摘要：詳細分析了繞線式干式變壓器的結(jié)構(gòu)，重點介紹了三角形繞線式干式變壓器，闡述了其節(jié)能、防盜、低噪聲、抗短路能力強的特點，并探討了推廣應用的經(jīng)濟性。關(guān)鍵詞：卷鐵芯；干式變壓器；結(jié)構(gòu)；性能；低損耗配電干式變壓器的經(jīng)濟推廣對節(jié)能降耗、提高電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性具有重要意義。1997年，我開始全面推廣S9系列干式變壓器，替代S7系列老產(chǎn)品，節(jié)能效果顯著。近年來，S11型平繞鐵芯干式變壓器得到了廣泛應用，實踐證明其節(jié)能環(huán)保效果顯著。S11型平面卷鐵心干式變壓器的外形結(jié)構(gòu)與平面疊鐵心干式變壓器相比沒有變化，仍然不是較佳的結(jié)構(gòu)形式。在此基礎(chǔ)上開發(fā)的三角形立體卷芯干式變壓器實現(xiàn)了三相磁路的完全對稱，因此空載性能更好，抗短路能力更強，體積更小，是較新一代的節(jié)能產(chǎn)品。1扁平卷鐵芯干式變壓器1.1優(yōu)點鐵芯由專用設備由窄向?qū)掃B續(xù)卷制，并退火。采用完全退火工藝，可以完全消除機械加工產(chǎn)生的內(nèi)應力，完全恢復晶格原型，提高材料的電磁性能，恢復硅鋼片原有的導磁率，磁路中各處不存在高磁阻。封閉式鐵芯框架沒有疊片鐵芯的氣隙，可以充分發(fā)揮硅鋼片的晶粒取向，使干式變壓器空載性能比疊片鐵芯好很多，降低了噪音。S11型平繞鐵芯干式變壓器與S9型疊片鐵芯干式變壓器相比，空載電流降低80%，空載損耗降低30%，噪聲降低10dB左右。在相同的參數(shù)條件下，纏繞芯在橫向剪切時沒有額外的轉(zhuǎn)角重量和“V”形缺口浪費，比疊片芯節(jié)省材料5倍以上。生產(chǎn)機械，度高，不需要橫向切割、手動層壓、拆卸和插入鐵軛等手動操作，質(zhì)量易于控制。1.2結(jié)構(gòu)缺陷無論是卷鐵心還是疊片鐵心的平面干式變壓器，三相磁路中A-C相之間的耦合磁路明顯比A-B相和B-C相長1/3 ~ 1/2(見圖1)，使得A-C相的磁阻更大，A、C相的電壓會降低，影響三相電壓的平衡。磁路中的這種不平衡是平面干式變壓器不可克服的結(jié)構(gòu)缺陷。圖1平面鐵芯結(jié)構(gòu)2三角繞鐵扁鐵芯干式變壓器發(fā)明后不久，人們就意識到能實現(xiàn)三相磁路完全對稱的結(jié)構(gòu)是“較理想的干式變壓器結(jié)構(gòu)”。只是因為技術(shù)發(fā)展水平有限，這種理想的結(jié)構(gòu)還未能形成工業(yè)式的生產(chǎn)。隨著鐵芯繞組技術(shù)的不斷成熟，考慮到三相等長磁路的幾何盒特性，我們將平面鐵芯繞組的內(nèi)外框架改為三個相同的框架，窗口尺寸與內(nèi)框架相同，每個框架的橫截面仍為半圓形。關(guān)鍵是截面直徑與芯線中心連線的夾角從90扭曲到30(見圖2)。三個框架放在一起，就成為一個對稱的三維三角鐵芯繞組結(jié)構(gòu)，三相磁路完全對稱，等長。如果這種橫截面形狀用手工重疊，就很難形成工業(yè)產(chǎn)品。圖2三角鐵芯和單框的優(yōu)點2.1三角鐵芯鐵芯鐵芯纏繞緊密，具備平面纏繞鐵芯的所有優(yōu)點。交流相間磁軛部分縮短，使三相磁路完全對稱，長度相等，節(jié)材效果明顯。三幀在 #p#分頁標題#e#

這主要體現(xiàn)在b相，平面干式變壓器的線夾和壓墊主要布置在鐵芯兩側(cè)。鐵軛下的B相線圈大部分端面不能很好的壓緊，受力情況與A、c不同，這也是配電干式變壓器二次側(cè)突然短路事故中B相線圈損壞較嚴重的原因。三角形繞芯干式變壓器的本體組裝時，框架和墊塊分布在本體周圍，墊塊由中心的三角形鐵壓板壓緊，三相受力情況對稱相同(圖3)。圖3三角形和平面體排列的比較線圈的受壓面積增加。三角繞鐵芯的磁軛為半圓形，傾斜30度，厚度為芯柱直徑的0.75倍。線圈末端外露面積增大，使得壓墊塊更加方便，沿圓周均勻分布。以315kVA的鐵芯直徑為例，三角形線圈的受壓面積比平面線圈增加了15.7。框架強度好的三角形干式變壓器的線夾為三角形框架結(jié)構(gòu)，焊接成一體。由于三角形的穩(wěn)定性，整體強度大，三相受力均勻。3S11干式變壓器應用三角形繞線鐵芯的效果3.1節(jié)能干式變壓器只要通電就會發(fā)生空載損耗。降低損耗是為了降低供電部門的成本，為家節(jié)約能源消耗。與S9干式變壓器相比，S11干式變壓器# 8226；平均空載電流降低80%，可降低電網(wǎng)無功損耗，提高電網(wǎng)供電質(zhì)量；#8226;空載損耗平均下降30。以315千伏安干式變壓器為例，空載損耗分別為0.68千瓦和0.48千瓦。如果干式變壓器全年實際運行時間按8600小時計算，則10年的電能損耗為108600(0.68-0.48)=17200千瓦時。通過某中型城市5000臺315kVA配電干式變壓器計算，可節(jié)約86GWh，節(jié)能效果顯著。3.2防盜疊片鐵芯干式變壓器由于技術(shù)原因容易被盜。拆開機體的緊固件，敲掉干式變壓器的硅鋼片。此時，干式變壓器的三個繞組立即與硅鋼片分離，硅鋼片和線圈等貴重材料很容易被盜走。因為繞芯干式變壓器的鐵芯是一個整體，所以鐵芯不能被敲掉，線圈不能取下。整體鐵芯和線圈的拆卸也非常困難，因為100kVA干式變壓器的重量是400kg，200kVA干式變壓器的重量是650kg。硅鋼片、銅線等貴重物品很難分離。因此，卷芯干式變壓器具有更好的防盜性能。3.3節(jié)省材料三角形繞線鐵芯的交流相間磁路在磁軛部分

較平面形鐵芯縮短1/2，而軛的面積是每相柱截面的1/2，在鐵芯的直徑、窗口等參數(shù)相同的情況下，與平面形卷鐵芯相比鐵軛部分的重量減輕1/4。鐵軛與芯柱的重量比一般為2∶3，所以鐵芯的總重量理論上應減輕約10，如設計時適當提高三角形卷鐵芯的磁通密度，使鐵芯的單位重量損耗提高，這樣空載損耗達到與平面形卷鐵芯相同。而線圈匝數(shù)與磁通流量成反比，提高鐵芯的磁通流量，就可以減少導線匝數(shù)，節(jié)約銅線的重量，使整臺干式變壓器的成本進一步降低。以10kV、315kVA干式變壓器為例，對S9疊鐵芯、S11平面卷鐵芯、S11立體卷鐵芯干式變壓器的性能、材料進行對比列入表1。三角形S11-M.RL-315/10與平面S11-M.R-315/10相比較，鐵芯重量下降15.6，銅材重量下降9.7，總重下降11.9。可見，S11立體三角形干式變壓器成本降低明顯，節(jié)材效果顯著。4結(jié)束語通過近幾年的掛網(wǎng)運行，S11卷鐵芯干式變壓器運行狀況良好，證明其技術(shù)工藝已經(jīng)成熟，尤其是S11三角形卷鐵芯干式變壓器節(jié)材、節(jié)能、環(huán)保和抗短路能力等效果突出。可以預期，積極推廣使用低損耗卷鐵芯干式變壓器是城鄉(xiāng)配電網(wǎng)發(fā)展的技術(shù)方向，前景廣闊。表1 10kV315kVA干式變壓器三種型號對比表參考文獻[1]低損耗卷鐵芯配電干式變壓器專家組主題報告.我低損耗卷鐵芯配電干式變壓器的制造和應用.[2]徐春昌,徐大昌.三相較佳立體鐵芯的研究[J].干式變壓器,2003,40(5).[3]王宗金,等.淺談三角立體卷鐵芯.干式變壓器,2004,41(1). 來源：天盾電氣有限公司#p#分頁標題#e#