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“S11卷铁芯变压器” 的开发、制造和应用

国家电力公司成套设备部

 

一.卷铁芯变压器的由来

1概述
    ☆ 在整个供电系统中,配电变压器所占比重最大,农村电网尤其如此,改进其性能,降低其损耗,对系统节能、提高可靠性具有重要的意义。

☆ 由于卷铁芯变压器有其独特的结构优势,它与传统的叠片式变压器相比有许多优点,如重量轻、体积小、空载损耗小、噪音低、机械和电气性能优越。因此在今后城乡配电网建设改造中,卷铁芯变压器将逐步被推广使用。

☆ 卷铁芯由硅钢片不间断连续卷制而成单相铁芯,在片型上没有接缝。

☆ 在两个单框(相)相同尺寸的卷铁芯外面再用硅钢带绕一个外铁芯,即制成三相三柱式卷铁芯(如图示)。

卷绕好的三相三柱铁芯

☆卷铁芯变压器制造工序

1、硅钢片纵剪

2、铁芯卷制

3、铁芯真空退火

4、线圈绕制

5、器身绝缘装配

6、产品总装配

7、出厂试验

2.国内S11卷铁芯 变压器的状况
90年代中期,我国自行开发了工装设备及设计、制造技术,90年代后期,我国一些生产厂家也分别从日本、瑞典等国家引进卷铁芯的工装设备和技术。由于硅钢片的宽度形状不同,绕制成型断面是不一样的,分为阶梯型和R型,两种截面形状如图示:

阶梯型        R型

阶梯型和R型铁芯比较如下

1、硅钢片的利用率阶梯型比R型的高 。

2、磁阻阶梯型的比R型的大。
    3、体积上阶梯型的比R型的略大
至于其他方面都不好一概而论,都有待于在工装设备、生产工艺、 设计思路进一步改进提高,逐步显示出各自的优势来。

目前我国生产S11卷铁芯变压器的厂家已有十几家,大部分是生产阶梯型的,R型的只有几家,该产品除了供给国内的用户外,有的厂家产品已销往国外。

电压等级10kV已批量生产。

最大容量800kVA已通过两部鉴定,1250kVA、1600kVA已试制成功。
目前电力部门采购的卷铁芯变压器以315kVA的容量居多。

3.我国S11卷铁芯变压器同国外产品空载损耗指标比较
比日本三菱公司变压器:空载损耗降低21.8%
比日本大阪变压器: 空载损耗降低10.3%
比日本东芝变压器: 空载损耗降低39%
比意大利变压器: 空载损耗降低39.6%
比挪威变压器: 空载损耗降低36.5%
比比利时变压器: 空载损耗降低21.2%
比德国变压器: 空载损耗降低11.6%
由上可知, S11型配电变压器在空载损耗方面在国际上具有领先地位。

二.S11卷铁芯变压器 结构特点及工艺
1 铁芯结构特点及工艺:将硅钢片纵剪成不同宽度的条料,在卷绕机上进行卷制。阶梯型的卷铁芯操作工艺:将所需不同片宽的卷料张紧在放料架上,各级带料穿过卷绕机的张紧装置待用。如图示:
 

放料架  张紧装置

在卷绕机上固定好模具,将各种宽度的带料顺序自动绕制成单相铁芯。
利用卷绕机的靠板将两个单框固定好,再绕制最外层的大框,一台三相三柱的卷铁芯就完成了。如图示:

三相卷铁芯  靠板

卷制好的铁芯转入退火工序。

为了防止在退火中高温下的形变 用专用工装夹具固定好铁芯,如图示:

专用夹具

按照设定的程序,利用计算机控制温度曲线,自动退火,达到降低空载损耗的目的。

真空退火炉外形

2线圈结构特点及工艺: 用特制的绕线机,线圈直接绕制在铁芯柱上。如图示
 

绕线机

3卷铁芯变压器的工艺性能:应用特殊夹件进行器身装配,以保证优于叠片式铁芯的抗短路能力。如图示
 

 

三.S11卷铁芯变压器的技术特点

与传统S9叠片式变压器相比较,有以七个显著特点:
    1.铁芯无接缝,大大减少了磁阻,空载电流降低60 ~ 80%。

2.连续卷绕充分利用了硅钢片的取向性,空载损耗降低20~35%。

3.铁芯经退火后,其导磁性能可恢复到机加工前的原有水平。

4.铁芯结构成自然紧固状态,无须夹持紧固,避免了因加紧力带来的铁芯性能的恶化,损耗增加。

5.卷铁芯自身是一个无接缝的整体,且结构紧密,噪声在30~45dB(国标44~57dB ,1000 kVA以下),保护了环境,因此很适合于生活区安装。

6.节约硅钢片原材料,S11与S9叠铁芯变压器相比,在同等容量下,铁芯重量大约下降10%,性能价格比有较大提高。
    7.卷铁芯生产加工机械化程度较高,生产效率提高约2倍。
卷铁芯变压器 的缺点:
一是铁芯退火工艺要求较高。
二是铁芯卷绕和线圈绕制需要专用设备。
三是铁芯和绕组维修较困难。
2000年国家电力公司农电工作部、成套设备部、电力机械局联合召开了S11卷铁心变压器应用研讨会,会议明确各地可根据实际情况推广使用。



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