電力變壓器是通過電磁感應將一個系統(tǒng)的交流電壓和電流轉(zhuǎn)換為另一個系統(tǒng)的電壓和電流的電力設備。電力變壓器是一種靜止的電氣設備,是用來將某一數(shù)值的交流電壓(電流)變成頻率相同的另一種或幾種數(shù)值不同的電壓(電流)的設備。
電力變壓器由鐵心和套于其上的兩個或多個繞組組成。當一次繞組通以交流電時,就產(chǎn)生交變的磁通,交變的磁通通過鐵芯導磁作用,就在二次繞組中感應出交流電動勢。二次感應電動勢的高低與一二次繞組匝數(shù)的多少有關(guān),即電壓大小與匝數(shù)成正比。
電力變壓器的損耗主要包含空載損耗與負載損耗兩部分。變壓器的空載損耗主要包括鐵心材料的磁滯損耗、渦流損耗以及附加損耗幾部分,又因為變壓器的空載損耗屬于勵磁損耗,所以與負載無關(guān)。
由于空載損耗是變壓器的重要參數(shù),僅占變壓器總損耗的20%~30%,要降低空載損耗,必須要降低鐵心總量、單位損耗和工藝系數(shù)。降低電力變壓器空載損耗的主要方法如下:
(1)采用高導磁硅鋼片和非晶合金片。普通硅鋼片厚度0.3~0.35 mm,損耗低,可用0.15~0.27 mm。同時,若采用階梯疊積,則又可減少鐵損8%左右。用激光照射、機械壓痕和等離子處理可使高導磁硅鋼片損耗更低。而非晶合金片和按速冷原理制成的含硅量為6.5%的硅鋼片,其渦流損耗部分比一般高導磁硅鋼片小。
(2)減少工藝系數(shù)。工藝損耗系數(shù)與硅鋼片材料、沖剪設備是否退火、夾緊程度等諸多因素有關(guān)。對沖剪設備的刀具精度、裝刀合理和調(diào)整也很重要。
(3)改進鐵心結(jié)構(gòu)。鐵心不沖孔,不綁扎玻璃粘帶,端面涂固化漆,相間鐵軛用高強度鋼帶綁扎。心柱兩側(cè)連接上下夾件的拉板用非磁性鋼板。對大容量鐵心片不涂漆處理,提高填充系數(shù)和冷卻性能。用強壓工裝和粘膠使鐵心兩軛成為一個堅固、平整、垂直精度高的整體。減少鐵心搭接寬度可降損,搭接面積每減1%,空載損耗會降0.3%。鐵心中混入不同牌號硅鋼片會耗能,故應少混或不混片。
(4)減少鐵心窗口尺寸。將繞組不變匝絕緣(厚度)改成變匝絕緣,如將一臺120 000/110變壓器根據(jù)沖擊電壓分布,高壓繞組shou端和調(diào)壓段的匝絕緣厚度為1.35 m m,其他段為0.95 mm,結(jié)果因縮小窗口尺寸后,降鐵重1.67%。在安全前提下,合理縮小高、低間主空道距離、降低餅間油道、縮小相間距離、加強絕緣處理(加角環(huán)、隔板等),繞組采用半油道結(jié)構(gòu),就縮短了心柱中心距,減小了鐵心重,也降鐵損。
(5)設計無共振鐵心。將鐵心的共振頻率設計在合適的頻率段,使之無法產(chǎn)生強烈共振,對減小噪聲有明顯效果,就能節(jié)約為降噪而多用的能源。
(6)采用卷鐵心變壓器和立體鐵心變壓器。卷鐵心比傳統(tǒng)的疊片式鐵心少4個尖角,連續(xù)卷繞充分利用了硅鋼片取向性,采用退火工藝,降低了附加損耗。對R型卷鐵心,其截面占空系數(shù)接近于100%。而立體鐵心的鐵軛為三角形立體布置,比平面卷鐵心鐵軛重減輕25%。這些因素說明卷鐵心和立體鐵心更節(jié)能。