专题二 变压器的结构及其分类（二）（课件）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

《电机与变压器》（第5版） 高教社 专题二 变压器的结构及其分类（二） 目录 01 考纲解读 04 内容归纳小结 02 知识点梳理和重点概念复习 03 真题或常考题讲解 2 考纲解读--常见考点 03 02 01 冷却装置：需明确其核心作用是将铁芯和绕组产生的热量散发出去，并区分油浸式变压器中 “自然冷却”“强迫油循环冷却” 等不同冷却方式的适用功率范围。 储油柜：安装在油箱上方，作用是补偿变压器油因温度变化产生的体积膨胀或收缩，并减少油与空气的接触面积，内部常装有胶囊或隔膜进一步隔绝空气。 调压分接开关：需理解其作用是调节变压器的输出电压，且明确其安装位置，常考 “为何调压开关装于高压侧” 的原理分析。 考纲解读--考试要求 能结合实际场景，分析变压器附件故障与结构分类的关系。 能依据不同分类标准，完整列举变压器的具体类别，并说明各类别与变压器结构附件的关联。 能准确识别变压器结构中各附件的外观特征与核心功能，区分不同附件的作用场景。 4 考纲解读--易考题型 阐述取向与无取向硅钢片的适用场景及磁性能差异，说明连续式与纠结式绕组的结构特点及选型依据，讲解储油柜与吸湿器的协同工作过程。 简答题 填空题多涉及硅钢片分类、绕组类型适用场景、吸湿器核心部件及硅钢片代号参数。 填空题 单选题常考查铁心硅钢片叠压目的、高磁感低损耗硅钢片代号区分、特定绕组类型判断及附件功能识别。 选择题 5 知识点梳理和重点概念复习--知识点思维导图 知识点梳理和重点概念复习 1.附件 电力变压器的附件有油箱、储油柜、分接开关、安全气道、气体继电器和绝缘套管等。其作用是保证变压器的安全可靠运行。 (1)油箱和冷却装置 油浸式变压器的外壳就是油箱。箱中盛有用来绝缘及散热用的变压器油,它既是绝缘介质又是冷却介质,要求既有高的介质强度又有低的粘度,高的发火点和低的凝固点,且不含酸、碱、硫、灰尘和水分等杂质。油箱可保护变压器铁心和绕组不受外力作用和潮湿的侵蚀,并通过油的对流,把铁心和绕组产生的热量传递给箱壁和散热管,再把热最散发到周围的空气中去。 一、变压器的结构 知识点梳理和重点概念复习 (2)储油柜 储油柜亦称油枕,如图1-10所示。它是一个圆筒形容器,装在油箱上部,用管道与油箱相连,使油刚好充满到储油柜的一半。油面的升降被限制在储油柜中,并且从油表指示中可以看到油面的高低。其作用是既能随时将油充满整个油箱,又能根据温度变化,适应变压器油的热胀冷缩,还能使变压器油与空气接触面减少,防止潮气侵人。 一、变压器的结构 知识点梳理和重点概念复习 (3)安全气道 安全气道亦称防爆管,装在油箱顶盖上。它是一种保护设备,由一根长钢筒构成,其上端管口装有一定厚度的玻璃板或酚醛纸板(防爆膜)。当变压器发生严重故障而产生大量气体时,油箱内部的压强可达到 50.66 kPa(0.5个大气压),气体和油将首先冲破防爆膜向外喷出,以降低油箱内的压力,从而避免油箱内部受到强大的向外压力而爆裂。 一、变压器的结构 知识点梳理和重点概念复习 (4)气体继电器 气体继电器是变压器的主要保护装置,装在变压器油箱和储油柜之间的连接管上。其内部有一个带有水银开关的浮筒和一块能带动水银开关的挡板。图1-11所示为气体继电器外形和结构。 一、变压器的结构 知识点梳理和重点概念复习 当变压器内部发生故障时,产生的气体聚集在气体继电器上部,使油面降低、浮筒下沉,接通水银开关而发出报警信号;当变压器内部发生严重故障时,油流冲破挡板,挡板偏转时带动一套机构使另一个水银开关接通,发出信号并跳闸,与电网断开,起到保护作用。 一、变压器的结构 知识点梳理和重点概念复习 (5)吸湿器 吸湿器又称呼吸器,其内部装有用氯化钛浸渍过的硅胶。当变压器温度变化时,储油柜的油面上下变化,油面上的空气通过吸湿器与大气相通。 一、变压器的结构 知识点梳理和重点概念复习 由于硅胶的吸湿能力很强,硅胶会吸收空气中的水分,保证储油柜内空气的干燥,以免水分进人变压器油。此硅胶干燥时为蓝色,吸湿饱和后为红色,应急时可将红色硅胶进行烘烤变为蓝色后再放入吸湿器。 一、变压器的结构 知识点梳理和重点概念复习 (6)调压分接开关 变压器运行时,其输出电压是随输入电压的高低和负载电流的大小及性质而变动的。 一、变压器的结构 知识点梳理和重点概念复习 在电力系统中,为了将变压器的输出电压控制在允许变化的范围内,变压器的高压绕组匝数要求在一定范围内调节,因为高压绕组一般在低中压绕组外面,引出调压分接头方便，引线截面积小,电流也小,操作方便。因而一次绕组一般都备有抽头,称为分接头,如图1-12所示。 一、变压器的结构 知识点梳理和重点概念复习 (7)绝缘套管 绝缘套管由外部的瓷套和其中的导电杆组成。其作用是使高、低压绕组的引出线与变压器箱体绝缘。 一、变压器的结构 知识点梳理和重点概念复习 它的结构主要取决于电压等级和使用条件。电压≤1 kV 时,采用实心瓷套管:电压在 10~35 kV 时,采用充气式或充油式套管;电压≥110 kV 时,采用电容式套管。为了增加表面放电距离,套管外形做成多级伞形,如图1-13 所示。 一、变压器的结构 知识点梳理和重点概念复习 (8)测温装置 在变压器运行时,需要监视变压器油面的温度。小型的油浸式变压器可用水银温度计,较大的变压器通常采用压力式温度计,如图 1-14(a)所示。 一、变压器的结构 知识点梳理和重点概念复习 为了达到不同的使用目的,并适应不同的工作条件,变压器有很多类型,可按其用途、绕组结构、铁心结构、相数、调压方式,冷却方式、容量等进行分类。 二、变压器的分类 (1)按用途不同 交压器分为电力变压器(又可分为升压变压器,降压变压器,配电变压器厂用变压器等);特种变压器(电炉变压器、整流变压器、弧焊变压器等);仪用互感器(电压互感器、电流互感器);试验用的高压变压器和调压器等。 知识点梳理和重点概念复习 二、变压器的分类 (2)按绕组结构不同 变压器分为双绕组、三绕组、多绕组变压器和自耦变压器。 (3)按铁心结构不同 变压器分为心式变压器和壳式变压器。 (4)按相数不同 变压器分为单相、三相、多相(如整流用的六相)变压器。 (5)按调压方式不同 变压器分为无励磁调压变压器、有载调压变压器。 知识点梳理和重点概念复习 二、变压器的分类 (6)按冷却方式不同 变压器分为干式变压器、油浸自冷变压器、油浸风冷变压器、强迫油循环冷却变压器、强迫油循环导向冷却变压器、充气式变压器等。 (7)按容量不同 变压器分为小型变压器,容量为 630 kV·A 及以下;中型变压器,容量为800~6 300 kV·A;大型变压器,容量为8 000~63 000 kV·A;特大型变压器,容量为900 000 kV·A及以上。 (8)按交流电频率不同 变压器可分为工频变压器、中频变压器、高频变压器(脉冲变压器)。 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：油箱核心功能是容纳变压器油，同时与冷却装置配合实现散热；A 是储油柜作用，C 是测温装置 / 气体继电器作用，D 是调压分接开关作用。 1.变压器油箱的主要作用是（ ） A. 储存多余变压器油 B. 容纳变压器油并配合散热 C. 监测油温和压力 D. 调节输出电压 22 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：冷却装置通过油循环或空气对流，带走绕组、铁芯工作时产生的热量，避免过热损坏；A 是吸湿器作用，C 无对应附件，D 是绝缘套管作用。 2.下列属于变压器冷却装置核心功能的是（ ） A. 防止变压器油受潮 B. 降低绕组和铁芯温度 C. 保护油箱不被腐蚀 D. 引出绕组导线 23 常考习题练习与讲解—选择题 答案：D 解析：储油柜可随油温变化补偿油体积（热胀冷缩）、减少油与空气接触（延缓老化），也能储存部分油；D 是气体继电器作用。 3.变压器储油柜的主要作用不包括（ ） A. 补偿变压器油的体积变化 B. 减少油与空气的接触面积 C. 储存变压器油 D. 监测变压器内部故障 24 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：安全气道是 “紧急泄压装置”，故障时内部压力顶破玻璃或薄膜释放压力；A 侧重故障报警 / 跳闸，C 吸湿，D 测温度。 4.当变压器油箱内发生严重故障，压力骤升时，能快速释放压力防止爆炸的附件是（ ） A. 气体继电器 B. 安全气道 C. 吸湿器 D. 测温装置 25 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：气体继电器安装在油箱与储油柜之间，内部故障产生气体时，气体推动继电器动作，发出报警或跳闸信号。 5.变压器气体继电器的主要工作场景是（ ） A. 监测变压器油的湿度 B. 当内部故障产生气体时发出信号 C. 调节变压器的冷却强度 D. 固定绕组引出线 26 常考习题练习与讲解—选择题 答案：A 解析：吸湿器内的硅胶具有强吸水性，能吸收进入储油柜空气中的潮气，防止油受潮；B 是油箱内物质，C/D 无吸湿作用。 6.变压器吸湿器内通常装入的物质是（ ） A. 硅胶 B. 变压器油 C. 金属片 D. 绝缘纸 27 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：吸湿器通过吸收潮气，避免潮气进入储油柜和油箱，导致变压器油绝缘性能下降（劣化）；A 是冷却装置，C 无对应附件，D 是调压分接开关。 7.吸湿器的核心作用是（ ） A. 降低变压器油的温度 B. 防止变压器油受潮劣化 C. 保护绕组不受损坏 D. 调节变压器的输出电压 28 常考习题练习与讲解—选择题 答案：A 解析：电网电压波动时，调压分接开关切换绕组抽头，改变匝数比，从而保证输出电压稳定；B 是测温装置，C 无对应附件，D 与开关无关。 8.变压器调压分接开关的主要目的是（ ） A. 改变绕组匝数比，调节输出电压 B. 监测绕组的温度 C. 保护绕组不受短路损坏 D. 增加变压器的容量 29 常考习题练习与讲解—填空题 答案：冷却装置 解析：油箱与冷却装置协同工作，冷却装置通过油箱内的油带走热量，因此填 “冷却装置”。 1.变压器油箱的主要作用是容纳变压器油和配合______实现散热。 30 常考习题练习与讲解—填空题 答案：变压器油 解析：冷却装置的直接冷却对象是变压器油，油温度降低后，绕组和铁芯的热量可有效传递给油，因此填 “变压器油”。 2.变压器冷却装置通过降低______的温度，间接保护绕组和铁芯不被过热损坏。 31 常考习题练习与讲解—填空题 答案：空气 解析：油与空气接触会氧化劣化，储油柜通过油位变化补偿体积，减少油与空气的接触，因此填 “空气”。 3.储油柜能减少变压器油与______的接触面积，延缓油的老化。 32 常考习题练习与讲解—填空题 答案：安全气道 解析：安全气道是紧急泄压装置，故障时压力顶破玻璃 / 薄膜，因此填 “安全气道”。 4.当变压器内部发生严重故障，压力骤升时，______的玻璃或薄膜会破裂，释放压力防止爆炸。 33 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：电力变压器是用于电力系统的 “通用变压器”，电焊变压器用于特定场景，属于 “特种变压器”。 1.按用途分类，电力变压器和电焊变压器都属于特种变压器。（ ） 34 常考习题练习与讲解—判断题 答案：√ 解析：SF6 气体的绝缘性能和散热效果均优于空气，因此充气式变压器适用于对绝缘要求较高的场景。 2.充气式变压器的冷却介质是 SF6 气体，其绝缘性能优于空气。（ ） 35 常考习题练习与讲解—判断题 答案：√ 解析：大型工厂的设备多为三相用电（如电机），三相变压器可直接提供三相电，效率高、成本低；单相变压器适用于小型单相设备。 3.三相变压器比单相变压器更适合用于大型工厂配电。（ ） 36 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：中小型变压器中，油浸式与干式冷却效果相近；大型变压器油浸式（强迫冷却）效果更好，但干式变压器（强迫空气冷却）也可满足部分场景需求。 4.油浸式变压器的冷却效果一定优于干式变压器。（ ） 37 常考习题练习与讲解—简答题 答案： 油箱容纳变压器油，绕组和铁芯工作时产生的热量传递给变压器油；油吸收热量后温度升高，密度变小，向上流动；冷却装置（如散热片、风扇）安装在油箱外侧，高温油流经冷却装置时，热量通过散热片传递给空气（或通过风扇加速散热）；冷却后的油密度变大，向下流回油箱底部，再次吸收热量，形成循环，实现持续散热。 1.简述变压器油箱和冷却装置的协同工作过程。 38 常考习题练习与讲解—简答题 答案： ① 补偿变压器油的体积变化：油温升高时油膨胀，油位上升进入储油柜；油温降低时油收缩，储油柜内的油流回油箱，避免油箱变形或漏油；② 减少变压器油与空气的接触面积：油主要储存在油箱内，储油柜内油位变化时，仅少量油与空气接触，延缓油的老化；③ 储存部分备用油：当油箱内油少量泄漏时，储油柜可补充油位，避免绕组暴露。 2.储油柜的主要作用是什么？ 39 常考习题练习与讲解—简答题 答案： 气体继电器安装在油箱与储油柜之间的连接管上；当变压器内部发生轻微故障时，故障点产生少量气体，气体上升进入继电器内部，使继电器内油位下降，浮筒下沉，触发报警触点，发出故障报警信号；当内部发生严重故障时，产生大量气体或油流冲击，气体快速推动继电器内的挡板，触发跳闸触点，使变压器断路器跳闸，切断电源，保护变压器。 3.简述气体继电器的工作原理。 40 常考习题练习与讲解—简答题 答案： 作用：吸收进入储油柜空气中的潮气，防止潮气进入油箱，导致变压器油绝缘性能下降（劣化）。 维护判断：吸湿器内装有硅胶，新硅胶为蓝色；当硅胶吸湿饱和后，颜色会逐渐变为粉红色；若硅胶中粉红色部分占比超过 1/2，说明已失去有效吸湿能力，需及时更换硅胶。 4.吸湿器的作用是什么？如何判断吸湿器是否需要维护？ 41 重点复习知识点： 1.电力变压器的附件有油箱、储油柜、分接开关、安全气道、气体继电器和绝缘套管等。其作用是保证变压器的安全可靠运行。 2.气体继电器是变压器的主要保护装置,装在变压器油箱和储油柜之间的连接管上。 3.吸湿器又称呼吸器,其内部装有用氯化钛浸渍过的硅胶。当变压器温度变化时,储油柜的油面上下变化,油面上的空气通过吸湿器与大气相通。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 课堂小结 42 $