非晶合金鐵心變壓器研究樣本

非晶合金鐵心變壓器研究劉煥(哈爾濱電業(yè)局，黑龍江哈爾濱150076)摘要：分析了非晶合金鐵心變壓器性能及構(gòu)造特點，對非晶合金鐵心變壓器設(shè)計要點及生產(chǎn)工藝進(jìn)行了闡述。核心詞：非晶合金鐵心變壓器1前言隨著國內(nèi)電力事業(yè)發(fā)展及城農(nóng)電網(wǎng)建設(shè)與改造不斷進(jìn)一步，非晶合金鐵心變壓器以其空載損耗低、節(jié)能、環(huán)保明顯優(yōu)勢，符合了國內(nèi)政府倡導(dǎo)“節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、建設(shè)節(jié)約型社會”產(chǎn)業(yè)政策，越來越受到廣大電力顧客青睞。為了加快變壓器產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高節(jié)能水平，減少線路損耗，全國各地變壓器生產(chǎn)公司紛紛加大了對非晶合金鐵心變壓器生產(chǎn)、研發(fā)力度。本文將結(jié)合筆者近年工作經(jīng)驗，對非晶合金鐵心變壓器在設(shè)計和生產(chǎn)中有關(guān)問題進(jìn)行分析，以供人們借鑒參照。非晶合金材料非晶合金材料是一種新型節(jié)能材料，其重要是以鐵、鎳、鈷、鉻、錳等金屬為合金基，并加入少量硼、碳、硅、磷等金屬元素制成，它具備良好鐵磁性.非晶合金材料采用迅速急冷凝固生產(chǎn)工藝，其物理狀態(tài)體現(xiàn)為金屬原子呈無序非晶體排列，它與硅鋼晶體構(gòu)造完全不同，更有助于被磁化和去磁，加工成非晶合金鐵心帶材厚度僅0.025mm厚，這種新型材料用于變壓器鐵心磁化過程相稱容易?？梢源蠓葴p少變壓器空載損耗。但是其磁通飽和值較老式硅鋼材料低(1.57t-1.59T)，故非晶合金鐵心在設(shè)計磁通密度時單相變壓器普通取1.3T—1.4T，三相變壓器普通1.25T—1.35T之間取值較抱負(fù).非晶合金鐵心材料對機械應(yīng)力非常敏感，無論是張引力還是彎曲應(yīng)力都會影響其磁性能，因此，鐵心損耗會隨著應(yīng)力增大而增長。這需要在器身構(gòu)造設(shè)計中加以充分考慮。3非晶合金鐵心變壓器構(gòu)造及特點3.1鐵心構(gòu)造非晶合金鐵心采用非晶合金帶材加工工藝復(fù)雜，材質(zhì)硬而脆，難以剪切，變形加工困難.因而當(dāng)前帶材規(guī)格只有142mm、170mm、213mm三種寬度，非晶金鐵心只能依照變壓器容量需要采用相應(yīng)寬度帶材制成長矩形截面，從構(gòu)造形式上看,普通將下鐵軛某些設(shè)計成有交錯搭接布置接縫開口單卷卷鐵心構(gòu)造，以便于組合成單相或三相變壓器鐵心。當(dāng)前國內(nèi)三相非晶合金鐵心變壓器鐵心構(gòu)造，重要有三相五柱（如圖一）和三相平面式卷鐵心（如圖二）兩種。其中采用三相五柱式較為普遍，普通10KV級、容量500KVA如下小型配變采用4個卷鐵心四框五柱構(gòu)造，容量較大時由于受到非晶合金帶材寬度限制，普通采用8個卷鐵心分先后兩排疊放在一起，形成較大截面積鐵心構(gòu)造，采用這種疊放構(gòu)造，可使非晶合金鐵心變壓器單臺容量達(dá)到2500KVA。在非晶變壓器設(shè)計中，非晶帶材鐵心疊片系數(shù)取值普通在0.82—0.86區(qū)間，而空載損耗工藝系數(shù)普通取1.4左右較為適當(dāng)，在鐵心開口疊加處厚度系數(shù)上國內(nèi)大體有1.25和1.18兩種。其值詳細(xì)選用應(yīng)在生產(chǎn)前與所選用非晶合金鐵心生產(chǎn)廠家擬定.圖一圖二Fig.1Fig.23．2線圈構(gòu)造由于非晶合金鐵心變壓器鐵心采用長方形截面，因而非晶合金鐵心變壓器高低壓線圈也相應(yīng)采用長方形(如圖三)，在設(shè)計中應(yīng)合理選取矩形線圈長寬比，使導(dǎo)線平均匝長與非晶合金鐵心重量最優(yōu)化，發(fā)達(dá)地區(qū)線圈導(dǎo)線普通選用漆包扁銅線或銅箔來加工。.圖三非晶合金鐵心變壓器線圈圖Fig.3TheWindingofAmorphousTransformer非晶合金鐵心變壓器繞組構(gòu)造形式基本同于普通S9或S11型繞組，即高壓采用多層圓筒式，低壓采用雙層、四層圓筒式或箔式線圈構(gòu)造。在國內(nèi)，非晶合金鐵心變壓器繞組考慮到高次諧波等因素，聯(lián)結(jié)組別普通采用DYN11居多，即高壓繞組為D聯(lián)結(jié)，低壓繞組為YN聯(lián)結(jié)，從而對改進(jìn)高低壓線圈電壓波形,減少電力網(wǎng)高次諧波垃圾都起到較好作用。非晶合金鐵心變壓器高低壓繞組均為矩形線圈，在繞制中及繞制成形后會發(fā)生漲包現(xiàn)象，因而從設(shè)計上應(yīng)對高低壓線圈尺寸擬定合理偏差，必要保證相似裝配間隙和有效絕緣尺寸，廠家普通作法是用成形機來壓裝線圈長軸面以保證相間距離，而把漲出尺寸趕到非相間方向上去,這樣非相間方向上幅向尺寸就大了，但究竟放大多少，各廠家是不同，這就需依照自身狀況經(jīng)實踐來擬定。矩形線圈繞完后有漲力存在，裝配及裝配竣工后也許在線圈層間浮現(xiàn)離層而影響裝配質(zhì)量，為避免這種線匝離層后串匝及位置變化發(fā)生，線圈層間一律使用雙面點膠紙，經(jīng)專用壓裝模具加壓、加熱壓裝后形成一種整體，并在器身裝配前放開后,便進(jìn)行套裝工序,保證相間尺寸不發(fā)生變形。3．3絕緣構(gòu)造非晶合金重要問題集中在絕緣構(gòu)造中，如何即經(jīng)濟又合理地節(jié)約原材料，絕緣是十分重要課題。非晶合金鐵心變壓器高低壓線圈是矩形線圈，線圈在加工完畢后加熱整形過程中，點膠紙可以有效地保證線圈整形尺寸不發(fā)生回彈,因此非晶合金鐵心變壓器線圈層間絕緣采用0.08雙面點膠紙較普遍.線圈一、二次之間主空油道及高壓層間油道或低壓層間油道,普通采用絕緣紙板條（木條）粘在點膠紙上形式，并按設(shè)計規(guī)定擬定其大小尺寸，這樣做既可提高線圈機械強度又可增長線圈散熱面積。線圈端絕緣普通采用0.5或1.0紙板條制作，在線圈繞制過程中用膠帶粘在線圈導(dǎo)線上，用以減少線圈幅向裕度。其他方面形式基本同于普通S9或S11型繞組構(gòu)造絕緣形式。4生產(chǎn)非晶合金鐵心變壓器技術(shù)難點及相應(yīng)工藝保證辦法（1）非晶合金鐵心片對壓力、撞擊及彎折等有非常敏感性。在受到壓力、撞擊及彎折后其空載損耗會增長，同步很容易浮現(xiàn)斷裂、掉渣等現(xiàn)象，從而也許引起變壓器絕緣浮現(xiàn)故障。因而，規(guī)定在操作及搬運過程中做到輕拿、輕放，避免浮現(xiàn)撞擊、受壓現(xiàn)象。特別是對鐵軛開口交錯接縫處，進(jìn)行挑直及在線圈套裝后彎折回答原狀過程中必要精心操作。同步在整個操作過程中,要做到用干凈布料或絕緣紙遮蓋在線圈及絕緣上端，以防止鐵心片產(chǎn)生粉未掉入線匝內(nèi)。為防止下軛交錯縫處非晶合金片在后來裝配過程中掉落碎片，在裝配下夾件及夾件絕緣之前，須先用吸塵器吸凈金屬碎片及灰塵,再對接縫部位兩側(cè)面涂刷絕緣漆進(jìn)行封閉化解決。（2）非晶合金鐵心形式雖然可視為卷鐵心，但為了以便地套裝線圈，鐵心廠家將其下軛某些設(shè)計成對縫多層交錯疊裝形式。為什么將接縫部位非要布置在下鐵軛部位，而不能布置在上鐵軛部位呢？前面已提到,非晶合金鐵心下軛是可拆起，也就是非晶片是活片，極易受到損傷，裝配后不能承受壓力.在變壓器器身裝配完畢后，整體器身需要翻轉(zhuǎn)180°，不能發(fā)生碰撞和扭曲現(xiàn)象.非晶合金鐵心在變壓器裝配后以至于后來變壓器運營中始終要處在懸掛狀態(tài)，為避免非晶合金鐵心受到較大應(yīng)力而浮現(xiàn)損耗增大現(xiàn)象或掉落金屬粉末缺陷而進(jìn)行設(shè)計，因而把這某些布置到下面去。普通較小規(guī)格產(chǎn)品可以直接用吊車翻轉(zhuǎn)。產(chǎn)品規(guī)格較大些時使用吊車翻轉(zhuǎn)就很不以便，必要使用專用翻轉(zhuǎn)臺翻轉(zhuǎn)才干保證質(zhì)量。（3）由于非晶合金鐵心所特有壓敏性，對夾件構(gòu)造提出來了特殊規(guī)定，即規(guī)定夾件對鐵心除應(yīng)起到夾持作用外，還要有防護(hù)作用。因而其夾件構(gòu)造較特殊,與S9或S11變壓器夾件全然不同。在設(shè)計中重要應(yīng)做到在鐵軛兩側(cè)及頂部或下部，以及在邊柱兩側(cè)面均應(yīng)設(shè)有絕緣板進(jìn)行絕緣,外面要有鋼板夾件構(gòu)造件進(jìn)行保護(hù)。在產(chǎn)品設(shè)計上要體現(xiàn)出相應(yīng)辦法。6結(jié)束語依照中華人民共和國電力發(fā)展有關(guān)數(shù)據(jù)記錄，，國內(nèi)配電變壓器產(chǎn)量為2.4億KVA，如果30%使用非晶合金鐵心變壓器，可節(jié)約電能11.4億KWH，減少燃煤發(fā)電有害氣體排放11000噸，同步在節(jié)約能源、減少線損方面效果明顯。額定容量（KVA）30506380100125160200空載損耗（W）S11配變100130150180200240280340SH15非晶變334350607585100120額定容量（KVA）315400500630800100012501600空載損耗（W）S11配變480570680810980115013601640SH15非晶變170200240320380450530750通過上表咱們可以看出，三相油浸式非晶合金鐵心配電變壓器與S11型三相油浸式配電變壓器相比，非晶合金鐵心變壓器空載損耗節(jié)約60%以上。空載電流下降約80%，是當(dāng)前節(jié)能效果較抱負(fù)配電變壓器，特別合用于農(nóng)村電網(wǎng)和欠發(fā)達(dá)地區(qū)等負(fù)載率較低地方。但其有效材料消耗較大，制造耗費工時較多，因而成本較高。按當(dāng)前材料價格計算，前者價格約為后者1.3倍。這一價格與前些年相比，供需雙方還是可以接受，這就有助于大范疇推廣應(yīng)用。此外，采購變壓器不能只看價格，應(yīng)對總費用（TOC）進(jìn)行評估，看其在壽命期內(nèi)總成本與否最低。這也是國際上通用辦法。6月，國家電網(wǎng)公司農(nóng)電工作部在組織討論非晶合金變壓器原則時，已將此辦法作為該原則附錄。通過對非晶合金鐵心變壓器運營成本、有效材料成本及投資回收期等方面進(jìn)行分析咱們可以得出如下結(jié)論：（1）SH15型非晶合金鐵心變壓器與S11型變壓器相比，其年運營成本平均減少23%。（2）SH15型非晶合金鐵心變壓器僅通過其節(jié)約電費，可以用4年多時間就能收回投資差值。（3）SH15型非晶合金鐵心變壓器在設(shè)計構(gòu)造上，加工工藝上均采用了先進(jìn)技術(shù)辦法，具備較高可靠性，完全可以滿足電力顧客需求。參照文獻(xiàn):[1]路長柏朱英浩等.電力變壓器計算[M].哈爾濱:黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社,1990[2]尹克寧.變壓器設(shè)計原理[M].北京:中華人民共和國電力出版社,.[3]朱英浩.新編變壓器實用技術(shù)問答[M].沈陽:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,.AnalysisonAmorphousDistributionTransformerHuanliu(harbinSecondElectricPowerBureauHarbin150076china)Abstract:ThecharcteristicsstructureofAmorphousdistributionTransformerareintroduced.Themaindesignoffactorimpo