鐵心的優化設計對電力變壓器性能的影響

2021-07-14 22:12:34楊青峰

錦繡·中旬刊 2021年3期

摘要：本文簡要說明鐵心的作用和型式，卷鐵心的技術特性，將卷鐵心變壓器的產品結構、制造過程及技術性能特點與傳統產品作了對比分析，并說明了鐵心結構的優化改進對電力變壓器性能的影響，對卷鐵心變壓器的技術經濟性和發展前景作了分析。

關鍵詞：鐵心的作用和型式;卷鐵心結構;對比分析

一、卷鐵心變壓器產品結構與制造簡要說明

1?鐵心結構

三相卷鐵心配電變壓器的鐵心結構如圖。鐵心窗口四角為圓角（一般圓角半徑大于4mm）。

鐵心材料一般采用日本進口優質冷軋硅鋼片，加工過程如下：

2?繞組

卷鐵心配電變壓器的高低壓繞組是在鐵心柱上直接繞制的，采用層式或螺旋式線圈，一般不浸漆，層間絕緣全部采用網格點膠紙。高壓線圈為多層圓筒式結構。

繞制線圈時，首先把卷制合格的鐵心固定在專用的繞線機上，在鐵心柱上繞一層滌綸絲帶，再將兩個半齒輪安裝在鐵心柱上，用手柄調整兩個主動齒輪與繞線齒輪，使其成為最佳嚙合，并保證兩端齒輪間距符合繞組軸向尺寸要求。再在兩端繞線齒輪的凸臺上裹上內紙筒，然后用白布帶稀繞將紙筒收緊固定，點動繞線機應轉動靈活。

3?裝配

器身采用新的繞組端面有效支撐結構，夾件通過拉螺桿將繞組壓緊，在拉螺桿一端還墊有蝶形彈簧，確保器身穩定性。器身裝配前，先用吊具把鐵心連同線圈平放到裝配平臺上，抽出首頭和末頭進行整理。借助吊具將鐵心起立，裝配鐵軛絕緣，上好夾件，壓緊線圈軸向。

二、卷鐵心變壓器與傳統疊片式鐵心變壓器制造過程的對比

1 鐵心材料消耗上的比較

三相卷鐵心比疊片鐵心少4個大尖角和4個小尖角，角質量大約占鐵心質量的10%～12%。疊片式鐵心材料利用率約為90%，卷鐵心的材料利用率達95%以上。

2鐵心附加損耗的比較

卷、疊兩種鐵心，都有縱剪工序。在剪切過程中均會在鐵心硅鋼片剪切切口附近一定范圍內產生內應力，使材料取向晶格劣化而增大損耗。收卷或卷制也會產生內應力。

3 生產周期和工時成本的比較

卷鐵心的加工程序為：開卷→卷繞→退火→浸漆。對于單臺或小批量加工，其生產周期為4天～5天。而疊片式鐵心的相應周期要短些，一般為2天～3天可完成。前者受設備限制影響較大，而疊片式鐵心加工用的縱、橫剪生產線效率高，適合大批量生產。

三、卷鐵心變壓器技術特性與試驗驗證

1空載損耗降低20%～30%，. 空載電流降低70%～80%

卷鐵心變壓器空載損耗低，空載電流小的主要原因包括以下三點：第一，卷鐵心充分利用了硅鋼片的方向性，減少了因磁路中硅鋼片取向不一致所增加的損耗;第二，由于卷鐵心內部無接縫，不消耗鐵心接縫的磁化容量;第三，卷鐵心的制造工藝更適宜于采用薄型硅鋼片，可減少渦流損耗。北京東通電力設備公司采用日本進口硅鋼片，制造的S11系列卷鐵心變壓器，其空載損耗比采用國產硅鋼片制造的產品更低，空載電流更小。S11產品與S9產品空載特性的對比見表1和表2。

2、卷鐵心變壓器運行時噪音水平低，有利于環境保護

卷鐵心變壓器的硅鋼片不存在任何橫向和斜向的縫隙，且由于負載電流引起的漏磁也很小，因此S11變壓器的噪音僅30～40dB。比S9變壓器的噪音約降低8～12dB，有效地降低了噪音污染，保護了環境。

3、有利于降低卷鐵心變壓器的運行溫升

由于鐵心結構合理，空載損耗降低，空載電流大幅度減小，卷鐵心變壓器的運行溫升明顯低于疊片式鐵心的變壓器。

四、卷鐵心變壓器的技術經濟性

在滿足可靠性的前提下，電力部門對產品的性能指標是非常關心的，因其直接關系到產品的運行成本。

變壓器運行一年的電費按下式計算：

我國10kV級配電變壓器年需求量約5000萬kVA，按年使用卷鐵心變壓器2000萬kVA考慮，則每年節約的費用至少為1億元。同時，還可由節能帶來良好的環保效應。

結束語

1）卷鐵心配電變壓器結構緊實，具有機械性能好，抗短路能力強，空載電流小，損耗低、噪音低、溫升低的特點，是一種低損耗、低噪聲的綠色環保節能變壓器。

2）卷鐵心配電變壓器產品符合我國電工行業產業政策的要求，符合電力行業的技術政策和裝備政策，為我國小型變壓器增加了一個產品換代的新品種。也為小型配變進入國際市場創造了良好條件。

參考文獻