会员注册
发布信息

三相三柱非晶合金干式变压器的结构和性能分析
    

  摘要:介绍了三柱非晶合金环氧浇注干式变压器的结构、性能特点,并与普通环氧浇注干式变压器进行了性能成本,经济效益比较。

  关键词:非晶合金;干式变压器;结构要点;节能。

  非晶合金干式变压器是用新型导磁材料(非晶合金)制作铁心的新型节能变压器。它比用硅钢片作为铁心的变压器空载损耗下降70%以上,空载电流下降80%左右,是目前节能效果较理想的配电变压器,特别适用于农村电网和发展中地区等负载率较低的地方。

  1.非晶合金材料及其干式变压器特点

  非晶合金环氧浇注干式变压器的绕组及夹紧装置所用材料与普通环氧浇注干式变压器基本相同,但是选用的铁心材料有着很大的差别,选用的是一种被称为非晶合金的新型高技术产品。非晶合金是一种厚度为0.03mm左右很薄的磁性材料。它是一定比例的合金原料采用超急冷技术(冷却速度107℃/s),经过冷却浮筒,铸成的带状薄片。与冷轧硅钢片相比较,非晶合金材料具有五个方面的优点,但是也有五个方面缺点。这些缺点给变压器的设计与制造带来了很多困难。

  五个方面的优点体现在:(1)各向同性的软磁材料;(2)损耗很低,约为硅钢片的30%;(3)电阻率高,约为硅钢片的3倍;(4)后继工艺处理方便(后继处理能得到所需要的磁性);(5)制造工艺环保性好。

  五个方面缺点是:(1)厚度很薄,材料表面的平整不理想,铁心填充系数约为0.86;(2)硬度远大于硅钢片,给切割和加工带来不便;(3)必须进行退火处理;(4)退火后材料易碎;(5)机械应力对其性能的影响非常大。

  由于非晶合金带材成型的缘故,铁心的截面一般做成矩形,绕组也做成矩形。在一个轭位有断口,打开断口套装绕组,然后闭合断口。铁心采用外购的三相三柱新结构。由于难燃阻燃,可靠性高,免维护等优点,非晶合金干式变压器在配电市场有着广阔的发展前景。

  2. 非晶合金干式变压器设计和工艺要点

  2.1铁心形状和磁密选取

  三柱非晶合金铁心形状见图1。铁心的有效截面等于铁心横截面乘以系数,即S1=k·S,S1为有效截面,S为横截面,k为叠片系数。不同的非晶合金铁心供应商提供的产品,其k值略有差别,由于非晶合金铁心的填充系数较低,k值一般取0.86左右。铁心截面选取时要考虑到磁通密度在1.3T左右,与硅钢片的铁心相比较低,这是因为非晶合金的饱和磁密在25℃只有1.55T,而硅钢片则有2.03T,且非晶合金饱和后损耗和发热十分严重,有被单方向磁化的可能。铁心重量GF等于内二个框和外一个框重量。公司开发的SCBH15-2000/10产品,取磁密B=1.153T,单位损耗0.19W/kg。

  三柱非晶合金铁心与五柱非晶合金铁心的比较:

  三柱铁心较五柱铁心在重量上要轻3~5%,在整体制造所耗工时上要少,在空载损耗上略底。三柱非晶合金变压器属于新型式设计,而五柱非晶合金变压器属于传统型式设计。

图1 三柱非晶合金铁心 图2 高压线圈(矩形)

  2.2工艺系数和空载损耗

  在变压器制造过程中铁心框与绕组装配时,需要打开接缝、套装绕组和再连接接缝等。这些使铁心受力的操作会导致装配后损耗和噪音比裸铁心有所增加。设计时要考虑这个增加值,即工艺系数。空载损耗计算公式如下。

  P0=1.2*1.05*1*0.19*GF

  1.2—工艺系数,1.05—重量系数,1—材料系数,GF—铁心重量。

  企业的装配工装先进,装配水平高,工艺系数就低,空载损耗就低。

  2.3矩形绕组

  根据非晶合金变压器的特殊要求,必须采用矩形绕组。矩形绕组与常规圆形绕组从设计、工艺上都有较大区别。设计上应当选取合适的绕制裕度,工艺上采取夹具整型,矩形绕组的径向尺寸得到很好的控制。低压线圈为箔式树脂浇注矩形线圈,增加了抗短路能力,出线由铜排完成。

  高压线圈见图2,为树脂浇注矩形线圈。

  2.4联结组别的选择

  在设计四框五柱变压器时选用Dyn11联结较为合适,以避免谐波引起相电压不平衡现象。在设计三相三柱变压器时可以选用Dyn11联结,或Yyn0联结。

  2.5机械强度及抗短路能力

  非晶合金干式变压器结构上与传统的干式变压器差异较大,由于非晶合金材料的特殊性,受外加应力后损耗会增加60%左右,噪音也随之增大,严重影响性能。因此必须保证非晶合金铁心不受外加应力。选择合适的夹紧和装配结构。受力从两方面考虑:静态力和动态力。静态力考虑铁心自重和装配时的受力。动态力指受突发短路的冲击力。由于绕组采用的是相当成熟的普通环氧浇注干式变压器所用的环氧浇注及箔绕绕组,完全能承受突发短路的冲击力。主要考虑采取措施使低压绕组能自保持,尽量少地把力传递给铁心。

  2.6 阻抗电压计算

  矩形绕组非晶合金变压器阻抗电压直接计算方法。

  Ux=Kx·3.95×10-5·N1I1·(a2L2+a12L12+a1L1)/(EtHx) ,%

  Ua=Pk/(10×SN),%

  Uk= 等效为圆形的阻抗电压计算方法,有3种方法。

  3. 性能数据,价格成本和经济效益

  我公司生产的SCBH15-2000/10 kVA非晶合金环氧浇注干式变压器的实测值如表2所示,其与相同容量的10型普通环氧浇注干式变压器的性能数据的比较如表3所示。绕组材料相同,铁心非晶合金用2605TCA,硅钢片用30Z130。

  表2 SCBH15-2000/10变压器性能实测值

  表3性能参数比较

  由表3可看出,负载损耗差别不大,非晶合金环氧浇注干式变压器的空载损耗有着较大幅度的下降。非晶合金环氧浇注干式变压器的铁心质量下降,绕组质量增加。2000kVA单台市场价,普通环氧浇注干式变压器约为24万元人民币(2010年),非晶合金环氧浇注干式变压器约为31万元人民币。一次购买价增加7万元人民币,增加30%左右。

  先估算了一下,8年后用户就可以享受到低损耗所带来的经济效益。

  下面来计算一下8年的总使用成本TOC。

  电费市场价按0.6元/kW·h,

  运行8年电费价值 k=0.6×8×365×24/1000=42.048 元/W

  普通环氧浇注干式变压器:

  TOC=240000+42.048×(3060+14450)=976260元

  非晶合金环氧浇注干式变压器:

  TOC=310000+42.048×(810+14910)=970994元< 976260元

  通过以上对总使用成本的比较,可以认为8年后用户就可以享受到低损耗所带来的经济利益,而变压器的运行寿命一般为30年。

  再来比较一下节能及环保情况。

  运行一年可节约电费:

  运行1年电费价值 k=0.6×1×365×24/1000=5.256 元/W 年节约电费=[(3060+14450)-(810+14910)]×5.256=9408元

  相当于节约电量计15680 kW·h节约煤计7841 kg

  4 结束语

  本文所述的非晶合金环氧浇注干式变压器数据是与国内配电市场上相对节能的10型环氧浇注干式变压器作的比较。如果与目前在用的大量配电油浸式变压器等作比较,其节能和环保效益会更加显着。各项跟踪检测数据证明了非晶合金变压器有着稳定的空载特性。在当前硅钢片价格上涨的情况下,环氧浇注干式变压器选用非晶合金铁心对于广大用户和生产厂家来说都是一个好的选择。随着国家能源政策的实施,运行可靠节能降耗的非晶合金变压器将会越来越受到重视和推广。

  参考文献

  [1] 张奕,王晓健,朱宏,等。浅谈非晶合金环氧浇注干式变压器

  [J].变压器,2005,42(9).

  作者简介:骆金海,男,湖北蕲春人,工程师,主要从事变压器设计开发工作;电话: 0576-83381330

  凌淋, 男,四川资阳人,工程师,主要从事变压器设计工作;

  柳再本,男,浙江三门人,高级工程师,主要从事变压器设计开发工作;

  叶机林, 男,浙江三门人,工程师,主要从事变压器设计工作。


相关阅读:  
  • 世界最大容量且性能领先的非晶合金干式变压器在中国诞
  • 非晶合金变压器_非晶合金干式变压器特点非金合金变压
  • 非晶合金配电变压器的技术性能分析
  • 树脂浇注干式变压器与浸漆型干式变压器的比较
  • 三相油浸式非晶合金配电变压器铁心节材设计
  • 三相干式变压器三相反接有何影响
  • 详细讲解干式变压器的结构特点及分类
  • 干式变压器的结构特点及分类
  • 三相干式变压器接线方式介绍
  • 三相干式变压器的主要使用材料介绍
  • 干式变压器的型号类型各种规格型号的干式变压器的特点
  • 干式变压器现状及其未来发展趋势综述
  • 节能、环保型树脂浇注尽缘卷铁心干式变压器的描述
  • 非晶合金铁心配电变压器的分析
  • 智能化节能型干式变压器特点及选型应用
  • 非晶合金铁心配电变压器的分析
  • 干式变压器的结构特点
  • 干式变压器特点及结构
  • 干式变压器技术发展及设计选型
  • 干式变压器的发展及工程应用
  •  
     
     

    时间:2011年05月03日 23:53:56 来源:变压器工业 作者: 上一篇:变压器油泵的应用与故障诊断问题的探讨 下一篇:曲线拟合在变压器中的应用  (电脑版  手机版)
    Copyright by www.chinabaike.com;All rights reserved.