配電變壓器發(fā)展及現(xiàn)狀

配電變壓器是將輸電電壓的電能降壓后，向用戶直接配送的主要設(shè)備，根據(jù)電磁原理進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。各電壓等級(jí)的繞組分別與輸電系統(tǒng)、用電設(shè)備相聯(lián)，變壓器的導(dǎo)磁系統(tǒng)作為電磁能量轉(zhuǎn)換的部件，只要高壓繞組與輸電系統(tǒng)相聯(lián)，不論低壓繞組是否接有負(fù)載，在導(dǎo)磁系統(tǒng)中就始終有空載損耗與空載噪聲產(chǎn)生，當(dāng)?shù)蛪豪@組接有負(fù)載時(shí)，繞組中通過(guò)一、二次電流，兩個(gè)繞組中就有負(fù)載損耗產(chǎn)生。對(duì)配電變壓器而言，負(fù)載噪聲一般較小。從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，重點(diǎn)要降低空載損耗，降低空載噪聲；發(fā)展全密封結(jié)構(gòu)以滿足免維修要求。對(duì)防火有要求的場(chǎng)所，還需發(fā)展干式變壓器。我國(guó)配電變壓器行業(yè)經(jīng)過(guò)不斷努力，在90年代以后較過(guò)去有了突破性的進(jìn)展，變壓器性能不僅是鐵心硅鋼片材質(zhì)的改進(jìn)，而且在容量結(jié)構(gòu)和制造工藝都有所突破，因而在節(jié)能降耗、降低空載電流和降低噪音等方面都取得了較大進(jìn)展。以下從導(dǎo)磁系統(tǒng)（鐵心）、導(dǎo)電系統(tǒng)（繞組）、降低損耗和其他改進(jìn)等四個(gè)方面介紹配電變壓器的發(fā)展及趨勢(shì)。
1、導(dǎo)磁系統(tǒng)發(fā)展的歷史回顧

自1885年匈牙利的岡茨工廠，研制成功世界上第一臺(tái)具有閉合磁路的單相變壓器以來(lái)，變壓器制造業(yè)已有117年的發(fā)展歷史。第一臺(tái)變壓器是采用一般碳素鋼絲作為鐵芯的導(dǎo)磁材料，將鋼絲繞成卷鐵芯結(jié)構(gòu)，繞組繞在卷鐵芯上。這種變壓器雖可輸送電能，但損耗較大，輸電效率很低。由于受絕緣材料的影響，最早的配電變壓器都是干式結(jié)構(gòu)，其電壓低，容量小。

1903年世界上出現(xiàn)了熱軋硅鋼片，于是鐵芯結(jié)構(gòu)改為疊片式，當(dāng)時(shí)的空載損耗雖比鋼絲作為導(dǎo)磁材料時(shí)下降50％以上，但絕對(duì)值還是很大的。我國(guó)是在20世紀(jì)40年代發(fā)展變壓器模壓電感生產(chǎn)事業(yè)的。當(dāng)時(shí)是以板料熱軋硅鋼片作為鐵芯的導(dǎo)磁材料，由于熱軋硅鋼片無(wú)方向性，故三相鐵芯都是采用直接縫，疊片上有沖孔，鐵芯柱與鐵軛都用螺捍夾緊，鐵芯拄較高時(shí)，在鐵芯柱上有接縫。如此導(dǎo)磁材料的材質(zhì)與鐵芯結(jié)構(gòu)，都決定了空載損耗與空載噪聲都具有較大的值。由于配電變壓器都安裝在電線桿的平臺(tái)上，離居民區(qū)較遠(yuǎn)，故一般多采用油浸式配電變壓器，在性能考核內(nèi)容中也不考核空載噪聲。

1964年日本發(fā)明了高導(dǎo)磁晶粒取向冷軋硅鋼片，1968年起，世界上已可以買到這種硅鋼片的卷料，這就推動(dòng)了導(dǎo)磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，加工設(shè)備的現(xiàn)代化，使配電變壓器的空載損耗降低、空載噪聲降低。由縱剪生產(chǎn)線將1000mm寬的卷料剪裁成一定寬度的卷料，再由橫剪生產(chǎn)線剪切成一定形狀的疊片。由于冷軋硅鋼片有方向性，故接縫改為45°斜接縫。由于卷料可剪切成任意長(zhǎng)度的疊片，故鐵芯柱上不再有接縫。由于疊片定位方法的改進(jìn)，芯柱與軛片內(nèi)可不設(shè)孔，鐵芯柱由玻璃粘帶扎緊，鐵軛由粘帶制成的拉帶拉緊，這就使空載損耗得到大幅度的下降。
在開發(fā)新型配電變壓器中，導(dǎo)磁材料的作用十分重要，而這兩方面我國(guó)都比較落后，多年來(lái)沒(méi)有重大突破, 硅鋼片幾乎完全靠進(jìn)口。
我國(guó)64、73標(biāo)準(zhǔn)的變壓器大都采用熱軋硅鋼片作為鐵芯的導(dǎo)磁材料，由于熱軋硅鋼片無(wú)方向性，故三相鐵芯都是采用直接縫。80年代始，我國(guó)進(jìn)口了這種硅鋼片的卷料用于變壓器的生產(chǎn)，由于冷軋硅鋼片有方向性，鐵芯柱上不再有接縫，疊片定位方法得到改進(jìn)，芯柱與軛片內(nèi)可不設(shè)孔，在此期間，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的變壓器大都是S7系列，空載損耗大幅度的降低。
20世紀(jì)90年代，世界上又研制成厚度僅為0.23mm的冷軋晶粒取向硅鋼片，硅鋼片如再經(jīng)過(guò)激光照射或等離子處理，即可成為最低單位損耗的硅鋼片系列產(chǎn)品，50Hz及1.7T（特斯拉）下的單位損耗僅為0.9W/kg。鐵芯結(jié)構(gòu)上又出現(xiàn)階梯45°接縫的最新結(jié)構(gòu)，使空載損耗與空載噪聲又一次降低，使配電變壓器向低損耗、低噪聲方面發(fā)展又邁進(jìn)了一步，空載損耗降低60％。配電變壓器也就由S7系列發(fā)展成為S9、S10等系列。
1960年美國(guó)加利福尼亞工業(yè)大學(xué)發(fā)現(xiàn)了另一種有良好導(dǎo)磁性能的非晶合金，也稱金屬玻璃。1974年美國(guó)聯(lián)信公司研制出鐵基非晶合金，1978年美國(guó)GE公司測(cè)出6OHz及1.5T（特斯拉）下的單位損耗為0.44W/kg，較0.9W/kg又下降50%。1980年聯(lián)信公司首次推出15kVA非晶鐵芯配電變壓器，以后，美國(guó)GE公司制成2500kVA非晶鐵芯配電變壓器?？蛰d損耗比用激光處理高導(dǎo)磁晶粒取向冷軋硅鋼片又降低了70%。我國(guó)上海置信變壓器有限公司引進(jìn)美國(guó)GE技術(shù)，在1994年引進(jìn)和研制成功第一批非晶鐵芯配電變壓器，有些廠也已具備批量生產(chǎn)非晶鐵芯配電變壓器的能力。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠