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單擊進(jìn)入沈陽(yáng)變壓器回收專題 沈陽(yáng)變壓器回收專題

低損耗卷鐵芯變壓器

http://mamafrist.com 2015年09月19日        

摘要:該文詳細(xì)分析了卷鐵芯變壓器的結(jié)構(gòu),重點(diǎn)介紹了三角形卷鐵芯變壓器,說(shuō)明其節(jié)能、防盜、低噪音和抗短路能力強(qiáng)的特點(diǎn),并就推廣應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性加以研討。

  關(guān)鍵詞:卷鐵芯;變壓器;結(jié)構(gòu);性能;經(jīng)濟(jì)性

  積極推廣低損耗的配電變壓器,對(duì)節(jié)能降耗,降低線損率,提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性具有重要意義。我國(guó)1997年開始全面推廣S9系列變壓器,取代S7系列老產(chǎn)品,取得了顯著的節(jié)能效果。近幾年, S11型平面卷鐵芯變壓器得到廣泛應(yīng)用,實(shí)踐證明其節(jié)能、環(huán)保效果顯著。

  S11型平面卷鐵芯變壓器與平面疊鐵芯變壓器相比外形結(jié)構(gòu)沒有變化,仍不是最佳的結(jié)構(gòu)形式。在其基礎(chǔ)上開發(fā)的三角形立體卷鐵芯變壓器實(shí)現(xiàn)三相磁路完全對(duì)稱,所以空載性能更優(yōu)良,抗短路能力更強(qiáng),體積小是最新一代節(jié)能產(chǎn)品。

1 平面卷鐵芯變壓器

1.1 優(yōu)點(diǎn)

  鐵芯是由專用的設(shè)備將硅鋼片從窄到寬的各級(jí)連續(xù)卷制而成,并經(jīng)過(guò)退火處理。

  采用完全退火工藝,能徹底消除機(jī)械加工中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,徹底恢復(fù)晶格原形,改善材料的電磁性能,使硅鋼片原有導(dǎo)磁性能得到恢復(fù),使磁路各處均無(wú)高磁阻存在。

  封閉的鐵芯框沒有疊鐵芯的空氣氣隙,能充分發(fā)揮硅鋼片的晶粒取向性,所以使得變壓器空載性能比疊鐵芯優(yōu)越很多,且噪音降低。S11型平面卷鐵芯變壓器較S9疊鐵芯變壓器空載電流下降80%,空載損耗可降低30%,噪音下降10 dB 左右。

  參數(shù)相同的情況下,卷鐵芯沒有多余的角部重量和橫剪時(shí)“V”口廢料,比疊鐵芯節(jié)約材料5%以上。

  生產(chǎn)機(jī)械化程度高,不需要橫剪、人工疊片、拆插鐵軛等手工操作,質(zhì)量易控制。

1.2 結(jié)構(gòu)缺陷

  無(wú)論是卷鐵芯還是疊鐵芯的平面形變壓器,三相磁路中A-C相之間的耦合磁路,顯然要比A-B相、B-C相的磁路長(zhǎng)1/3~1/2(見圖1),使得A-C相的磁阻較大,A、C的相電壓會(huì)降低,影響三相電壓的平衡。這種磁回路上的不平衡對(duì)于平面形變壓器來(lái)說(shuō)是無(wú)法克服的結(jié)構(gòu)缺陷。


圖1 平面形鐵芯結(jié)構(gòu)

 2 三角形卷鐵平面形鐵芯變壓器

  變壓器發(fā)明不久,人們就認(rèn)識(shí)到能實(shí)現(xiàn)三相磁路完全對(duì)稱的結(jié)構(gòu)才是“最理想的變壓器結(jié)構(gòu)”。只是因?yàn)榧夹g(shù)發(fā)展水平所限,這一理想結(jié)構(gòu)一直沒能形成工業(yè)化生產(chǎn)。

  隨著卷鐵芯技術(shù)工藝的不斷成熟,我門考慮三相等長(zhǎng)磁路的幾何方框特點(diǎn),把平面形卷鐵芯的內(nèi)外框改成窗口尺寸與內(nèi)框相同的三只相同框,每框的截面仍為半圓形的,關(guān)鍵是截面上的直徑與心柱中心連線的夾角由90°扭轉(zhuǎn)成30°(見圖2),三框拼合在一起,就成為對(duì)稱的立體三角形卷鐵芯結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)三相磁路完全對(duì)稱等長(zhǎng)。這樣的截面形式,要是通過(guò)手工疊制很難形成工業(yè)化生產(chǎn)。


圖2 三角形鐵芯及單框

2.1 三角形鐵芯的優(yōu)點(diǎn)

  鐵芯繞制緊密,有平面形卷鐵芯的所有優(yōu)點(diǎn)。

  AC相間鐵軛部分縮短,實(shí)現(xiàn)三相磁路完全對(duì)稱等長(zhǎng),且節(jié)材效果明顯。

  三框獨(dú)立卷制、退火和拼裝。體積減小、操作輕便,省工省時(shí)。

  拼合的兩框中間涂以專用膠,粘接牢固后的剪切強(qiáng)度≥20 MPa,保證三框成一體不產(chǎn)生相互位移,增加機(jī)械強(qiáng)度和抗短路能力,噪音更低。通過(guò)權(quán)威部門檢測(cè)S11-M.RL- 200 kVA變壓器只有36.4 dB,而國(guó)標(biāo)要求為≤54 dB。

2.2 器身抗短路能力強(qiáng)

  器身結(jié)構(gòu)決定了它抗短路能力比平面形變壓器好,原因如下。

  三相受力均勻?qū)ΨQ。這主要體現(xiàn)在B相,平面形變壓器的夾件和壓緊墊塊主要在鐵芯兩側(cè)布置,鐵軛下B相線圈的大部分端面不能被很好地壓緊,受力情況較A、C相差。這也是配電變壓器二次側(cè)突發(fā)短路事故中,往往B相線圈損壞最重的原因。而三角形卷鐵芯變壓器的器身裝配,框件和墊塊分布在器身周圍,中央用三角形鐵壓板壓緊墊塊,三相受力情況對(duì)稱相同(圖3)。


圖3 三角形與平面器身布置比較

  線圈被壓面積增加 三角形卷鐵芯鐵軛為半圓形傾斜30度,厚度為芯柱直徑的0.75倍,線圈端部露出面積增大,使壓緊墊塊能更方便的沿圓周均勻分布。以315 kVA的鐵芯直徑為例,三角形布置線圈被壓的面積比平面形布置線圈被壓面積增加 15.7 % 。

  框架強(qiáng)度好 三角形變壓器的夾件為三角形框架結(jié)構(gòu),焊接成一體,由于三角形的穩(wěn)定性,所以整體強(qiáng)度大,使三相受力一致。

3 S11變壓器應(yīng)用三角形卷鐵芯的效果

3.1 節(jié)能

  變壓器的空載損耗是只要通電就會(huì)發(fā)生損耗。該損耗的降低,對(duì)供用電部門來(lái)說(shuō)就是降低了成本,對(duì)國(guó)家來(lái)說(shuō)就是節(jié)約了能耗。

  S11變壓器與S9變壓器相比:

  空載電流平均下降80%,可以降低電網(wǎng)無(wú)功損失,改善電網(wǎng)供電質(zhì)量;

  空載損耗平均下降30%,以315kVA變壓器為例,其空載損耗分別為0.68kW和0.48kW, 變壓器全年實(shí)際運(yùn)行時(shí)間按8600小時(shí)計(jì)算,則10年少損失電量為10×8600×(0.68-0.48)=17200 kWh。以一個(gè)中等城市5000臺(tái)315 kVA配電變壓器計(jì)算,可節(jié)約86 GWh,節(jié)能效果非常顯著。

3.2 防盜

  疊鐵芯變壓器由于技術(shù)上的原因而易于失竊。拆開器身的緊固件,將變壓器的硅鋼片敲落,此時(shí)變壓器的3個(gè)繞組與硅鋼片當(dāng)即分離,就可以輕而易舉地將硅鋼片、線圈等有價(jià)值的材料竊取運(yùn)走。

  由于卷鐵芯變壓器的鐵芯是一個(gè)整體,鐵芯敲不散,線圈取不下來(lái)。把整體鐵芯和線圈搬走,也是相當(dāng)困難的,因?yàn)?臺(tái)100 kVA的變壓器重量為400 kg,200 kVA的變壓器重量為650 kg。不容易將硅鋼片、銅線等有使用價(jià)值的物件分離。所以,卷鐵芯變壓器具有較好的防盜性。

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