分析了影響非晶合金變壓器鐵芯空載損耗的主要的因素,并對(duì)國(guó)內(nèi)外技術(shù)*非晶合金變壓器鐵芯帶材空載損耗 值進(jìn)行比對(duì)分析,結(jié)果表明,隨著國(guó)產(chǎn)帶材生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展,國(guó)產(chǎn)帶材的各項(xiàng)性能已逐步追平甚至**過(guò)進(jìn)口帶材。
隨著我們國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,基礎(chǔ)建設(shè)迅速擴(kuò)張,配電變壓器作為輸配電系統(tǒng)的重要設(shè)備,其需求量呈較大、較快的增長(zhǎng)趨勢(shì)。我國(guó)農(nóng)村電網(wǎng)負(fù)荷呈較強(qiáng)的季節(jié)性,配電變壓器輕載或空載運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng),其空載損耗成為電能損耗的主要部分。
配電變壓器使用量大、應(yīng)用場(chǎng)景范圍廣、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng),因此具有很大的節(jié)能潛力。憑借鐵芯材料的特殊性 能,非晶合金配電變壓器的空載損耗比傳統(tǒng)的硅鋼鐵芯變壓器空載損耗顯著降低,僅為新S9型變壓器的1/4 左右,是頗具應(yīng)用潛力的電力節(jié)能設(shè)備。
由于目前國(guó)內(nèi)非晶合金配電變壓器制造商的生產(chǎn)工 藝參差不齊,產(chǎn)品性能差異較大,且缺乏對(duì)其節(jié)能效果的合理評(píng)價(jià)和宣傳,用戶基本持觀望態(tài)度,因此,在選擇非晶合金變壓器鐵芯帶材上,國(guó)內(nèi)鐵芯帶材制造商尚不占優(yōu)勢(shì)。針對(duì)這一情況,分析了影響非晶合金變壓器鐵芯空載損耗的因素,并對(duì)國(guó)內(nèi)外技術(shù)*的非晶合金變壓器鐵芯帶材生產(chǎn)制造商的鐵芯帶材空載損耗值進(jìn)行比對(duì)分析。
1 、國(guó)內(nèi)外非晶合金帶材發(fā)展情況
在20世紀(jì)80年代,美國(guó)聯(lián)信公司是世界上唯 一一家能商業(yè)化生產(chǎn)非晶合金帶材的企業(yè),而后該公司逐步開(kāi)始發(fā)展中國(guó)非晶合金市場(chǎng)。受美國(guó)聯(lián)信公司影響,90年代初期,我國(guó)變壓器企業(yè)開(kāi)始全部使用該公司的非晶帶材進(jìn)行非晶合金變壓器制造。
1998年,上海置信電氣股份有限公司是我國(guó)**家專業(yè)生產(chǎn)非晶合金變壓器的企業(yè),使用美國(guó)通用電氣公司變壓器技術(shù)制造非晶合金變壓器。1990—2003 年,我國(guó)具備非晶變壓器制造技術(shù)的 企業(yè)只有20多家,當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)非晶帶材的用量非常有限,僅1000多噸,且當(dāng)時(shí)國(guó)產(chǎn)帶材非晶合金鐵芯產(chǎn)品質(zhì)量很不穩(wěn)定。
自2005年,北京中機(jī)聯(lián)供股份有限公司實(shí)現(xiàn)了*生產(chǎn)設(shè)備到制造工 業(yè)整套非晶合金變壓器的鐵芯生產(chǎn)技術(shù),帶動(dòng)了安泰科技股份有限公司從事國(guó)產(chǎn)非晶帶材的商業(yè)化生產(chǎn),形成了萬(wàn)噸級(jí)的國(guó)產(chǎn)非晶帶材生產(chǎn)規(guī)模,并逐步擴(kuò)大生產(chǎn)能力。
目前市場(chǎng)上的重要非晶合金帶材生產(chǎn)公司有日立金屬和安泰科技,分別生產(chǎn)進(jìn)口帶材和國(guó)產(chǎn)帶材。
日立金屬是目前世界上較大的非晶帶材生產(chǎn) 商,技術(shù)水平和生產(chǎn)規(guī)模均處于良好水平。其生產(chǎn)的SA1帶材是目前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),在此技術(shù)上,日立金屬開(kāi)發(fā)了新一代帶材HB1。與SA1相比,HB1的矯頑力降低25%,令鐵損進(jìn)一步減少。另外, HB1的飽和磁通密度比SA1 提高了5%,有利于變壓器設(shè)計(jì)小型化,減少帶材、銅、油等用料消耗。
在產(chǎn)能規(guī)模方面,2007年年產(chǎn)量已達(dá)5.2萬(wàn)t, 2009年產(chǎn)能達(dá)到8萬(wàn)t,2015年產(chǎn)能已達(dá)到15萬(wàn)t。在市場(chǎng)策略方面,日立科技非常注重下游產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌?chǎng)與客戶的培育,通過(guò)各種形式與途徑在變壓器生產(chǎn)企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)推介非晶合金材料,通過(guò)培育重點(diǎn)客戶、典型市場(chǎng)持續(xù)提升其在變壓器生產(chǎn)領(lǐng)域的話語(yǔ)權(quán)和市場(chǎng)占有率。
安泰科技設(shè)有國(guó)家非晶微晶工程技術(shù)研究中心,主要定位是加速非晶微晶科研成果的工程化和產(chǎn)業(yè)化。目前該公司擁有5條帶材生產(chǎn)線,可生產(chǎn)寬度在100mm以下的不同規(guī)格的鐵基、鐵鎳基、 鈷基非晶帶材和鐵基**微晶帶材,可用于滿足各種特種需求。
2 、鐵芯空載損耗影響因素
2. 1 鐵芯設(shè)計(jì)參數(shù)的選定
非晶合金鐵芯飽和磁通密度較低,因此,在鐵芯設(shè)計(jì)時(shí),額定磁通密度不宜選取過(guò)高。圖1為非晶合金鐵芯鐵損曲線,由圖1可知非晶合金鐵芯的 空載損耗隨磁通密度的增加而上升,結(jié)合其他特性綜合考慮,磁通密度通常取1.3~1.35T時(shí)可獲得較理想的空載損耗值。
2. 2 制作流程與工藝系數(shù)
空載損耗的計(jì)算公式為 Po = Kpo × Pre × Gre。當(dāng)確定了鐵芯的單位損耗 Pre及重量Gre后,空載損耗的高低受工藝系數(shù)Kpo的影響很大。工藝系數(shù) Kpo主要與鐵芯受力大小及鐵芯接縫搭接裕度有關(guān),主要 取決于裝配過(guò)程的工藝控制。
目前工藝系數(shù)Kpo主要取值為1. 33 ~1. 4。由于非晶合金鐵芯對(duì)機(jī)械應(yīng)力非常敏感,鐵芯受力大將影響其電磁性能,造成空載損耗增加。鐵芯受力越大,空載損耗增加越多。在結(jié)構(gòu)上應(yīng)采取措施,盡可能減少鐵芯受力。裝配時(shí)打開(kāi)鐵芯接 縫、套裝線圈、合上接縫及壓緊線圈等操作均可使鐵芯受力,造成裝配后的部分鐵芯空載損耗比裸鐵芯時(shí)略有增加。
因此,在裝配過(guò)程中應(yīng)采用臥式裝配,即線圈平躺,將鐵芯推入線圈再合口。與立式裝配相比臥式不需將鐵芯合口后翻轉(zhuǎn)180°,減少鐵芯裝配過(guò)程受力,有效避免空載損耗的增加,目前90%的非晶變都已采用臥式裝配。在設(shè)計(jì)中采用鐵芯掛在繞組上的結(jié)構(gòu)及形式,減少鐵芯受力, 要注重提高非晶鐵芯熱退火工藝技術(shù)水平,有效消除鐵芯本身存在的應(yīng)力,避免長(zhǎng)期運(yùn)行后造成空載損耗的增加。
2. 3 非晶帶材鐵芯的搭接裕度
由于非晶合金變壓器鐵芯空載損耗大小與運(yùn)行 時(shí)鐵芯受壓力成正比,故在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用鐵芯懸掛式結(jié)構(gòu),即將鐵芯懸掛在線圈上,以避免鐵芯成為主承力部件,減少鐵芯受力,降低變壓器空載損耗,懸掛式大幅度的降低了空載損耗和空載電流。在鐵 芯懸掛在線圈上時(shí),應(yīng)采用倒掛式,即將斷口朝下。斷口朝下可有效避免斷口裂開(kāi),防止由于長(zhǎng)期運(yùn)行造成空載損耗增加。因非晶合金帶材脆性較大,斷口處較易掉落碎片,斷口朝下可使斷口處的碎片直接掉落至變壓器底部,降低其掉入線圈及變壓器油中的概率,保證變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行。
非晶合金鐵芯開(kāi)口處在變壓器裝配過(guò)程中可打開(kāi),如圖2所示,打開(kāi)后可套進(jìn)線圈。套入后需要重新將鐵芯開(kāi)口合上,合上鐵芯片時(shí)應(yīng)將鐵芯片一 組一組按順序合攏,搭接寬度控制在 8mm左右為好。合片時(shí)次序不對(duì)或搭接裕度不足將影響變壓器鐵芯性能,導(dǎo)致空載損耗增加,搭接裕度對(duì)鐵芯空載損耗非常關(guān)鍵。當(dāng)搭接長(zhǎng)度控制在 8mm 時(shí),鐵芯中流過(guò)的磁通較優(yōu),當(dāng)搭接裕度不足 8mm時(shí), 隨著搭接長(zhǎng)度的減少,磁通密度也隨之降低,導(dǎo)致空載電流增大,空載損耗增加。
工人裝配時(shí)的工藝 控制、鐵芯受力、鐵芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等因素都將影響搭接裕度,因此,在鐵芯設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)盡量采用開(kāi)口 朝下的設(shè)計(jì)方式,避免長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)由于鐵芯掛在繞組上導(dǎo)致開(kāi)口處受力拉開(kāi),造成搭接裕度減少。如圖3所示,帶材所圍成的鐵芯的斷口重疊處較好 為8mm,這樣能滿足裝配工藝要求,通過(guò)試驗(yàn)、 計(jì)算得知此時(shí)鐵芯的磁通剛好,此時(shí)的空載損耗也是較小。
詞條
詞條說(shuō)明
1.安全,*,無(wú)污染,可直接運(yùn)行于負(fù)荷中心;2.采用國(guó)內(nèi)**技術(shù),機(jī)械強(qiáng)度高,抗短路能力強(qiáng),局部放電小,熱穩(wěn)定性好,可靠性高,使用壽命長(zhǎng);3.低損耗,低噪音,節(jié)能效果明顯,免維護(hù);4.散熱性能好,過(guò)負(fù)載能力強(qiáng),強(qiáng)迫風(fēng)冷時(shí)可提高容量運(yùn)行;5.防潮性能好,適應(yīng)高濕度和其他惡劣環(huán)境中運(yùn)行;6.干式變壓器可配備完善的溫度檢測(cè)和保護(hù)系統(tǒng)。采用智能信號(hào)溫控系統(tǒng),可自動(dòng)檢測(cè)和巡回顯示三相繞組各自的工作溫度,可
名詞解釋 非晶合金是一種集制造節(jié)能和應(yīng)用節(jié)能于一身的高科技綠色材料。我國(guó)的非晶合金材料研究起步于上世紀(jì)70年代中期,國(guó)家科技部從“六五”開(kāi)始連續(xù)五個(gè)五年計(jì)劃均將非晶、納米晶合金研究開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化列入重大科技攻關(guān)項(xiàng)目。 非晶合金材料的制造采用**的快速凝固技術(shù),在制造過(guò)程中節(jié)約能耗80%左右,而且制造過(guò)程無(wú)污染排放,實(shí)現(xiàn)了綠色制造。 設(shè)計(jì) 非晶合金鐵芯配電變壓器的較大優(yōu)點(diǎn)是,空載損耗值特低。較終能否
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公司名: 北京恒安源電氣集團(tuán)有限公司
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