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油浸式變壓器

SH15非晶合金油浸式變壓器

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   非晶變壓器是一種用非晶合金帶材為材料做成的鐵芯做為變

壓器鐵芯的新型節能變壓器。非晶合金鐵芯變壓器具有明顯的節

能、環保作為,是配電網更新換代的長線產品,應積極推廣應用。


我國自1998年開始進行大規模城鄉電網建設與改造以來,采取推行S9型節能配電變壓器、停止生產S7型和淘汰電網中“64”和“73”系列高耗能變壓器等措施,對降低電網線損起到了積極作用。據統計,全國線損率從1996年的8.52%下降到2004年的7.59%。但與先進國家相比仍高出1.5~2個百分點,相當于每年多損耗150億~200億kWh電量,可見降耗任務很重,潛力也相當大。所以,非晶合金鐵心變壓器作為節能效果十分明顯的配電技術和設備,近年正逐漸地被制造廠和廣大用戶所接受。


2 非晶合金材料概述

非晶合金材料是20世紀70年代問世的一種新型合金材料,采用國際先進的超急冷技術將液態金屬以106℃/S冷卻速度直接冷卻形成厚度為0.02~0.04mm的固體薄帶(非晶合金帶材有142㎜、170㎜、213㎜三種規格,非晶合金帶材軋制過程見圖1),得到在原子排列組合上具有短程有序、長程無序特點的非晶合金組織,它與硅鋼的晶體結構完全不同,比硅鋼更利于被磁化和去磁(磁化曲線及比較分別見圖2、3),是非常理想的導磁材料。



典型的非晶態合金含80%的鐵,而其它成份是硼和硅。非晶合金還具有優異的磁性、耐蝕性、耐磨性、高硬度、高強度、高電阻率等許多獨特的優良性能。因此,使非晶合金材料廣泛地應用于電子和電力設備行業中。


3 非晶合金鐵心介紹

(1)、非晶合金在成材過程中急速冷卻、卷繞鐵心時會產生應力,而非晶合金鐵心材料對機械應力非常敏感,無論是張引力還是彎曲應力都會影響其磁性能,為了獲得良好的損耗特性,非晶合金鐵心成型后必須在一定的磁場條件下進行退火處理。而其退火工藝比較復雜,要求較高。


(2)、由于非晶合金鐵心芯的損耗會隨著壓力的增大而增加,在對非晶合金鐵心進行退火處理的同時,還需要我們在器身結構設計時給予充分考慮,采取合適、有效的措施。


(3)、非晶合金鐵心材料退火之后使材料變的非常脆,易產生碎屑,需要我們在生產過程采取一定的工藝措施。


(4)、非晶合金鐵心片厚度極薄,僅0.025mm,不到常用硅鋼片的1/10;非晶合金鐵心疊片系數較低,只有0.86。


(5)、非晶合金的飽和磁通密度較低(約1.5T),所以非晶合金鐵心的額定磁通密度(1.3—1.4T)比冷軋硅鋼片(1.6—1.7T)低。因此,產品設計受到材料的限制。


(6)、非晶合金鐵心的結構形式:



單相非晶合金鐵心變壓器的鐵心結構一般為“框”形; 三相非晶合金鐵心變壓器的結構則由4個“框”合并成類似的三相五柱式結構;一般來說,從500KVA開始則采用8個鐵心框疊放在一起的結構。



4 非晶變壓器性能介紹

(1)、空載損耗


非晶合金鐵心采用的鐵基非晶合金材料不存在晶體結構,磁化功率小、電阻率高,所以渦流損耗小,變壓器的空載損耗、空載電流非常低。非晶合金鐵心變壓器的空載損耗只有S11型配電變壓器空載損耗的35%左右,特別適合用于農村、鄉鎮、學校、路燈等用電負荷波動較大的區域。


但是有人認為,運行后的非晶合金鐵心變壓器的空載損耗會呈增加趨勢。應該說,這種擔心是沒有必要的,因為非晶合金的居里溫度約為415℃,晶化溫度為550℃。這些溫度對于非晶合金帶加工、鐵心成形后退火、正常運行溫度、短路熱穩定溫度都已是足夠高的值,所以對晶化的擔心在實際上是不存在的。


(2)、聯結組


對于三相變壓器來說,由于采用四框五柱式結構,每個相繞組套在磁路獨立的兩框上,每個框內的磁通除基波磁通外,還有三次諧波磁通存在,三次諧波磁通占基波正弦波磁通的百分數則與運行時額定磁通密度選用值有關。一個繞組內兩個卷鐵心框內三次諧波磁通正好在相位上相反,數值上相等。因此,整個每一組繞組內的三次諧波磁通相量和為零。


所以,只要變壓器三相繞組接法,如采用D接,有三次諧波電流的回路,在感應出的二次側電壓波形上就不會有三次諧波電壓分量。當然,每個框內的空載損耗還是會受到各自框內三次諧波磁通的影響。而且,高壓采用D接有利于單相接地短路故障的切除,并且能充分利用變壓器的設備能力,因此,其聯結組多采用D,yn11結線方式。


(3)、抗短路能力


高低壓繞組采用特殊的方式統繞,裝配時將繞組支撐在單獨的繞組支撐系統上并用層壓木壓緊、固定,這樣可使鐵心不受或受到極小的壓力,減少了變壓器在突發短路時線圈在徑向的變形。因此,當線圈偶然發生短路時,能適應較大的機械應力破壞,從而大大提高和保證了非晶合金鐵心變壓器的抗短路能力。


(4)、噪聲


鐵心材料的磁滯伸縮現象是變壓器產生噪聲的主要原因,而且與鐵心的尺寸和磁通密度有密切關系。在同一磁通密度下的磁致伸縮,非晶合金的這一值是比傳統晶粒取向冷軋硅鋼片要大。但是,冷軋硅鋼片的飽和磁通密度較高,約為2.03T左右,而非晶合金的飽和磁通密度較低約為1.5T左右。因為非晶鐵心變壓器的額定工作磁通密度要比冷軋硅鋼片鐵心變壓器的額定工作磁通密度要低得多,實際的磁致伸縮是接近的。


從同規格變壓器不同導磁材質的實際聲級水平來看,非晶合金鐵心變壓器與冷軋硅鋼片鐵心變壓器具有相同的聲級水平,也就是說,就聲級水平而言,非晶合金鐵心變壓器與冷軋硅鋼片鐵心變壓器具有相同的聲級水平。


同規格非晶合金鐵心變壓器與傳統鐵心變壓器相比,非晶合金鐵心的質量和有效截面積都要大40%左右,這在一定程度上會使變壓器的噪聲增大,只要我們在設計時采取合適、必要的技術和工藝措施,就可以很好的保證變壓器的噪聲水平。



(5)、經濟性能和社會效益


由于非晶合金鐵心變壓器的空載損耗很低,具有很好的節能效果,可以很好的降低電網線損中變壓器造成的損耗。在目前市場狀況下,通過對SH15型三相油浸式非晶合金鐵心配電變壓器與S9型三相油浸式配電變壓器經濟性的分析比較,就投資回收期而言,非晶合金鐵心配電變壓器在3年多時間里節約的電費就可以補回投資差額,之后用戶便可長期受益。


我國每年的變壓器需量約1億kVA,若全部采用非晶合金鐵心變壓器,一年可節電20億kW·h以上,年節約近l0億元的耗能費用。同時,還可帶來良好的環保效益,少向大氣排放CO2、SO2,減少不可回收的廢料。從長遠來看,推廣非晶合金鐵心變壓器既可為國家節約大量能源,又能取得顯著的環保效益,值得大力推廣。




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