S11变压器介绍.doc

S11型配电变压器的推广应用
文章来源：中国论文下载中心 更新时间：2007-4-19 3:44:51 作者： 点击数： 468

摘要：降低变压器损耗，提高配电系统的效率，是目前我国电力系统所关注的问题。本文对S9、S11型配电变压器的结构特点和性能作了介绍，并对各种型号配变作了比较。
关键词：　配电变压器　推广应用   1　前言
　　随着我国电力事业的迅速发展和电网建设与改造的深入，电力用户对变压器的要求越来越高，对配电变压器的性能水平也有了新的要求。为了加快产品的更新换代和满足市场的需求，国内企业开发了S9型配电变压器的升级换代产品--S11型系列低损耗配电变压器，并已广泛推广应用。
2　设计思想
　　(1)　S9系列低损耗配电变压器。S9系列低损耗配电变压器是在总结以往10kV级配电变压器设计制造经验的基础上进行的。设计的主导思想是提高产品水平，增强产品的可靠性。设计中在原有成熟技术的基础上，运用了多项新技术。
　　(2)　S11系列低损耗配电变压器。S11系列低损耗配电变压器设计的主导思想是比S9进一步优化设计，改进结构，降低空载损耗，提高产品水平。
3　结构特点
　　S11系列配电变压器铁心为圆形三级接缝叠片结构，对产品绝缘结构进行了一些局部改进，扩大了高压圆筒式绕组的应用范围，改变了高压和低压绕组端面的有效支撑，采用了新的吊板和引线的夹持方式等等。同时，采用了一些新材料、新组件和新的紧固件等，使产品在性能和结构方面都达到一个较高的水平。S11系列低损耗配电变压器按铁心材料和结构的不同，有以下三种：
　　(1)　叠积式铁心结构的S11系列配电变压器。在S9型产品结构与制造经验的基础上，开发的叠片式S11系列配电变压器，采用优质取向冷轧硅钢片，采用新的叠片形式，改善了磁路结构。该系列产品在生产制造上可以充分利用现有设备资源，不必增加新的设备和新的投入；产品结构相对S9型产品没有大的变化，可以充分发挥原有制造经验，有利于保持产品质量的稳定。
　　(2)　非晶合金铁心的S11系列配电变压器。非晶合金材料片极薄，磁密低，硬度是硅钢片的5倍，加工剪切很困难，一般是以边缘剪切处加温而获得良好的剪切面，故非晶合金变压器铁心截面呈长方形，相应地绕组也呈长方形。
　　单相非晶合金铁心变压器的铁心结构是一个框，三相变压器的结构是由四个框合并成类似三相五柱式结构，一般三相非晶合金变压器的高压联结组为D接法。
　　(3)　R型卷铁心结构的S11系列配电变压器。应用电子计算机技术，将冷轧取向硅钢片经过专用计算机控制的曲线滚剪机加工，裁剪成一条宽度连续变化的线性钢带，再卷绕成封闭形铁心，其截面形状近似为纯圆形，故称为R型铁心。用这种铁心制成的R型铁心变压器的结构特点有：
　　①铁心。三相R型铁心变压器的铁心结构是由两个长方形其截面为内凸的铁心和包围在其外的截面为外凸的铁心组成的三相带外框双框卷铁心。
　　②绕组。R型铁心变压器的高低压绕组是在铁心柱上直接绕制的，因此，一般采用层式或螺旋式线圈，层间绝缘全部采用网格点胶纸，绕组同心度好，径向机械强度高。
　　③器身。采用新的器身绕组端面有效支撑结构，夹件上的吊板和箱盖下的吊板各开可移动的槽孔，解决器身悬空顶箱盖问题。
　　④油箱。油箱有管状散热器油箱、片式散热器油箱、波纹油箱等几种。
4　性能对比
　　S11型变压器卷铁心改变了传统的叠片式铁心结构。有以下几个特点：
　　(1)　硅钢片连续卷制，铁心无接缝，大大减少了磁阻，空载电流减少了60%～80%，提高了功率因数，降低了电网线损，改善了电网的供电品质。
　　(2)　连续卷绕充分利用了硅钢片的取向性，空载损耗降低20%～35%。
　　(3)　卷铁心经退火工艺后，其导磁性能可恢复到机加工前的原有水平。
　　(4)　卷铁心结构成自然紧固状态，无需夹件紧固，避免了因铁心夹紧所带来的铁心性能恶化，损耗增加。
　　(5)　卷铁心自身是一个无接缝的整体，且结构紧凑，在运行时的噪音水平降低到30～45dB，保护了环境。因此，很适合于建筑物内和生活区安装使用。
　　(6)　卷铁心节约加工材料，硅钢片无横剪工序，边角废料少，材料利用率比S9型叠铁心变压器高。
　　卷铁心变压器的生产，目前我国主要集中在10kV电压等级，电力部门采购的卷铁心变压器以315kVA及以下的容量居多。
　　同国外产品空载损耗指标比较：比日本东芝变压器空载损耗降低39%，比意大利变压器空载损耗降低39.6%。因此，我国目前生产的S11卷铁心配电变压器在空载损耗方面在国际上具有领先地位。
　　卷铁心变压器的缺点：一是铁心退火工艺要求较高；二是铁心卷绕和线圈绕制需要专用设备；三是铁心和绕组维修较困难。
5　推广应用前景
　　降低变压器的损耗，提高供配电系统效率，是目前世界各国关注的问题。在整个供电系统中，配电变压器所占比重最大，改进其性能，降低损耗指标，对电力系统节能，提高系统可靠性具有重要的意义。卷铁心变压器有其独特的结构优势，空载损耗小，噪音低，机械和电气性能优越。因此，国家电力公司农电工作部、成套设备部、电力机械局联合召开了S11卷铁心变压器应用研讨会，明确各地可根据实际情况推广使用。国家经贸委以国经贸厅电力[2002]122号文《关于在农村电网建设与改造工程中推广使用卷铁心变压器的通知》，要求在农村电网建设与改造工程中积极推广使用这一产品。

摘要：文中详细阐述了油浸式电力变压器瓦斯保护装置的基本工作原理、保护范围、安装方式、日常巡查项目、运行状态和瓦斯保护装置信号动作的原因及其事故分析诊断的基本原则与处理方法，并提出了反事故措施。
关键词：油浸式电力变压器 瓦斯保护 处理方法 反事故措施

1 前言
　　目前，我公司使用的电力变压器大多数仍然是油浸式变压器。本人工作以来经常参加变压器的设计、安装和调试及维修工作，积累了许多关于变压器的知识，现就变压器的瓦斯保护作一详细的介绍。
2 工作原理
　　瓦斯保护是变压器内部故障的主要保护元件，对变压器匝间和层间短路、铁芯故障、套管内部故障、绕组内部断线及绝缘劣化和油面下降等故障均能灵敏动作。当油浸式变压器的内部发生故障时，由于电弧将使绝缘材料分解并产生大量的气体，其强烈程度随故障的严重程度不同而不同。瓦斯保护就是利用反应气体状态的瓦斯继电器（又称气体继电器）来保护变压器内部故障的。
　　在瓦斯保护继电器内，上部是一个密封的浮筒，下部是一块金属档板,两者都装有密封的水银接点。浮筒和档板可以围绕各自的轴旋转。在正常运行时，继电器内充满油，浮筒浸在油内，处于上浮位置，水银接点断开；档板则由于本身重量而下垂，其水银接点也是断开的。当变压器内部发生轻微故障时，气体产生的速度较缓慢，气体上升至储油柜途中首先积存于瓦斯继电器的上部空间，使油面下降，浮筒随之下降而使水银接点闭合，接通延时信号，这就是所谓的“轻瓦斯”；当变压器内部发生严重故障时，则产生强烈的瓦斯气体，油箱内压力瞬时突增，产生很大的油流向油枕方向冲击，因油流冲击档板，档板克服弹簧的阻力，带动磁铁向干簧触点方向移动，使水银触点闭合，接通跳闸回路，使断路器跳闸，这就是所谓的“重瓦斯”。重瓦斯动作，立即切断与变压器连接的所有电源，从而避免事故扩大，起到保护变压器的作用。
　　瓦斯继电器有浮筒式、档板式、开口杯式等不同型号。目前大多采用QJ-80型继电器，其信号回路接上开口杯，跳闸回路接下档板。所谓瓦斯保护信号动作，即指因各种原因造成继电器内上开口杯的信号回路接点闭合，光字牌灯亮。
3 保护范围
　　瓦斯保护是变压器的主要保护，它可以反映油箱内的一切故障。包括：油箱内的多相短路、绕组匝间短路、绕组与铁芯或与外壳间的短路、铁芯故障、油面下降或漏油、分接开关接触不良或导线焊接不良等。瓦斯保护动作迅速、灵敏可靠而且结构简单。但是它不能反映油箱外部电路（如引出线上）的故障，所以不能作为保护变压器内部故障的唯一保护装置。另外，瓦斯保护也易在一些外界因素（如地震）的干扰下误动作，对此必须采取相应的措施。
4 安装方式
瓦斯继电器安装在变压器到储油柜的连接管路上，安装时应注意：
4.1首先将气体继电器管道上的碟阀关严。如碟阀关不严或有其他情况，必要时可放掉油枕中的油，以防在工作中大量的油溢出。
4.2新气体继电器安装前，应检查有无检验合格证明，口径、流速是否正确，内外部件有无损坏，内部如有临时绑扎要拆开，最后检查浮筒、档板、信号和跳闸接点的动作是否可靠，并关好放气阀门。
4.3气体继电器应水平安装，顶盖上标示的箭头方向指向油枕，工程中允许继电器的管路轴线方向往油枕方向的一端稍高，但与水平面倾斜不应超过4%。
4.4打开碟阀向气体继电器充油，充满油后从放气阀门放气。如油枕带有胶囊，应注意充油放气的方法，尽量减少和避免气体进入油枕。
4.5进行保护接线时，应防止接错和短路，避免带电操作，同时要防止使导电杆转动和小瓷头漏油。
4.6投入运行前，应进行绝缘摇测及传动试验。
5 试验项目
气体继电器在安装使用前应作如下一些检验项目和试验项目：
5.1一般性检验项目：
玻璃窗、放气阀、控针处和引出线端子等完整不渗油，浮筒、开口杯、玻璃窗等完整无裂纹。
5.2试验项目
5.2.1密封试验：整体加油压（压力为20mPa，持续时间为1h）试漏，应无渗透漏。
5.2.2端子绝缘强度试验：出线端子及出线端子间耐受工频电压2000v，持续1min，也可用2500v兆欧表摇测绝缘电阻，摇测1min代替工频耐压，绝缘电阻应在300mΩ以上。
5.2.3轻瓦斯动作容积试验：当壳内聚积250∽300cm3空气时，轻瓦斯应可靠动作。
5.2.4重瓦斯动作流速试验。
6 日常巡视项目
电力变压器运行规程DL/T572-95（以下简称“规程”）规定在变压器的日常巡视项目中首先应检查气体继电器内有无气体，对气体的巡视应注意以下几点：
6.1气体继电器连接管上的阀门应在打开位置。
6.2变压器的呼吸器应在正常工作状态。
6.3瓦斯保护连接片投入应正确。
6.4油枕的油位应在合适位置，继电器内充满油。
6.5气体继电器防水罩一定牢固。
6.6继电器接线端子处不应渗油，且应能防止雨、雪、灰尘的侵入，电源及其二次回路要有防水、防油和防冻的措施，并要在春秋二季进行防水、防油和防冻检查。
7 运行
变压器在正常运行时，瓦斯继电器工作无任何异常。关于瓦斯继电器的运行状态，规程中对其有如下规定：
7.1变压器运行时瓦斯保护应接于信号和跳闸，有载分接开关的瓦斯保护接于跳闸。
7．2变压器在运行中进行如下工作时应将重瓦斯保护改接信号：
7.2.1用一台断路器控制两台变压器时，当其中一台转入备用，则应将备用变压器重瓦斯改接信号。
7.2.2滤油、补油、换潜油泵或更换净油器的吸附剂和开闭瓦斯继电器连接管上的阀门时。
7.2.3在瓦斯保护及其二次回路上进行工作时。
7.2.4除采油样和在瓦斯继电器上部的放气阀放气处，在其他所有地方打开放气、放油和进油阀门时。
7.2.5当油位计的油面异常升高或吸吸系统有异常现象，需要打开放气或放油阀门时。
7.3在地震预报期间，应根据变压器的具体情况和气体继电器的抗震性能确定重瓦斯保护的运行方式。地震引起重瓦斯保护动作停运的变压器，在投运前应对变压器及瓦斯保护进行检查试验，确认无异常后，方可投入。
8 瓦斯保护信号动作的主要原因
8.1轻瓦斯动作的原因：
8.1.1因滤油、加油或冷却系统不严密以至空气进入变压器。
8.1.2因温度下降或漏油致使油面低于气体继电器轻瓦斯浮筒以下
8.1.3变压器故障产生少量气体
8.1.4变压器发生穿越性短路故障。在穿越性故障电流作用下，油隙间的油流速度加快，当油隙内和绕组外侧产生的压力差变化大时，气体继电器就可能误动作。穿越性故障电流使绕组动作发热，当故障电流倍数很大时，绕组温度上升很快，使油的体积膨胀，造成气体继电器误动作。
8.1.5气体继电器或二次回路故障。
以上所述因素均可能引起瓦斯保护信号动作。
9 瓦斯保护装置动作的处理
　　变压器瓦斯保护装置动作后，应马上对其进行认真检查、仔细分析、正确判断，立即采取处理措施。
9.1瓦斯保护信号动作时，立即对变压器进行检查，查明动作原因，上否因积聚空气、油面降低、二次回路故障或上变压器内部邦联造成的。如气体继电器内有气休，则应记录气体量，观察气体的颜色及试验上否可燃，并取气样及油样做色谱分析，可根据的关规程和导则判断变压器的故障性质。色谱分析是指对对收集到的气体用色谱仪对其所含的氢气、氧气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等气体进行定性和定量分析，根据所含组分名称和含量准确判断邦联性质，发展趋势、和严重程度。
　　若气体继电器内的气体无色、无臭且不可燃，色谱分析判断为空气，则变压器可继续运行，并及时消除进气缺陷。
　　若气体继电器内的气体可燃且油中溶解气体色谱分析结果异常，则应综合判断确定变压器是否停运。
9.2瓦斯继电器动作跳闸时，在查明原因消除故障前不得将变压器投入运行。为查明原因应重点考虑以下因素，作出综合判断。
a.是否呼吸不畅或排气未尽；
b.保护及直流等二次回路是否正常；
c.变压器外观有无明显反映故障性质的异常现象；
d.气体继电器中积聚的气体是否可燃；
e.气体继电器中的气体和油中溶解的气体的色谱分析结果；
f.必要的电气试验结果；
g.变压器其它继电保护装置的动作情况。
10瓦斯保护的反事故措施
　　瓦斯保护动作，轻者发出保护动作信号，提醒维修人员马上对变压器进行处理；重者跳开变压器开关，导致变压器马上停止运行，不能保证供电的可靠性，对此提出了瓦斯保护的反事故措施：
10.1将瓦斯继电器的下浮筒改为档板式，触点改为立式，以提高重瓦斯动作的可靠性。
10.2为防止瓦斯继电器因漏水而短路，应在其端子和电缆引线端子箱上采取防雨措施。
10.3瓦斯继电器引出线应采用防油线。
10.4瓦斯继电器的引出线和电缆应分别连接在电缆引线端子箱内的端子上。
11 结论
　　变压器瓦斯信号动作后，运行人员必须对变压器进行检查，查明动作的原因，并立即向上级调度和主管领导汇报，上级主管领导应立即派人去现场提取继电器气样、油样和本体油样，分别作色谱分析。根据有关导则及现场分析结论采取相应的对策，避免事故的发生，以保证变压器的安全经济运行。
参考文献
1．尹克宁电力工程师水利电力出版社
2．霍小卫最新电力工程标准规范实用全书中国广播电视出版社

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S11卷铁芯变压器的开发制造和应用
来源：中国论文下载中心    [ 06-03-03 09:35:00 ]    作者：国家电力公司成套设备    编辑：studa9ngns
摘要：降低变压器的损耗，提高供配电系统效率，是目前世界各国关注的问题。在整个供电系统中，配电变压器所占比重最大，改进其性能，降低损耗指标，对电力系统节能，提高系统可靠性具有重要的意义。由于卷铁芯变压器有其独特的结构优势，它与传统的叠片式铁芯变压器相比，具有重量轻，体积小，空载损耗小，噪音低，机械和电气性能优越，因此，在今后电网建设与改造中，卷铁芯变压器将逐步被推广使用。 
关键词：卷铁芯变压器 结构特点 工艺 技术特点 
1　S11卷铁芯变压器的由来 
(1)概述： 
　　降低变压器的损耗，提高供配电系统效率，是目前世界各国关注的问题。在整个供电系统中，配电变压器所占比重最大，尤其在农村电网中几乎都是配电变压器，改进其性能，降低损耗指标，对电力系统节能，提高系统可靠性具有重要的意义。由于卷铁芯变压器有其独特的结构优势，它与传统的叠片式铁芯变压器相比，具有重量轻，体积小，空载损耗小，噪音低，机械和电气性能优越，因此，在今后电网建设与改造中，卷铁芯变压器将逐步被推广使用。 
　　80年代末美国、德国、日本相继开发了卷铁芯变压器，最早是使用在电子变压器上，作为复印机、计算机、卡拉OK、游戏机等高档电子产品和医疗产品上，而后逐渐移置到电力变压器上。卷铁芯由硅钢片不间断连续卷制而成，在片形上没有接缝，可降低噪音。开始仅有单相铁芯，以后由单相卷铁芯技术推广到三相卷铁芯制造上来。只要在两个闭路矩形铁芯外面，再用电工钢带绕一个矩形铁芯即可以制成平面布置型的三相三柱式铁芯。它由两个相同的内框和外框组成。三相卷铁芯变压器与单相相比，其损耗和一个噪音的降低都是不足的，但与叠片式的铁芯变压器相比有许多优点。 
　　单相卷铁芯变压器只有一个框，铁芯经退火后，其工艺系数仅为1.05。三相卷铁芯变压器一般采用三相三柱内铁芯形式，铁芯经退火后，其工艺系数可达到1.15～1.2。 
　　卷铁芯变压器的制造过程主要由硅钢片的纵剪、铁芯卷制、铁芯真空退火、线圈绕制、器身绝缘装配、产品总装配等工序组成。 
(2)国内S11卷铁芯变压器的状况： 
　　90年代中期我国自行开发了卷铁芯工装设备及制造技术，90年代后期我国一些生产厂家也分别从日本、瑞典等国家引进卷铁芯的工装设备和技术。 
　　卷铁芯变压器的铁芯是由厚度小于或等于0.3mm冷轧的硅钢片,纵剪成不同宽度的条料，连续不断卷制（中间没有接头）成长方形的框架，又由于硅钢片的宽度形状不同，绕制成型后其断面是不一样的。这样卷铁芯又可分为两种：阶梯型和R型。 
　　阶梯型卷铁芯变压器和R型卷铁芯变压器，它们都具备卷铁芯变压器的优点。但它们之间又有不同，如硅钢片的利用上，梯形的要比R型的高，磁阻方面梯形的要比R型的大一些，体积上R型的要比梯形的略小，至于其他方面都不好一概而论，都有待进一步去改进工装设备，改进生产工艺，改进设计思路，而逐渐显示出各自的优势来。 
　　目前我国生产S11卷铁芯变压器的厂家不过十几家，大部分是生产阶梯型的厂家，R型的生产厂家不过有几家。卷铁芯变压器的产品除了供给国内用户外，有的厂家产品已销往国外。 
　　卷铁芯变压器的生产，目前我国主要集中在10kV电压等级，最大容量800kVA已通过鉴定，1250kVA、1600kVA已经试制成功。 
　　目前电力部门采购的卷铁芯变压器以315kVA及以下的容量居多。 
(3)我国卷铁芯变压器同国外产品空载损耗指标比较： 
比日本三菱公司变压器：空载损耗降低21.8% 
比日本大阪变压器：空载损耗降低10.3% 
比日本东芝变压器：空载损耗降低39% 
比意大利变压器：空载损耗降低39.6% 
比挪威变压器：空载损耗降低36.5% 
比比利时变压器：空载损耗降低21.2% 
比德国变压器：空载损耗降低11.6% 
　　由上可知，我国目前生产的S11卷铁芯配电变压器在空载损耗方面在国际上具有领先地位。 
2　S11卷铁芯变压器结构特点及工艺 
(1)卷铁芯变压器结构特点及工艺： 
　　三相卷铁芯变压器的铁芯结构是由两个长方形其断面为内凸的铁芯和包围在两个铁芯外的其断面为外凸的铁芯组成。为了避免硅钢片在卷制时过渡损伤，铁芯窗口四角应为圆角（一般圆角半径大于4mm）。 
　　卷铁芯变压器将冷轧硅钢片（厚度≤0.3mm）纵剪成不同宽度的条料，在铁芯卷绕机上进行卷制。 
　　阶梯型卷铁芯操作工艺：将所需不同片宽卷料钢带张紧在放料架上，拉下末级片穿过张力装置待用。在卷绕机轴上固定好模具，保证模具断面跳动再允许的公差范围内。取第一级片固定在模具上，适当调整张力，慢速转动两周后放下机头上的压辊，便可自动绕制。卷完第一级后，剪断第一级片，抽出第二级片与第一级对中，用第一级末两周压住第二级片头进行绕制。如此重复上述操作，直至完成单框内铁芯。在绕制三相外铁芯时，先将两个已卷好的内铁芯组合固定，同时测量尺寸符合要求后，再将其固定在卷制机上卷制外铁芯。 
　　铁芯卷制成型后，为了防止在退火时高温变形，用整型机整形并用专用工装将铁芯夹持好，放进退火炉（最好采用真空充氮退火炉）按照设定的程序利用计算机控制温度曲线，自动达到降低空载损耗的目的。退火最高温度为860℃。退火过程中要在适当温度下充进氮气，以防铁芯氧化。卷铁芯经良好的退火处理后，能彻底消除内应力，磁路各处均无高磁阻存在，故空载电流可大幅度下降，工艺系数仅为1.05左右。 
(2)线圈结构特点及工艺： 
　　卷铁芯变压器高低压线圈是在铁芯柱上直接绕制的。因此，只能采用层式或螺旋式线圈。该线圈一般不做浸漆处理，所以层间绝缘全部采用菱格点胶纸，高低压间主油道采用半油道帘式撑条结构，以保证油道间隙均匀。 
　　线圈绕制过程，首先把卷制合格的铁芯固定在专用的绕线机上，并在铁芯上绕一层紧缩带。然后将两半齿轮安装在铁芯柱上，齿轮铜套与铁芯的定位要固定好，靠手柄调整两个主动齿轮与绕线齿轮，使其为最佳啮合，并保证两端齿轮间距符合绕组轴向尺寸要求。 
　　在立式绕线机上绕制三相卷铁芯变压器，一般先从最上面铁芯A柱(项)开始。首先裹上内纸筒，然后用白布带将纸筒收紧固定在两端绕线齿轮的凸台上，绕线机应转动灵活。低压扁铜线的绕制按设计要求，包好出头绝缘（注意线圈绕向），将线圈首头固定在齿轮上。开始绕制时，采用普通线圈"8"字绑扎法将起始扎端绝缘绑扎好，并沿圆周均匀加放4～5根轴向拉紧收缩带。绕制时收缩带与线匝交替上下位置，边绕边拉紧，使线匝紧实平整。绕制末端最后一匝时，确定好出头位置点动倒车，同起头方法包扎出头绝缘，并将端绝缘与末匝仍用"8"字绑扎法绑好（低压线圈首头、末头预留长度都是压在预留的端绝缘处）。低压线圈绕完后，应测量线圈外径，看是否符合要求。然后，按图纸要求放置高低之间油道绝缘，继续绕制高压线圈。高压线圈绕制方法与叠片式线圈绕制方法基本相同，这里不再介绍。A柱(相)线圈绕好后，上移铁芯，依次绕制B、C相线圈。整台线圈绕好后，用专用吊具把器身平放到装配平台上，抽出首头和末头，放进端部绝缘并压紧。借助吊具将铁芯起立，装配铁轭绝缘，上好铁芯夹件，压紧线圈轴向（注意铁芯不要压得太紧，否则会增加铁芯损耗）。卷铁芯变压器的器身装配后成为一个牢固的整体，能耐受较强的短路电流引起的电动机械力。此外，为了防止线圈受潮，绕制好线圈后应及时进行器身装配。从绕制线圈到总装配整个操作过程，对退火后的铁芯要轻拿轻放，并配有必要的工装吊具等，以保证铁芯不受较大的振动，尽量避免装配过程中铁芯损耗增加。 
(3)卷铁芯变压器工艺性能： 
　　应用特殊夹件进行器身装配，以保证优于叠片式铁芯的抗短路能力。卷铁芯在生产线上进行卷制，不需横剪设备，消除了由人工叠片、叠装、拆插上铁轭造成的质量波动。线圈不用套装工序，器身装配只需线圈轴相紧固，不需要对铁芯装配紧固，工序大为简化。就卷铁芯变压器生产工序而言，它比生产同样的叠铁芯变压器可减少5～6道工序，因此生产效率较高，质量较稳定可靠，很少受人为因素影响。 S11卷铁芯变压器的开发制造和应用
来源：中国论文下载中心    [ 06-03-03 09:35:00 ]    作者：国家电力公司成套设备    编辑：studa9ngns
3　S11卷铁芯变压器的技术特点 
　　S11型变压器卷铁芯打破了传统的叠片式铁芯结构。卷铁芯变压器是一种低噪音环保型、高效节能的配电变压器，与传统叠片式变压器相比较，有 以下七个显著特点： 
①硅钢片连续卷制，铁芯无接缝，大大减少了磁阻，空载电流减少了60%～80%，提高了功率因数，降低了电网线损，改善了电网的供电品质。 
②连续卷绕充分利用了硅钢片的取向性，空载损耗降低20%～35%。 
③卷铁芯经退火工艺后，其导磁性能可恢复到机加工前的原有水平。 
④卷铁芯结构成自然紧固状态，无需夹件紧固，避免了因铁芯加紧力所带来的铁芯性能恶化，损耗增加。 
⑤卷铁芯自身是一个无接缝的整体，且结构紧凑，在运行时的噪音水平降低到30～45dB，保护了环境。因此，很适合于建筑物内和生活区安装使用。 
⑥卷铁芯节约加工材料，硅钢片无横剪工序，边角废料少，材料利用率比S9型叠铁芯变压器高，在同容量下，铁芯重量大约下降10%左右，节约了原材料，性能价格比有较大提高。 
⑦卷铁芯生产加工机械化程度高，生产效率比叠片铁芯生产率提高约2倍。 
　　卷铁芯变压器的缺点：一是铁芯退火工艺要求较高；二是铁芯卷绕和线圈绕制需要专用设备；三是铁芯和绕组维修较困难。 
　　目前国内采购的卷铁芯变压器主要是315kVA及以下容量。 
　　2000年，国家电力公司农电工作部、成套设备部、电力机械局联合召开了S11卷铁芯变压器应用研讨会，明确各地可根据实际情况推广使用
变压器参数测定、铁心损耗和额定铜损是通过空载和短路试验完成的，这也是变压器最基本试验。一般空载试验在低压侧进行，短路试验在高压侧。测试时两个试验均分别施加额定频率下的电压或电流，所测数据和计算值即为额定条件下的试验结果。但许多不能满足额定条件场合仍需进行上述试验，因此，有必要研究变压器在非额定条件下的试验方法、换算公式，以便在实际中灵活应用。
1 三相变压器的单相试验与测量
若没有三相电源时需要对三相变压器进行度验，则可采用单相电源对三相变压器进行空载和短路试验，所测数据再换算到额定状态。因变压器绕组的联接形式不同，试验线路和换算方法也不同。
1.1空载试验
试验在低压侧进行，高压侧开路。
1.1.1测量绕组为Y联接
空载试验接线如图1。

图1低压绕组为Y联接时空载试验接线图
图1中，首先将高压侧开路，在低压侧a、b、c三个端子间两两依次施加额定线电压UN。每次测得的空载损耗Poab、Pobc、Poca和空载电流Ioab、Iobc、Ioca，可分别换算为三相空载损耗PO和空载电流IO。
因变压器的每相电压低于其额定值，主磁通工作在非饱和状态，这时可认为励磁阻抗是常数，故功率P∝U2，电流I∝U，于是采用该线路每相绕组的电压为额定时的√3/2倍，每相空载损耗与额定空载相损耗PO￠N的关系为：
(1/2)Poab=(3/4)PO￠N
则额定条件下的三相空载损耗PO=（2/3）（Poab+ Pobc+Poca）
同理，每相空载电流与额定空载相电流IO￠N的关系为：
IO￠N=（2/√3）Ioab
空载相电流取3次测量的平均值，且线电流为：
IO=2（Ioab+ Iobc+ Ioca）/（3/√3）
1.1.2 测量绕组为△联接
试验将高压侧开路，在低压侧a、b、c三个端子间两两依次施加额定线电压，同时将不参与试验的一相作短路连接，即a、b加电压，b、c短接；b、c加电压，c、a短接；c、a加电压，a、b短接。空载试验接线如图2。

图2 低压绕组为△联接时空载试验接线图
由图2知，△联接线电压等于相电压，即每次测得的两相空载损耗Poab、Pobc、Poca正好等于单相额定状态下的2倍，测得的空载电流Ioab、Iobc、Ioca也为额定时的2倍，则额定条件下的三相空载损耗为：
P0=（Poab+ Pobc+Poca）/2
同理，空载相电流取3次测量的平均值，考虑到线电流与相电流存在√3的关系，于是
I0=√3[（Ioab+ Iobc+Ioca）/6]
1.2短路试验
在高压侧进行，低压侧被短路。
1.2.1测量绕组为Y联接
如图3，试验时，在高压侧A、B、C三个端子间两两依次施加电压。当电压由零开始升高使电流为额定值IN时，测得的两相短路损耗分别为PKAB、PKBC、PKCA和两相阻抗电压为uKAB、uKBC、uKCA，因每次测得的短路损耗PKAB正好是额定条件PK￠N的2倍，故额定条件下的三相短路损耗为：
PK=（PKAB+PKBC+PKCA）/2

图3 测量绕组为Y联接时短路试验接线图
同理，阻抗电压uKAB等于额定条件时相阻抗电压uK￠N的2倍，相阻抗电压取3次测量的平均值，并将其折算到线电压，得阻抗电压的百分比为
uK%=√3[（UKAB+UKBC+UKCA）/6UN]
1.2.2 测量绕组为△联接
如图4，试验时，同样在△联接绕组上两两之间施加一定的电压，并依次将不参与试验的一相作短路联接。为保证每相电流达到额定值，电流表中流过的电流应为额定相电流的2倍、额定线电流IN的（2/√3）倍，即1.15IN。这时测得的短路损耗和阻抗电压分别换算至三相时的短路损耗和阻抗电压:
PK=(PKAB+PKBC+PKCA)/2
UK%=（UKAB+UKBC+UKCA）/3UN

图4  测量绕组为△联接时短路试验接线图
一般对于中小容量变压器,在相邻两铁心的相上测得的损耗基本相同,而两个边柱铁心的相上测得的损耗比相邻两铁心的相上测得的损耗大1%--3%。
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2 降低电流下的短路试验
短路试验电源的容量
SK=SN*uK%*KK*Ka*Kb
式中: SN—被试变压器的额定容量；
uK%—被试变压器的阻抗电压的百分比；
KK---试验电流容量系数,取0.625—1.0；
Ka---变换系数,取1.2—1.3；
Kb---安全系数,取1.0—1.1；
由上式可知,试验电源的容量一般为变压器容量的5%--20%。为减小试验电源的容量,允许在降低试验电流下进行短路试验。同时所测得的试验电流IK′和对应损耗PK′可换算到额定电流IN下的短路损耗PK
PK= PK′*(IN/IK′)2
IK′下的阻抗电压uK′可换算到额定电流IN下的阻抗电压uK:
uK= UK′*( IN/ IK′)
3 非额定频率下的试验
变压器空载损耗P0主要是铁心损耗PFe。当试验电源频率为非额定频率时，则空载损耗会发生变化。设非额定频率为f′，对应铁心损耗PFe′，根据磁滞损耗Pn和涡流损耗Pw与电源频率f的关系可分析：
磁滞损耗Pn∝f.Bma
对于常用的硅钢片，Bm=1.0—1.6 ，a=2
涡流损耗Pw∝f2 Bma
因此当硅钢片厚度及材料一定时，铁心损耗与电源频率及磁密幅值的关系为:
    PFe∝fβ Bma
式中:B=1.2—1.6。
在非额定频率为f′，对应铁心损耗为PFe′时，折算到额定频率为fN时的空载损耗为:
P0= PFe′(fN/ f′) β
β取1.5即可。
阻抗电压uK的有功分量uKR与f无关，无功分量uKX与f成正比。额定频率fN下的阻抗电压
uK=√（uKXfN/ f′）2+u2kR
在试验电源较差时，如容量小，相数少、电网频率波动大等，变压器可采用非额定条件下试验，所得试验结果需进行电流、频率、相数及温度等多种换算，以得到准确的结果。
参考文献：
1、沈阳变压器厂. 变压器试验. 北京：机械工业出版社，1987，268
2、西安交通大学. 电力工程. 水利电力出版社，1984
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