S11系列卷铁心与叠积式铁心变压器的性能(检修部)解说.doc

2015年光源集团修试分公司检修部 S11系列卷铁心与叠积式铁心变压器的性能分析 ????摘要：介绍了S11系列卷铁心变压器和叠积式铁心变压器的结构特点，并根据各自的结构分析了其空载损耗、空载电流、承受短路的能力和过负载能力等性能。认为在抗短路能力和过负载能力方面，叠积式铁心变压器优于卷铁心变压器；对小容量变压器，卷铁心变压器具有成本优势，而对于大容量变压器，叠积式铁心变压器的制造成本低于卷铁心变压器。　　关键词：变压器；卷铁心；叠积式铁心 ????　　节约能源和使用节能产品是我国的一项基本国策。从20世纪80年代开始，随着热轧硅钢片晶粒取向的冷轧硅钢片所取代，7型变压器逐步取代了较高能耗的变压器。至20世纪90年代末期，随着冷轧硅钢片材料性能的提高以及新技术、新结构、新工艺的应用，7型变压器也被视为高能耗产品，由9型变压器取而代之。　　开发低损耗变压器的主要手段是采用新材料，应用新结构和新工艺，有发展前景的新材料之一是非晶合金［1］。除采用新材料外，变压器行业对铁心结构也进行了大量的研究和开发工作，各种结构的铁心不断涌现，出现了11型卷铁心变压器，它进一步降低了变压器的空载损耗，在2001年年初，由广东省广电集团有限公司广州供电分公司电力设备修造厂(以下简称“广州电力修造厂”)和佛山市旭华电力设备制造有限公司(以下简称“佛山旭华公司”)联合开发了S11系列叠积式铁心变压器。　　本文将对S11系列卷铁心变压器和叠积式铁心变压器的性能进行分析、比较。 ????1叠积式铁心和卷铁心的结构1.1叠积式铁心　　叠积式铁心是将已纵向剪切成一定宽度的硅钢带，横剪成一定形状和尺寸的硅钢片，再将硅钢片叠积起来组成变压器铁心。为了充分发挥晶粒取向的硅钢片的优良性能，目前的铁心都采用全斜接缝结构(如图1(a)所示)，使磁通在铁心内的流通方向与硅钢片的晶粒取向一致。但铁心在叠积时，每一层都有一定数量的斜接缝，所以，铁心必须交错叠积才能组成一个整体。在铁心的接缝处，铁心磁通穿越相邻硅钢片形成闭合磁路，但接缝处局部的铁心损耗会增大。为了减少接缝对变压器损耗的影响，变压器接缝形式由二级接缝发展至三级或三级以上的接缝，这样能显著降低变压器的损耗，使目前的1 000kVA变压器铁心的附加损耗系数降低至1.10～1.13。　　叠积式铁心接缝区损耗增加的原因主要是接缝区产生的磁通发生畸变。对小容量的变压器，接缝对空载损耗的影响较大；对较大容量的变压器，接缝对空载损耗的影响较小。1.2卷铁心　　卷铁心变压器的铁心是用硅钢带连续卷制而成，它最早应用于电子变压器，特别适用于单相变压器。采用晶粒取向的硅钢带卷制成的单相卷铁心，能保证磁通流通方向与硅钢带的晶粒取向一致，使材料的优良性能得到完全发挥，但在磁通的流通过程中，每一闭合磁通在1个闭合回路内至少穿越硅钢片1次。?　　将卷铁心技术推广到三相变压器，可制成三相三柱式变压器铁心，它由2个相同的内框和一个外框组成(如图1(b)所示)，由于每一铁心柱都是由2个不同的框柱组成，而变压器在运行时，每个铁心柱的磁通是不断变化的，所以也存在磁通仅在2个铁心柱之间流通，而在另一铁心柱内的磁通为零的情况。这样，一部分磁通会在不同的框之间穿越，或者在磁通为零的铁心柱内，2个框内会出现流通方向相反的磁通。无论出现哪种情况，都会增加铁心的空载损耗，因此，目前的三相三柱式卷铁心结构有一定的缺陷。 ????　　另外，根据硅钢片的特性，卷铁心必须经过退火处理，退火一方面增加了变压器的成本，另一方面退火质量对铁心的空载损耗影响较大，所以，应认真掌握退火工艺。2叠积式铁心变压器和卷铁心变压器的结构特点2.1叠积式铁心变压器　　叠积式铁心变压器的铁心和线圈是分别制造的，铁心叠好后，将上铁轭拆除，然后套装铁轭绝缘和线圈，用撑条将内线圈和铁心柱撑紧，再插装上铁轭，完成器身装配。叠积式铁心变压器的结构具有下述特点：　　a) 铁心的夹紧方向是铁心片的厚度方向，能很好地夹紧铁心；　　b) 对双层圆筒式线圈，线圈的内层没有线圈骨架；　　c) 由于在安装时拆掉了上铁轭，铁心柱和线圈之间可以很方便地用撑条撑紧；　　d) 线圈是单独绕制的，绕制后线圈可以单独浸漆。2.2卷铁心变压器　　卷铁心变压器最早由日本的一些变压器厂家制造，但日本的卷铁心变压器制造工艺与我国不一样。日本的制造工艺是：在铁心卷制后，再切开一条缝，然后套装线圈。我国的卷铁心变压器的制造工艺为：将已退火的铁心成品放到卷铁心绕线机上绕线圈，绕线圈前，先将1个开成两边的线圈骨架装到铁心柱上，然后在线圈骨架上绕制线圈，绕完后，再装好夹铁，夹紧线圈，完成器身装配。其产品结构有以下特点：?　　a) 铁心的夹紧方向是硅钢片的宽