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S11卷鐵芯變壓器的開(kāi)發(fā)制造和應(yīng)用

2009年12月14日 09:30 m.1cnz.cn 作者:本站 用戶(hù)評(píng)論(0
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S11卷鐵芯變壓器的開(kāi)發(fā)制造和應(yīng)用

  摘要:降低變壓器的損耗,提高供配電系統(tǒng)效率,是目前世界各國(guó)關(guān)注的問(wèn)題。在整個(gè)供電系統(tǒng)中,配電變壓器所占比重最大,改進(jìn)其性能,降低損耗指標(biāo),對(duì)電力系統(tǒng)節(jié)能,提高系統(tǒng)可靠性具有重要的意義。由于卷鐵芯變壓器有其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì),它與傳統(tǒng)的疊片式鐵芯變壓器相比,具有重量輕,體積小,空載損耗小,噪音低,機(jī)械電氣性能優(yōu)越,因此,在今后電網(wǎng)建設(shè)與改造中,卷鐵芯變壓器將逐步被推廣使用。

1 S11卷鐵芯變壓器的由來(lái)?
(1)概述:?
  降低變壓器的損耗,提高供配電系統(tǒng)效率,是目前世界各國(guó)關(guān)注的問(wèn)題。在整個(gè)供電系統(tǒng)中,配電變壓器所占比重最大,尤其在農(nóng)村電網(wǎng)中幾乎都是配電變壓器,改進(jìn)其性能,降低損耗指標(biāo),對(duì)電力系統(tǒng)節(jié)能,提高系統(tǒng)可靠性具有重要的意義。由于卷鐵芯變壓器有其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì),它與傳統(tǒng)的疊片式鐵芯變壓器相比,具有重量輕,體積小,空載損耗小,噪音低,機(jī)械和電氣性能優(yōu)越,因此,在今后電網(wǎng)建設(shè)與改造中,卷鐵芯變壓器將逐步被推廣使用。?
  80年代末美國(guó)、德國(guó)、日本相繼開(kāi)發(fā)了卷鐵芯變壓器,最早是使用在電子變壓器上,作為復(fù)印機(jī)、計(jì)算機(jī)、卡拉OK、游戲機(jī)等高檔電子產(chǎn)品和醫(yī)療產(chǎn)品上,而后逐漸移置到電力變壓器上。卷鐵芯由硅鋼片不間斷連續(xù)卷制而成,在片形上沒(méi)有接縫,可降低噪音。開(kāi)始僅有單相鐵芯,以后由單相卷鐵芯技術(shù)推廣到三相卷鐵芯制造上來(lái)。只要在兩個(gè)閉路矩形鐵芯外面,再用電工鋼帶繞一個(gè)矩形鐵芯即可以制成平面布置型的三相三柱式鐵芯。它由兩個(gè)相同的內(nèi)框和外框組成。三相卷鐵芯變壓器與單相相比,其損耗和一個(gè)噪音的降低都是不足的,但與疊片式的鐵芯變壓器相比有許多優(yōu)點(diǎn)。?
  單相卷鐵芯變壓器只有一個(gè)框,鐵芯經(jīng)退火后,其工藝系數(shù)僅為1.05。三相卷鐵芯變壓器一般采用三相三柱內(nèi)鐵芯形式,鐵芯經(jīng)退火后,其工藝系數(shù)可達(dá)到1.15~1.2。?
  卷鐵芯變壓器的制造過(guò)程主要由硅鋼片的縱剪、鐵芯卷制、鐵芯真空退火、線圈繞制、器身絕緣裝配、產(chǎn)品總裝配等工序組成。?
(2)國(guó)內(nèi)S11卷鐵芯變壓器的狀況:?
  90年代中期我國(guó)自行開(kāi)發(fā)了卷鐵芯工裝設(shè)備及制造技術(shù),90年代后期我國(guó)一些生產(chǎn)廠家也分別從日本、瑞典等國(guó)家引進(jìn)卷鐵芯的工裝設(shè)備和技術(shù)。?
  卷鐵芯變壓器的鐵芯是由厚度小于或等于0.3mm冷軋的硅鋼片,縱剪成不同寬度的條料,連續(xù)不斷卷制(中間沒(méi)有接頭)成長(zhǎng)方形的框架,又由于硅鋼片的寬度形狀不同,繞制成型后其斷面是不一樣的。這樣卷鐵芯又可分為兩種:階梯型和R型。?
  階梯型卷鐵芯變壓器和R型卷鐵芯變壓器,它們都具備卷鐵芯變壓器的優(yōu)點(diǎn)。但它們之間又有不同,如硅鋼片的利用上,梯形的要比R型的高,磁阻方面梯形的要比R型的大一些,體積上R型的要比梯形的略小,至于其他方面都不好一概而論,都有待進(jìn)一步去改進(jìn)工裝設(shè)備,改進(jìn)生產(chǎn)工藝,改進(jìn)設(shè)計(jì)思路,而逐漸顯示出各自的優(yōu)勢(shì)來(lái)。?
  目前我國(guó)生產(chǎn)S11卷鐵芯變壓器的廠家不過(guò)十幾家,大部分是生產(chǎn)階梯型的廠家,R型的生產(chǎn)廠家不過(guò)有幾家。卷鐵芯變壓器的產(chǎn)品除了供給國(guó)內(nèi)用戶(hù)外,有的廠家產(chǎn)品已銷(xiāo)往國(guó)外。?
  卷鐵芯變壓器的生產(chǎn),目前我國(guó)主要集中在10kV電壓等級(jí),最大容量800kVA已通過(guò)鑒定,1250kVA、1600kVA已經(jīng)試制成功。?
  目前電力部門(mén)采購(gòu)的卷鐵芯變壓器以315kVA及以下的容量居多。?
(3)我國(guó)卷鐵芯變壓器同國(guó)外產(chǎn)品空載損耗指標(biāo)比較:?
比日本三菱公司變壓器:空載損耗降低21.8%?
比日本大阪變壓器:空載損耗降低10.3%?
比日本東芝變壓器:空載損耗降低39%?
比意大利變壓器:空載損耗降低39.6%?
比挪威變壓器:空載損耗降低36.5%?
比比利時(shí)變壓器:空載損耗降低21.2%?
比德國(guó)變壓器:空載損耗降低11.6%?
  由上可知,我國(guó)目前生產(chǎn)的S11卷鐵芯配電變壓器在空載損耗方面在國(guó)際上具有領(lǐng)先地位。

2 S11卷鐵芯變壓器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工藝?
(1)卷鐵芯變壓器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工藝:?
  三相卷鐵芯變壓器的鐵芯結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)長(zhǎng)方形其斷面為內(nèi)凸的鐵芯和包圍在兩個(gè)鐵芯外的其斷面為外凸的鐵芯組成。為了避免硅鋼片在卷制時(shí)過(guò)渡損傷,鐵芯窗口四角應(yīng)為圓角(一般圓角半徑大于4mm)。?
  卷鐵芯變壓器將冷軋硅鋼片(厚度≤0.3mm)縱剪成不同寬度的條料,在鐵芯卷繞機(jī)上進(jìn)行卷制。?
  階梯型卷鐵芯操作工藝:將所需不同片寬卷料鋼帶張緊在放料架上,拉下末級(jí)片穿過(guò)張力裝置待用。在卷繞機(jī)軸上固定好模具,保證模具斷面跳動(dòng)再允許的公差范圍內(nèi)。取第一級(jí)片固定在模具上,適當(dāng)調(diào)整張力,慢速轉(zhuǎn)動(dòng)兩周后放下機(jī)頭上的壓輥,便可自動(dòng)繞制。卷完第一級(jí)后,剪斷第一級(jí)片,抽出第二級(jí)片與第一級(jí)對(duì)中,用第一級(jí)末兩周壓住第二級(jí)片頭進(jìn)行繞制。如此重復(fù)上述操作,直至完成單框內(nèi)鐵芯。在繞制三相外鐵芯時(shí),先將兩個(gè)已卷好的內(nèi)鐵芯組合固定,同時(shí)測(cè)量尺寸符合要求后,再將其固定在卷制機(jī)上卷制外鐵芯。?
  鐵芯卷制成型后,為了防止在退火時(shí)高溫變形,用整型機(jī)整形并用專(zhuān)用工裝將鐵芯夾持好,放進(jìn)退火爐(最好采用真空充氮退火爐)按照設(shè)定的程序利用計(jì)算機(jī)控制溫度曲線,自動(dòng)達(dá)到降低空載損耗的目的。退火最高溫度為860℃。退火過(guò)程中要在適當(dāng)溫度下充進(jìn)氮?dú)猓苑黎F芯氧化。卷鐵芯經(jīng)良好的退火處理后,能徹底消除內(nèi)應(yīng)力,磁路各處均無(wú)高磁阻存在,故空載電流可大幅度下降,工藝系數(shù)僅為1.05左右。?
(2)線圈結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工藝:?
  卷鐵芯變壓器高低壓線圈是在鐵芯柱上直接繞制的。因此,只能采用層式或螺旋式線圈。該線圈一般不做浸漆處理,所以層間絕緣全部采用菱格點(diǎn)膠紙,高低壓間主油道采用半油道簾式撐條結(jié)構(gòu),以保證油道間隙均勻。?
  線圈繞制過(guò)程,首先把卷制合格的鐵芯固定在專(zhuān)用的繞線機(jī)上,并在鐵芯上繞一層緊縮帶。然后將兩半齒輪安裝在鐵芯柱上,齒輪銅套與鐵芯的定位要固定好,靠手柄調(diào)整兩個(gè)主動(dòng)齒輪與繞線齒輪,使其為最佳嚙合,并保證兩端齒輪間距符合繞組軸向尺寸要求。?
  在立式繞線機(jī)上繞制三相卷鐵芯變壓器,一般先從最上面鐵芯A柱(項(xiàng))開(kāi)始。首先裹上內(nèi)紙筒,然后用白布帶將紙筒收緊固定在兩端繞線齒輪的凸臺(tái)上,繞線機(jī)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。低壓扁銅線的繞制按設(shè)計(jì)要求,包好出頭絕緣(注意線圈繞向),將線圈首頭固定在齒輪上。開(kāi)始繞制時(shí),采用普通線圈"8"字綁扎法將起始扎端絕緣綁扎好,并沿圓周均勻加放4~5根軸向拉緊收縮帶。繞制時(shí)收縮帶與線匝交替上下位置,邊繞邊拉緊,使線匝緊實(shí)平整。繞制末端最后一匝時(shí),確定好出頭位置點(diǎn)動(dòng)倒車(chē),同起頭方法包扎出頭絕緣,并將端絕緣與末匝仍用"8"字綁扎法綁好(低壓線圈首頭、末頭預(yù)留長(zhǎng)度都是壓在預(yù)留的端絕緣處)。低壓線圈繞完后,應(yīng)測(cè)量線圈外徑,看是否符合要求。然后,按圖紙要求放置高低之間油道絕緣,繼續(xù)繞制高壓線圈。高壓線圈繞制方法與疊片式線圈繞制方法基本相同,這里不再介紹。A柱(相)線圈繞好后,上移鐵芯,依次繞制B、C相線圈。整臺(tái)線圈繞好后,用專(zhuān)用吊具把器身平放到裝配平臺(tái)上,抽出首頭和末頭,放進(jìn)端部絕緣并壓緊。借助吊具將鐵芯起立,裝配鐵軛絕緣,上好鐵芯夾件,壓緊線圈軸向(注意鐵芯不要壓得太緊,否則會(huì)增加鐵芯損耗)。卷鐵芯變壓器的器身裝配后成為一個(gè)牢固的整體,能耐受較強(qiáng)的短路電流引起的電動(dòng)機(jī)械力。此外,為了防止線圈受潮,繞制好線圈后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行器身裝配。從繞制線圈到總裝配整個(gè)操作過(guò)程,對(duì)退火后的鐵芯要輕拿輕放,并配有必要的工裝吊具等,以保證鐵芯不受較大的振動(dòng),盡量避免裝配過(guò)程中鐵芯損耗增加。?
(3)卷鐵芯變壓器工藝性能:?
  應(yīng)用特殊夾件進(jìn)行器身裝配,以保證優(yōu)于疊片式鐵芯的抗短路能力。卷鐵芯在生產(chǎn)線上進(jìn)行卷制,不需橫剪設(shè)備,消除了由人工疊片、疊裝、拆插上鐵軛造成的質(zhì)量波動(dòng)。線圈不用套裝工序,器身裝配只需線圈軸相緊固,不需要對(duì)鐵芯裝配緊固,工序大為簡(jiǎn)化。就卷鐵芯變壓器生產(chǎn)工序而言,它比生產(chǎn)同樣的疊鐵芯變壓器可減少5~6道工序,因此生產(chǎn)效率較高,質(zhì)量較穩(wěn)定可靠,很少受人為因素影響。

3 S11卷鐵芯變壓器的技術(shù)特點(diǎn)?
  S11型變壓器卷鐵芯打破了傳統(tǒng)的疊片式鐵芯結(jié)構(gòu)。卷鐵芯變壓器是一種低噪音環(huán)保型、高效節(jié)能的配電變壓器,與傳統(tǒng)疊片式變壓器相比較,有 以下七個(gè)顯著特點(diǎn):?
①硅鋼片連續(xù)卷制,鐵芯無(wú)接縫,大大減少了磁阻,空載電流減少了60%~80%,提高了功率因數(shù),降低了電網(wǎng)線損,改善了電網(wǎng)的供電品質(zhì)。?
②連續(xù)卷繞充分利用了硅鋼片的取向性,空載損耗降低20%~35%。?
③卷鐵芯經(jīng)退火工藝后,其導(dǎo)磁性能可恢復(fù)到機(jī)加工前的原有水平。?
④卷鐵芯結(jié)構(gòu)成自然緊固狀態(tài),無(wú)需夾件緊固,避免了因鐵芯加緊力所帶來(lái)的鐵芯性能惡化,損耗增加。?
⑤卷鐵芯自身是一個(gè)無(wú)接縫的整體,且結(jié)構(gòu)緊湊,在運(yùn)行時(shí)的噪音水平降低到30~45dB,保護(hù)了環(huán)境。因此,很適合于建筑物內(nèi)和生活區(qū)安裝使用。?
⑥卷鐵芯節(jié)約加工材料,硅鋼片無(wú)橫剪工序,邊角廢料少,材料利用率比S9型疊鐵芯變壓器高,在同容量下,鐵芯重量大約下降10%左右,節(jié)約了原材料,性能價(jià)格比有較大提高。?
⑦卷鐵芯生產(chǎn)加工機(jī)械化程度高,生產(chǎn)效率比疊片鐵芯生產(chǎn)率提高約2倍。?
  卷鐵芯變壓器的缺點(diǎn):一是鐵芯退火工藝要求較高;二是鐵芯卷繞和線圈繞制需要專(zhuān)用設(shè)備;三是鐵芯和繞組維修較困難。?
  目前國(guó)內(nèi)采購(gòu)的卷鐵芯變壓器主要是315kVA及以下容量。?
  2000年,國(guó)家電力公司農(nóng)電工作部、成套設(shè)備部、電力機(jī)械局聯(lián)合召開(kāi)了S11卷鐵芯變壓器應(yīng)用研討會(huì),明確各地可根據(jù)實(shí)際情況推廣使用。


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