新型油浸式節(jié)能配電變壓器的設(shè)計

肖洪梅　劉慈浩

摘要：本文設(shè)計了一種新型油浸式節(jié)能配電變壓器，通過對此變壓器的具體設(shè)計，大大降低生產(chǎn)成本，符合國家開發(fā)節(jié)能、節(jié)材型變壓器的要求。

[關(guān)鍵詞]油浸式配電變壓器節(jié)能

隨著國家對能耗的要求，整個變壓器行業(yè)都在為開發(fā)降耗節(jié)能型油浸式電力變壓器做出不懈努力。尤其國家能源日益緊張，降耗節(jié)能和環(huán)保已經(jīng)成為全社會共同關(guān)注與研究的課題。降耗節(jié)能不僅是經(jīng)濟上的考慮，同時對減少環(huán)境污染也有重要意義。

目前，電力系統(tǒng)中電力變壓器的損耗占輸配電系統(tǒng)損耗的三分之一，電力系統(tǒng)線路通過變壓器進行變換電能，在變換過程中變壓器本身會損耗一部分電能，變壓器本身的空載損耗和負載損耗越大，變壓器輸出端有效輸出電量就會越小，造成浪費又增加環(huán)境污染，因此研究制造低損耗節(jié)能變壓器是目前重要而緊迫的任務(wù)。

1新型油浸式節(jié)能配電變壓器三繞組設(shè)計

新型的油浸式配電變壓器設(shè)計成節(jié)能型三繞組電力變壓器，包括變壓器本體、鐵芯、油箱、高壓套管和低壓套管，高壓套管連接高壓繞組，低壓套管連接低壓繞組，鐵芯上的硅鋼片與高壓繞組和低壓繞組所用的銅導(dǎo)線重量比值為2.3～2.5。鐵芯采用了階梯式D形軛鐵芯不斷軛結(jié)構(gòu)，鐵芯疊片采用全斜45°接縫。鐵芯的心柱和鐵軛采用緊固帶通過收緊設(shè)備機械綁扎和表面涂高強度粘合劑固化。通過鐵芯窗內(nèi)側(cè)安裝有3～4根無緯材料做的拉緊帶和窗外側(cè)用4～5根高硬強度材料做的合金鋼桿相互配合拉緊。油箱選用八角油箱。

這種新型的油浸式節(jié)能配電變壓器運行可靠性更高，結(jié)構(gòu)簡單，更加降耗節(jié)能，損耗比之前的配電變壓器降低約35%，完全符合國家目前對能耗要求低的需求。

2新型油浸式節(jié)能配電變壓器絕緣

目前大多數(shù)配電變壓器中高壓線圈所采用的絕緣結(jié)構(gòu)均為單一的絕緣結(jié)構(gòu)，用電纜紙或菱格紙做層間絕緣，采用電纜紙做為導(dǎo)間絕緣。由于電纜紙的擊穿電壓低，因此在相同層間電壓時，采用0.08電纜紙做層間絕緣時電纜紙使用的數(shù)量較多，層間絕緣層的整體厚度較大，高壓線圈的輻向增大，繞制后線圈外徑增大，負載損耗增加，且整個線圈較松散，抗短路能力差。

新型油浸式節(jié)能配電變壓器絕緣是一種復(fù)合型層間絕緣結(jié)構(gòu)，包括第一導(dǎo)線層、第二導(dǎo)線層和絕緣層，絕緣層位于第一導(dǎo)線層和第二導(dǎo)線層之間;絕緣層使用依次層疊的菱格紙層、聚酯薄膜層和菱格紙層。菱格紙層的厚度為0.05-0.25毫米。聚酯薄膜層的厚度為0.01-0.1毫米。聚酯薄膜層和菱格紙層通過粘合固定。

這樣的絕緣設(shè)計不僅制造工藝簡單，易于操作，提高了工作效率，且大大提高了產(chǎn)品的電氣性能及機械強度。同時具有以下優(yōu)點：

（1）線圈層間絕緣擊穿電壓高，聚酯薄

膜層單層的擊穿電壓可達到2500V以上，變壓器電氣性能加強。

（2）聚酯薄膜層機械強度高、韌性強、電絕緣性能優(yōu)良，保證了產(chǎn)品的電氣性能。

（3）絕緣層所包含的總層數(shù)少，只有三層，加工工藝簡單，操作方便。

（4）高壓線圈層間絕緣結(jié)構(gòu)的總厚度減小，線圈輻向尺寸小，高壓線圈外徑小，負載損耗低。

（5）線圈外徑小，相間距離相應(yīng)減小，鐵心重量輕，空載損耗低。

（6）菱格紙與聚酯薄膜組合后，隨著溫，度的上升，菱格紙表面的膠融化，使繞組的相鄰各層可靠地粘合在一起，成為一個固定的整體，大大提高了變壓器的抗短路能力。

3新型油浸式節(jié)能配電變壓器線圈的銅排

國家銅材的資源緊缺，如果能夠在變壓器設(shè)計中節(jié)省銅材的使用，也是響應(yīng)國家節(jié)能降耗的要求，開發(fā)節(jié)能、節(jié)材型變壓器的重要一項研究。目前的變壓器的箔繞線圈的銅導(dǎo)體為整張的銅箔，銅箔的高度與線圈高度想當，銅箔卷繞成圓簡狀多層結(jié)構(gòu)，各層銅箔之間同時卷繞有絕緣層，并且每隔若干層銅箔間隔設(shè)置有絕緣支撐塊，在銅箔間隔形成氣流通道，以便散熱。內(nèi)銅排焊接在箔繞線圈的銅箔起始端內(nèi)側(cè)作為線圈的首端，外簡排焊接在箔繞線圈的銅箔末端作為線圈的末端。銅排所占位置空間大造成整個線圈不是圓形，使得銅排縮短了跟高壓外線圈的距離，容易造成銅排對高壓外線圈放電，影響到變壓器的安全運行。

新型油浸式節(jié)能配電變壓器線圈的銅排是包括了依次連接為一體的箔繞段、折彎段、引出端，其中，箔繞段沿長度方向設(shè)有呈“L”形的梯度段，線圈箔繞段的截面積根據(jù)箔繞線圈載流大小呈單位直線增長的規(guī)律遞增。“L”形的梯度段的長度尺寸及梯度段斜邊與直邊的夾角，根據(jù)箔繞線圈銅箔載流大小及載流密度的標準要求確定。從而確定銅排料板的剪切線以進行合理開料布置，將銅排料板按照上述剪切線進行剪切，得到箔繞線圈的內(nèi)外銅排。

新型油浸式節(jié)能配電變壓器線圈的銅排設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，可明顯節(jié)約銅材，大大降低生產(chǎn)成本，符合國家開發(fā)節(jié)能、節(jié)材型變壓器的要求。同時使用該銅排制成的箔繞線圈也更符合設(shè)計圓形的要求，分布電場更均勻，工頻性能及雷電沖擊安全性能更可靠。

4結(jié)束語

新型油浸式節(jié)能配電變壓器比普通配電變壓器空載降低30%以，上，能效達到國家標準GB20052-2013《三相配電變壓器能效限定值及能效等級》中能效等級1級水平，符合各個電廠、電站、工礦企業(yè)用戶配電站等電力和配電系統(tǒng)的需求。符合國家降耗節(jié)能和環(huán)保的政策。此節(jié)能配電變壓器的應(yīng)用不僅對國家經(jīng)濟做出貢獻，同時對減少環(huán)境污染也具有重要意義。

參考文獻

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