用的电流互感器，110kV及以上的出线均采用这种类型的套管，其优点是体积小、重量轻。
七、油箱和变压器油
油箱是油浸式变压器的外壳，变压器的器身置于油箱的内部，箱内注满变压器油。油箱分箱盖、箱体、箱底三部分。
中、小型变压器多制成箱式，即将箱壁与箱底焊接成一个整体，器身置于箱中。检修时，需要将器身从油箱中吊出。
大型变压器油箱皆制成钟罩式，即将箱盖和箱体制成一体，罩在铁芯和绕组上。这将8
图1710kV单体瓷套管1—导电杆；2—螺帽；3—垫圈；4—铜杆；5—衬垫；6—磁盖；
7—磁伞；8—螺杆；9—螺帽；10—夹持法兰；11—压钉；
图1860kV瓷质充油式瓷套管1—均压球；2—导电杆绝缘；3—绝缘筒；4—升压座；5—密封垫圈；6、7—压圈；8—螺杆；9—螺帽；10—磁伞；11—绝缘筒；12—引线接头；13—导
图1 9 电容式套管
1—接线端子；2—均压罩；3—压圈；4—螺杆及弹簧；5—储油器；6—密
封垫圈；7—上磁套；8—绝缘油；9—电容芯子；10—接地套管；
12—钢板；13—绝缘垫圈；
14—铜垫圈
电杆；14—密封垫圈；15—塞子；16—封环；17—螺帽；18—接线
11—取油样塞子；12—中间
法兰；13—下磁套；
端子；19—均压环
14—均压球
为检修提供方便，检修时只需把钟罩吊起，器身则显露出来，这要比吊起沉重的铁芯方便得多。近年来，10000kVA以上的电力变压器多制成钟罩式。
变压器油既起冷却作用，又加强绝缘。变压器油的主要指标是绝缘强度、黏度、酸价、闪点、凝固点、水容性酸等。
变压器油要求十分纯净，不含杂质，如酸、碱、硫、水分、灰尘、纤维等。即使其中含有少量的水分，也将使其绝缘强度大大降低，同时水分将腐蚀金属，降低散热能力。故要求油面应避免与空气接触，以防止受潮和氧化，降低绝缘和散热能力。因此，为了油箱的安全，需设有一些保护装置：油枕、呼吸器和防爆管等。油枕、呼吸器和防爆管的作用分别介绍如下。
1.油枕的作用
变压器在运行中，因铁芯和绕组发热，会使油温增加，油的体积膨胀，将使油箱受到很大的压力。如果不设油枕，油将不能注满油箱，因此，必须留有足够的空间，以供油膨胀之用。由于箱体的截面很大，当变压器负荷降低时，油温下降，体积缩小，油面将会与大面积的空气接触，如不设置油枕，势必会加速油的吸潮和氧化。设置油枕之后，为变压器油提供了一个膨胀室，缩小了油与空气的接触面积，可大为延缓油吸潮和氧化的速度，且可防止因油膨胀导致箱体受高压而产生爆炸。
此外，设置油枕之后，可使油面高度超过箱盖和套管的高度，使绝缘套管中也充满变压器油，以增加引出线的绝缘强度。
油枕通过连通管，经瓦斯继电器、蝶形阀与箱体连通。油枕上设有监视油面的油位表，油枕上端设有加油孔，油枕内装有与大气连通的管子，该管的下端装有呼吸器。这根管子的高度应高于变压器油温最高时的油面高度，以防止油的溢出。
2.呼吸器的作用
装设呼吸器的目的是，当变压器由于负荷或环境温度的变化而使其变压器内的油体积发生膨胀，迫使油枕内的气体通过呼吸器产生呼吸，以清除空气中的杂物。同时为防止油枕内的绝缘油与大气直接接触将潮气带进变压器内，所以要装设呼吸器保持变压器内变压器油的绝缘强度。
悬挂式呼吸器的结构：呼吸器内部装有用氯化钴浸渍过的硅胶，具有很强的吸潮能力，当含有水分的空气经呼吸器进入油枕时，水分将被硅胶所吸收，以减小进入变压器的空气的水分含量。呼吸器下端有一个油封装置，使空气不能直接经呼吸器进入变压器，以降低油的吸潮和氧化速度。
硅胶除能吸潮之外，尚起指示剂的作用。因其吸潮饱和时，颜色由蓝变红，此时则需将其更换，以保证呼吸器的有效作用。
3.防爆管的作用
防爆管是变压器的安全保护装置，800kVA以上的变压器皆应设这种保护装置。防爆管装于变压器的顶盖上，其下端开口接于油箱盖，与油箱相通，上端用2～3mm的玻璃密封。油枕顶部用一小管与防爆管相通。当变压器内部发生故障时，油温升高，油剧烈分解产生大量气体，呼吸器排放不及，致使油枕和防爆管上部气体压力剧增；当压力增至0.5个大气压时，防爆管的玻璃薄膜破碎，气体和油将从管口向外喷出，降低油箱内压力，防止油箱爆炸或变形。
八、变压器的冷却
变压器运行时，电流通过绕组及铁芯中的涡流和磁滞损耗都要产生热量，这些热量依靠变压器油不间断地循环而散发出来，大型变压器一般采用强迫油循环冷却来达到散热的目的，也有的变压器采用水内冷方式。
1.强迫油循环风冷
（1）强迫油循环风冷却器。风冷却器的本体为一纽带有螺旋肋片的金属管，两端各有一集油室，集油室内焊有隔板，以形成各回路油循环的路径。潜油泵的吸入端直接装在第一个油回路上，吐出端通过装有流动继电器的连接管接至第二个油回路。每个风冷却器有分控制箱，每台变压器有总控制箱。应注意，不允许在风冷却装置全停后继续运行。
（2）强迫油循环风冷的工作原理。用潜油泵将变压器上层的热油抽出，经过上部的连管进入上集油室，然后经散热器下集油室到虹吸滤油器，热油靠导风筒上的风扇顺风冷却后，由潜油泵打入变压器油箱底部，从而使铁芯和绕组得到冷却。油温再升高后，由于比重的不同和潜油泵的抽力，热油又升到变压器的上部，从而形成油循环。
2.强迫油循环水冷
（1）强迫油循环水冷却器。由圆形简体和水箱构成，筒体中放置冷却铜管，沿高度方10
向有反向间隔，以改变油流路径。潜油泵装在水冷却器的入口侧，使冷却器中的油压大于水压。差压继电器装在油回路和水回路之间。每台变压器有总控制箱。其优点是体积小，噪音低，冷却效率高。
（2）强迫油循环水冷的工作原理。变压器的上层热油由潜油泵抽出，经冷却器冷却后，然后再进入变压器油箱的底部，从而使变压器的铁芯和绕组得到冷却。在冷却器内，管内通冷却水，管外通热油，冷却水将油的热量带走，从排水管排出，使热油得到冷却。
为了防止有水进入变压器油内，使油的绝缘下降，危及变压器的安全，故油的压力必须大于水的压力。为了保证这一条件，在油系统内装有差压继电器，它只允许油压大于水压，一旦发生水压大于油压时，该继电器立即发出警报，通知运行人员处理。
3.强迫油循环导向冷却
目前在特大型变压器中，还采用了强迫油循环导向冷却，即用潜油泵将油送入绕组之间的油道中，使变压器的铁芯和绕组中的热量直接由具有一定流速的冷油带走，而变压器上层的热油用潜油泵抽出，经冷却器冷却后，由潜油泵打入变压器油箱底部，形成变压器油的循环。
4.水内冷方式
水内冷变压器的绕组是用空心铜线或铝线绕制成的。在变压器运行时，将水打入绕组的空心导线中，借助水的不断循环，将变压器中产生的热量带走。