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        節能型電力變壓器的分析與應用

               1 概述


          我國電力消費能源在一次能源中約占40%,發電供熱用煤約占全國煤炭消費量的50%,主要污染物二氧化硫的排放量也要占50%左右,電力行業是節約能耗和污染物減排的重要領域,變壓器在整個電力系統中是一種廣泛應用的電氣設備,通常情況下,從發電、供電到用電,需要經過3~5次的變壓過程,其自身需要產生有功功率和無功功率消耗。目前我國在廣義電力系統(包括發、供、用電)運行中,變壓器總的電能損耗占總發電量的10%左右,大約1100億kWh,數額巨大。


          2006年1月9日國家發布,2006年7月1日正式實施了GB20052—2006《三相配電變壓器能效限定值及節能評價值》標準,標準規定了配電變壓器的能效限定值和配電變壓器目標能效限定值,同時規定配電變壓器目標能效限定值自本標準實施之日起4年后開始實施。


          2008年4月24日國家發布、2008年12月1日實施GB/T10228—2008《干式電力變壓器技術參數和要求》標準,降低了干式變壓器的空載損耗和負載損耗,并將包封干式變壓器的技術參數和非包封干式變壓器技術參數合并為統一技參數。


          因此,大力推行節能型變壓器,是實現節能減排的重要途經,在全社會的節能降耗體系中占有舉足輕重的地位。


          本文將就三維立體卷鐵心節能干式電力變壓器作一簡單的分析,力求在節能降耗領域發揮出其應有的作用。


          2 變壓器結構


          干式電力變壓器定義:


          變壓器是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置,主要構件是初級線圈、次級線圈和鐵心(磁芯)。干式變壓器采用空氣作為冷卻介質,利用空氣流動為變壓器降溫。是一種電氣強度、機械強度、耐熱強度很高的電力變壓器。適用于各種工業與民用應用場所。


          2.1 傳統干式電力變壓器結構 變壓器鐵芯采用高導磁性、低能耗,冷軋晶粒取向的高品質硅鋼片制造,采用45°全斜接縫,多級步進疊接結構。鐵軛采用無孔夾緊結構,芯柱采用絕緣帶綁扎,鐵芯表面采用特殊樹脂密封以防潮防銹。要求鐵芯盡量降低空載損耗、空載電流及噪音。


          變壓器的高壓側繞組采用銅線和銅箔繞制,采用層式結構。層間為多層絕緣薄膜,內外纏繞多層玻璃纖維網格布增強,在高真空狀態下澆注添加石英粉填料的環氧樹脂,經固化形成密封整體。局部放電量不大于5pC。低壓側繞組采用銅箔繞制,層間采用半固化絕緣材料,引線母排與銅箔用自動氣體保護焊接,內外纏繞玻璃纖維網格布增強,在高真空狀態下澆注添加石英粉填料的環氧樹脂或端部填充環氧樹脂,經固化形成密封整體。高、低壓線圈均采用直接繞制工藝,要求鐵芯與高、低壓線圈三者之間結合緊密,具有較強的抗短路能力。變壓器絕緣系統的耐熱等級為主要有F級和H級。


          干式電力變壓器的特點:


         ?、贀p耗低,節電效果相對較好。②阻燃、防爆、免維修、可分散安裝在負荷,降低投資造價,節約費用。③局部放電量小于10PC,線圈不吸潮,不吸塵,機械強度高,可靠性好。④抗短路,耐雷電沖擊性能好。⑤外殼可采用不繡鋼、冷軋鋼板和鋁合金板材三種材料,進出線可以工程需要靈活設置,如上進上出,下進上出,下進下出等。


          目前工程中主要采用的干式變壓器型號有SC系列、SCB系列、SCL系列、SCR系列等。


          2.2 三維立體卷鐵心變壓器的結構 鐵芯結構:三維立體卷鐵心變壓器,鐵芯結構由三個幾何尺寸完全系統的單框半圓形截面卷鐵心組成,相互間角度為60°,鐵心心柱截面由兩個半圓組成一個完整的圓形,鐵軛截面為半圓形,為心柱的一半。


          由于每個單框鐵心為卷鐵心,且框與框之間有氣隙,因此磁通由于氣隙磁阻較大而各框形成單獨回路。


          繞組結構:高壓繞組采用餅式繞組結構,由NOMEX@紙包銅線繞制,餅間采用高頻陶瓷墊片支墊。低壓繞組采用箔式繞組結構。箔式低壓繞組與餅式高壓繞組相配合,繞組端部漏抗小,變壓器抗短路能力強。高、低壓繞組采用了NOMEX@絕緣制品和高頻陶瓷,在高濕度、高溫度條件下,均能保持較高的電阻率,介質損耗因數在高溫下變化不大,故電氣性能較佳,即使在短路故障時,熱穩定性仍然良好,過負載能力和耐沖擊性負荷能力較強。


          3 三維立體卷鐵心變壓器的結構特點


          三維立體卷鐵心層間沒有接縫,磁路各處分布均勻,沒有明顯的高阻區,沒有接縫處磁通密度的畸變現象。


          磁通方向與硅鋼片晶體取向完全一致。


          三相磁路長度完全相等,力求三相磁路長度之。


          三相磁路完全對稱,以使三相空載電流完全平衡。


          4 三維立體卷鐵心變壓器與傳統鐵心變壓器的性能比較


          4.1 降低空載損耗 當變壓器二次繞組開路,一次繞組施加額定頻率正弦波的額定電壓時,所消耗的有功功率稱為空載損耗。變壓器的空載損耗主要是鐵心損耗,與鐵心的重量、制造工藝密切相關。


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