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變壓器空載電流和空載損耗超標的解決措施

文檔作者：陳毓昌李儒文檔來源：廣電集團汕頭供電分公司電力修配廠		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年03月31日
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圖1 接縫鐵心磁通分布圖
Fig.1 Magneti flux distribution of joint ore
變壓器空載電流和空載損耗超標的解決措施
陳毓昌! 李儒
!廣電集團汕頭供電分公司電力修配廠, 廣東汕頭!"!#$%"
摘要:對配電變壓器空載損耗和空載電流超標原因進行了分析,提出了解決問題的措施º
關鍵詞:配電變壓器; 空載電流; 空載損耗
中圖分類號:TM406 文獻標識碼:B 文章編號:1001-8425(2005)12-001 -0
! 前言
變壓器空載電流和空載損耗測量是變壓器例行
試驗項目之一。通過空載試驗,能夠驗證變壓器鐵心
的設計計算、工藝制造是否符合標準和技術條件要
求,鐵心是否存在缺陷等。
" 空載電流和空載損耗超標的原因分析
本廠在對一批10kV 配電變壓器成品進行例行
試驗時, 發(fā)現(xiàn)空載試驗不合格, 而其它試驗項目合
格。從試驗數(shù)據(jù)來看,空載電流和空載損耗分別約為
1.5%和1100W(試驗標準值為1.0%,允許+30%偏差
和960W,允許+15%偏差)。而以往同容量變壓器的
空載電流和空載損耗只為0.8%和1030W。因此有必
要對制造工藝過程進行分析, 找出空載試驗數(shù)值超
標的原因,并予以解決。
2.1 空載試驗數(shù)值超標的原因
為找出空載損耗超標的原因, 我們對這批產(chǎn)品
生產(chǎn)工藝過程進行分析并對變壓器進行吊芯檢查。
結合空載電流和空載損耗同時增加的特點, 經(jīng)過分
析認為主要是如下原因。
2.1.1 鐵心接縫級數(shù)改變
在以往變壓器生產(chǎn)中,產(chǎn)品的空載電流較低(空
載電流和空載損耗分別約0.8%和1030W), 為縮短
生產(chǎn)周期,提高效率,生產(chǎn)部將鐵心接縫由原來的三
級接縫改為二級接縫,其它不變,導致鐵心損耗和勵
磁容量增加。
由于變壓器鐵心硅鋼片接縫存在間隙, 磁通經(jīng)
過接縫處磁阻突然增大,磁通只好繞開接縫間隙,穿
過片間進入相鄰疊片,從而局部磁路加長,且穿越片
間磁阻增大,同時也使相鄰疊片局部磁密增大,導致
空載損耗與勵磁容量增大。圖1 是接縫處鐵心磁通
分布圖。由文獻[1]可知,二級接縫鐵心接縫處局部
磁密為心柱磁密的1.414 倍, 而三級接縫的磁密僅
為1.061 倍。對配電變壓器, 一般磁密取值為B=
1.7T,則二級接縫接縫處Bj2
為2.4T;三級接縫Bj3
為
1.8T?？梢姸壗涌p鐵心接縫處局部磁密相當飽和。
由文獻[1]可得對應本批產(chǎn)品鐵心疊片結構的鐵心
附加損耗系數(shù)K 計算公式。
二級接縫為:
K=1.05+600 / L (1)
三級接縫為:
K'=1.05+400 / L (2)
式中L=2h+3HW+4M;
h－－－鐵心硅鋼片寬
HW－－－鐵心窗高
M;－－－中心距
代入數(shù)據(jù)分別算得二級和三級接縫鐵心附加損
耗系數(shù)為1.25 和1.18。二級接縫鐵心比三級接縫鐵
心空載損耗增加7%,附加損耗則增加近35%。因此
鐵心由三級接縫改為二級接縫, 是造成空載損耗和
空載電流數(shù)值超標的主要原因。
2.1.2 上鐵軛與心柱硅鋼片接縫間隙過大
經(jīng)過吊芯檢查發(fā)現(xiàn), 上鐵軛與心柱片間接隙過
大,有的間隙甚至大于2<<,超過生產(chǎn)工藝標準。從
上面分析可知,鐵心接縫間隙造成磁力線發(fā)生畸變,
第42 卷第12 期
2005 年12 月89:;<=>?M@?
Vol.42
D+,+-.+/
0o.12
2005
第42 卷
磁阻增大。而上鐵軛插片工藝粗糙造成接縫間隙變
大,更加劇該處磁力線的畸變,加大該處的導磁損
耗,導致勵磁容量進一步增大。因此,上鐵軛與心柱
接縫間隙變大也是造成空載損耗增大和空載電流
上升的一個不可忽視的原因。
2.1. 鐵心表面生銹
經(jīng)過吊芯檢查, 發(fā)現(xiàn)鐵心表面覆蓋有一層鐵
銹。這是因為在器身裝配過程正好遇上大霧天氣,
裝配車間空氣十分潮濕,同時也有器身干燥工藝原
因,造成鐵心表面生銹。鐵銹成為硅鋼片間導通的
小橋,使得硅鋼片片間絕緣降低,鐵心硅鋼片渦流
增大,使渦流損耗上升。可見鐵心表面生銹也是造
成空載損耗超標的一個原因。
! 解決措施
我們只改變鐵心接縫級數(shù),由三級一疊改為二
級一疊,其它參數(shù)未變。芯柱與鐵軛截面不變,磁密
1.7T 左右。由于下鐵軛疊片已完工,鐵軛接縫間隙
較小,磁通有較小畸變。
從上述分析可知,接縫級數(shù)改變、上鐵軛與心
柱接縫間隙過大和鐵心表面生銹是造成空載損耗
和空載電流超標的原因,其中第一個原因是主要原
因。因此最根本的解決措施是將鐵心由二級接縫改
為三級接縫。但由于產(chǎn)品已總裝完成,鐵心重新疊
片相當于將整個變壓器拆散重新裝配,工作量相當
大,現(xiàn)實操作不可取。而由試驗的數(shù)據(jù)可看出空載
電流和空載損耗超出標準的數(shù)值很小,由分析也可
看出, 造成空載試驗數(shù)值超標直接原
因是鐵心接縫區(qū)域的磁力線畸變,局
部磁密過高, 特別是上鐵軛與心柱接
縫處磁力線畸變和局部磁密過高的情
況更加嚴重。因此,一種簡單易行的解
決方法就是嘗試采用降低接縫處磁密
(特別是上鐵軛與心柱接縫區(qū))的措施
來降低附加損耗和勵磁容量, 以達到
同時降低空載損耗和空載電流的目
的。為此對鐵心采取以下措施:
(1)在上鐵軛主要級數(shù)加插相應
片寬和長度的長方形硅鋼片(如圖2
所示)。這主要解決接縫區(qū)域(特別是
上鐵軛與心柱接縫處) 磁通畸變和磁
密過高的問題。在上鐵軛加插片實現(xiàn)
起來比較容易。通過在上鐵軛加插長
方形硅鋼片改善該處磁通的畸變和磁
密(同時也降低上鐵軛磁密)來降低接
縫損耗和勵磁容量,即降低空載損耗和空載電流值。
(2)修整上鐵軛硅鋼片,使接縫間隙盡量達到工
藝標準要求。通過修整上鐵軛硅鋼片,縮小上鐵軛與
心柱接縫間隙, 改善該接縫區(qū)域磁通畸變和局部磁
密,進一步降低接縫損耗和勵磁容量,確?？蛰d損耗
和空載電流進一步下降。
(3)對鐵心表面進行除銹,提高疊片間絕緣,降
低鐵心渦流損耗。
考慮到增加了疊厚, 必改變夾件的定位尺寸,
高、低壓引線對油箱內(nèi)壁的絕緣距離變小,所以要保
證有足夠的電氣距離。同時也考慮到鐵心各級所占
磁路截面積不同,改善的效果和效率也不會一樣,只
須改善不合格指標, 使其能夠達到國標的允許范圍
之間即可。基于上述原則,在實踐中視各臺超標的嚴
重程度在鐵軛主要級均勻加插一定數(shù)量的硅鋼片。
為了檢驗上述措施的可行性, 先對一臺產(chǎn)品進
行吊芯,按以上措施處理,試驗測得空載損耗和空載
電流都下降到標準值以內(nèi)。初步證明該解決措施可
行。于是對整批變壓器進行處理,結果空載試驗均合
格,例行試驗的其它項目也合格?？梢娡ㄟ^對超標變
圖2 改善磁路的硅鋼片
L－－－鐵心相應級鐵軛片的長度 "2－－－鐵心相應級的片寬
Fig.2 Sili one plate for improvement
of magneti ir uit
表1 S9-500 / 10 油變實施補救措施前后的情況比較表
空載電流#0
/%
空載損耗$0
/W
補救措施
(從上鐵軛均勻加片)
空載電流#0
/%
空載損耗$0
/W
1 1.55 1120 一級加14 片0二級加1 片1.10 1000
2 1.31 1010 一級加12 片0二級加1 片1.15 1020
3 1.35 1100 一級加12 片0二級加1 片1.11 1040
4 1.51 1110 一級加14 片0二級加1 片1.12 1030
5 1354 1120 一級加14 片0二級加1 片1530 1040
1 1.31 1010 一級加10 片0二級加1 片1.11 1020
7 1.41 1100 一級加12 片0二級加1 片1.15 1040
2 1.14 1120 一級加11 片0二級加1 片1.30 1010
4 1.47 1020 一級加12 片0二級加1 片1.20 1000
平均1.42 1102 1.12 1033
實施補救措施前 實施補救措施后
序號
注:647500 / 10 空載損耗$0
國標為410W,空載電流#0
國標為1.0%。#0
允許830%偏差,$0
允許815%偏差。
Table 1 Comparison between new data after improvement and
old ones in S9-500 B 10 oil immerseC trDnsformer
!"
1 前言
20 世紀90 年代初干式變壓器(以下簡稱干變)
在我國得到迅猛發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計,目前干變年產(chǎn)
量已達26 000MVA 以上,制造廠上百家,品種幾乎
包括了世界上所有干變的類型,甚至一度出現(xiàn)過"一
淺談國內(nèi)干式變壓器的幾個問題
侯盈1!馬郁聰1!魚震民2
!1.上海思源電氣股份有限公司, 上海!"#$%&amp;amp;; 2.西安交通大學電氣工程學院, 陜西西安’$%%()"
摘要:簡述了國內(nèi)幾種干式變壓器的特點及適用范圍,并對干式變壓器設計中一些問題提出了看法º
關鍵詞:干式變壓器;特點;問題
中圖分類號:TM402 文獻標識碼:B 文章編號:1001-8425(2005)12-0015-04
第!" 卷第#" 期
"$$% 年#" 月!"#$%&amp;amp;’"()"
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0’)#"
"$$%
可行。于是對整批變壓器進行處理,結果空載試驗
均合格,例行試驗的其它項目也合格。可見通過對
超標變壓器采取以上措施取得了預期效果。表1 給
出了S9-500 / 10 油變實施補救措施前后的對比。
! 結論
(1)鐵心生產(chǎn)工藝水平低會造成變壓器附加損
耗和勵磁空量增加,從而造成空載損耗和空載電流
超標。
(2)對由于局部磁密過高造成空載損耗和空載
電流超出試驗標準但超出數(shù)值不大的情況, 可采用
在鐵軛加插硅鋼片、局部增大截面積的方法,以改善
磁通分布,降低磁密。
參考文獻:
[1] 李祥遠. 變壓器6 / 6+4 / 6 斜接縫多級搭接鐵心[J]. 變壓
器,1996,33(3):7-9.
[2] 陸建軍. 計算鐵心附加損耗系數(shù)的公式推導及其驗證[J].
變壓器,1997,34(5):15-18.
收稿日期:2003-10-15
作者簡介:陳毓昌(1975-),男,廣東省汕頭市人,電機電器工程師,廣東省廣電集團有限公司汕頭供電分公司電力修配廠
變壓器車間負責人,主要從事電力變壓器的設計、制造、試驗、檢修及其管理等工作;
李儒(1969-),男,廣東省汕頭市人,廣東省廣電集團有限公司汕頭供電分公司電力修配廠副廠長,電氣高級
工程師,主要從事電力變壓器的生產(chǎn)管理工作。
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(Shantou Branch, Guangdong Electric Power Group, Shantou 515064, China)
@7-0/,A0:The overproof reasons of no load loss and current in distribution transformer are analyzed.
The measures to solve the problem are presented.
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