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[行业技术文章]新型变压器的开发
更新时间:2013-02-11 发布:www.1024sj.com

孙小燕中国农业年夜学信息与电气工程学院(100083)

摘要:随着新材料、新工艺和电力电子技术的成长,各类新型变压器不竭涌现。本文主要介绍了各类新型变压器的特点和其性能。

要害词:变压器 磁路 绕组 性能指标

变压器是电能传输进程中不成缺少的电力装备,它的容量列在所有用电装备之首,而变压器在电力传输进程中自身消耗较年夜,非凡是今朝普遍使用的油浸式变压器,它的消耗已跨越总线损的50%,所以下降变压器的消耗是下降电网线损的要害。另外,变压器体积年夜、粗笨、噪声年夜、所用矿物油污染情况、铁心饱和时发生谐波等问题,促使国内外电力专家不竭的进行新型变压器的开发和研究。

1 变压器磁路(铁心)的研究

在变压器的消耗中,变压器的铁损所占比重很高,而其中的空载消耗更为突出。为下降变压器的空载消耗,今朝在设计变压器时接纳的主要措施是改变变压器铁心结构和运用新的铁心材料,由此发生了如卷铁心变压器、非晶合金变压器、新合金变压器等新型变压器。

(1)卷铁心变压器。变压器铁心由硅钢片带材接连卷绕而成,由于铁心无接缝,所以导磁性能年夜年夜改善,变压器的空载电流、空载消耗和运行噪声相对下降,是今朝比力进步前辈的节能型变压器。以容量为315kVA的变压器为例,采用卷铁心结构后,空载电流下降92%,空载消耗下降46.8%,负载消耗下降7.5%,油箱体积削减1/4,重量减轻1/5,空载电流谐波下降80%,运行噪声也下降了13dB。

(2)非晶合金变压器。非晶合金变压器的铁心材料运用了无向非晶体钢板,与以往的硅钢片相比消耗约为1/3~1/4,是消耗很是低的铁心材料。无向非晶体钢板比硅钢片的厚度要薄,而且宽度要窄,使用遭到局限。但随着非晶体钢板价格的下降,它的优点将获得认可。非晶配电变压器是我国"九五"计划重点推行的新型节能产物,节能效果十分显著,用非晶合金材料制造的变压器空载消耗比现行S9型变压器下降70%~80%。

(3)新合金变压器。据海外媒体报道,铁铌硼锆合金在实验中发现,这类合金有氧化和不容易加工等错误谬误,后往来来往失落了有磁性的锆,最终开发成功只用铁铌硼三种金属的合金,电力消耗比硅钢片下降9/10。

使用这类新的合金制造变压器,不仅能够年夜年夜削减电力消耗,而且还可节省材料成本、简化制造工艺。测算讲明,用这类新材料制造的变压器,还会削减电力消耗所发生的温室效应,在环保方面也有益处。

2 变压器电路(绕组)的成长

在变压器的消耗中,虽然变压器的铜损所占比重相对较小,可是变压器绕组内阻的存在,会引发变压器输出电压随负载变化的波动,下降变压器绕组的内阻有益于维持变压器输出电压的恒定,改善变压器的性能,同时也会进一步下降变压器的铜损,从而发生了超导变压器、新绕组导线变压器等新型变压器。

(1)高温超导变压器。高温超导变压器维持电磁转换原理不变,用超导线材取代了现有的电磁线(铜导线或铝导线),所以需要给变压器缔造适合于高温超导材料工作的低温情况。这样变压器的基本结构,尤其是线圈结构和冷却系统结构,发生了基本性的改变,冷却介质由变压器油或空气改变为液氮。

高温超导变压用具有过载能力强、尺寸小、重量轻、效率高等优点,还有益于环保,也能够改善整个电力系统的抗短路性能。国外变压器行业在高温超导体运用于变压器技术上投进了年夜量的精神和资金,积极展开超导技术的运用研究,并在超导变压器实用化方面取得了许多功效。

(2)绕组导线变压器。这类新型电力变压器高、低压采用两种分歧形式的线圈,高压线圈采用新设计,它的绕组导线由和其并联的尽缘导体组成,而低压绕组不变,这是由于低压线圈电压低,载流量年夜,假设采用进步前辈线圈,其性能改良其实不显著。新的绕组导线比传统的绕组导线更宽更厚,每段答理更多的匝数,并削减了导线的分段数,而且这类新型电力变压器的线圈是接连的,没有任何交叉和内部屏障,交叉换位和焊点也响应削减,几近不存在工钱的铜焊点,绕组数目削减,过负荷能力增年夜。由于设计简单,生产费用也有所削减。新的绕组设计可以使变压器消耗削减1/4。全数费用削减15%。

3 变压器其它性能指标的成长

由于现代城市的扩年夜和环保要求的提高,要求变压用具有防爆性、无油化特点,另外由于电力系统中非线性负载的不竭增多,电力网的谐波很是严重,是以要求变压用具有很好的隔离作用,将原边和副边的电压隔离,从而解决日益严重的电力网"谐波污染"问题和电能质量问题。由此发生了如干式变压器、气体尽缘变压器、电力电子配电变压器等新型变压器。

(1)干式变压器。环氧树脂浇注干式变压器(简称干变),国外从20世纪60年月生产,技术日益成熟。这类变压器有带填料的(石英粉)、纯树脂的、绕包的,各类工艺、结构并存。干式变压器的主要特点是靠得住性高;平安性好。由于干式变压器的耐热品级高,因而变压器的体积小、重量轻,非凡适合于高原、沿海地域及运行条件比力恶劣的情况。

(2)电力电子配电变压器。电力电子变压器又称固态变压器,是近年来随着电力电子技术成长而引发人们关注的新型配电变压器,它采用最新的电力电子变流技术,将工频交流电转换为高频交流电或直流电,然后用高频变压器进行隔离以实现电压电流的变换,最后将高频交流电转化为工频交流电或将直流电逆变为工频交流电供电网用户使用。由于电力电子变压器使电网与用户隔离,所以消除来自电网侧的电压波动、电压波形失真和电网频率的波动,也消除由用户端所发生的无功、谐波、瞬时短路对供电电网的影响。电力电子变压器可以免传统变压器由于铁心磁饱和而造成系统中电压、电流的波形畸变,从而改善了供电质量。

电力电子变压器采用了高频变压器,体积将年夜年夜减小,价格也将不竭下降而低于传统工频变压器。

(3)气体尽缘变压器。随着国平易近经济的成长,城市向年夜型化、富贵化成长,生齿密集,高层建筑成群。城网改造中划定110kV线路进城,变电所以110kV变压器布点。可是年夜型变压器在城市中心就好比是一颗颗按时炸弹。是以,人们起头对SF6气体尽缘变压重视视起来,SF6气体作为尽缘介质具有不燃、无毒、无臭、优越的耐电弧性、很高的尽缘性能。

由于电力网络中负载的多样性,要求变压器的性能和各项指标也具有多样性,变压器的形式很多,随着电力运用的日益普遍,还会对变压器提出新的要求,所以新型变压器研究的脚步永远不会停下来。

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