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如何降低電力變壓器的損耗?

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如何降低電力變壓器的損耗?

發布日期:2018-06-26 作者: 點擊:

貴州電力變壓器為您講解如何降低電力變壓器的損耗

電力變壓器是電力係統中最重要的設備之一,是保證供電可靠性的基礎。隨著整個國民經濟的高速發展,對變壓器的需求量還將不斷增加。然而隨著電力變壓器裝機量的增加,其自身所消耗的能量也越來越大,這與我國提倡建設節能性社會是不相符合的,有必要采取相應的技術措施來減少變壓器自身的損耗,因此研究如何降低變壓器鐵損的方法就變得非常有必要了。

一、電力變壓器的空載損耗

電力變壓器的損耗主要包含空載損耗與負載損耗兩部分。變壓器的空載損耗主要包括鐵心材料的磁滯損耗、渦流損耗以及附加損耗幾部分,又因為變壓器的空載損耗屬於勵磁損耗,所以與負載無關。

1)磁滯損耗是鐵磁材料在反複磁化過程中由於磁滯現象所產生的損耗。磁滯損耗的大小與磁滯回線的麵積成正比。

2)渦流損耗。由於鐵心本身為金屬導體,所以由於電磁感應現象所產生的電動勢將在鐵心內產生環流,即為渦流。由於鐵心中有渦流流過,而鐵心本身又存在電阻,故引起了渦流損耗。 3)附加鐵損。附加鐵損是不完全決定於變壓器材料本身,而主要與變壓器的結構及生產工藝等有關。通常引起附加鐵損的原因主要有:磁通波形中有高次諧波分量,它們將引起附加渦流損耗;由於機械加工所引起的磁性能變壞所導致損耗增大;在鐵心接縫以及芯柱與鐵軛的T型區等部位所出現的局部損耗的增大等。

二、降低空載損耗的方法

由於空載損耗是變壓器的重要參數,僅占變壓器總損耗的20%~30%,要降低空載損耗,必須要降低鐵心總量、單位損耗和工藝係數。降低空載損耗的主要方法如下:

(1)采用高導磁矽鋼片和非晶合金片。普通矽鋼片厚度0.3~0.35 mm,損耗低,可用0.15~0.27 mm。同時,若采用階梯疊積,則又可減少鐵損8%左右。用激光照射、機械壓痕和等離子處理可使高導磁矽鋼片損耗更低。而非晶合金片和按速冷原理製成的含矽量為6.5%的矽鋼片,其渦流損耗部分比一般高導磁矽鋼片小。

(2)減少工藝係數。工藝損耗係數與矽鋼片材料、衝剪設備是否退火、夾緊程度等諸多因素有關。對衝剪設備的刀具精度、裝刀合理和調整也很重要。

(3)改進鐵心結構。鐵心不衝孔,不綁紮玻璃粘帶,端麵塗固化漆,相間鐵軛用高強度鋼帶綁紮。心柱兩側連接上下夾件的拉板用非磁性鋼板。對大容量鐵心片不塗漆處理,提高填充係數和冷卻性能。用強壓工裝和粘膠使鐵心兩軛成為一個堅固、平整、垂直精度高的整體。減少鐵心搭接寬度可降損,搭接麵積每減1%,空載損耗會降0.3%。鐵心中混入不同牌號矽鋼片會耗能,故應少混或不混片。

(4)減少鐵心窗口尺寸。將繞組不變匝絕緣(厚度)改成變匝絕緣,如將一台120 000/110變壓器根據衝擊電壓分布,高壓繞組首端和調壓段的匝絕緣厚度為1.35 m m,其他段為0.95 mm,結果因縮小窗口尺寸後,降鐵重1.67%。在安全前提下,合理縮小高、低間主空道距離、降低餅間油道、縮小相間距離、加強絕緣處理(加角環、隔板等),繞組采用半油道結構,就縮短了心柱中心距,減小了鐵心重,也降鐵損。

(5)設計無共振鐵心。將鐵心的共振頻率設計在合適的頻率段,使之無法產生強烈共振,對減小噪聲有明顯效果,就能節約為降噪而多用的能源。

(6)采用卷鐵心變壓器和立體鐵心變壓器。卷鐵心比傳統的疊片式鐵心少4個尖角,連續卷繞充分利用了矽鋼片取向性,采用退火工藝,降低了附加損耗。對R型卷鐵心,其截麵占空係數接近於100%。而立體鐵心的鐵軛為三角形立體布置,比平麵卷鐵心鐵軛重減輕25%。這些因素說明卷鐵心和立體鐵心更節能。

三、貴州電力變壓器的負載損耗

電力變壓器在運行時,繞組內通過電流,會產生負載損耗。負載損耗又稱銅損,除基本繞組直流損耗外,還有附加損耗。

1)基本銅損。對於小容量的變壓器,負載損耗主要是指基本銅損,漏磁場引起的附加損耗比例很小。

2)附加損耗。附加損耗主要有繞組渦流損耗、環流損耗和雜散損耗三種損耗:

(a)繞組渦流損耗。大容量變壓器運行時,繞組的安匝會產生很大的漏磁場。所謂漏磁場是指磁通有一部分通過空氣,有一部分磁路是鐵心。由於繞組的導線處在漏磁場中,漏磁通會在導線中引起渦流損耗。

(b)引線損耗。引線損耗是變壓器各引線電阻損耗的總和折算。

(c)雜散損耗。雜散損耗是漏磁通穿過鋼結構件(如板式夾件、鋼壓板、壓釘螺栓及油箱壁等)等所產生的損耗。

四、降低負載損耗的方法

負載損耗占總損耗70%~80%,包括繞組直流電阻損耗(基本損耗)、導線中渦流損耗、並繞導線間環流損耗、引線損耗和結構件(如夾板、鋼壓板、箱壁、螺栓、鐵心拉板等)的雜散損耗。降低負載損耗的主要有如下幾種方法:

(1)限製漏磁引起的附加損耗。進行安匝平衡計算,按結果進行安匝調整;繞組采用“低-高-低”或“高-低-高”排列;限製扁線的寬度和厚度;按磁場計算選定最適宜的換位方法;采用換位導線或組合導線。

(2)縮小主、縱絕緣結構尺寸。在高壓繞組上采用“等衝擊電壓梯度”分布的技術,可縮小縱絕緣尺寸;繞組之間采用薄紙筒、小油隙;用瓦楞紙作主絕緣;采用形狀與等電位完全相同的成型件,角環形狀符合等位線形狀,以分瓣成型角環作為結構件;繞組內徑繞在絕緣紙上,但在線段中間設軸向油道;多采用縮醛漆包線,用QQ-2或QQB型縮醛線代替0.45 mm厚紙包扁線,因前二者匝絕緣為2×(0.056~0.079)mm,繞組填充係數高,且滿足匝絕緣要求;多采用筒式繞組,因無餅間油道,冷卻主要靠軸向垂直油道,散熱好、填充係數和衝擊特性好,安匝勻、短路力小;適當縮小主絕緣(徑、端)距離。

(3)根據計算采用有關工藝。據衝擊計算確定縱絕緣結構,墊塊、撐條、金屬件倒角保持較好形狀;計算漏磁場和渦流分布指導換位方式;繞組軸向均布,心柱綁帶用非磁性材料;心柱和軛鐵部分設特殊屏蔽以緩和電場;調壓繞組采用一層一個分接;工藝上采用組裝式,內繞組直接繞在絕緣筒上,嚴控高度、直徑公差,套裝間隙小,采用熱套新工藝,采用整體托板和壓板,繞組換位處用迪耐鬆紙,帶壓幹燥,繞組放在保溫烘房內防止受潮。

(4)采用低損低阻導線。用無氧銅線采用上引法拉拔而成,如采用銅連續擠壓機而製成。如能用到變壓器上,可節能和降體積,具有一定的應用前景。

(5)利用絕緣結構特點來設計可縮小體積。利用變壓器油液體電介質特性,適當設置覆蓋層、屏障、屏蔽、絕緣層;利用油的“距離效應”加隔板成小油隙;利用油的“體積效應”采用瓦楞紙;利用油中絕緣層“厚度效應”加包絕緣提高擊穿電壓,但不宜太厚;利用油中隔板離最大場強極距離特點來設置隔板。

(6)采用先進的絕緣結構。采用適用繞組,提高填充係數,采用軸向油道的新型螺旋式(或連續式)繞組,有效地降低了繞組體積。在漏磁集中部位采用非金屬或非磁性材料的壓緊結構,采用電磁屏蔽使漏磁通槽路化,可使負載損耗降3%~8%。

(7)優選繞組內部保護。繞組內部保護措施有電容環、靜電線匝、串聯補償(附加餅間電容)、等電位屏,也可采用糾結式繞組或內屏蔽式繞組。它們都有減小衝擊作用下作用於主、縱絕緣上的過電壓,從而減小變壓器的體積和能耗。

(8)采用長圓形等繞組和Yyn0聯結及降高度節能。用長圓形鐵心、繞組或橢圓形繞組或矩形帶圓角繞組經實踐都比圓形傳統截麵節能。采用Yyn0比Dyn11聯結的分接頭電壓低,三項可共用一盤分接開關,結構簡單、體積小,前者比後者對500kVA變壓器,導線重減2%、鐵重減6%、油重減11%,故節材節能。對幹式變壓器,繞組越高,上下溫差越明顯,適當降高,有利於散熱和節能。

五、降低雜散損耗的方法

雜散損耗為負載損耗中的特例,故單獨討論降低它的方法。雜散損耗包括結構件(鐵心夾件、屏蔽環等)的損耗;穿過導體地方(套管座)損耗;平行導體(通過大電流的引線)的損耗和油箱損耗。降低雜散損耗的方法主要有以下幾種方法:

(1)根據磁分析和實物測量,采用鐵心夾件小型化、取消單相中心柱鐵心墊板、增加鐵心表麵部分的縫隙、對鐵心拉板和漏磁場中的結構件(如螺栓等)采用低磁性或非磁性材料等,可以降低內部結構的雜散損耗。

(2)對套管出線盒及箱蓋的一部分,認真配置引線以對磁場控製,采用銅板屏蔽或非磁性材料,套管罩用鋁製造。還可在繞組與夾件間設置矽鋼片壓板,用以吸收夾件、油箱等處磁通。在磁場最強地方埋入帶狀的有色金屬,這樣可以降低大電流套管和引線部分的雜散損耗。 

(3)對大變壓器,沿箱壁內置磁導率高的矽鋼板作磁分路,吸收箱壁磁通稱磁屏蔽;或者用電導率高的有色金屬銅和鋁作內襯,產生渦流的反作用使進入油箱壁漏磁減少,稱電屏蔽。一般磁屏蔽比電屏蔽好,這樣可以降低油箱雜散損耗。

(4)定量計算油流回路,采用擋板,合理分隔繞組,達到均勻冷卻,優選波紋油箱、片式散熱器、冷卻器、節能風扇、油泵,得到最經濟節能冷卻方式,以此來降低雜散損耗。

(5)采用玻璃纖維強化塑料風扇,效率高噪聲小。將舊型冷卻器換成新型冷卻器,采用變頻調壓式電源供冷卻器,可以降低輔助設備損耗。

六、結束語

綜上所述,本文主要分析了貴州電力變壓器的空載損耗和負載損耗產生的原因,並對如何降低空載降低電力變壓器損耗的方法損耗和負載損耗提出了詳細的處理方法,這些方法可以有效地降低電力變壓器損耗大的問題。雖然文中提出許多可操作性的措施,但是對於在實際工程應用中遇到的繁雜的問題,仍然是不一而足的。因此,在對於如何降低電力變壓器損耗的問題仍需進一步的深入研究。

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