降低scb9干式变压器负载损耗的分析与措施

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文章来源:北京创联汇通电气       发布时间: 2019-04-18 05:54:25
导读:变压器是电能的传输装置。在变压器运行期间,其空载损耗和负载损耗总是存在并消耗一定量的电能。为了满足长距离传输的要求,现代变压器的发展趋势是朝着超高压和超大容量变压

变压器是电能的传输装置。在变压器运行期间,其空载损耗和负载损耗总是存在并消耗一定量的电能。为了满足长距离传输的要求,现代变压器的发展趋势是朝着超高压和超大容量变压器的方向发展。损失的绝对值非常大。因此,降低了变压器的空载和负载损耗,提高了性能指标。提高运行效率以实现节能和效率的目的越来越受到变压器制造商和制造商的关注。当变压器负载运行时,电流流过绕组。由于导线的电阻,导线和导线会产生直流电阻损耗。同时,由于漏磁场的存在,漏磁通会引起线圈导线的杂散损耗(包括导线的涡流损耗和不完全换位造成的循环损耗),以及其他杂散损耗。钢结构件。变压器的负载损耗包括上述部件。由于变压器的空载损耗与芯硅钢片的材料和层压有关,有许多工作要分析,本文不再讨论。现在以如何降低scb9干式变压器负载损耗的初步分析和讨论,并提出了相应的方法。
一:线圈和引线电阻损失
1.线圈电阻的损耗:其值计算如下:
Pr = m I2R W(1)
对于小容量配电变压器,负载损耗主要是绕组和引线的直流电阻损耗。漏磁场引起的杂散损耗比例小,计算公式如下:
Pf = Pr×Kf / 100 W(2)
Kf是杂散损失的百分比,其值为3%-8%。有时它的流浪损失可以忽略不计。
2.铅电阻损失
当电流通过引线时,引线损耗是由引线的电阻引起的,可以表示为线圈电阻损耗的百分比:
Py = Pr×Ky / 100 W(3)
在该公式中,Pr是线圈的DC电阻损耗(W),Ky是引线损耗的百分比。当电流较大时,通过引线的铁片会产生较大的涡流损耗,需要注意损耗值。
二,线圈附加损耗的分析
1.涡流损耗
当变压器绕组通过电流时,除了产生连接磁芯中主绕组和辅助绕组的主磁通之外,它还产生仅连接自身的漏磁通,并且该漏磁通由空芯或其他封闭。金属构件。当大容量变压器运行时,绕组的安瓿产生大的漏磁场。此时,绕组的导线都处于漏磁场中。根据伦茨定律,在闭环中产生感应电流(称为涡流),从而在导线中产生涡流损耗。在绕组范围内,漏磁通主要是轴向分布的,但在绕组端和安瓿的不平衡部分也存在振幅分量,这两者都会在绕组线中引起涡流损耗。
1.1轴向漏磁通涡流损耗
当不考虑涡流的影响时,我们假设轴向漏磁通密度与绕组宽度呈线性分布,如图(1)所示,因为纵向磁通泄漏分布与线圈的几何形状有关,也就是说,在线圈端和外径侧,磁铁不是直线分布,而是发散,线圈外的磁路具有一定的磁阻,较大轴向漏磁通密度也会降低。因此,在工程计算中,使用以下公式:
Bm = 1.78×IWρ/ Hx×10 -4 T(4)
在公式中,ρ-洛氏系数,IW是安培匝数,Hx是线圈电抗高度(cm)。

1.2 幅向漏磁涡流损耗
由于漏磁通是由二次线圈磁势和与其相平衡的一次线圈磁势负载分量共同产生。根据变压器的磁势平衡定律可知,变压器的磁势总是平衡的,但由于纵绝缘结构要求线圈的起始部分加强绝缘,或有调压线段,使一、二次线圈在整个高度上的安匝分布并不完全处于平衡状态。即在一些区域里,一次线圈的安匝数大于二次线圈的安匝数,而在另一些区域里,二次线圈的安匝数大于一次线圈的安匝数。每一区域里的一二次线圈等效安匝相平衡,而平衡的磁势将产生漏磁通,所以在一二次线圈所占据的空间里还有一种流通方向与线圈轴向方向相垂直的漏磁通,称为幅向漏磁通,它在线圈的导线中也产生涡流损耗幅向漏磁通比纵向漏磁通小很多,但在特大容量变压器中,幅向漏磁通要占一定的比例,因此由它产生的涡流损耗也不可忽视。工程上的计算也可参照纵向漏磁的计算方法。

k fw =k×102(b Br /δ)2×(f / 50)2 (5)

式中b——导线宽度 (mm)

δ——导线中的电流密度(A/mm2)

Br——主漏磁空道磁密幅值(T)

2. 漏磁场对环流损耗的影响

当绕组电流比较大时,为减少涡流损耗,以及便于绕制线圈,导线被分成数根截面积较小的导线并联。因漏磁通在导线中感应出电动势,并联导线在漏磁场中的位置不同,此电动势的大小也不同,从而在并联导线中会引起循环电流,所产生的损耗,称为环流损耗。为减少环流损耗,需要对并联导线进行换位,使并联导线回路中的漏电势大小相等,方向相反,从而使并联导线中不出现循环电流,称为完全换位;有时并联导线根数较多,换位后仍存在循环电流,称为不完全换位。

对于干式变压器负载损耗来说,直流电阻损耗为主要部分,且与导线材质有关,因此使用优质铜导线是关键,这样可控制电阻损耗在允许范围之内。从上述分析可知,导线的涡流损耗与环流损耗及油箱等金属件的杂散损耗均由变压器的漏磁通引起的,因此,在变压器设计时应优化变压器的结构,将绕组的安匝分布调整至较佳,同时采取适当的工艺措施,减少绕组端部幅向漏磁,来降低这部分损耗。但应注意的是,控制绕组的安匝分布是难点,因为在对线圈进行干燥过程中,由于垫块等绝缘材料的限制及线圈整形的工艺原因,很难将安匝控制在理想状态。这就需要采取更先进的干燥设备和方法,如恒压干燥法,垫块预密化处理,使用恒温箱减少绝缘件的返潮等,可提高线圈轴向尺寸的可控性,保证其安匝分布,降低漏磁损耗
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