(1)铁芯材料。变压器是借助于电磁感应原理完成电流值、电压值的调控,而铁芯是变压器的核心构件,其材 质状况决定了变压器的调节功能。铁芯材料最好选择在铁片中加入硅,以此减小低钢片的导电导热作用,避免装置运行后能耗增多。电力行业标准中规定硅钢片的磁通密度需控制在有效范围,如:黑铁片的磁通密度在7000、低硅片在10000等,安装现场可结合实际情况选用。
(2)绝缘材料。近年来变压器安装操作的意外事故发生率不断提升,考虑到变压器安装过程中的安全问题,现 场人员需注重绝缘材料的选用,以保护系统其他设备的正常运行。目前,许多变压器已经配备了绝缘构件,如:垫圈、绝缘器具等,但由于人为操作不当依旧存在安全风险。变压器安装需从线圈框架 层间的隔离、绕阻间的隔离等方面增强其绝缘性能。 [1]
(3)浸渍材料。浸渍处理是对绕制材料加工的最后工序,主要目的是改善材料的机械性能、电力性能、绝缘性 能,避免后期使用发生各种安全事故。选用绕制材料之后,安装人员要对浸渍材料涂刷油漆,在材料表面设置一道绝缘层。比较常用的漆材是甲酚清漆,经过涂刷处理后可发挥出较好的安全作用,延长了变压器设备的使用寿命
(1)电力变压器
目前,已在系统运行的代表性产品包括:1150KV、1200MV·A,735~765KV、800MV·A、400~500KV、3相750MV·A或单相550MV·A,220KV、3相1300MV·A电力变压器;直流输电±500KV、400MV·A换流变压器。电力变压器主要为油浸式,产品结构为芯式和壳式两类。芯式生产量占95%,壳式只占5%。芯式与壳式相互间并无压倒性的优点,只是芯式工艺相对简单,因而被大多数企业采用;而壳式结构与工艺都要更为复杂,只有传统性工厂采用。壳式特别适用于高电压、大容量,其绝缘、机械及散热都有优点且适宜山区水电站的运输。
(2)配电变压器
国外配电变压器容量能达到2500KV·A,有圆形与椭圆形铁心形式。圆形的占绝大多数,椭圆形的由于M0(铁心柱的间距)小,因而用料可以减少,其对应线圈为椭圆形。低压线圈有线绕式与箔式,油箱有带散热管的(少数)与波纹式的(大多数)。
(3)干式变压器
近来来,干式变压器在国内得到迅猛发展,在京、沪和深等大城市,干变已经占到50%,而在其他大中城市也已经占到20%。干变有四种结构:环氧树脂浇注、加填料浇注、绕包和浸渍式。目前,欧美广泛采用开敞通风式H级干式变压器,是在浸渍式 基础上吸取了绕包式结构的特点并采用Nomex纸后发展起来的新型H级干变,由于售价高,在我国尚未推广。目前,国内通过短路试验容量最大的干式配电变 压器是2500KV·A、10/0.4KV;通过短路试验容量最大的干式电力变压器是16000KV·A、35/10KV。 [3]
(4)非晶合金变压器
非晶合金变压器虽然抗短路性能差,噪声大,但是节能,因此未来发展前景可观。目前,中国最大的非晶合金变压器铁心生产企业具有3000~4000t的铁心年产能力,铁心及变压器的生产技术并不是制约推广非晶合铁心金变压器的关键性因素,非晶合金带材的突破才能促成产品质的飞跃。
(5)卷铁心变压器
目前,卷铁心变压器的生产主要集中在10KV级,容量一般小于800KV·A,也试制了1600KV·A,但电力部门采购以315KV·A以下容量的居多,适合用于农网。 中国现有卷铁心变压器生产厂200多家,有一定规模的占20%。中国强卷铁心变压器生产能力约为1600万KV·A,但实际产量较低
(1)在线监测技术
在线监测技术主要使用的是振动分析法和局部放电检测法等两种。一是振动分析法。该分析方法指的是变压器运行时,要监测变压器的振动信号的强弱,并且分析总结出现这样监测结果的原因,进而可以对变压器的运行状态进行实时的检测,有利于及时发现故障问题,在小故障酿成大故障前,便得到解决。二是局部放电检测法。该检测方法指的是变压器在运行过程中的机械内部出现故障,进而引发了局部的放电现象,这样会影响放电的水平和放电的速度。所以有必要针对变压器的局部放电情况,加强日常地有效地判断,检测变压器安全隐患是否存在,并对这些问题进行有针对性地解决,来确保机械的安全稳定运行。 [4]
(2)气相色谱仪技术
气相色谱仪技术主要用于分析混合气体中内部组成部分。该检测 技术的优点主要有效以下几点:效率高,使用便捷、操作便利等许多方面,这些优势促进了该技术得到了十分广泛的应用,并在各种电气设备的检测的领域得到了广泛面的应用。其中,对于高分子膜技术便有效利用了该项技术,有效快速分解油气,并在高分子聚合物的作用 下并在变压器的影响下将油溶解,这样可以有效提高测定电压器的故障气体和油中气体的浓度。多数情况下,当变电器出现故障时,可能会散发出氢气气体的味道,利用这一化学特性可以更好地检测气体的 含量,并有效地检测变压器故障气体中的氢气。另外,使用该变压器 进行检测多种气体,这样大大提高了变压器故障气体的扩散速度,有利于正常运行的状态能及时得到恢复。
(3)感器列阵技
对于感器列阵技术而言,在变压器故障检测技术中该技术也起到了十分重要的作用。为此,电力检测维修工作人员需要熟练地掌握该项技术,并将该项技术科学合理地运用到检测故障的工作,可以有效提高变压器的安全运行指数,使得运行的状态不受到外界干扰。并且由于这项传感器具有以下的优点:选择性高、敏感度高等优点,使用传感器进行在线检测,进而提高检测故障气体的浓度的速度,有利于含量的检测,可见不但可以提高检测的速度,而且还可以提升变压器故障检测技术水平,降低变压器的检测故障的出现的几率。
(4)红外光谱技术
红外光谱技术又称之为红外光谱在线检测技术,该技术具有检测速度快、准确度高、敏锐度高、维修量少等优点,该技术也在变压器故障检测技术扮演着重要的角色,有助于变压器故障产生气体的含量检测。在实际的检测工作中以及在具体的使用过程中,可以有效地利用红外气体分析仪器和双关路薄膜电容检测仪器,进行定量地分析。
(1)选用优质材料制造变压器
变压器是通过电磁感应来改变网路电压的,主要材料是硅钢片和电磁线。这两种材料质地的优劣,直接影响变 压器的损耗特性。由运行中变压器铁心形成的损耗通称空载损耗,损耗值是恒定的,与变压器的负载率无大关系,也是不可避免的。但导磁材料的优劣,可以改变其损耗的大小。第一代节能变压器就选用了优质的Q11、 Q10冷轧晶粒取向硅钢片,淘汰热轧的D44等硅钢片,结合结构设计的改进使空载扭耗降低40%。
(2)优化设计和改进工艺
从结构设计和制造工艺入手改善变压器的损耗特征,是制造厂的主要研究课题。电子计算机应用于变压器设计,为设计工作开拓了广阔的前景,可在理想的铜(电磁线 )铁(硅钢片)比例下,以损耗最低和铜铁耗量最少为设计 目标。使优质材料和优化设计的曲线相交于一点,从而获得最佳效果。铁心结构由原来的直接缝改为半直半斜和全斜接缝,则是结构设计的突破性改进,可使晶粒取向硅钢片(即目前广泛应用的Q10、Q11)在铁心接缝区的导磁方向得到缓和,降低了空载损耗。
V P –是一次电压
V S –是次级电压
N P –是初级绕组数
N S –是次级绕组的数量
Φ (phi)–是磁链
要注意的是,两个线圈绕组之间没有电连接,只是有磁连接。可以使用单相变压器来增加或减少施加给初级绕组的电压。它是指用变压器把它在次级线圈上的电压相对于初级线圈“增加”的过程。在用来相对于一级“降低”次级绕组的电压时,它被称为降压变压器。
然而,还有第三种情况,即变压器在它的次级线圈上产生的电压与在它的初级线圈上施加的电压相同。换言之,它的输出在电压,电流和功率上都一样。这类变压器被称为“阻抗变压器”,它主要用于阻抗匹配或隔离相邻电路。
将初级绕组的线圈匝数(N P)与次绕组的线圈匝数(N S)进行比较,可以得到初级绕组与次绕组之间的电压差。
因为变压器基本上是线性设备,所以一级线圈匝数与次级线圈匝数的比值就存在。这个比例叫做转换比例,也就是通常所说的变压器的匝数比(TR)。这个匝比决定着变压器的运行情况和相应的次级绕组上可用的电压。
与初级线圈相比,次级线圈的匝数(匝数比)对次级线圈的可用电压量有较大影响。但如果两个线圈彼此电隔离,那么次级电压是怎样产生的呢?
在此之前,我们已经说过,变压器主要由两个绕在普通软铁芯上的线圈组成。将交流电压(V P)施加于主线圈时,电流流经该线圈,按照法拉第电磁感应定律,该线圈通过该电流在自身周围产生磁场,称为互感。随着电流由零增加到最大值 dΦ/dt,磁场强度逐渐增大。
曹先生
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商生
商先生
商生