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浅谈大型电力变压器制造技术的创新

时间:2022-05-26 12:05:07 浏览次数:

摘 要:在保证不增加能耗或尽量少增加能耗的基础上,革新大型电力变压器的设计制造工艺,提高其可靠性、低温升、低局放、无渗油、低噪声的技术特点,在节能、环保和安全上具有重要意义,是我国经济发展的强烈要求。

关键词:电力变压器;技术革新;节能;环保;安全

引言

随着我国经济水平不断上升,对电力的需求也不断加大,国家对电力方面支持和投资的力度也不断增大。而目前我国的变电现状是,变电器传输电流的过程中大量电能浪费损耗,据可靠数据显示,我国现阶段变电器传输过程只有90%的电能得到有效传达,其余部分大多在传输过程中损耗,若能降低1%的损耗我国每年即可节约百亿度电。这些数据是相当惊人的。此外,随着社会的不断进步,能源的大量开发利用,供给日趋紧缺,供电传输的节能型要求也日益凸显,变压器的稳定性和安全环保也是和谐社会发展的必然要求,因此电力变压器技术革新势在必行。

1 降低大型变压器耗材技术革新

1.1 降低空载损耗

对不叠上铁轭进行全面运用,在硅钢片的裁剪、搬运、叠放过程中尽量减少弯折和撞击的次数,铁心叠制完后在铁心表面涂树脂胶。预防、减小硅钢片内应力,减弱振动及噪声。此种工艺降低了硅钢片受碰撞和被弯曲的机率,空载耗材系数将比行业通用系数损耗小0.8%左右。采用性能先进的乔格横剪线保证断面毛刺不大于0.02mm,叠片完毕后断表面刷胶,杜绝片间短路所造成空载损耗增加。

1.2 降低负载损耗

新型的绕组结构和导线能是降低变压器的负载耗材的基本方式。研制适用于大电流的线圈,这类线圈首尾相遇,出头处磁通互相抵消,这就避免了漏磁通进入金属结构件而引起损耗、过热。根据不同电压等级来选择新型的绕组结构,并选用组合导线、换位导线,如在110kv绕组推行利用率更高的全连续式,并开发宽度方向并联的复合导线。对漏磁场进行数值法计算,按照轴向漏磁的大小来选择经济合适的导线尺寸。按照横向漏磁的大小来调整螺旋式绕组换位间距,降低因不同导线感应漏电势不同而引起的环流至最小的程度。在绕组两端和油箱合适位置加装磁屏蔽结构来控制漏磁的走向,按照油流分布情况及线圈内温升分布情况合理布置油道,精简线圈油道,使线圈高度尺寸取值更加合理,进一步提高线圈利用率。以上措施综合应用,可降低负载损耗3%左右。

2 防止大型变压器防渗漏技术

杜绝变压器渗漏油现象的主要措施为:一完善密封措施;二加强变压器机体渗漏检测;三精确控制密封面的尺寸和工艺;四运输过程细致,防止压伤变形导致渗漏;五严格控制变压器部件质量。

3 降低大型变压器噪音

变压器本身的噪音加上变压器冷却系统的噪音是变压器噪音的主要来源。变压器内部噪音是由铁心硅钢片磁滞伸缩所引起的振动,并通过铁心垫脚和变压器油传递给箱体和附件;冷却系统的噪声源于风扇和油泵的振动。

变压器自身的噪音源于以两倍电源频率为基频的噪声和频率为基频整数倍的低频噪声。降噪音措施有:一是选用高导磁优质硅钢片,并适当选取硅钢片工作磁密,使铁心片工作在磁滞伸缩£最小区域内。磁滞伸缩小,产生的震动就小,噪声可降低。二是尽量设计矮胖形铁心,并计算铁心频率使其避开噪音大频率区,可明显降低噪声;再者,结构上选用D形轭,可减小铁轭中的磁密,同时因为其最小级宽度较大,增加了与夹件的接触面积,铁轭受力趋于均匀,也有利于降低噪声。三是改进裁片方法,采用全斜接缝的铁心,接缝相互错开,减弱角部磁通畸变量,用玻璃丝粘带或聚酯带每隔一定间距绑扎心柱,施加适当的工艺夹紧力,防止因铁心受力不均匀,内应力增大而导致振动加剧。四是阻尼噪声传播途径,抑制结构件振动。在铁心垫脚和油箱箱底之间放置橡胶板,可有效阻尼铁心振动的传播。合理布置油箱加强筋,提高油箱机械强度,并在盒式加强筋内灌沙,可有效减小箱壁的振动幅度和噪声。还可以在油箱内部铺设橡胶板、纸板等以阻尼从铁心传出的振动、噪声。五是选择使用噪音较低的,冷却好的设备,使用冷却最佳的方法,维护和噪音减到最小最好化,经过以上所提出的措施进行综合应用,可以更好的降低变压器的噪音,是噪音消除到最小最低水平。

4 增强大型变压器安全可靠性

提高变压器电压等级,对绝缘性能的要求会随之加大。绝缘结构的理想状态是经济合理,局部放电的起始电压较高,而且在各种电压情况下都能保证良好的绝缘效果。变压器的绕组短路强度决定了其机械强度。在设计变压器的过程中绕组短路强度的计算是重要步骤,不仅要运用传统方式进行计算还要运用专业软件进行计算确保设计精确,工艺精良。

设计、工艺等对方面所采用的方法来保证绕组短路的强度,严格要求控制安匝不平衡度,并实验多种方法用软件测试绕组的稳定性,绝缘垫块预测后周密处理和绝缘材料倒角处理。使用绕组工作制作时确保安匝布局平衡。绕制绕组时采用导线张紧装置,使辐向和轴向紧密。绕组工作制作使用后四是控制绕组制造后的处理,轴向施压并恒压干燥。五是控制套装过程,套装要严格控制绕组磁中心的平衡,绕组之间采用“零间隙套装”,线圈个档位处的支点确保线圈的可靠支撑。绕组整体套装于铁心,采用整体压板压紧。

5 大型变压器低局放技术革新

根据变压器内部场强的不同,细化设计结构,选取适合的设计工艺方案。制造过程也尤为重要,对加工环境的要求也较高,制造过程中要求全部的高压电极和多种接地极采取圆角话处理。一是绝缘材料的运用和选择,高场强区域要选择最优质的绝缘材料,严格控制绝缘材料生产厂家的生产技术,保证绝缘材料清洁、无气泡无空腔,并对完工产品进行绝缘距离测试,确保绝缘性能良好。

6 改造大型变压器低温升技术

变压器内部绕组使其内注入的油升温,升温的油又导致空气升温,这就是变压器的运行温度。而变压器绕组承受温度的能力就决定了变压器的使用寿命,注油式变压器的使用寿命原则是,绕组热点的温度每升高六度,其寿命减少一半,这就是我们通常说的“六度法规”。依据此类法规,并通过相关软件进行验证,合理设计变压器的内部结构,控制绕组对油的温升不超过25K,当线圈内部油流为强迫导向时,由于热点温升有所降低,可以允许铜油温差不超过30K。与此同时,还要选择适合的外部冷却装置,总体上使绕组热点温度比国家标准要求低3K以上,即控制在95℃,这样可提高运行寿命约8年。

对于容量较大的变压器,在合适位置设置磁屏蔽或磁分路,给漏磁通提供低磁阻通道,可有效防止漏磁通在金属结构件上感应涡流产生的有功损耗,限制了局部发热程度。

7 结束语

增大变电器容量和电压等级是社会发展的必然要求,在升级变电器性能的过程中,变电器自身的绝缘和升温等问题也会随之出现,需要我们进一步完善变电设备的设计和实施。变电器的制造和设计过程也会更加专业化,与之匹配的设备和工具也会大量出现,设备的性能也会不断提高,操作流程也会更加的标准完善,从而提高变电器的质量,提高工作效率。总之,随着各种有利条件的出现,变电技术会稳健发展,电力变压器的制造技术也会不断革新。

参考文献

[1]机械工程手册、电机工程手册编辑委委员.电气工程师手册[M].北京:机械工业出版社,1995.

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