低損耗干式線(xiàn)芯變壓器

摘要：詳細分析了繞線(xiàn)式干式變壓器的結構，重點(diǎn)介紹了三角形繞線(xiàn)式干式變壓器，闡述了其節能、防盜、低噪聲、抗短路能力強的特點(diǎn)，并探討了推廣應用的經(jīng)濟性。關(guān)鍵詞：卷鐵芯；干式變壓器；結構；性能；低損耗配電干式變壓器的經(jīng)濟推廣對節能降耗、提高電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性具有重要意義。1997年，我開(kāi)始全面推廣S9系列干式變壓器，替代S7系列老產(chǎn)品，節能效果顯著(zhù)。近年來(lái)，S11型平繞鐵芯干式變壓器得到了廣泛應用，實(shí)踐證明其節能環(huán)保效果顯著(zhù)。S11型平面卷鐵心干式變壓器的外形結構與平面疊鐵心干式變壓器相比沒(méi)有變化，仍然不是較佳的結構形式。在此基礎上開(kāi)發(fā)的三角形立體卷芯干式變壓器實(shí)現了三相磁路的完全對稱(chēng)，因此空載性能更好，抗短路能力更強，體積更小，是較新一代的節能產(chǎn)品。1扁平卷鐵芯干式變壓器1.1優(yōu)點(diǎn)鐵芯由專(zhuān)用設備由窄向寬連續卷制，并退火。采用完全退火工藝，可以完全消除機械加工產(chǎn)生的內應力，完全恢復晶格原型，提高材料的電磁性能，恢復硅鋼片原有的導磁率，磁路中各處不存在高磁阻。封閉式鐵芯框架沒(méi)有疊片鐵芯的氣隙，可以充分發(fā)揮硅鋼片的晶粒取向，使干式變壓器空載性能比疊片鐵芯好很多，降低了噪音。S11型平繞鐵芯干式變壓器與S9型疊片鐵芯干式變壓器相比，空載電流降低80%，空載損耗降低30%，噪聲降低10dB左右。在相同的參數條件下，纏繞芯在橫向剪切時(shí)沒(méi)有額外的轉角重量和“V”形缺口浪費，比疊片芯節省材料5倍以上。生產(chǎn)機械，度高，不需要橫向切割、手動(dòng)層壓、拆卸和插入鐵軛等手動(dòng)操作，質(zhì)量易于控制。1.2結構缺陷無(wú)論是卷鐵心還是疊片鐵心的平面干式變壓器，三相磁路中A-C相之間的耦合磁路明顯比A-B相和B-C相長(cháng)1/3 ~ 1/2(見(jiàn)圖1)，使得A-C相的磁阻更大，A、C相的電壓會(huì )降低，影響三相電壓的平衡。磁路中的這種不平衡是平面干式變壓器不可克服的結構缺陷。圖1平面鐵芯結構2三角繞鐵扁鐵芯干式變壓器發(fā)明后不久，人們就意識到能實(shí)現三相磁路完全對稱(chēng)的結構是“較理想的干式變壓器結構”。只是因為技術(shù)發(fā)展水平有限，這種理想的結構還未能形成工業(yè)式的生產(chǎn)。隨著(zhù)鐵芯繞組技術(shù)的不斷成熟，考慮到三相等長(cháng)磁路的幾何盒特性，我們將平面鐵芯繞組的內外框架改為三個(gè)相同的框架，窗口尺寸與內框架相同，每個(gè)框架的橫截面仍為半圓形。關(guān)鍵是截面直徑與芯線(xiàn)中心連線(xiàn)的夾角從90扭曲到30(見(jiàn)圖2)。三個(gè)框架放在一起，就成為一個(gè)對稱(chēng)的三維三角鐵芯繞組結構，三相磁路完全對稱(chēng)，等長(cháng)。如果這種橫截面形狀用手工重疊，就很難形成工業(yè)產(chǎn)品。圖2三角鐵芯和單框的優(yōu)點(diǎn)2.1三角鐵芯鐵芯鐵芯纏繞緊密，具備平面纏繞鐵芯的所有優(yōu)點(diǎn)。交流相間磁軛部分縮短，使三相磁路完全對稱(chēng)，長(cháng)度相等，節材效果明顯。三幀在 #p#分頁(yè)標題#e#

這主要體現在b相，平面干式變壓器的線(xiàn)夾和壓墊主要布置在鐵芯兩側。鐵軛下的B相線(xiàn)圈大部分端面不能很好的壓緊，受力情況與A、c不同，這也是配電干式變壓器二次側突然短路事故中B相線(xiàn)圈損壞較嚴重的原因。三角形繞芯干式變壓器的本體組裝時(shí)，框架和墊塊分布在本體周?chē)?，墊塊由中心的三角形鐵壓板壓緊，三相受力情況對稱(chēng)相同(圖3)。圖3三角形和平面體排列的比較線(xiàn)圈的受壓面積增加。三角繞鐵芯的磁軛為半圓形，傾斜30度，厚度為芯柱直徑的0.75倍。線(xiàn)圈末端外露面積增大，使得壓墊塊更加方便，沿圓周均勻分布。以315kVA的鐵芯直徑為例，三角形線(xiàn)圈的受壓面積比平面線(xiàn)圈增加了15.7?？蚣軓姸群玫娜切胃墒阶儔浩鞯木€(xiàn)夾為三角形框架結構，焊接成一體。由于三角形的穩定性，整體強度大，三相受力均勻。3S11干式變壓器應用三角形繞線(xiàn)鐵芯的效果3.1節能干式變壓器只要通電就會(huì )發(fā)生空載損耗。降低損耗是為了降低供電部門(mén)的成本，為家節約能源消耗。與S9干式變壓器相比，S11干式變壓器# 8226；平均空載電流降低80%，可降低電網(wǎng)無(wú)功損耗，提高電網(wǎng)供電質(zhì)量；#8226;空載損耗平均下降30。以315千伏安干式變壓器為例，空載損耗分別為0.68千瓦和0.48千瓦。如果干式變壓器全年實(shí)際運行時(shí)間按8600小時(shí)計算，則10年的電能損耗為108600(0.68-0.48)=17200千瓦時(shí)。通過(guò)某中型城市5000臺315kVA配電干式變壓器計算，可節約86GWh，節能效果顯著(zhù)。3.2防盜疊片鐵芯干式變壓器由于技術(shù)原因容易被盜。拆開(kāi)機體的緊固件，敲掉干式變壓器的硅鋼片。此時(shí)，干式變壓器的三個(gè)繞組立即與硅鋼片分離，硅鋼片和線(xiàn)圈等貴重材料很容易被盜走。因為繞芯干式變壓器的鐵芯是一個(gè)整體，所以鐵芯不能被敲掉，線(xiàn)圈不能取下。整體鐵芯和線(xiàn)圈的拆卸也非常困難，因為100kVA干式變壓器的重量是400kg，200kVA干式變壓器的重量是650kg。硅鋼片、銅線(xiàn)等貴重物品很難分離。因此，卷芯干式變壓器具有更好的防盜性能。3.3節省材料三角形繞線(xiàn)鐵芯的交流相間磁路在磁軛部分

較平面形鐵芯縮短1/2，而軛的面積是每相柱截面的1/2，在鐵芯的直徑、窗口等參數相同的情況下，與平面形卷鐵芯相比鐵軛部分的重量減輕1/4。鐵軛與芯柱的重量比一般為2∶3，所以鐵芯的總重量理論上應減輕約10，如設計時(shí)適當提高三角形卷鐵芯的磁通密度，使鐵芯的單位重量損耗提高，這樣空載損耗達到與平面形卷鐵芯相同。而線(xiàn)圈匝數與磁通流量成反比，提高鐵芯的磁通流量，就可以減少導線(xiàn)匝數，節約銅線(xiàn)的重量，使整臺干式變壓器的成本進(jìn)一步降低。以10kV、315kVA干式變壓器為例，對S9疊鐵芯、S11平面卷鐵芯、S11立體卷鐵芯干式變壓器的性能、材料進(jìn)行對比列入表1。三角形S11-M.RL-315/10與平面S11-M.R-315/10相比較，鐵芯重量下降15.6，銅材重量下降9.7，總重下降11.9?？梢?jiàn)，S11立體三角形干式變壓器成本降低明顯，節材效果顯著(zhù)。4結束語(yǔ)通過(guò)近幾年的掛網(wǎng)運行，S11卷鐵芯干式變壓器運行狀況良好，證明其技術(shù)工藝已經(jīng)成熟，尤其是S11三角形卷鐵芯干式變壓器節材、節能、環(huán)保和抗短路能力等效果突出?？梢灶A期，積極推廣使用低損耗卷鐵芯干式變壓器是城鄉配電網(wǎng)發(fā)展的技術(shù)方向，前景廣闊。表1 10kV315kVA干式變壓器三種型號對比表參考文獻[1]低損耗卷鐵芯配電干式變壓器專(zhuān)家組主題報告.我低損耗卷鐵芯配電干式變壓器的制造和應用.[2]徐春昌,徐大昌.三相較佳立體鐵芯的研究[J].干式變壓器,2003,40(5).[3]王宗金,等.淺談三角立體卷鐵芯.干式變壓器,2004,41(1). 來(lái)源：天盾電氣有限公司#p#分頁(yè)標題#e#