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1.引言

  进入21世纪,社会化的不断发展与进步推动着我国国民经济规模的不断壮大,也给电力事业的发展提出了带动作用。然而电力用户对配电变压器的性能水平也提出了更高的要求,如何降低变压器损耗,提高配电系统的效率,已是我国电力系统节能工作的当务之急。10 kV以下的配电变压器作为电力传输系统的重要设备,由于使用量大、运行时间长,具有很大的节能潜力。S11系列三相油浸式变压器是赶超国际先进水平的新系列低损耗产品,其铁芯采用新工艺,降低了空载损耗和噪声。S11系列与S9, S7系列相比较,其损耗大幅降低,节能效果明显,可广泛地应用于城乡工农业电网。

  2.S11型配变的设计理念

  S11系列低损耗配电变压器设计的理念比S9系列进一步优化,改进了技术结构,降低空载损耗,提高产品节能水平。

  3.S11型配变结构设计和材料的选用

  3.1主要工艺措施及优势

  针对变压器短路承受能力,就器身轴向压紧和辐向撑紧,达到贯穿性有效支撑。如:铁芯和低压绕组之间、低压绕组和高压绕组之间形成实体硬固定;高、低压绕组保持等高;对带有纵向油道的螺旋式绕组的绕制,从对导线的选择到绕制完成,包括对绕组出头崴弯成形与绝缘包扎、及其与端绝缘的固定,导线换位包扎处理方法,帘状油隙垫块的放置,绕组压缩前、后轴向尺寸变化量的控制与其相关绝缘件的加工等方方面面都有明确的控制原则和工艺措施。

  与此同时,对铁芯的迭积与装配如:夹件、垫脚与轭片装配位置的控制,心柱级块与绝缘(平衡)垫块配合,心柱的夹紧与涂聚胺脂漆等也做了较具体的要求。

  为保证和控制层压绝缘压板及绝缘垫的质量,对纸板层数、涂胶方法、热压强度等在工艺加工过程中都做到严格的控制,收到良好效果。

  影响产品性能和可靠性的各种制造因素均依据产品结构特点和尺寸相对关系,定量或定性地加以控制。

  从提高配电变压器整体制造质量水平出发,注重了性能水平和可靠性的提高,又在内在质量和外观质量提高上下了很大功夫,成效是显着的。

  但是, S11型配变也有一些问题需要注意,如组件中1 kV套管的质量应予加强;密封胶垫龟裂比较常见;器身紧固防松螺母的代用问题需要解决等。

  3.2对图样的完善化工作

  根据以前S9, S7的情况,针对已生产和运行变压器的不当之处,对产品图样进行调整设计或改版,使之更加趋于完善合理。改版后的负载损耗情况有了较好的改善。

  4.S11型配变运行的损耗分析

  4.1变压器的负载与损耗的关系

  变压器的有功功率损耗是由空载损耗和负载损耗两部分组成的,空载损耗是一个常数,它不随变压器负载的变化而变化。而负载损耗则与变压器负载的平方成正比,在一定的负载下,变压器的有功功率损耗可用式(1)表示P=P0+Pf, (1)式中:P———总的有功功率损耗;P0———空载有功功率损耗;Pf———在一定负载下的负载有功功率损耗。

  变压器给出了空载损耗P0和额定负载损耗Pk,所以,可知变压器在一定负载为S时总的有功功率损耗可用式(2)表示P=P0+ (S/Se) 2Pk, (2)式中:Se———变压器的额定容量。

  4.2S11型配变的节能特性

  S11型变压器的卷铁心结构改变了传统的叠片式铁心结构。有几个特点:(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,改善了电网的供电质量。(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芯性能恶化,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30~45 dB,很适合于建筑物内和生活区安装使用。

  依据中华人民共和国机械行业标准《变压器类产品型号编制方法》(JB/T3837—1996)“10 kV的S9型配变的空载损耗比S8型平均下降10%,而S11型配变的空载损耗比S8型平均下降30%;10kV的S9型配变的负载损耗比S7型平均下降10%,而S11型配变的负载损耗比S7型平均下降15%”。该标准已明确列出了S9型配电变压器每一容量等级的空载和负载损耗值,但对于S11型配变,目前尚无每一容量等级的相应损耗标准。

  S11型变压器比S9型变压器的节能比例在国家标准要求下已确定, S11型变压器比S9型变压器的损耗都更低,运行时更节能。

  5.经济效益分析

  S9与S7系列变压器相比,空载损耗平均降低10%,负载损耗平均降低25%。而S11系列变压器是在S9系列的基础上改进结构设计,选用超薄型硅钢片,进一步降低空载损耗而开发出来的,目前S11卷铁心变压器与S9系列叠片式铁心变压器的节能效果明显不同。S11比S9空载损耗下降30%-40%,空载电流降低70%-80%,噪音降低7-10dB。

  5.1应用S11型配变的技术经济分析

  参照有关的损耗水平,按0.5元/(kW·h)计算,每kVA容量每年节省的电费(元),相对于S9而言, S11变压器各项损耗都远低于S9系列变压器,使用S11型配变所增加的投资一般可在2~3 a左右收回。

  5.2S11型配变的应用对比分析

  山西某小工业用户,1999年—2004年使用500 kVA的S9型变压器,空载损耗就高达1000W,2005年将其更新为1台S11型500 kVA卷铁心变压器,空载损耗只有580W;相比较,仅空载损耗一项就降低420W,1年合计降低3679kW·h。按每kW·h电0.5元计算,节能金额达1 839元。而且使用后发现S9型配变的无功空载电流是总电流的1.4%,而S11型配变的无功空载电流是总电流的0.15%,S11型配变在这个项目比S9降低了1.25%,年节能3 274 kW·h,节约金额达1 637元。在变压器的维护上,该用户S9型配变平均每年的变压器油处理费为200元左右,而S11型配变仅为80元左右,相比降低120元。自2005年开始,该用户更换变压器后每年节约费用约4 000元左右。

  显然,S11比S9变压器的节能效果好。如果全国电力市场有500万台老式变压器都改成S11型,那么1年可节约200多亿元。因此,现在越来越多的用户开始在使用S11型配电变压器。

  6.结论

  综上所述,S11型变压器与S9, S7型系列变压器相比,具有绕制工艺简单、重量轻、体积小、空载损耗比S9降低30%~40%、维护方便、运行费用节省,节能效果明显等优点,虽然价格高于S9系列变压器,但两种变压器的价差,可在2~3 a内由所降低损耗少付的电费来抵偿,比较适合我国城乡电网的负荷特性和技术要求,因而,有推广应用价值,可广泛地应用于城乡电网。

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