变压器空载损耗表_降低电力变压器空载损耗的措施

时间：2019-04-06 03:23:14　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要介绍了降低空载损耗的新方法，并对其做了理论分析和实际新产品验证。　　关键词电力变压器空载损耗铁心叠积交错接缝阶梯接缝一、概述　　由于我国正大力提倡创建节约型社会，所以节能、环保型产品将成为以后制造
　　业发展的新方向。变压器是电网中的重要设备之一，降低变压器损耗对电网发展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建设来说，就是要制造或使用低损耗的变压器。目前电网上运行的变压器负载率普遍不高，即轻载时间比满载运行时间长，只要将变压器接入电网后，不论带负载多少，铁心励磁都会产生空载损耗，空载损耗与所带负荷的多少无关，空载损耗是变压器运行的主要参数。
　　改进结构和提高制造工艺水平来降低空载损耗，既能够节约材料，又能节约成本和能源，这将是变压器制造厂长期追求的目标。本文将从变压器铁心结构设计上采取措施来降低空载损耗提出一些建议，以供变压器制造厂参考。
　　二、变压器铁心空载损耗的产生
　　铁心的空载损耗主要由铁心片中的磁滞损耗、涡流损耗和空载电流引起的I2R损耗组成。空载损耗中的绝大部分是铁心片中的损耗，空载电流在绕组中的I2R损耗通常很小，可以忽略不计。
　　在外施电压一定的情况下，空载损耗与变压器负载地关，它受供电电压波形的影响。磁通波形畸变也可引起空载损耗增大。铁心柱和铁轭过渡区域的旋转磁通均能影响铁心的空载损耗。
　　铁心磁通密度是影响变压器中铁心空载损耗的重要参数，因此，要降低空载损耗，必须使铁心各个部分的磁通趋于均匀。
　　三、降低空载损耗的措施
　　（一）提高铁心的制造工艺
　　铁心制造工艺直接影响铁心的空载性能。磁性硅钢片的机械加工，如铁心片冲剪、毛刺、接缝大小、铁心片的夹紧和弯曲都影响空载损耗和空载电流
　　1.减少硅钢片变形和机械应力对空载损耗的影响
　　硅钢片的变形使磁畴结构受到破坏。在搬运过程中，硅钢片的弯曲会产生拉应力和压应力，两者均可增大空载损耗。目前高导磁硅钢片对机构应力十分敏感。机械应力增大，空载损耗会明显增加。在剪切加工过程中，硅钢片边缘受到变形和硬化，会形成残余应力区。在残余应力区域的大小受剪切刀具锋利程度的影响。如果刀刃不锋利，受影响区域可达5～8mm；刀刃锋利，可控制在0.1mm内。
　　2.减少铁心片毛刺和绝缘损伤对空载损耗的影响。
　　铁心片毛刺会影响空载损耗，毛刺大于0.03mm时，会造成铁心片间搭接短路，使涡流损耗增大。毛刺大还可造成叠片系数降低，导致有效面积内净截面积减小，磁通密度提高，损耗增大和噪声增大。毛刺还可破坏绝缘，形成片间的涡流，在短路点局部涡流损耗密度过大时，可能引起铁心局部过热。由毛刺引起铁心空载损耗增加的百分数见表1.
　　表1 毛刺高度与空载损耗
　　磁性钢带厚度/mm 0.23 0.30
　　毛刺高度/mm 0.028 0.068 0.02 0.04
　　铁心空载损耗增加(%) 0.2 5.1 2 4.1
　　（二）改进铁心结构降低空载损耗。
　　铁心采用的心柱为多级外接圆形，结构为45°全斜多级接缝，不冲孔、不绑扎玻璃粘带，在铁心端成涂刷7110聚氨脂漆或HH双组分环氧胶或涂固化漆。叠积铁心时要注意接缝的控制，涂漆时注意铁心的夹紧，相间铁轭采用强度较高的钢带绑扎（小配电变压器中可用玻璃粘带捆扎）。铁轭用D形铁轭截面积比心柱面积大5％以上。心柱两侧连接上下夹件的拉板采用非磁性钢板（1Cr18Ni9Ti）。采用铁心叠装起立翻转台，根据质量分等标准，测量铁心的倾斜度、弯曲度和空载损耗、空载电流、保证叠装质量。
　　对圆形截面的铁心，如何设法在铁心的外接圆内叠进更多的硅钢片，提高铁心填充系数，增加级数，或在不减少截面的前提下使外接圆变小，使铁窗宽与铁心直径比值趋向于7/10，铁轭磁路长与心柱磁路长趋于3/5，使铁心质量达到最小，铁心尺寸最佳，空载损耗较小。
　　采用铁心组装、起立装置、叠片端面和表面要处理好。对铁心绕组各部绝缘的合理小型化，如果能使五柱变压器中改成三柱变压器中，一般可使铁损降低15％左右。铁心夹紧力控制在0.3MPa。夹件用板式拉板结构，铁心叠好后用强压工装和粘胶使铁心两轭成为一个坚固、平整、垂直精度高的整体。
　　（三）减少铁心搭接宽度降低空载损耗
　　在铁心叠片拐角处，心柱片与横轭片接缝区域搭接宽度的大小对变压器空载性能有一定的影响。搭接面积大，磁通穿过的区域便相应增大，从而造成空载损耗增大。根据铁心模型试验得出，搭接面积每增加1％，45°接缝的空载损耗会增加0.3％。要降低空载损耗，在满足机械强度的前提下，选择空载损耗与机械强度都是最佳的搭接面积。
　　改变铁心叠片搭接面积，减小铁心中部分三角空穴的大小，降低三角空穴处的局部磁通密度，可以降低变压器中空载损耗。我公司原来铁心叠片出角为25mm，现已改为20mm，取得一定的降耗效果。如果一台变压器铁心采用三种出角，即前几级因片宽较宽采用出角20mm，中间部分采用出角15mm，后几级因片宽较窄采用出角10mm，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，降低空载损耗。
　　这些三角空穴处局部磁通密度必然降低，磁滞损耗和涡流损耗必须降低。从铁心出角占心柱片宽的比例上看，改进后的出角，会使整个铁心在三角空穴处有同的承
　　（四）少混或不混硅钢片以充分发挥硅钢片的空载性能。
　　由于近年来硅钢片材料供应紧，不少变压器中制造厂有时会将不同厂家或不同型号的硅钢片，用在同一台变压器铁心中。为了剪片方便，可能将两种或以上的硅钢片剪成不同宽度的片材，再叠装，或直接卷制，这都会出现沿磁路方向两种硅钢片拼用的情况。
　　异种硅钢片在导磁性能方向会存在单位损耗和导磁性能的差别，这将导致制造出来的变压器性能比单一硅钢片的产品差些。单位损耗的差异使两种硅钢片材料的平均化来体现。只要总体损耗满足要求就行，但导磁性能的送别却直接导致铁心柱内磁通分布的不平衡。简单地用电路来类比，当两个阻值不同的电阻并联使用时，电阻较小的一个支路流过的电流比较一个电阻大的支路多。同理，导磁性能好的硅钢片材料其磁阻比导磁性能差的小，因此混合使用硅钢片时，必然导致磁通向导磁性能好的硅钢片偏移，使得其中的磁通密度比设计高。
　　四、结论
　　通过我们厂对变压器硅钢片制造工艺和设计理论的研究，对变压器铁心空载性能的降低采取了一些有效的措施，在近几年实际生产中发挥了重要的作用，初步得到以下结论：
　　1.提高铁心制造工艺以降低空载损耗；
　　2.改进铁心结构降低空载损耗；
　　3.减少搭接面积以降低空载损耗；
　　4.少混或不混硅钢片以充分发挥硅钢片的空载性能。
　　参考文献：
　　[1]谢毓诚主编.电力变压器手册,北京:机械工业出版社,2003
　　[2]朱英浩主编.新编变压器实用技术问答,沈阳:辽宁科技出版社,1999.
　　[3]变压器铁心制造技术丛书编审委员会编,变压器铁心制造工艺,北京:机械工业出版社,1998.

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