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雷郎變壓器安全性指標研究

該信息來自：上海雷郎電器設備制造有限公司瀏覽量：4300 發表時間：2012-04-02

　專家認為，安全和高效是變壓器產品最重要的兩個指標，電動車、新能源等大功率市場在保證效率的同時，更強調安全性。
　　一、無變壓器逆變器可降低復雜性并實現功率最大化
　　(一)、對整個行業來說，繼續增強性能、提高效率以及降低成本才是至關重要的。提高大型投資設備的質量和性能是不斷增加收益的一種途徑，此外，逆變器的性能和效率與光伏模塊和數組同樣重要。例如，通常規模在1到2兆瓦的商業項目，在連接點位于大樓入口變壓器低壓側要求配有一至八個逆變器，并且每個逆變器都要配有單獨的、定制的隔離變壓器--即使變壓器已與逆變器集成。而真正的無變壓器設計的逆變器才能支持直接的連接，不需要任何其它的變壓器設備和定制修改，而且也不會產生系統平衡成本。對于那些中壓變壓器連接點在5到12.7千伏之間的公用安裝項目，可將多個無變壓器逆變器整合成一個大小適當的標準中壓變壓器。變壓器可以放在電場的任何位置，以靠近逆變器是最合適的。
　　(二)、無變壓器逆變器技術和兩極數組配置
　　采用了無變壓器逆變器技術的太陽能光伏系統在發電時，光伏模塊和負載之間不需要任何變壓器--通常為高壓交流電 (HVAC) 設備和商業熒光照明。真正的無變壓器逆變器可將電力從逆變器直接轉換并傳輸到所附負載中。這要歸功于采用雙極 ±600 VDC 數組配置。真正的無變壓器逆變器直接固定在建筑物的入口處，甚至是固定在一個尺寸足夠大的配電安裝板上。由于沒有隔離變壓器，從光伏模塊電源獲得的額外的1%到2%能源效率直接進入負載，在功率為500千瓦的時候，這意味著最低免費額外提供了5千瓦的輸出。此外，直接轉變成可用的電壓，而不是較低的單極逆變器交流電壓，而交流電電流降低一半以上，從而降低了交流電一端的電線成本。
　　(三)、無變壓器逆變器的尺寸約為傳統逆變器的一半，可直接轉換成更高的電壓，這就減少了所需占地面積、運輸和起重設備成本(加上遞增的設備墊板或公用機箱建造成本)以及連接繞組的大小和數量。目前，許多機構都紛紛采用了無變壓器的逆變器技術，這種新的配置正在改變著行業面貌。
　　二、變壓器本體噪聲的高低也是衡量制造廠設計能力和生產水平的重要指標之一。現從變壓器噪聲產生的機理出發，分析變壓器噪聲的形成、傳播及設計低噪聲變壓器采取的技術措施和計算方法。
　　(一)、變壓器噪聲產生機理
　　變壓器的噪聲是由變壓器本體振動及冷卻裝置振動而產生的一種連續性噪聲。變壓器噪聲的大小與變壓器的容量、硅鋼片材質及鐵心磁通密度等因素有關。
　　(1)變壓器本體產生噪聲機理：國內外的研究結果表明，變壓器本體振動的根源在于硅鋼片的磁致伸縮引起的鐵心振動。
　　(2)冷卻裝置產生噪聲機理：冷卻裝置噪聲也是由于其振動而產生。冷卻裝置振動的根源在于冷卻風扇和變壓器油泵在運行時產生的振動;變壓器本體的振動通過絕緣油、管接頭及其裝配零件等，傳遞給冷卻裝置，使冷卻裝置的振動加劇，輻射的噪聲加大。
　　(二)、噪聲的傳播路徑
　　變壓器通過空氣向四周輻射的噪聲是由兩部分組成，一部分是由鐵心繞組的振動通過結構件和絕緣油傳給油箱，由油箱振動而產生的本體噪聲;另一部分是由冷卻風扇和變壓器油泵振動而產生的冷卻裝置噪聲。變壓器本體噪聲完全取決于鐵心的磁致伸縮振動。
(三)、降低噪聲變壓器技術措施及計算方法
　　(1)降低變壓器本體噪聲技術措施
　　1. 鐵心方面技術措施：一是選用磁致伸縮小的優質硅鋼片。二是降低鐵心的額定工作磁密。三是改進鐵心的結構。
　　2. 改進鐵心與油箱機械連接方式：變壓器的本體噪聲有一部分是通過箱底和基礎傳播出去，還有部分通過箱蓋套管上導電結構傳遞到母排上，如果在器身的底腳和油箱之間、油箱和基礎之間、母排與固定結構件之間放置防振橡膠墊，就可使原來的剛性連接變為彈性連接，從而達到減少振動、防止共振、降低噪聲的目的。
　　3. 改進油箱及其結構：①為了降低油箱壁的振動幅度就必須提高整個油箱的剛性。提高剛性的方法是增加箱壁的厚度及增加加強鐵的個數，以及選擇較好的加強鐵形狀和焊接位置。②從聲學技術上常用密實沉重的材料把發聲體與周圍的環境隔絕起來，這種方法叫隔聲。隔聲構件性能與它的單位面積重量有關，重量越重，隔聲效果就越好。③ 當油箱的自振頻率與變壓器本體噪聲基頻、諧波頻率相同或相接近時，就會發生共振，隔聲效果大大降低，在某些情況下甚至會成為噪聲放大器。
　　(2)降低冷卻裝置噪聲方法
　　1. 選用低噪音冷卻風扇
　　2. 降低自冷式散熱器的噪聲。
　　3. 降低變壓器本體噪聲設計
　　三、保障變壓器安全成為變壓器極為重要的參數，因此要加強變壓器短路故障分析
　　1、繞組繞制較松，換位處理不當，過于單薄，造成電磁線懸空。從事故損壞位置來看，變形多見換位處，尤其是換位導線的換位處。
　　2、目前各廠家的計算程序中是建立在漏磁場的均勻分布、線匝直徑相同、等相位的力等理想化的模型基礎上而編制的，而事實上變壓器的漏磁場并非均勻分布，在鐵軛部分相對集中，該區域的電磁線所受到機械力也較大;換位導線在換位處由于爬坡會改變力的傳遞方向，而產生扭矩;由于墊塊彈性模量的因數，軸向墊塊不等距分布，會使交變漏磁場所產生的交變力延時共振，這也是為什么處在鐵心軛部、換位處、有調壓分接的對應部位的線餅首先變形的根本原因。
　　3、繞組的預緊力控制不當造成普通換位導線的導線相互錯位。
　　4、抗短路能力計算時沒有考慮溫度對電磁線的抗彎和抗拉強度的影響。按常溫下設計的抗短路能力不能反映實際運行情況，根據試驗結果，電磁線的溫度對其屈服極限?0.2影響很大，隨著電磁線的溫度提高，其抗彎、抗拉強度及延伸率均下降，在250℃下抗彎抗拉強度要比在50℃時下降上，延伸率則下降40%以上。而實際運行的變壓器，在額定負荷下，繞組平均溫度可達105℃，最熱點溫度可達118℃。一般變壓器運行時均有重合閘過程，因此如果短路點一時無法消失的話，將在非常短的時間內(0.8s)緊接著承受第二次短路沖擊，但由于受第一次短路電流沖擊后，繞組溫度急劇增高，根據GBl094的規定，最高允許250℃，這時繞組的抗短路能力己大幅度下降，這就是為什么變壓器重合閘后發生短路事故居多。
　　5、采用軟導線，也是造成變壓器抗短路能力差的主要原因之一。由于早期對此認識不足，或繞線裝備及工藝上的困難，制造廠均不愿使用半硬導線或設計時根本無這方面的要求，從發生故障的變壓器來看均是軟導線。
　　6、外部短路事故頻繁，多次短路電流沖擊后電動力的積累效應引起電磁線軟化或內部相對位移，最終導致絕緣擊穿。
　　7、繞組線匝或導線之間未固化處理，抗短路能力差。早期經浸漆處理的繞組無一損壞。
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