降低变压器空载损耗的新方法.doc

降低变压器空载损耗的新方法
1引言
们国家要创建节约型社会，所以节能、环保型产品将成为最近几年制造业发展的新方向。变压器是电网中重要设备之一，降低损耗、降低噪声对电网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来说，就是要制造或使用低损耗、低噪声的变压器。
2降低变压器的空载损耗的意义
空载损耗是变压器的重要参数，只要投入电网，不论带多大负荷，空载损耗都是一样的，空载损耗与变压器带负荷多少无关。如果一台变压器的空载损耗能够降低lOkW，运行一年可以节省电能约876o0kW·h，节约资金约35040元；如果按照一台变压器使用寿命为30年，运行30年可以节约资金105万元，节约效果显著。要制造出空载损耗更低的变压器，一方面要用单位损耗更低的硅钢片；另一方面要改进结构和提高制造工艺水平，降低铁心空载损耗。使用单位损耗更低的硅钢片会增加铁心制造成本，而通过改进结构和提高制造工艺水平降低空载损耗，即能够节约材料，又能节约成本和能源，这将是变压器制造企业长期追求的目标。
3变压器的空载损耗
要降低变压器的空载损耗，就要了解空载损耗的组成，每部分的影响因素。针对这些影响因素，采取一些可行的方法，达到降低空载损耗的目的。变压器的空载损耗由磁滞损耗、涡流损耗和附加损耗组成，即Po=Ph++，W(1)3．1磁滞损耗铁心中的磁滞损耗在整个空载损耗中所占比重随铁心的材质不同而有所不同(冷轧硅钢片为25％-50％)。磁滞损耗的经验计算公式为：0．1G，W(2)式中与材料有关的损耗系数．卜交变磁场的频率，Hz一磁密峰值，TG——铁心质量，kg3．2涡流损耗根据电磁感应定律原理，交变磁通在硅钢片内产生感应电势。在这个电势作用下，产生电流，由焦耳定律得到：=，e2R，W(3)式中——硅钢片电阻，Q单位重量的涡流损耗：式中Pe=4B．~K2d2x104／3pT，W／kg(4)一磁通密度幅值，Td——硅钢片厚度，mm硅钢片电阻率，Q·ram2／m～硅钢片的密度，kg／cm2蠢．产_-交变磁场的频率，Hz——励磁电流波形系数由式(4)可见，涡流损耗是与硅钢片厚度平方成正比的，减小硅钢片厚度，能使涡流损耗降低。但厚度减小后，引起叠片系数降低，冲剪和叠装工时增多。3．3铁心附加损耗．铁心附加损耗的大小主要由以下三个因素决璺定：鞴(1)材质特性。如硅钢片的方向特性、加工劣化特性及绝缘膜的特性等。(2)设计结构。如心柱铁轭是否冲孑L，角部接缝形状(对接、搭接、多级搭接)，铁心整体紧固结构等。(3)工艺加工。如冲剪加工的尺寸精度和毛刺大小、硅钢片在搬运和叠装过程中的轻拿轻放以及叠装质量等。
4降低铁心空载损耗的新方法
铁心的磁滞损耗和涡流损耗主要是由硅钢片生产企业决定的。如果在保证心柱截面不变的情况下，采取措施降低铁心磁通密度最大值或者降低铁心拐角处局部磁通密度，也会降低铁心空载损耗。铁心附加损耗是由变压器制造企业决定的。4．1改变每层叠片的数量，降低铁心空载损耗铁心叠装时，每层叠片的数量一般为l一3片。数量越多，接缝处气隙的截面积越大，接缝处引起的磁通密度畸变也越大，如图l所示。由于磁通密度畸变，使接缝处硅钢片磁通密度增大，引起空载损耗增加。从图2可以看出，每层叠片的数量对空载损耗的影响。从理论上讲，采用一片一叠最好，但叠片工时和插轭工时都将增加，其适用于小容量的铁心。但是对于大容量的铁心，考虑到插装上铁轭的工艺要求，有可能插装不到位，反而使空载电流和损耗增加，故一般采用两片一叠。混合叠片是变压器铁心叠片采用的一种新方法，既能降低铁心空载损耗，又不增加多少工时。即铁心总厚度的1／3的中心部分(主级)采用一片一叠，接下来的1／3部分采用两张片一叠，最靠外的1／3部分采用三片一叠，总的叠装工作量并不增加多少，但可以取得降低铁心空载损耗和空载电流的效果，如图3所示。按照混合叠片的方法，建立的模型试验的结果如表1所示。实践证明，铁心中的磁通密度分布并不是均匀的，中间部分的磁通密度低于额定值，外部的磁通密度高于额定值，越靠外侧磁通密度越高，降低空载损耗的方法之一就是使铁心各部分的磁通密度分布趋于均匀。采用变更叠片数量的方法，可以调整磁路的磁阻，从而可以调节磁通密度的分布。由于铁心中间部分磁通密度偏低，因此采用一片一叠，以使磁阻降低、磁通密度增加；由于外侧磁通密度偏高，因此采用三张片一叠，以使磁阻增加、磁通密度减小，从而达到整个铁心磁通密度均匀，降低空载损耗和空载电流的目的。从式(2)和式(4)可以看出，降低局部最高磁密，磁滞损耗和涡流损耗必然降低。4．2减小铁心搭接宽度，降低铁心空载损既可以保证铁心强度，又可以改善铁心中的磁通分配，减少拐角处磁通偏离硅钢片轧制方向，降低铁心空载损耗。以一台180MVA变压器铁心为例，具体数据如表2所示，铁心叠片图如图4所示。表