非晶合金干式節能變壓器的研究畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 的壓力。 (5)非晶合金鐵心截面積要比同容量的硅鋼片變壓器鐵心大。這是因為非晶合金帶的工作磁密比硅鋼片低。在截面相同的條件下，矩形周長比圓形長，因此，非晶合金變壓器高低壓繞組主空道的周長要比同容量硅鋼片鐵心變壓器長得多。 ( 6)在確保標準規定的絕緣水平下，非晶合金變壓器的主絕緣距離比硅鋼片變壓器小。 (7)非晶合金變壓器的噪聲比硅鋼片鐵心變壓器高6dB～8dB。變壓器的噪聲來源于變壓器的鐵心在交變磁通下磁致伸縮而引起的振動。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（在鐵心無受力的情況下）。(8)由于非晶合金材料的渦流損耗大大降低，其單位損耗僅為硅鋼片的20%～30%。因此，非晶合金變壓器比S9系列變壓器的空載損耗下降74%，空載電流下降45%(9)非晶合金變壓器的聯結組采用Dyn 11，以減少諧波對電網的影響，改善供電質量。由于非晶合金變壓器的鐵心都是四框五柱式結構，在YynO聯結線的狀態下，三相不平衡負載電流會引起三相電壓的嚴重失衡。第三章 非晶合金干式節能變壓器的設計非晶合金變壓器的鐵心通常采用三相五柱搭接式卷鐵心結構。這種結構比較適合非晶合金卷鐵心的制造工藝及非晶合金材料的特性。它是由四個單相鐵心組成的，制造工藝簡便。由于繞組內部鐵心是由兩部分組成的，兩部分中的磁通不相同，因而，鐵心柱的截面積要相應放大15%左右。非晶合金帶材的加工工藝復雜，目前帶材規格只有142mm、170mm和213mm三種寬度且材質硬而脆，難以剪切，加工困難，因此非晶合金鐵心均采用長方形截面。從結構形式上看，將下鐵軛部分設計成有交錯搭接布置接縫的開口單卷卷鐵心結構，用于非晶合金變壓鐵心結構為最優選擇，開口卷鐵心式即鐵心一端是可以打開，這樣可以方便套裝繞組。其主要有三相五柱式卷鐵心()和三相平面式卷鐵心()兩種。其中采用三相五柱式較為普遍，通常l0kV , 500kVA及以下的小型配變采用三相五柱結構，容量較大時由于受到非晶合金帶材寬度的限制，一般采用8個卷鐵心分前后兩排并聯疊放在一起，形成較大截面積的鐵心結構，但其實質仍是三相五柱式。采用這種并聯疊放結構，可使非晶合金鐵心三相配電變壓器單臺容量達到2500kVA。 三相五柱鐵心 Threephase fivelimb core 三相平面式卷鐵心 Threephase phane wound core在非晶變壓器設計中，~。在鐵心疊加處。其值應與非晶合金鐵心生產廠家確定。針對非晶合金材料受力會引起材料性能上有較大的變化，所以在設計中應留有足夠的空間和合理的裝配尺寸以保證鐵心不至于受到各種力的影響而導致損耗增加。非晶合金鐵心配電變壓器，另一種結構特點是整體器身要保證鐵心不能受力或受力最小，一般硅鋼片變壓器是以鐵心做骨架固定繞組，而非晶合金鐵心恰恰相反是以繞組為骨架將鐵心掛在繞組上，再用夾板固定繞組，這時的鐵心上端掛在繞組上，考慮到材料的自重，下端應落在夾板上，但不可受其他外力，使鐵心處在一個似掛非掛的狀態。在結構還需考慮的是由于鐵心截面為矩形，所以繞組受力不如圓形，所以應充分考慮繞組的耐短路能力。非晶合金變壓器的鐵心采用方形截面，因此非晶合金變壓器的高低壓繞組也相應的采用長方形(如圖3)。在設計中應合理選擇方形繞組的長寬比，以使導線的平均匝長與非晶合金鐵心重量最優化，發達地區繞組導線一般選用漆包扁銅線或銅箔來加工。 非晶合金變壓器繞組圖 Winding diagram of transformer with amorphous core 非晶合金變壓器繞組的結構形式基本和普通S9或S11型繞組的相同，即高壓采用多層圓筒式，低壓采用雙層、四層圓筒式或箔式繞組結構。在國內，考慮到非晶合金鐵心變壓器繞組高次諧波等原因，聯結組別一般采用Dynll居多，即高壓繞組為D聯結，低壓繞組為YN聯結，從而對改善高低繞組電壓波形，降低電力網垃圾都起到很好的作用。 非晶合金鐵心變壓器的高低壓繞組均為方形繞組，在繞制中及繞制成形后要發生脹包現象，因此從設計上應對高低壓繞組的尺寸確定合理的偏差，必須確保相同裝配間隙和有效絕緣尺寸。一般的做法是用成形機壓裝繞組的長軸面以保證相間距離，而把脹出的尺寸趕到非相間方向上去，這樣非相間方向上的輻向尺寸就大。但究竟放大多少，需根據情況經實踐來確定。方形繞組繞完后有脹力存在，裝配及裝配完工后可能在繞組層間出現離層而影響裝配質量，為避免這種線匝離層后串匝及位置變化，繞組的層間一律使用雙面點膠紙，經加壓、加熱、壓裝后形成一個整體，保證相間尺寸不發生變形。為使鐵心和繞組受力互不干擾，繞組壓緊結構自成體系。非晶合金鐵心與上夾件間應留有間隙t。 繞組夾緊結構 Clamp structure of windingt－間隙 (1)繞組采用層式或箔式結構，截面為矩形，高低壓繞組組合繞制，采用不浸漆工藝。，以提高抗短路強度及控制輻向尺寸，首末層各加一張點膠紙。 高低壓繞組均采用軟端圈，繞組外表面分別采用緊縮帶和半干無緯玻璃粘帶，以保證繞組表面完好和機械強度。(2)高低壓繞組間，高壓繞組自身及低壓繞組自身均采用瓦楞紙板加圓撐條或者撐條做油道。 撐條 Axial striph－繞組高 a－油道高（a）瓦楞紙板油道 （b）撐條油道 繞組油道 Oil duct of winding(3)高低壓繞組統繞，紙筒為軟紙筒。繞組長邊輻向尺寸誤差較大，這是因為層間有反作用力的作用，只靠手拉導線繞制繞組會成橢圓形，因此，導線受一定的牽引力和正壓力(可使用導線拉緊器)，盡量減小疊繞系數。即使繞后繞組略成橢圓形，但因采用網格點膠紙作層間絕緣，再經加壓整形和加熱粘合固化定型，同樣可以達到圖樣要求。非晶合金鐵心變壓器的高低壓繞組是矩形繞組，因為繞組在加工完成后加熱整形過程中，點膠紙能夠有效地保證整形尺寸不發生回彈。繞組的一、二次之間的主空油道絕緣及高壓、低壓層間油道絕緣一般采用絕緣紙板條(木條)粘在點膠紙上的形式，并按設計要求確定其大小尺寸。，在繞組繞制過程中用膠帶粘在繞組導線上，用以降低繞組的輻向裕度。其它方面形式基本同于普通S9或S11型繞織結構的絕緣形式。 非晶合金變壓器主要參數的確定 三相五柱式卷鐵心在勵磁時，磁通流經4個鐵心框，有不對稱分布現象存在。這使某些局部磁通由于受不對稱分布產生的高次諧波疊加的影響而發生畸變，從而引起局部磁感應超飽和，導致損耗增加。因此，在設計時，磁通密度不宜選得過高，～。~。 在變壓器制造過程中，4個鐵心框在繞組裝配時，經過打開鐵心接縫、套裝繞組、再合上接縫以及壓緊繞組等工序，這樣就使鐵心受到力的作用，從而造成裝配后的空載損耗比裸鐵心時有所增加。因此在設計中，應考慮這個增加值，理論上用工藝系數來表示。該系數同鐵心與繞組的組合方式、操作工人的經驗和技能等諸多因素有關，一般取=～。當非晶合金變壓器鐵心采用四框五柱式結構時，有兩個旁扼可供磁通中的高次諧波或零序分量流通，因此，YynO聯結法是不合適的，應采用Dyn 11聯結法。因為前者易造成繞組過電壓，絕緣相對不安全，亦會使損耗增加，而后者則相反。第四章 非晶合金變壓器的電磁計算 非晶合金變壓器的鐵心計算鐵心材料采用具有軟磁特性的非晶合金帶材為鐵心材料。(1)鐵心尺寸可根據設計需要進行定制，但最大片寬應盡量控制在217mm以下。(2)～。(3)鐵心通常采用搭接式卷鐵心，三相五柱式結構。(4)密度(5)(50Hz)時， o(6)， T～l .35 T。：可根據設計需要按下式計算：式中A、B、C、D——鐵心尺寸，mm ——鐵心填充系數， ——鐵心質量, kg ——非晶合金密度， 空載損耗計算： 可根據下式計算：式中——空載損耗附加工藝系數，～——單位質量的損耗，W /kg 空載電流計算空載電流計算主要是空載電流無功分量的計算，即式中——單位質量的勵磁容量(按心柱磁密查得)，VA/kg ——單位面積的接縫勵磁容量(按鐵軛磁密查得)，VA/cm ——接縫數，取n=4 ——心柱有效截而，Ae=A}/2,其中A為心柱有效截而積，cm ——額定容量,kVA 非晶合金變壓器的繞組計算高低壓繞組均采用無氧銅繞制。導線材質：以下的采用 2高強度縮醛漆包圓線，其余采用ZB 。(1)容量為30kVA～250kVA、高壓為6kV～，采用雙層或四層層式帶圓角矩形結構。(2)容量為315kVA～1 600kVA、高壓為6kV ～，采用帶圓角矩形箔式結構；(3)容量為30kVA～l 600kVA、高壓為6kV～10kV的高壓繞組，采用多層層式帶圓角矩形結構。非晶合金變壓器的鐵心截面是矩形，而繞組的橫截面是一個帶圓角的矩形。在計算電抗電壓降時，可以用一個周長相等的等效圓形鐵心來代替實際存在的矩形鐵心，即Ro=C+D( Ro為等效半徑)。對于箔式繞組，這樣的代換亦同樣成立。計算電抗電壓降的關鍵在于計算漏磁等效面積，式中，——高壓繞組額定匝數及高壓繞組油道外的額定匝數，匝，——低壓繞組輻向尺寸，cm， ——高壓繞組輻向尺寸，cm， ——高低壓繞組內的油道，cm ——主空道寬度，cm ——低壓繞組等效半徑，cm，——高壓繞組等效半徑，cm ——主空道等效半徑，cm，——低壓繞組油道內外的匝數，匝 矩形繞組截面及等效半徑這樣計算電抗電壓降，便可用現有的圓形繞組計算公式。在其它計算中。利用上述的計算方法，對某種鐵心尺寸的非晶合金變壓器進行設計，可以計算出相應規格的相關數據。第五章 非晶合金干式變壓器的噪聲控制 噪音控制概論由于非晶合金材料的特殊性，非晶合金的磁致伸縮程度比硅鋼片高約10%，因此非晶合金鐵心變壓器的噪聲比同容量硅鋼片鐵心變壓器高，這是非晶合金的一個比較重