1.1摘 要: 介紹了非晶合金鐵心變壓器的5種鐵心結(jié)構(gòu)方案。 針對(duì)該變壓器設(shè)計(jì)中的問(wèn)題提出了解決方案，并對(duì)其進(jìn)行了價(jià)格評(píng)估。
2.1 疊環(huán)式卷鐵心
先用帶材卷成不同尺寸的環(huán)，然后將這些環(huán)疊成鐵心，并使得鐵心柱的截面接近圓形，見圖1。
這種結(jié)構(gòu)曾在大型殼式變壓器中使用。從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，一般每個(gè)框宜采用5-9個(gè)環(huán)，填充系數(shù)在84%-90%之間，繞組通過(guò)分裂圓筒直接繞制在鐵心上。
疊環(huán)式卷鐵心的優(yōu)點(diǎn)是鐵心性能優(yōu)良，在繞組繞制和組裝等過(guò)程中鐵心受力很小，其強(qiáng)度也很高;缺點(diǎn)是為防止鐵心受力，鐵心和繞組的夾緊結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
2.2、單環(huán)式卷鐵心
2.3 氣隙分布式卷鐵心
先把帶材卷成圓環(huán)，然后壓扁，再進(jìn)行切割整理，使接縫形成階梯形分布。鐵心退火后，把接縫處分開，裝入矩形繞組后，將鐵心重新恢復(fù)成原樣。鐵心外觀與接縫形式見圖3
氣隙分布式卷鐵心的性能比前面兩種差，這是由于鐵心接縫的分開和重新恢復(fù)所造成的。另外，鐵心切割時(shí)，需使用專用的切割設(shè)備。
2.4 搭接式卷鐵心
同“氣隙分布式卷鐵心”類似，區(qū)別在于它們的接縫形式。
氣隙分布式卷鐵心在接縫處片與片之間兩端對(duì)齊(參見圖3)，而搭接式有額外的搭接長(zhǎng)度，上下重疊。
直接縫鐵心疊積圖如圖5所示。
表1為上述5種鐵心結(jié)構(gòu)的對(duì)照表。從表1中可看出，在目前采用搭接式卷鐵心是一種兼顧各類因素的合理選擇。
3、非晶變壓器設(shè)計(jì)中的一些問(wèn)題
3.2 標(biāo)稱磁通密度的確定
四框五柱式卷鐵心在勵(lì)磁時(shí)，磁通流經(jīng)4個(gè)鐵心框，有不對(duì)稱分布現(xiàn)象存在。
這使某些局部磁通由于受不對(duì)稱分布產(chǎn)生的高次諧波疊加的影響而發(fā)生畸變，從而引起局部磁感應(yīng)超飽和，導(dǎo)致?lián)p耗迅速上升。因此，設(shè)計(jì)時(shí)，標(biāo)稱磁通密度不宜定得過(guò)高。
3.3、工藝系數(shù)
變壓器制造過(guò)程中，4個(gè)鐵心框在與繞組裝配時(shí)，需經(jīng)歷打開接縫、套裝繞組及再連接接縫等一系列使鐵心受力的操作，從而造成裝配后損耗比裸鐵心時(shí)有所增加。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮這個(gè)增加值，理論上用工藝系數(shù)來(lái)表示。
它同鐵心與繞組的組合方式以及操作工人的經(jīng)驗(yàn)和技能等諸多因素有關(guān)，一般取值范圍應(yīng)在1.08~1.15之間。
3.4、鐵心受力
鐵心中產(chǎn)生的應(yīng)力分靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。靜態(tài)應(yīng)力一部分來(lái)自于鐵心自重，另一部分是在裝配時(shí)產(chǎn)生的。動(dòng)態(tài)應(yīng)力則來(lái)自于變壓器的短路電動(dòng)力。
非晶合金鐵心的損耗與合金帶表面壓力相關(guān)度很大，損耗會(huì)隨著壓力的增大而迅速上升。因此，應(yīng)選擇合理的裝配結(jié)構(gòu)，使鐵心表面壓力維持在低于某一允許值。
3.5、噪聲
變壓器的噪聲源于變壓器鐵心在交變磁通下磁致伸縮而引起的振動(dòng)。決定噪聲高低的主要因素是鐵心中的磁通密度和鐵心的夾緊程度。
由于非晶合金的磁致伸縮程度比硅鋼片高約10%，而且非晶合金鐵心不適宜過(guò)度夾緊，因此，非晶變壓器的噪聲將高于硅鋼片變壓器。
歐洲的電力部門曾做過(guò)兩類變壓器的噪聲比較試驗(yàn)，結(jié)果顯示，非晶變壓器的聲級(jí)比同類規(guī)格的硅鋼片變壓器高6-8dB。當(dāng)然，這是可以接受的，因?yàn)樗栽跉W洲環(huán)境規(guī)程對(duì)噪聲的要求之內(nèi)。
這意味著，盡管非晶變壓器的噪聲較高，但它高得并不多，不至于影響環(huán)境，也不會(huì)超過(guò)相關(guān)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)中的要求值。
4、非晶變壓器的價(jià)格評(píng)估
非晶變壓器的價(jià)格十分令人關(guān)心，因?yàn)樗沁@門新技術(shù)能否被廣泛采用的前提。
使用非晶變壓器的首次投資額較高，吸引用戶購(gòu)買的關(guān)鍵因素是它的超低損耗特性，它能使用戶的長(zhǎng)期支出下降。
有些地區(qū)的電價(jià)較高，用戶從長(zhǎng)遠(yuǎn)支出考慮，會(huì)購(gòu)買非晶變壓器。某些地區(qū)的電力部門假如正打算新建電廠來(lái)增加電能供應(yīng)，他們會(huì)發(fā)現(xiàn)通過(guò)使用超低損耗的非晶變壓器來(lái)降低線路損耗或許會(huì)比建設(shè)新廠更有效益。
從1981年起，國(guó)外出現(xiàn)了變壓器損耗評(píng)估的概念，并將其用于變壓器招標(biāo)采購(gòu)過(guò)程中。對(duì)產(chǎn)品的價(jià)格和性能進(jìn)行綜合評(píng)估，目的是獲取最大的使用效益。目前這種評(píng)估方法已被廣泛采用。
1臺(tái)變壓器一定壽命期的總使用成本稱為TOC(Total Owning Cost),它由下式計(jì)算:
式中 C—變壓器的售價(jià)，元—變壓器的空載損耗，W —變壓器的負(fù)載損耗，W —空載損耗的投資系數(shù)，元/W —負(fù)載損耗的投資系數(shù)，元/W ?
從上式可知， 值越大， 的降低對(duì)TOC的降低所起的 作用越大。
現(xiàn)以國(guó)內(nèi)市場(chǎng)400kVA的變壓器為例，分別計(jì)算損耗水平為S9的常規(guī)變壓器和非晶變壓器的TOC值，作一比較(兩者的負(fù)載損耗定為一致)。
容量:400kVA
損耗指標(biāo):對(duì)S9常規(guī)變壓器，空載損耗800W，負(fù)載損耗4,300W:對(duì)非晶變壓器，空載損耗170W，負(fù)載損耗4,300W。
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