变压器主要技术参数对成本的影响论文_唐静静

(天津光电惠高电子有限公司 天津 300211)

为了分析变压器主要参数对成本的影响,收集了几个典型产品试验数据来一一说明。

一、干式变压器SC11-50/10产品试验数据如下:

依据GB1094.1-2013《电力变压器》规定,空载损耗或负载损耗偏差允许为+15%,且总损耗偏差不超过+10%,阻抗不超过±10%。50kVA试验数据表明损耗满足国标要求,但短路阻抗远超过标准值要求。

参数分析:短路阻抗是变压器设计计算中一个非常重要的参数,它的大小涉及到变压器的成本、效率、电压变化率、机械强度、短路电流的大小等。短路阻抗的定义是当一个绕组接成短路时,在另一个绕组产生额定电流所施加额定频率的电压。此电压以额定电压为基准,用百分数表示。也可用短路阻抗的百分数表示。它包括两个分量:电阻和电抗分量。电阻分量必须换算到绕组的参考温度。对于中小型变压器,须计算电阻电压,而对于大型变压器,它占的比例很小,可忽略不计。电抗分量为额定频率下的值。

1.短路阻抗的电阻分量

根据以上数据可以看出负载损耗相对来说偏大,这样它的电阻分量也相对偏大。

2.短路阻抗的电抗分量

由于电阻分量偏大,而阻抗值偏小,所以它的短路电抗一定是偏小的。

目前常用的计算由负载电流产生的漏磁所引起的电抗方法。公式如下:

由公式可以看出当铁心及磁通密度选定后,上式中可以调节的参数只有 及H。而 与绕组的辐向尺寸有直接关系,而H与轴向尺寸由直接关系。所以减小辐向尺寸或者增大轴向尺寸都会使得阻抗减小。因为负载损耗偏差大,可以推出电密取值较大,线规选用较小的截面,这样也能保证辐向尺寸相对较小。但是各种因素都是相互制约的,为保证参数满足国家标准,要做多方面的兼顾。

为了降低负载损耗,提高效率,减小电压波动率,短路阻抗应该小;为了降低短路电流和增加变压器耐受短路时的机械强度,短路阻抗应该大。而减小短路阻抗制造厂的成本会适当的降低。

二、油浸变压器S11-M-315/10产品试验数据如下:

根据国标要求可以看出负载损耗、空载损耗和短路阻抗均满足要求,但总损耗超出了国标要求的偏差。

参数分析:负载损耗包括线圈的电阻损耗、导线中的涡流损耗、并列导线间的环流损耗和结构件(如夹件、钢压板、箱壁、螺栓、铁心拉板等)的杂散损耗。线圈的电阻损耗占总损耗的比例较大,通常称为基本损耗,其它损耗之和称之为附加损耗,经验表明附加损耗对于小容量变压器来说非常小,只占负载损耗的5%左右,所以降低负载损耗有效方法是降低线圈的电阻损耗。降低线圈直流电阻损耗的有效方法是增大导线的截面积。然而也将导致线圈体积的增大,相应增加了导线的长度,为了设计出低负载损耗的变压器,需要较多的导线,制造成本必然增加。试验数据显示的负载损耗正偏差很大,可以推断出在设计时的电密取值较大,导线的截面积较小。这样导线的用量相对少,而成本自然就低。但负载损耗过高,它的温升相对也是较高的。

三、油浸变压器S11-M-400/10产品试验数据如下:

数据表明除了空载损耗超出国家标准允许的范围,其它几项单方面是满足国家标准的。

参数分析:变压器的空载损耗主要是铁心损耗。它由磁滞损耗和涡流损耗组成,前者与导磁材料(如硅钢、非晶合金)的重量成正比,且与磁密的n次方成正比。而涡流损耗近似与磁密的平方、导磁材料的厚度的平方、频率的平方和导磁材料的重量成正比,降低空载损耗就要降低磁密,其结果导致导磁材料重量的增加。或者采用高导磁、低损耗的导磁材料,或者采用厚度更薄的导磁材料,其结果都导致变压器制造成本的相应增加。而过薄的硅钢片又是铁心的平整度下降,导致铁心机械强度的降低。试验数据显示空载损耗过高,它的磁密相对来说较大,这样反映出来的匝电压相对说较大,匝数相对来说较少,线的重量相对来说用量少些。因为铜线和硅钢片单位重量的价格差较大,所以消耗铁多些,铜线就会用量少,变压器成本就会相对的低些。

综上所述,变压器的性能参数要各方面兼顾考虑才能做出符合国标最优的产品。

论文作者:唐静静

论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期

论文发表时间:2019/6/3

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