S13系列三维立体卷铁芯油浸式变压器节能分析江志锋

S13系列三维立体卷铁芯油浸式变压器节能分析江志锋

江志锋

（江西恒能电力工程有限公司江西南昌330031）

摘要：介绍三维立体卷铁芯油浸式变压器节能性能，并对S13系列产品进行经济性比较及推广应用。

关键词：三维立体卷铁芯；平面叠片式铁芯；油浸式变压器；节能分析

1引言

根据国家发改委召开的全国配电网建设改造动员会议精神，国家能源局起草完成了《关于加快配电网建设改造的指导意见》和《配电网建设改造行动计划（2015-2020年）》，新一轮跨时的配电网升级改造已经启动。而配电变压器基本处在电力系统的末端，广泛应用于农网系统。由于农村电网中的季节性负荷居多，全年轻载或空载运行时间长，现有的配电变压器的损耗约占农村电网损耗的60%-70%，而整个配电网损耗又基本占到全网损耗的70%，是整个电网损耗的主要部分，因此，借助此次农网改造升级，推广和应用节能型变压器已成必然。为进一步提高变压器节能效果、降低变压器运行费用，更加符合农村电网中的季节性负荷居多，全年轻载或空载运行时间长的特点。我们采用三维立体卷铁芯变压器的相关专利技术进行电磁设计和产品结构设计，并采用全新的铁芯制造工艺、线圈绕制工艺，设计开发了空载损耗低于GB/T6451-2015《油浸式电力变压器技术参数和要求》标准值50%的S13-M•RL系列三维立体卷铁芯油浸式配电变压器。

2三维立体卷铁芯节能分析

2.1铁芯制作过程示意

2.1.1将原材料硅钢片经过数控曲剪生产线后，形成卷铁芯所需的硅钢片卷料，然后卷绕成单框铁芯。将卷绕好的单框铁芯转移至退火炉进行真空充氮退火处理，消除绕制过程的机械应力。

2.1.2将三个经过退火处理的单框铁芯互成60º拼装成一个三维立体铁芯，该铁芯芯柱截面由两个半圆组成一个完整圆形，铁轭截面为半圆形，为芯柱的一半。

2.2三维立体卷铁芯的结构特点

从磁路结构及磁通分布图（图1、图2）可以看出，三维立体卷铁芯的每个单框铁芯都是由一条几千米长的硅钢片经曲剪工艺后一次性卷绕成型，不存在搭头接缝，磁路各处分布均匀，避免了搭头接缝形成的高阻区，没有接缝处磁通密度的畸变现象；同时，磁通转向时不会垂直于硅钢片的碾压方向，充分利用了硅钢片的取向性。与传统平面叠片式铁芯相比，三相磁路长度完全相等，三相磁路长度之和最短，三相磁路完全对称，三相空载电流完全平衡。

2.3空载损耗低

变压器的空载损耗主要是铁芯损耗，与铁芯的重量、制造工艺密切相关。三维立体卷铁芯的磁化方向完全与硅钢片的轧制方向一致，且铁芯层间没有搭头、接缝，磁路各处磁通分布均匀，没有明显的高阻区、没有接缝处磁通密度的畸变现象，在材质相同的前提下，卷绕式铁芯与叠片式铁芯相比，仅此一项可使铁芯损耗降低18-28%。

其二、由于本产品特殊的三维立体结构（图3），使铁芯的铁轭部分用材量比传统叠片铁芯减少25%，且减少的角重占铁芯总重约6%。

其三、对硅钢片的剪切处理会使其导磁性能恶化，三维立体卷铁芯经高温（800℃）真空充淡退火处理，不仅消除了铁芯的机械应力，而且细化了硅钢片的磁畴，提高了硅钢片二次再结晶能力，使硅钢片的性能大大优于其出厂时的性能。

S13-M•RL-200/10三维立体卷铁芯油浸式变压器与符合GB/T6451-2015的同容量的产品相比，每年可节省电费2727元，与符合GB20052-2013节能评价的S11-M.RL-200/10产品相比，每年可节省电费1384元，具有极好的社会效益。

4结论

综上所述，S13系列三维立体卷铁芯油浸式变压器具有很好节能性能，非常适合农村电网中的季节性负荷居多，全年轻载或空载运行时间长的特点。不仅为用户节省可观的运行费用，而且能带来良好的社会效益。因此在农村电网改造升级中，推广节能降耗环保的高性能S13-M.RL三维立体卷铁芯油浸式变压器有着很好的市场前景。

参考文献：

[1]谢毓城.电力变压器手册[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2]李发海、朱东起.电机学[M].北京：科学出版社，2001.

[3]郭献清、宋丹菊等.S13立体卷铁心变压器基本特性浅析[J].变压器，2012，49（5）：27-37.

作者简介：

江志锋（1986-），男，江西临川人，江西恒能电力工程有限公司电气工程师，主要从事电力设计工作。