淺談110kV立體卷鐵心電力變壓器

鄭玲

摘 要：本文中筆者介紹了110kV電力變壓器的基本情況及現狀，重點通過對比的方式，講述了110kV電壓等級的立體卷鐵心變壓器和傳統平面疊片鐵心變壓器的優缺點，總結了110kV立體卷鐵心電力變壓器產品技術及工藝亮點，通過對110kV立體卷鐵心電力變壓器的描述，向讀者推介一種新型節能型110kV立體卷鐵心電力變壓器。

關鍵詞：110V 立體卷鐵心 變壓器

中圖分類號：TM407 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）04（c）-0074-02

1 基本情況

110kV電壓等級的電力變壓器，主要用于將輸電網絡電壓降到所需要的10kV或35kV，然后與10kV及35kV的電網相聯，也可作為發電機組升壓變壓器使用，110kV級變壓器有油浸自冷、油浸風冷、三圈雙圈、有載調壓、無勵磁調壓等規格品種。110kV變壓器電壓等級較高，對生產工藝和生產設備的要求很高，我國具備該產品生產能力的國內企業數在100家左右，但能將鐵心做成立體卷鐵心結構的，僅有海鴻電氣有限公司一家。

2 110kV立體卷鐵心電力變壓器與傳統平面疊鐵心電力變壓器對比

2.1 節能

立體卷鐵心特點：鐵心連續地卷繞而成；采用完全退火工藝，立體卷鐵心工藝系數可以達到1.01～1.05，而疊鐵心工藝系數為1.05～1.15。

立體卷鐵心重量由于結構和工藝改良，比疊鐵芯約減少22%。

立體卷鐵心可采用厚度更薄的優質鐵心材料，在選材上具有更廣的提升空間。

立體卷鐵心三相磁路無接縫，磁力線與鐵心材料易磁化方向完全一致，通過退火工藝，可恢復硅鋼磁性能。而傳統平面疊片鐵心，磁路中接縫形成的空氣隙加大了磁阻，鐵心角部內磁力線與鐵心材料易磁化方向存在夾角。

2.2 節材

立體卷鐵心截面填充系數高達0.97～0.985。

傳統疊片鐵心截面填充系數一般在0.89～0.925，有效面積相同情況下，立體卷鐵心心柱直徑小，從而減少線圈導線長度，平均節約繞組線材約10%。同時也可以降低負載損耗。

2.3 環保

立體卷鐵心鐵心之間無接縫，磁力線與材料易磁化方向完全一致，且鐵心為自穩結構，無需夾緊。因此噪音可比疊鐵心變壓器降低10～25分貝。而傳統疊片鐵心采取沖裁、疊片、拆、插鐵軛等工序，受毛刺、接縫處理等工藝水平影響，需夾緊成型，鐵心的磁致伸縮現象因夾緊不均勻導致噪聲增大。

立體卷鐵心結構可大大降低變壓器周圍的雜散磁場。空間漏磁小，僅為傳統結構變壓器的一半，減少周邊電場磁場強度。

2.4 安全可靠

立體卷鐵心三個心柱的磁路長度一致，且最短，具有三相平衡的優點，平面疊鐵芯A-C磁路比A-B、B-C的磁路長。

立體卷鐵心，鐵心是連續地卷繞而成，鐵心堅固，且三相受力均勻對稱，夾件為三角形焊接成一體的框架結構，整體強度高，三相線圈壓緊情況一致，采用套繞工藝，線圈間無多余間隙，更加緊湊，所以抗短路能力強。

而平面疊鐵心，鐵心由不同規格、不同形狀的單片疊置而成，片與片之間沒有可靠連接，尤其上鐵軛在生產過程中經過拆插，當變壓器受到沖擊時，上鐵軛容易沖散。夾件為獨立的長形結構件，整體穩定性差；夾件跨度大，易變形，B相線圈壓緊情況較差。

110kV電力變壓器國家標準的局放為100pC以內，傳統110kV平面疊鐵心變壓器的局放在50～100pC，而110kV立體卷鐵心電力變壓器局放水平為50pC以內。主要原因在于：鐵心用硅鋼帶材卷繞而成，鐵心沒有尖角，鐵心經過高溫退火消除毛刺，合理的絕緣結構和優質的原材料為產品提供保障。

2.5 工藝制造簡單，生產效率高

立體卷鐵心用機器卷繞，精度高，效率高，制作周期短。立體卷鐵心線圈直接繞在鐵心上，線圈在繞制的過程中放置絕緣件，構成一個整體，線圈不需要再重新套裝，直接一次成形，避免裝配過程中造成線圈損傷，提高線圈的可靠性。立體卷鐵心變壓器制作無需鐵心疊裝、器身裝配臺、線圈整形壓裝臺等設備，可大幅減少設備、場地和人員投入，生產流程更靈活流暢，減少投資成本。

疊鐵心用人工剪片、疊片，人員投入多，制作周期長，精度控制難度大，勞動強度高，效率低。疊鐵心線圈是單獨繞制，繞制完成后經過壓裝，再拆卸鐵心上鐵軛，并放置相應的絕緣件，再套裝線圈，容易造成線圈損傷和絕緣破壞。

3 110kV立體卷鐵心電力變壓器產品技術及工藝亮點

3.1 噪聲低

鐵心采用立體卷鐵心結構，鐵心磁路沒有接縫，磁路方向和硅鋼材料高導磁方向一致。鐵心退火成型后，還要進行固化工序，使鐵心成為一個堅固的整體，減小鐵心的震動，從而降低鐵心噪聲。關鍵部位加減震膠墊，減小器身與油箱的共振，從而減弱鐵心通過鐵心框架及油箱向外的噪聲傳遞，從而降低了鐵心噪聲。

3.2 抗短路能力強

高、低、調壓繞組采用連繞結構，內繞組直接在鐵心上開始繞制，每相各繞組間無需套裝間隙，這樣保證了每相各繞組間有極好的緊密度和同心度，使鐵心與各繞組形成一個堅固的整體，極大提高繞組抗突發短路能力。鐵心框架采用三角形結構，由于三角形結構的穩定性，繞組壓緊均勻對稱，因此整體強度高，受力時不易變形，保證持續的支撐力。鐵心框架、拉板、壓釘等選用高強度鋼板或不銹鋼板。

3.3 局放低

立體卷鐵心表面圓滑無尖角，電場均勻。使用優質高密絕緣材料和優質克拉瑪依環烷基油，提高絕緣結構的耐電強度；嚴格把控導線品質，避免銅導線多毛刺現象，從而有力控制因銅導線毛刺而引起的局部放電。所有油箱內部的絕緣件和高電場區域內的金屬件倒圓角結構，避免電場集中。導線焊接過程中嚴控金屬粉塵混入產品或絕緣件中，所有的焊接處用金屬化皺紋紙屏蔽。產品進行全真空注油，可以有效避免因氣泡產生的局放。

3.4 溫升低、壽命長

繞組高度低，鐵心三角區形成煙囪原理，油流動快，散熱效率高。三相繞組對稱分布，溫度分布均勻，熱點溫升低。在變壓器的繞組散熱方法中，在繞組中設置擋油紙圈，強迫變壓器油沿著指定的路線在繞組中流動，可以最大限度的通過油的循環將繞組中的熱量散發出來。

3.5 變壓器無滲漏

箱蓋、箱壁、箱底選用優質寬幅鋼板，無拼接，下料時鋼板邊沿部分裁去，避免因夾渣導致滲漏。焊接結構采用內、外雙層焊和倒坡口焊接，同時對焊縫采用壓力試驗等手段進行嚴格檢驗，保證無滲漏。保證連接法蘭的平整度和光潔度，法蘭密封面采用防滲漏結構設計；密封墊裝配時嚴格控制密封件的壓縮度，確保彈性壽命。變壓器各組件出廠前已組裝完畢，并按相應要求試漏，確保整個變壓器無任何滲漏。

3.6 變壓器免吊心安裝

器身與油箱采用剛性定位，器身上下完全固定在油箱內，沒有移位的空間，器身能承受各種運輸條件下的沖擊考驗而不發生位移。器身上所有引線固定、附件固定都采用防松結構，所有螺母都采用防松螺母或防松工藝，所有墊圈都采用止動墊圈。

由此可見，110kV電壓等級立體卷鐵心電力變壓器技術先進，產品節能優勢明顯，空負載損耗低，空載電流低；環保特點突出，噪音低，周邊電場磁場強度低；安全可靠，抗短路能力強，局放低，溫升低；占地面積小，更符合高電壓電力變壓器在城市發展的需要、同時產品各項優點更能滿足新能源領域及綜合能源需求。是一種新型節能型環保產品，符合國家綠色制造趨勢，值得大力推廣。

參考文獻

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[2] 賀以燕.變壓器工程技術[M].北京：中國標準出版社，2000.

[3] 路長柏.電力變壓器絕緣技術[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，1997.