每日学习网论文期刊论文电力论文
导航

降低电力变压器空载损耗的措施

2012年7月31日     字号:         每日学习网

摘 要 介绍了降低空载损耗的新方法,并对其做了理论分析和实际新产品验证。
降低电力变压器空载损耗的措施

关键词 电力变压器 空载损耗 铁心叠积 交错接缝 阶梯接缝一、概述
由于我国正大力提倡创建节约型社会,所以节能、环保型产品将成为以后制造
业发展的新方向。变压器是电网中的重要设备之一,降低变压器损耗对电网发展具有重要的经济意义,要达到节约能源,安全环保,对变压器制造厂及电网建设来说,就是要制造或使用低损耗的变压器。目前电网上运行的变压器负载率普遍不高,即轻载时间比满载运行时间长,只要将变压器接入电网后,不论带负载多少,铁心励磁都会产生空载损耗,空载损耗与所带负荷的多少无关,空载损耗是变压器运行的主要参数。
改进结构和提高制造工艺水平来降低空载损耗,既能够节约材料,又能节约成本和能源,这将是变压器制造厂长期追求的目标。本文将从变压器铁心结构设计上采取措施来降低空载损耗提出一些建议,以供变压器制造厂参考。
二、变压器铁心空载损耗的产生
铁心的空载损耗主要由铁心片中的磁滞损耗、涡流损耗和空载电流引起的I2R损耗组成。空载损耗中的绝大部分是铁心片中的损耗,空载电流在绕组中的I2R损耗通常很小,可以忽略不计。
在外施电压一定的情况下,空载损耗与变压器负载地关,它受供电电压波形的影响。磁通波形畸变也可引起空载损耗增大。铁心柱和铁轭过渡区域的旋转磁通均能影响铁心的空载损耗。
铁心磁通密度是影响变压器中铁心空载损耗的重要参数,因此,要降低空载损耗,必须使铁心各个部分的磁通趋于均匀。
三、降低空载损耗的措施
(一)提高铁心的制造工艺
铁心制造工艺直接影响铁心的空载性能。磁性硅钢片的机械加工,如铁心片冲剪、毛刺、接缝大小、铁心片的夹紧和弯曲都影响空载损耗和空载电流
1.减少硅钢片变形和机械应力对空载损耗的影响
硅钢片的变形使磁畴结构受到破坏。在搬运过程中,硅钢片的弯曲会产生拉应力和压应力,两者均可增大空载损耗。目前高导磁硅钢片对机构应力十分敏感。机械应力增大,空载损耗会明显增加。在剪切加工过程中,硅钢片边缘受到变形和硬化,会形成残余应力区。在残余应力区域的大小受剪切刀具锋利程度的影响。如果刀刃不锋利,受影响区域可达5~8mm;刀刃锋利,可控制在0.1mm内。
2.减少铁心片毛刺和绝缘损伤对空载损耗的影响。
铁心片毛刺会影响空载损耗,毛刺大于0.03mm时,会造成铁心片间搭接短路,使涡流损耗增大。毛刺大还可造成叠片系数降低,导致有效面积内净截面积减小,磁通密度提高,损耗增大和噪声增大。毛刺还可破坏绝缘,形成片间的涡流,在短路点局部涡流损耗密度过大时,可能引起铁心局部过热。由毛刺引起铁心空载损耗增加的百分数见表1.
表1 毛刺高度与空载损耗
磁性钢带厚度/mm 0.23 0.30
毛刺高度/mm 0.028 0.068 0.02 0.04
铁心空载损耗增加(%) 0.2 5.1 2 4.1
(二)改进铁心结构降低空载损耗。
铁心采用的心柱为多级外接圆形,结构为45°全斜多级接缝,不冲孔、不绑扎玻璃粘带,在铁心端成涂刷7110聚氨脂漆或HH双组分环氧胶或涂固化漆。叠积铁心时要注意接缝的控制,涂漆时注意铁心的夹紧,相间铁轭采用强度较高的钢带绑扎(小配电变压器中可用玻璃粘带捆扎)。铁轭用D形铁轭截面积比心柱面积大5%以上。心柱两侧连接上下夹件的拉板采用非磁性钢板(1Cr18Ni9Ti)。采用铁心叠装起立翻转台,根据质量分等标准,测量铁心的倾斜度、弯曲度和空载损耗、空载电流、保证叠装质量。
对圆形截面的铁心,如何设法在铁心的外接圆内叠进更多的硅钢片,提高铁心填充系数,增加级数,或在不减少截面的前提下使外接圆变小,使铁窗宽与铁心直径比值趋向于7/10,铁轭磁路长与心柱磁路长趋于3/5,使铁心质量达到最小,铁心尺寸最佳,空载损耗较小。
采用铁心组装、起立装置、叠片端面和表面要处理好。对铁心绕组各部绝缘的合理小型化,如果能使五柱变压器中改成三柱变压器中,一般可使铁损降低15%左右。铁心夹紧力控制在0.3MPa。夹件用板式拉板结构,铁心叠好后用强压工装和粘胶使铁心两轭成为一个坚固、平整、垂直精度高的整体。
(三)减少铁心搭接宽度降低空载损耗
在铁心叠片拐角处,心柱片与横轭片接缝区域搭接宽度的大小对变压器空载性能有一定的影响。搭接面积大,磁通穿过的区域便相应增大,从而造成空载损耗增大。根据铁心模型试验得出,搭接面积每增加1%,45°接缝的空载损耗会增加0.3%。要降低空载损耗,在满足机械强度的前提下,选择空载损耗与机械强度都是最佳的搭接面积。