淺談大型電力變壓器制造技術的創新

摘 要：在保證不增加能耗或盡量少增加能耗的基礎上，革新大型電力變壓器的設計制造工藝，提高其可靠性、低溫升、低局放、無滲油、低噪聲的技術特點，在節能、環保和安全上具有重要意義，是我國經濟發展的強烈要求。

關鍵詞：電力變壓器；技術革新；節能；環保；安全

引言

隨著我國經濟水平不斷上升，對電力的需求也不斷加大，國家對電力方面支持和投資的力度也不斷增大。而目前我國的變電現狀是，變電器傳輸電流的過程中大量電能浪費損耗，據可靠數據顯示，我國現階段變電器傳輸過程只有90%的電能得到有效傳達，其余部分大多在傳輸過程中損耗，若能降低1%的損耗我國每年即可節約百億度電。這些數據是相當驚人的。此外，隨著社會的不斷進步，能源的大量開發利用，供給日趨緊缺，供電傳輸的節能型要求也日益凸顯，變壓器的穩定性和安全環保也是和諧社會發展的必然要求，因此電力變壓器技術革新勢在必行。

1 降低大型變壓器耗材技術革新

1.1 降低空載損耗

對不疊上鐵軛進行全面運用，在硅鋼片的裁剪、搬運、疊放過程中盡量減少彎折和撞擊的次數，鐵心疊制完后在鐵心表面涂樹脂膠。預防、減小硅鋼片內應力，減弱振動及噪聲。此種工藝降低了硅鋼片受碰撞和被彎曲的機率，空載耗材系數將比行業通用系數損耗小0.8%左右。采用性能先進的喬格橫剪線保證斷面毛刺不大于0.02mm，疊片完畢后斷表面刷膠，杜絕片間短路所造成空載損耗增加。

1.2 降低負載損耗

新型的繞組結構和導線能是降低變壓器的負載耗材的基本方式。研制適用于大電流的線圈，這類線圈首尾相遇，出頭處磁通互相抵消，這就避免了漏磁通進入金屬結構件而引起損耗、過熱。根據不同電壓等級來選擇新型的繞組結構，并選用組合導線、換位導線，如在110kv繞組推行利用率更高的全連續式，并開發寬度方向并聯的復合導線。對漏磁場進行數值法計算，按照軸向漏磁的大小來選擇經濟合適的導線尺寸。按照橫向漏磁的大小來調整螺旋式繞組換位間距，降低因不同導線感應漏電勢不同而引起的環流至最小的程度。在繞組兩端和油箱合適位置加裝磁屏蔽結構來控制漏磁的走向，按照油流分布情況及線圈內溫升分布情況合理布置油道，精簡線圈油道，使線圈高度尺寸取值更加合理，進一步提高線圈利用率。以上措施綜合應用，可降低負載損耗3%左右。

2 防止大型變壓器防滲漏技術

杜絕變壓器滲漏油現象的主要措施為：一完善密封措施；二加強變壓器機體滲漏檢測；三精確控制密封面的尺寸和工藝；四運輸過程細致，防止壓傷變形導致滲漏；五嚴格控制變壓器部件質量。

3 降低大型變壓器噪音

變壓器本身的噪音加上變壓器冷卻系統的噪音是變壓器噪音的主要來源。變壓器內部噪音是由鐵心硅鋼片磁滯伸縮所引起的振動，并通過鐵心墊腳和變壓器油傳遞給箱體和附件；冷卻系統的噪聲源于風扇和油泵的振動。

變壓器自身的噪音源于以兩倍電源頻率為基頻的噪聲和頻率為基頻整數倍的低頻噪聲。降噪音措施有：一是選用高導磁優質硅鋼片，并適當選取硅鋼片工作磁密，使鐵心片工作在磁滯伸縮￡最小區域內。磁滯伸縮小，產生的震動就小，噪聲可降低。二是盡量設計矮胖形鐵心，并計算鐵心頻率使其避開噪音大頻率區，可明顯降低噪聲；再者，結構上選用D形軛，可減小鐵軛中的磁密，同時因為其最小級寬度較大，增加了與夾件的接觸面積，鐵軛受力趨于均勻，也有利于降低噪聲。三是改進裁片方法，采用全斜接縫的鐵心，接縫相互錯開，減弱角部磁通畸變量，用玻璃絲粘帶或聚酯帶每隔一定間距綁扎心柱，施加適當的工藝夾緊力，防止因鐵心受力不均勻，內應力增大而導致振動加劇。四是阻尼噪聲傳播途徑，抑制結構件振動。在鐵心墊腳和油箱箱底之間放置橡膠板，可有效阻尼鐵心振動的傳播。合理布置油箱加強筋，提高油箱機械強度，并在盒式加強筋內灌沙，可有效減小箱壁的振動幅度和噪聲。還可以在油箱內部鋪設橡膠板、紙板等以阻尼從鐵心傳出的振動、噪聲。五是選擇使用噪音較低的，冷卻好的設備，使用冷卻最佳的方法，維護和噪音減到最小最好化，經過以上所提出的措施進行綜合應用，可以更好的降低變壓器的噪音，是噪音消除到最小最低水平。

4 增強大型變壓器安全可靠性

提高變壓器電壓等級，對絕緣性能的要求會隨之加大。絕緣結構的理想狀態是經濟合理，局部放電的起始電壓較高，而且在各種電壓情況下都能保證良好的絕緣效果。變壓器的繞組短路強度決定了其機械強度。在設計變壓器的過程中繞組短路強度的計算是重要步驟，不僅要運用傳統方式進行計算還要運用專業軟件進行計算確保設計精確，工藝精良。

設計、工藝等對方面所采用的方法來保證繞組短路的強度，嚴格要求控制安匝不平衡度，并實驗多種方法用軟件測試繞組的穩定性，絕緣墊塊預測后周密處理和絕緣材料倒角處理。使用繞組工作制作時確保安匝布局平衡。繞制繞組時采用導線張緊裝置，使輻向和軸向緊密。繞組工作制作使用后四是控制繞組制造后的處理，軸向施壓并恒壓干燥。五是控制套裝過程，套裝要嚴格控制繞組磁中心的平衡，繞組之間采用“零間隙套裝”，線圈個檔位處的支點確保線圈的可靠支撐。繞組整體套裝于鐵心，采用整體壓板壓緊。

5 大型變壓器低局放技術革新

根據變壓器內部場強的不同，細化設計結構，選取適合的設計工藝方案。制造過程也尤為重要，對加工環境的要求也較高，制造過程中要求全部的高壓電極和多種接地極采取圓角話處理。一是絕緣材料的運用和選擇，高場強區域要選擇最優質的絕緣材料，嚴格控制絕緣材料生產廠家的生產技術，保證絕緣材料清潔、無氣泡無空腔，并對完工產品進行絕緣距離測試，確保絕緣性能良好。

6 改造大型變壓器低溫升技術

變壓器內部繞組使其內注入的油升溫，升溫的油又導致空氣升溫，這就是變壓器的運行溫度。而變壓器繞組承受溫度的能力就決定了變壓器的使用壽命，注油式變壓器的使用壽命原則是，繞組熱點的溫度每升高六度，其壽命減少一半，這就是我們通常說的“六度法規”。依據此類法規，并通過相關軟件進行驗證，合理設計變壓器的內部結構，控制繞組對油的溫升不超過25K，當線圈內部油流為強迫導向時，由于熱點溫升有所降低，可以允許銅油溫差不超過30K。與此同時，還要選擇適合的外部冷卻裝置，總體上使繞組熱點溫度比國家標準要求低3K以上，即控制在95℃，這樣可提高運行壽命約8年。

對于容量較大的變壓器，在合適位置設置磁屏蔽或磁分路，給漏磁通提供低磁阻通道，可有效防止漏磁通在金屬結構件上感應渦流產生的有功損耗，限制了局部發熱程度。

7 結束語

增大變電器容量和電壓等級是社會發展的必然要求，在升級變電器性能的過程中，變電器自身的絕緣和升溫等問題也會隨之出現，需要我們進一步完善變電設備的設計和實施。變電器的制造和設計過程也會更加專業化，與之匹配的設備和工具也會大量出現，設備的性能也會不斷提高，操作流程也會更加的標準完善，從而提高變電器的質量，提高工作效率。總之，隨著各種有利條件的出現，變電技術會穩健發展，電力變壓器的制造技術也會不斷革新。

參考文獻

[1]機械工程手冊、電機工程手冊編輯委委員.電氣工程師手冊[M].北京：機械工業出版社，1995.