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配电变压器发展及现状
作者:峰恒普洛 时间:2016-07-04
配电变压器是将输电电压的电能降压后,向用户直接配送的主要设备,根据电磁原理进行设计制造。各电压等级的绕组分别与输电系统、用电设备相联,变压器的导磁系统作为电磁能量转换的部件,只要高压绕组与输电系统相联,不论低压绕组是否接有负载,在导磁系统中就始终有空载损耗与空载噪声产生,当低压绕组接有负载时,绕组中通过一、二次电流,两个绕组中就有负载损耗产生。对配电变压器而言,负载噪声一般较小。从发展趋势来看,重点要降低空载损耗,降低空载噪声;发展全密封结构以满足免维修要求。对防火有要求的场所,还需发展干式变压器。我国配电变压器行业经过不断努力,在90年代以后较过去有了突破性的进展,变压器性能不仅是铁心硅钢片材质的改进,而且在容量结构和制造工艺都有所突破,因而在节能降耗、降低空载电流和降低噪音等方面都取得了较大进展。以下从导磁系统(铁心)、导电系统(绕组)、降低损耗和其他改进等四个方面介绍配电变压器的发展及趋势。
1、导磁系统发展的历史回顾
自1885年匈牙利的冈茨工厂,研制成功世界上第一台具有闭合磁路的单相变压器以来,变压器制造业已有117年的发展历史。第一台变压器是采用一般碳素钢丝作为铁芯的导磁材料,将钢丝绕成卷铁芯结构,绕组绕在卷铁芯上。这种变压器虽可输送电能,但损耗较大,输电效率很低。由于受绝缘材料的影响,最早的配电变压器都是干式结构,其电压低,容量小。
1903年世界上出现了热轧硅钢片,于是铁芯结构改为叠片式,当时的空载损耗虽比钢丝作为导磁材料时下降50%以上,但绝对值还是很大的。我国是在20世纪40年代发展变压器生产事业的。当时是以板料热轧硅钢片作为铁芯的导磁材料,由于热轧硅钢片无方向性,故三相铁芯都是采用直接缝,叠片上有冲孔,铁芯柱与铁轭都用螺捍夹紧,铁芯拄较高时,在铁芯柱上有接缝。如此导磁材料的材质与铁芯结构,都决定了空载损耗与空载噪声都具有较大的值。由于配电变压器都安装在电线杆的平台上,离居民区较远,故一般多采用油浸式配电变压器,在性能考核内容中也不考核空载噪声。
1964年日本发明了高导磁晶粒取向冷轧硅钢片,1968年起,世界上已可以买到这种硅钢片的卷料,这就推动了导磁系统的结构改进,加工设备的现代化,使配电变压器的空载损耗降低、空载噪声降低。由纵剪生产线将1000mm宽的卷料剪裁成一定宽度的卷料,再由横剪生产线剪切成一定形状的叠片。由于冷轧硅钢片有方向性,故接缝改为45°斜接缝。由于卷料可剪切成任意长度的叠片,故铁芯柱上不再有接缝。由于叠片定位方法的改进,芯柱与轭片内可不设孔,铁芯柱由玻璃粘带扎紧,铁轭由粘带制成的拉带拉紧,这就使空载损耗得到大幅度的下降。