铁心的优化设计对电力变压器性能的影响

2021-07-14杨青峰

锦绣·中旬刊 2021年3期

关键词：对比分析

摘要：本文简要说明铁心的作用和型式，卷铁心的技术特性，将卷铁心变压器的产品结构、制造过程及技术性能特点与传统产品作了对比分析，并说明了铁心结构的优化改进对电力变压器性能的影响，对卷铁心变压器的技术经济性和发展前景作了分析。

关键词：铁心的作用和型式;卷铁心结构;对比分析

一、卷铁心变压器产品结构与制造简要说明

1 铁心结构

三相卷铁心配电变压器的铁心结构如图。铁心窗口四角为圆角（一般圆角半径大于4mm）。

铁心材料一般采用日本进口优质冷轧硅钢片，加工过程如下：

2 绕组

卷铁心配电变压器的高低压绕组是在铁心柱上直接绕制的，采用层式或螺旋式线圈，一般不浸漆，层间绝缘全部采用网格点胶纸。高压线圈为多层圆筒式结构。

绕制线圈时，首先把卷制合格的铁心固定在专用的绕线机上，在铁心柱上绕一层涤纶丝带，再将两个半齿轮安装在铁心柱上，用手柄调整两个主动齿轮与绕线齿轮，使其成为最佳啮合，并保证两端齿轮间距符合绕组轴向尺寸要求。再在两端绕线齿轮的凸台上裹上内纸筒，然后用白布带稀绕将纸筒收紧固定，点动绕线机应转动灵活。

3 装配

器身采用新的绕组端面有效支撑结构，夹件通过拉螺杆将绕组压紧，在拉螺杆一端还垫有蝶形弹簧，确保器身稳定性。器身装配前，先用吊具把铁心连同线圈平放到装配平台上，抽出首头和末头进行整理。借助吊具将铁心起立，装配铁轭绝缘，上好夹件，压紧线圈轴向。

二、卷铁心变压器与传统叠片式铁心变压器制造过程的对比

1 铁心材料消耗上的比较

三相卷铁心比叠片铁心少4个大尖角和4个小尖角，角质量大约占铁心质量的10%～12%。叠片式铁心材料利用率约为90%，卷铁心的材料利用率达95%以上。

2铁心附加损耗的比较

卷、叠两种铁心，都有纵剪工序。在剪切过程中均会在铁心硅钢片剪切切口附近一定范围内产生内应力，使材料取向晶格劣化而增大损耗。收卷或卷制也会产生内应力。

3 生产周期和工时成本的比较

卷铁心的加工程序为：开卷→卷绕→退火→浸漆。对于单台或小批量加工，其生产周期为4天～5天。而叠片式铁心的相应周期要短些，一般为2天～3天可完成。前者受设备限制影响较大，而叠片式铁心加工用的纵、横剪生产线效率高，适合大批量生产。

三、卷铁心变压器技术特性与试验验证

1空载损耗降低20%～30%，. 空載电流降低70%～80%

卷铁心变压器空载损耗低，空载电流小的主要原因包括以下三点：第一，卷铁心充分利用了硅钢片的方向性，减少了因磁路中硅钢片取向不一致所增加的损耗;第二，由于卷铁心内部无接缝，不消耗铁心接缝的磁化容量;第三，卷铁心的制造工艺更适宜于采用薄型硅钢片，可减少涡流损耗。北京东通电力设备公司采用日本进口硅钢片，制造的S11系列卷铁心变压器，其空载损耗比采用国产硅钢片制造的产品更低，空载电流更小。S11产品与S9产品空载特性的对比见表1和表2。

2、卷铁心变压器运行时噪音水平低，有利于环境保护

卷铁心变压器的硅钢片不存在任何横向和斜向的缝隙，且由于负载电流引起的漏磁也很小，因此S11变压器的噪音仅30～40dB。比S9变压器的噪音约降低8～12dB，有效地降低了噪音污染，保护了环境。

3、有利于降低卷铁心变压器的运行温升

由于铁心结构合理，空载损耗降低，空载电流大幅度减小，卷铁心变压器的运行温升明显低于叠片式铁心的变压器。

四、卷铁心变压器的技术经济性

在满足可靠性的前提下，电力部门对产品的性能指标是非常关心的，因其直接关系到产品的运行成本。

变压器运行一年的电费按下式计算：

我国10kV级配电变压器年需求量约5000万kVA，按年使用卷铁心变压器2000万kVA考虑，则每年节约的费用至少为1亿元。同时，还可由节能带来良好的环保效应。

结束语

1）卷铁心配电变压器结构紧实，具有机械性能好，抗短路能力强，空载电流小，损耗低、噪音低、温升低的特点，是一种低损耗、低噪声的绿色环保节能变压器。

2）卷铁心配电变压器产品符合我国电工行业产业政策的要求，符合电力行业的技术政策和装备政策，为我国小型变压器增加了一个产品换代的新品种。也为小型配变进入国际市场创造了良好条件。

参考文献