Là một thiết bị quan trọng trong hệ thống điện dùng để biến đổi điện áp và truyền tải năng lượng, thiết kế kết cấu của máy biến áp điện ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy vận hành, hiệu suất và tuổi thọ sử dụng của nó. Cấu trúc tổng thể bao gồm một mạch điện từ, hệ thống cách nhiệt và làm mát, các thiết bị bảo vệ và giám sát cũng như các bộ phận hỗ trợ bên ngoài. Các thành phần này phối hợp với nhau để đảm bảo truyền năng lượng an toàn và hiệu quả giữa các mức điện áp cao và thấp.
Mạch điện từ, bao gồm lõi sắt và cuộn dây, là lõi chuyển đổi năng lượng của máy biến áp. Lõi sắt thường được làm bằng các tấm thép silicon cán nguội-có độ thẩm thấu cao{2}} xếp chồng lên nhau dọc theo hướng từ thông để giảm dòng điện xoáy và tổn thất từ trễ, đồng thời tạo thành một đường dẫn khép kín, có điện trở suất-thấp, dẫn đến sự ghép từ thông cao giữa cuộn dây sơ cấp và thứ cấp. Các cuộn dây được chia thành cuộn dây điện áp cao -và điện áp thấp{6}}, thường được làm bằng dây đồng hoặc nhôm chất lượng cao-được quấn trên các trụ cách điện hoặc thanh đỡ. Giấy hoặc màng cách điện được sử dụng giữa các lớp và các vòng xoắn để đảm bảo cách điện và hỗ trợ cơ học. Các cuộn dây điện áp cao và điện áp thấp được bố trí đồng tâm hoặc chồng lên nhau trên các cột lõi sắt để đáp ứng yêu cầu về khoảng cách cách điện của các công suất và mức điện áp khác nhau. Hệ thống cách nhiệt và làm mát rất quan trọng để đảm bảo vận hành an toàn của máy biến áp. Dầu máy biến áp, vừa có chức năng cách điện vừa tản nhiệt, làm đầy bình và dẫn nhiệt từ cuộn dây và lõi tới bề mặt bình hoặc bộ tản nhiệt. Máy biến áp lớn thường được trang bị bộ tản nhiệt dạng tấm, thiết bị làm mát tuần hoàn dầu cưỡng bức và quạt để nâng cao hiệu quả tản nhiệt. Thân bồn được hàn từ các tấm thép, có đủ độ bền cơ học để chịu được áp suất dầu bên trong và ứng suất môi trường bên ngoài. Nó cũng bao gồm một bộ bảo quản dầu (bể giãn nở) để cân bằng sự dao động của mức dầu do thay đổi nhiệt độ và ngăn chặn sự xâm nhập của hơi ẩm.
Các thiết bị bảo vệ và giám sát bao gồm các công tắc, rơle và cảm biến khác nhau. Rơle khí có thể phát hiện khí sinh ra do lỗi bên trong và kịp thời báo động hoặc cắt; van giảm áp nhanh chóng giải phóng áp suất khi áp suất bên trong tăng bất thường, bảo vệ bình khỏi bị hư hỏng; nhiệt kế dầu và nhiệt kế cuộn dây theo dõi nhiệt độ vận hành theo thời gian thực, tạo cơ sở cho việc điều độ tải. Máy biến áp hiện đại còn có thể tích hợp các hệ thống giám sát trực tuyến như giám sát phóng điện cục bộ và phân tích khí hòa tan trong dầu, cho phép cảnh báo sớm các lỗi tiềm ẩn.
Các bộ phận hỗ trợ bên ngoài bao gồm đế, ống lót và van. Ống lót kết nối các dây dẫn cuộn dây với mạch điện bên ngoài đồng thời đảm bảo cách điện và bịt kín các dây dẫn điện áp cao-; van được sử dụng để phun dầu, lấy mẫu và thông gió, tạo điều kiện thuận lợi cho việc kiểm tra và bảo trì. Thiết kế cấu trúc tổng thể phải xem xét toàn diện tải điện từ, tải nhiệt, độ bền cơ học và điều kiện môi trường để đảm bảo hiệu suất ổn định trong quá trình-hoạt động lâu dài.
Do đó, kết cấu máy biến áp điện là một hệ thống kỹ thuật tích hợp cao, phản ánh độ chính xác của thiết kế điện từ và kết hợp ứng dụng toàn diện các vật liệu, nhiệt và công nghệ giám sát, tạo nền tảng vững chắc cho việc vận hành an toàn và tiết kiệm của hệ thống điện.