新型油浸式節能配電變壓器的設計

肖洪梅　劉慈浩

摘要：本文設計了一種新型油浸式節能配電變壓器，通過對此變壓器的具體設計，大大降低生產成本，符合國家開發節能、節材型變壓器的要求。

[關鍵詞]油浸式配電變壓器節能

隨著國家對能耗的要求，整個變壓器行業都在為開發降耗節能型油浸式電力變壓器做出不懈努力。尤其國家能源日益緊張，降耗節能和環保已經成為全社會共同關注與研究的課題。降耗節能不僅是經濟上的考慮，同時對減少環境污染也有重要意義。

目前，電力系統中電力變壓器的損耗占輸配電系統損耗的三分之一，電力系統線路通過變壓器進行變換電能，在變換過程中變壓器本身會損耗一部分電能，變壓器本身的空載損耗和負載損耗越大，變壓器輸出端有效輸出電量就會越小，造成浪費又增加環境污染，因此研究制造低損耗節能變壓器是目前重要而緊迫的任務。

1新型油浸式節能配電變壓器三繞組設計

新型的油浸式配電變壓器設計成節能型三繞組電力變壓器，包括變壓器本體、鐵芯、油箱、高壓套管和低壓套管，高壓套管連接高壓繞組，低壓套管連接低壓繞組，鐵芯上的硅鋼片與高壓繞組和低壓繞組所用的銅導線重量比值為2.3～2.5。鐵芯采用了階梯式D形軛鐵芯不斷軛結構，鐵芯疊片采用全斜45°接縫。鐵芯的心柱和鐵軛采用緊固帶通過收緊設備機械綁扎和表面涂高強度粘合劑固化。通過鐵芯窗內側安裝有3～4根無緯材料做的拉緊帶和窗外側用4～5根高硬強度材料做的合金鋼桿相互配合拉緊。油箱選用八角油箱。

這種新型的油浸式節能配電變壓器運行可靠性更高，結構簡單，更加降耗節能，損耗比之前的配電變壓器降低約35%，完全符合國家目前對能耗要求低的需求。

2新型油浸式節能配電變壓器絕緣

目前大多數配電變壓器中高壓線圈所采用的絕緣結構均為單一的絕緣結構，用電纜紙或菱格紙做層間絕緣，采用電纜紙做為導間絕緣。由于電纜紙的擊穿電壓低，因此在相同層間電壓時，采用0.08電纜紙做層間絕緣時電纜紙使用的數量較多，層間絕緣層的整體厚度較大，高壓線圈的輻向增大，繞制后線圈外徑增大，負載損耗增加，且整個線圈較松散，抗短路能力差。

新型油浸式節能配電變壓器絕緣是一種復合型層間絕緣結構，包括第一導線層、第二導線層和絕緣層，絕緣層位于第一導線層和第二導線層之間;絕緣層使用依次層疊的菱格紙層、聚酯薄膜層和菱格紙層。菱格紙層的厚度為0.05-0.25毫米。聚酯薄膜層的厚度為0.01-0.1毫米。聚酯薄膜層和菱格紙層通過粘合固定。

這樣的絕緣設計不僅制造工藝簡單，易于操作，提高了工作效率，且大大提高了產品的電氣性能及機械強度。同時具有以下優點：

（1）線圈層間絕緣擊穿電壓高，聚酯薄

膜層單層的擊穿電壓可達到2500V以上，變壓器電氣性能加強。

（2）聚酯薄膜層機械強度高、韌性強、電絕緣性能優良，保證了產品的電氣性能。

（3）絕緣層所包含的總層數少，只有三層，加工工藝簡單，操作方便。

（4）高壓線圈層間絕緣結構的總厚度減小，線圈輻向尺寸小，高壓線圈外徑小，負載損耗低。

（5）線圈外徑小，相間距離相應減小，鐵心重量輕，空載損耗低。

（6）菱格紙與聚酯薄膜組合后，隨著溫，度的上升，菱格紙表面的膠融化，使繞組的相鄰各層可靠地粘合在一起，成為一個固定的整體，大大提高了變壓器的抗短路能力。

3新型油浸式節能配電變壓器線圈的銅排

國家銅材的資源緊缺，如果能夠在變壓器設計中節省銅材的使用，也是響應國家節能降耗的要求，開發節能、節材型變壓器的重要一項研究。目前的變壓器的箔繞線圈的銅導體為整張的銅箔，銅箔的高度與線圈高度想當，銅箔卷繞成圓簡狀多層結構，各層銅箔之間同時卷繞有絕緣層，并且每隔若干層銅箔間隔設置有絕緣支撐塊，在銅箔間隔形成氣流通道，以便散熱。內銅排焊接在箔繞線圈的銅箔起始端內側作為線圈的首端，外簡排焊接在箔繞線圈的銅箔末端作為線圈的末端。銅排所占位置空間大造成整個線圈不是圓形，使得銅排縮短了跟高壓外線圈的距離，容易造成銅排對高壓外線圈放電，影響到變壓器的安全運行。

新型油浸式節能配電變壓器線圈的銅排是包括了依次連接為一體的箔繞段、折彎段、引出端，其中，箔繞段沿長度方向設有呈“L”形的梯度段，線圈箔繞段的截面積根據箔繞線圈載流大小呈單位直線增長的規律遞增。“L”形的梯度段的長度尺寸及梯度段斜邊與直邊的夾角，根據箔繞線圈銅箔載流大小及載流密度的標準要求確定。從而確定銅排料板的剪切線以進行合理開料布置，將銅排料板按照上述剪切線進行剪切，得到箔繞線圈的內外銅排。

新型油浸式節能配電變壓器線圈的銅排設計結構簡單，可明顯節約銅材，大大降低生產成本，符合國家開發節能、節材型變壓器的要求。同時使用該銅排制成的箔繞線圈也更符合設計圓形的要求，分布電場更均勻，工頻性能及雷電沖擊安全性能更可靠。

4結束語

新型油浸式節能配電變壓器比普通配電變壓器空載降低30%以，上，能效達到國家標準GB20052-2013《三相配電變壓器能效限定值及能效等級》中能效等級1級水平，符合各個電廠、電站、工礦企業用戶配電站等電力和配電系統的需求。符合國家降耗節能和環保的政策。此節能配電變壓器的應用不僅對國家經濟做出貢獻，同時對減少環境污染也具有重要意義。

參考文獻

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