節能(néng)型電(diàn)力變壓器(qì)的分析與應用

1、概述

我國(guó)電(diàn)力消費(fèi)能(néng)源在一(yī)次能(néng)源中約占40%，發電(diàn)供熱用煤約占煤炭消費(fèi)量的50%，主要污染物(wù)二氧化硫的排放(fàng)量也要占50%左右，電(diàn)力行業(yè)是節約能(néng)耗和污染物(wù)減排的重要領域，變壓器(qì)在整個(gè)電(diàn)力系統中是一(yī)種廣泛應用的電(diàn)氣設備，通(tōng)常情況下(xià)，從(cóng)發電(diàn)、供電(diàn)到(dào)用電(diàn)，需要經過3～5次的變壓過程，其自(zì)身需要産生(shēng)有功功率和無功功率消耗。目前我國(guó)在廣義電(diàn)力系統（包括發、供、用電(diàn)）運行中，變壓器(qì)總的電(diàn)能(néng)損耗占總發電(diàn)量的10%左右，大約1100億kWh，數額大。

2006年(nián)1月(yuè)9日國(guó)家發布，2006年(nián)7月(yuè)1日正式實施了GB20052—2006《三相(xiàng)配電(diàn)變壓器(qì)能(néng)效限定值及節能(néng)評價值》标準，标準規定了配電(diàn)變壓器(qì)的能(néng)效限定值和配電(diàn)變壓器(qì)目标能(néng)效限定值，同時規定配電(diàn)變壓器(qì)目标能(néng)效限定值自(zì)本标準實施之日起4年(nián)後開(kāi)始實施。

2008年(nián)4月(yuè)24日國(guó)家發布、2008年(nián)12月(yuè)1日實施GB/T10228—2008《幹式電(diàn)力變壓器(qì)技(jì)術(shù)參數和要求》标準，降低(dī)了幹式變壓器(qì)的空載損耗和負載損耗，并将包封幹式變壓器(qì)的技(jì)術(shù)參數和非包封幹式變壓器(qì)技(jì)術(shù)參數合并為(wèi)統一(yī)技(jì)參數。

本文将就(jiù)三維立體卷鐵心節能(néng)幹式電(diàn)力變壓器(qì)作一(yī)簡單的分析，力求在節能(néng)降耗領域發揮出其應有的作用。

2、變壓器(qì)結構

幹式電(diàn)力變壓器(qì)定義：

變壓器(qì)是利用電(diàn)磁感應的原理來改變交流電(diàn)壓的裝置，主要構件(jiàn)是初級線圈、次級線圈和鐵心（磁芯）。幹式變壓器(qì)采用空氣作為(wèi)冷卻介質，利用空氣流動為(wèi)變壓器(qì)降溫。是一(yī)種電(diàn)氣強度、機(jī)械強度、耐熱強度很高(gāo)的電(diàn)力變壓器(qì)。适用于各種工(gōng)業(yè)與民(mín)用應用場所。

2.1 傳統幹式電(diàn)力變壓器(qì)結構 變壓器(qì)鐵芯采用高(gāo)導磁性、低(dī)能(néng)耗，冷軋晶粒取向的矽鋼片制造，采用45°全斜接縫，多(duō)級步進疊接結構。鐵轭采用無孔夾緊結構，芯柱采用絕緣帶綁紮，鐵芯表面采用樹脂密封以防潮防鏽。要求鐵芯盡量降低(dī)空載損耗、空載電(diàn)流及噪音(yīn)。

變壓器(qì)的高(gāo)壓側繞組采用銅線和銅箔繞制，采用層式結構。層間為(wèi)多(duō)層絕緣薄膜，内外纏繞多(duō)層玻璃纖維網格布增強，在高(gāo)真空狀态下(xià)澆注添加石英粉填料的環氧樹脂，經固化形成密封整體。局部放(fàng)電(diàn)量不大于5pC。低(dī)壓側繞組采用銅箔繞制，層間采用半固化絕緣材料，引線母排與銅箔用自(zì)動氣體保護焊接，内外纏繞玻璃纖維網格布增強，在高(gāo)真空狀态下(xià)澆注添加石英粉填料的環氧樹脂或端部填充環氧樹脂，經固化形成密封整體。高(gāo)、低(dī)壓線圈均采用直接繞制工(gōng)藝，要求鐵芯與高(gāo)、低(dī)壓線圈三者之間結合緊密，具有較強的抗短路(lù)能(néng)力。變壓器(qì)絕緣系統的耐熱等級為(wèi)主要有F級和H級。

幹式電(diàn)力變壓器(qì)的特點：

①損耗低(dī)，節電(diàn)效果相(xiàng)對較好。②阻燃、防爆、免維修、可分散安裝在負荷，降低(dī)投資造價，節約費(fèi)用。③局部放(fàng)電(diàn)量小(xiǎo)于10PC，線圈不吸潮，不吸塵，機(jī)械強度高(gāo)。④抗短路(lù)，耐雷電(diàn)沖擊性能(néng)好。⑤外殼可采用不繡鋼、冷軋鋼闆和鋁合金闆材三種材料，進出線可以工(gōng)程需要靈活設置，如上(shàng)進上(shàng)出，下(xià)進上(shàng)出，下(xià)進下(xià)出等。

目前工(gōng)程中主要采用的幹式變壓器(qì)型号有SC系列、SCB系列、SCL系列、SCR系列等。

2.2 三維立體卷鐵心變壓器(qì)的結構 鐵芯結構：三維立體卷鐵心變壓器(qì)，鐵芯結構由三個(gè)幾何尺寸完全系統的單框半圓形截面卷鐵心組成，相(xiàng)互間角度為(wèi)60°，鐵心心柱截面由兩個(gè)半圓組成一(yī)個(gè)完整的圓形，鐵轭截面為(wèi)半圓形，為(wèi)心柱的一(yī)半。

由于每個(gè)單框鐵心為(wèi)卷鐵心，且框與框之間有氣隙，因此磁通(tōng)由于氣隙磁阻較大而各框形成單獨回路(lù)。

繞組結構：高(gāo)壓繞組采用餅式繞組結構，由NOMEX@紙(zhǐ)包銅線繞制，餅間采用高(gāo)頻陶瓷墊片支墊。低(dī)壓繞組采用箔式繞組結構。箔式低(dī)壓繞組與餅式高(gāo)壓繞組相(xiàng)配合，繞組端部漏抗小(xiǎo)，變壓器(qì)抗短路(lù)能(néng)力強。高(gāo)、低(dī)壓繞組采用了NOMEX@絕緣制品和高(gāo)頻陶瓷，在高(gāo)濕度、高(gāo)溫度條件(jiàn)下(xià)，均能(néng)保持較高(gāo)的電(diàn)阻率，介質損耗因數在高(gāo)溫下(xià)變化不大，故電(diàn)氣性能(néng)較佳，即使在短路(lù)故障時，熱穩定性仍然良好，過負載能(néng)力和耐沖擊性負荷能(néng)力較強。

3、三維立體卷鐵心變壓器(qì)的結構特點

三維立體卷鐵心層間沒有接縫，磁路(lù)各處分布均勻，沒有明顯的高(gāo)阻區，沒有接縫處磁通(tōng)密度的畸變現象。

磁通(tōng)方向與矽鋼片晶體取向完全一(yī)緻。

三相(xiàng)磁路(lù)長(cháng)度完全相(xiàng)等，力求三相(xiàng)磁路(lù)長(cháng)度之。

三相(xiàng)磁路(lù)完全對稱，以使三相(xiàng)空載電(diàn)流完全平衡。

4、三維立體卷鐵心變壓器(qì)與傳統鐵心變壓器(qì)的性能(néng)比較

4.1 降低(dī)空載損耗 當變壓器(qì)二次繞組開(kāi)路(lù)，一(yī)次繞組施加額定頻率正弦波的額定電(diàn)壓時，所消耗的有功功率稱為(wèi)空載損耗。變壓器(qì)的空載損耗主要是鐵心損耗，與鐵心的重量、制造工(gōng)藝密切相(xiàng)關。