低损耗干式线芯变压器

摘要：详细分析了绕线式干式变压器的结构，重点介绍了三角形绕线式干式变压器，阐述了其节能、防盗、低噪声、抗短路能力强的特点，并探讨了推广应用的经济性。关键词：卷铁芯；干式变压器；结构；性能；低损耗配电干式变压器的经济推广对节能降耗、提高电网运行的经济性具有重要意义。1997年，我开始全面推广S9系列干式变压器，替代S7系列老产品，节能效果显著。近年来，S11型平绕铁芯干式变压器得到了广泛应用，实践证明其节能环保效果显著。S11型平面卷铁心干式变压器的外形结构与平面叠铁心干式变压器相比没有变化，仍然不是较佳的结构形式。在此基础上开发的三角形立体卷芯干式变压器实现了三相磁路的完全对称，因此空载性能更好，抗短路能力更强，体积更小，是较新一代的节能产品。1扁平卷铁芯干式变压器1.1优点铁芯由专用设备由窄向宽连续卷制，并退火。采用完全退火工艺，可以完全消除机械加工产生的内应力，完全恢复晶格原型，提高材料的电磁性能，恢复硅钢片原有的导磁率，磁路中各处不存在高磁阻。封闭式铁芯框架没有叠片铁芯的气隙，可以充分发挥硅钢片的晶粒取向，使干式变压器空载性能比叠片铁芯好很多，降低了噪音。S11型平绕铁芯干式变压器与S9型叠片铁芯干式变压器相比，空载电流降低80%，空载损耗降低30%，噪声降低10dB左右。在相同的参数条件下，缠绕芯在横向剪切时没有额外的转角重量和“V”形缺口浪费，比叠片芯节省材料5倍以上。生产机械，度高，不需要横向切割、手动层压、拆卸和插入铁轭等手动操作，质量易于控制。1.2结构缺陷无论是卷铁心还是叠片铁心的平面干式变压器，三相磁路中A-C相之间的耦合磁路明显比A-B相和B-C相长1/3 ~ 1/2(见图1)，使得A-C相的磁阻更大，A、C相的电压会降低，影响三相电压的平衡。磁路中的这种不平衡是平面干式变压器不可克服的结构缺陷。图1平面铁芯结构2三角绕铁扁铁芯干式变压器发明后不久，人们就意识到能实现三相磁路完全对称的结构是“较理想的干式变压器结构”。只是因为技术发展水平有限，这种理想的结构还未能形成工业式的生产。随着铁芯绕组技术的不断成熟，考虑到三相等长磁路的几何盒特性，我们将平面铁芯绕组的内外框架改为三个相同的框架，窗口尺寸与内框架相同，每个框架的横截面仍为半圆形。关键是截面直径与芯线中心连线的夹角从90扭曲到30(见图2)。三个框架放在一起，就成为一个对称的三维三角铁芯绕组结构，三相磁路完全对称，等长。如果这种横截面形状用手工重叠，就很难形成工业产品。图2三角铁芯和单框的优点2.1三角铁芯铁芯铁芯缠绕紧密，具备平面缠绕铁芯的所有优点。交流相间磁轭部分缩短，使三相磁路完全对称，长度相等，节材效果明显。三帧在 #p#分页标题#e#

这主要体现在b相，平面干式变压器的线夹和压垫主要布置在铁芯两侧。铁轭下的B相线圈大部分端面不能很好的压紧，受力情况与A、c不同，这也是配电干式变压器二次侧突然短路事故中B相线圈损坏较严重的原因。三角形绕芯干式变压器的本体组装时，框架和垫块分布在本体周围，垫块由中心的三角形铁压板压紧，三相受力情况对称相同(图3)。图3三角形和平面体排列的比较线圈的受压面积增加。三角绕铁芯的磁轭为半圆形，倾斜30度，厚度为芯柱直径的0.75倍。线圈末端外露面积增大，使得压垫块更加方便，沿圆周均匀分布。以315kVA的铁芯直径为例，三角形线圈的受压面积比平面线圈增加了15.7。框架强度好的三角形干式变压器的线夹为三角形框架结构，焊接成一体。由于三角形的稳定性，整体强度大，三相受力均匀。3S11干式变压器应用三角形绕线铁芯的效果3.1节能干式变压器只要通电就会发生空载损耗。降低损耗是为了降低供电部门的成本，为家节约能源消耗。与S9干式变压器相比，S11干式变压器# 8226；平均空载电流降低80%，可降低电网无功损耗，提高电网供电质量；#8226;空载损耗平均下降30。以315千伏安干式变压器为例，空载损耗分别为0.68千瓦和0.48千瓦。如果干式变压器全年实际运行时间按8600小时计算，则10年的电能损耗为108600(0.68-0.48)=17200千瓦时。通过某中型城市5000台315kVA配电干式变压器计算，可节约86GWh，节能效果显著。3.2防盗叠片铁芯干式变压器由于技术原因容易被盗。拆开机体的紧固件，敲掉干式变压器的硅钢片。此时，干式变压器的三个绕组立即与硅钢片分离，硅钢片和线圈等贵重材料很容易被盗走。因为绕芯干式变压器的铁芯是一个整体，所以铁芯不能被敲掉，线圈不能取下。整体铁芯和线圈的拆卸也非常困难，因为100kVA干式变压器的重量是400kg，200kVA干式变压器的重量是650kg。硅钢片、铜线等贵重物品很难分离。因此，卷芯干式变压器具有更好的防盗性能。3.3节省材料三角形绕线铁芯的交流相间磁路在磁轭部分

较平面形铁芯缩短1/2，而轭的面积是每相柱截面的1/2，在铁芯的直径、窗口等参数相同的情况下，与平面形卷铁芯相比铁轭部分的重量减轻1/4。铁轭与芯柱的重量比一般为2∶3，所以铁芯的总重量理论上应减轻约10，如设计时适当提高三角形卷铁芯的磁通密度，使铁芯的单位重量损耗提高，这样空载损耗达到与平面形卷铁芯相同。而线圈匝数与磁通流量成反比，提高铁芯的磁通流量，就可以减少导线匝数，节约铜线的重量，使整台干式变压器的成本进一步降低。以10kV、315kVA干式变压器为例，对S9叠铁芯、S11平面卷铁芯、S11立体卷铁芯干式变压器的性能、材料进行对比列入表1。三角形S11-M.RL-315/10与平面S11-M.R-315/10相比较，铁芯重量下降15.6，铜材重量下降9.7，总重下降11.9。可见，S11立体三角形干式变压器成本降低明显，节材效果显著。4结束语通过近几年的挂网运行，S11卷铁芯干式变压器运行状况良好，证明其技术工艺已经成熟，尤其是S11三角形卷铁芯干式变压器节材、节能、环保和抗短路能力等效果突出。可以预期，积极推广使用低损耗卷铁芯干式变压器是城乡配电网发展的技术方向，前景广阔。表1 10kV315kVA干式变压器三种型号对比表参考文献[1]低损耗卷铁芯配电干式变压器专家组主题报告.我低损耗卷铁芯配电干式变压器的制造和应用.[2]徐春昌,徐大昌.三相较佳立体铁芯的研究[J].干式变压器,2003,40(5).[3]王宗金,等.浅谈三角立体卷铁芯.干式变压器,2004,41(1). 来源：天盾电气有限公司#p#分页标题#e#