变压器漏磁的影响和减少漏磁的方法介绍图片_变压器漏磁的影响和减少漏磁的方法介绍

一、什么是漏磁?漏磁是磁源通过特定磁路在空气(空间)中泄漏的磁场能量。磁铁的磁场在内部是封闭的,对外不显示磁性。向外形成一个磁极,就产生了一个磁场,这个磁场是开环向外辐射的。准确地说,磁场是漏磁的一种形式。

二、漏磁减少方法1、磁芯。

1)采用无接缝结构,如卷铁芯和环形铁芯,以降低磁阻。

2)降低变压器的工作磁通密度Bm,增加铁芯的束磁容量。

3)采用优质或高磁导率的铁芯材料,增加铁芯的束磁能力。

2、在线圈结构方面,最理想的方式是缠绕初级线圈,这样可以最大化初级线圈的耦合,降低漏电感。然而,在实践中,为了解决初级之间的耐压问题,很难实现这种方法。而是以相同的绕组宽度缠绕初级,在此基础上缠绕次级,最后缠绕初级剩余的一半,使整个次级完全包裹在初级中,耦合效果好,漏感小。

3、外壳已做好的变压器多采用在变压器外加一个外壳的方法。铁壳可以把漏磁场束缚在里面,防止漏磁场向外扩散,但是外壳会发热,所以要求外壳和变压器之间有距离。

4、夹层缠绕法

还可以把初级线圈分成两部分,在绕制线圈的时候把次级线圈夹在中间。这增强了初级和次级线圈之间的耦合,并减少了漏磁。首先,为了散热,变压器的铁芯并没有被线圈完全包围。因为线圈中有电流流过,所以必然产生磁场,这个磁场没有被次级线圈转化为电能。这部分没有被转换的磁场就是漏磁。而且我们知道,为了防止涡流,我们把变压器的铁芯做成薄片,很多薄片一起掉。因为磁感应线没有完全闭合,所以片与片之间会有漏磁。散热和涡流是产生漏磁的原因。

三、变压器损耗计算公式(1)有功损耗:p=P0+kt2pk-(1)

(2)无功功率损耗:q=Q0+KT2QK-(2)

(3)综合功率损耗: Pz= P+kQ Q-(3)

Q0I0%SN,QK英国%SN

其中:Q0——空载无功损耗(kvar)

P0——空载损耗(kW)

PK——额定负载损失(kW)

SN——变压器的额定容量(kVA)

I0% ——变压器空载电流百分比。

Uk% ——短路电压百分比

——平均负载系数

KT——负荷波动损失系数

QK——额定负载泄漏功率(kvar)

KQ——无功经济当量(kW/Kvar)计算上述公式时,各参数的选择条件:

(1)取kt=1.05

(2)城市电网和工业企业电网中的6 kV ~ 10 kV降压变压器,取系统最小负荷时,其无功当量KQ=0.1 kW/Kvar;

(3)农用变压器的平均负载系数=20%;对于工业企业,实行三班倒,=75%;

(4)变压器运行小时数t=8760h小时,最大负荷损失小时数t=5500h小时;

(5)变压器的空载损耗P0和额定负载损耗PK、I0%和UK%见产品数据。

四、变压器损耗特性P0——空载损耗,主要是铁损,包括磁滞损耗和涡流损耗;磁滞损耗与频率成正比;与最大磁通密度的磁滞系数的幂成正比。涡流损耗与频率、最大磁通密度和硅钢片厚度的乘积成正比。

PC——的负载损耗主要是负载电流通过绕组时的电阻损耗,一般称为铜损。其大小随负载电流变化,与负载电流的平方成正比;(用标准线圈温度的换算值表示)。

负载损耗也受变压器温度的影响。同时,由负载电流引起的漏磁通也会降低

变压器效率=pz/(pz p),用百分数表示;其中,PZ是变压器次级侧的输出功率。

五、降低变压器漏磁的方法1)普及使用低损耗变压器(1)控制铁芯损耗。

变压器损耗中的空载损耗,即铁损,主要发生在变压器铁心叠片,主要是交变磁力线通过铁心产生的磁滞和涡流造成的。

最早用于变压器铁芯的材料是软熟铁,容易充磁退磁。为了克服磁路中周期性磁化产生的磁阻损耗和交变磁通切割铁芯产生的涡流,变压器铁芯由铁线束代替整块铁制成。

1900年左右,人们发现在铁中加入少量的硅或铝,可以大大降低磁路损耗,提高磁导率,增加电阻率,降低涡流损耗。经过多次改进,用0.35mm厚的硅钢片代替铁丝制作变压器铁芯。

近年来,世界各国都在积极研究和生产节能材料。变压器的铁心材料已经发展到最新的节能材料,——非晶磁性材料,如2605S2,非晶合金铁心变压器应运而生。用2605S2制作的变压器铁损只有硅钢变压器的1/5,铁损大大降低。

(2)变压器系列的节能效果

非晶合金铁芯变压器具有低噪声、低损耗等特点。其空载损耗仅为常规产品的1/5,且全密封免维护,运行成本极低。

我国的S7系列变压器是1980年以后引进的,效率高于SJ、SJL、SL、SL1系列变压器,负载损耗也较高。

80年代中期设计生产S9系列变压器,均价比S7系列高20%,空载损耗比S7系列低8%,平均负载损耗比S7系列低24%。而且国家在1998年底前已经明确淘汰S7、SL7系列,推广应用S9系列。S11是目前广泛使用的低损耗变压器。S11变压器的卷铁心改变了传统的叠片铁心结构。硅钢片连续绕制,铁芯无缝,大大降低磁阻,空载电流降低60 ~ 80,提高功率因数,降低电网线损,提高电网供电质量。连续绕制充分利用了硅钢片的取向,空载损耗降低20 ~ 35。运行时的噪声级降低到30 ~ 45 dB,保护了环境。

S11系列非晶合金铁芯配电变压器系列空载损耗比S9系列低75%左右,但价格平均只比S9系列高30%,负载损耗与S9系列变压器相当。

2)变压器匹配负荷曲线的选择:配电变压器的容量选择。

a、根据变压器的最高效率负载率M来选择容量。

当建筑物的计算负荷确定后,配电变压器的总安装容量为:

S=Pjs/bcos2(KVA)(1)

式中Pjs——大楼的有功计算负荷kW;

Cos2——补偿后的平均功率因数不应小于0.9。

b——变压器的负载率。

所以变压器容量的最终确定在于所选变压器的负载率b。

我们知道,当变压器的负载率为: B= M=(1/r) 1/2时,效率最高。(2)R=PKH/Po(即变压器损耗比)

其中Po——变压器的空载损耗;

PKH——变压器的额定负载损耗,或铜损和短路损耗。

b、根据变压器年有功功率损失率最小时的节能负荷率j计算容量。

因为实际负载一直在变化,所以无法准确计算变压器的功率损耗。但是,对于某一类电力用户,其最大负荷利用小时数和最大负荷损失小时数可以根据同类用户的统计数据近似计算出来。变压器的年有功功率损耗可通过以下公式估算。

Wb=PoTbPKH(Sjs/S2e)2=PoTbPKH2(3)

其中,计算的负载率——等于计算的变压器视在容量Sjs与额定

找出变压器年有功功率损失率最小时的节能负荷率j。

j=(PoTb/pkh)1/2=(Tb/)1/2 *M(6)

即按节能负荷率j计算配电变压器容量时,其年有功损失率最小。

从公式(6)可以看出,变压器节能负载率与年最大负载损耗时间有关,越低,j越高。但由于Tm值和Tm值对应的值,高层民用建筑没有这方面的统计数据,可以参考工业企业的类似数据。Tb为7500h,根据高层民用建筑的不同功能,值在2300-4500范围内选取,所以 j=(1.3-1.8) m .由表(1)中干式变压器的最佳负载率 m值,可得节能负载率 j。

对于高层办公楼,由于白天五,晚上下班后其余时间为轻负荷,其电力负荷的运行特性相当于工业企业单班生产,变压器节能负荷率J=0.85-0.98;

对于高层酒店和高层建筑中的商业建筑,相当于工业企业两班倒生产,变压器节能负荷率j=0.71-0.85。

可以看出,按节能负载率计算的变压器容量小于按最优负载率计算的变压器容量,既减少了年电能损耗,又节省了一次性投资。

c、根据变压器的经济负载率计算容量。

根据上一节的分析可以看出,按年有功损失率最小的节能负荷率j计算变压器容量,有利于节省初期投资。而高层建筑配电变压器的容量,相当于两班倒运行的特点,按照j还是太大了,肯定会增加用户的一次性投入。如何节约一次性投资,降低电能消耗,或者说变压器在一定的负荷率区域内运行时,节约初投资和降低电能消耗之间的矛盾能否相对统一,下面我们对变压器年有功功率损失率的计算公式做进一步的分析。

对于同一台变压器,某一负载率下的年有功电能损耗率如式(5)所示,而节能负载率下的年有功电能损耗率为:

Wj=(potbpkh2j)/jsebcosTm(7)

将公式(5)的两边除以公式(7)的两边,代入公式(6)得到:

W/Wj=1/2(/jj/)(8)

上式是变压器在一定负荷率下运行时的年有功电能损耗率与在节能负荷率j下运行时的年有功电能损耗率随相对节能负荷率变化的函数关系。

在这个公式中,当= j时,W/Wj=1,当 >j或< j时,W/Wj都大于1。

当/j从1.0增加到1.3,增加30时,W/Wj从1.0增加到1.035,只增加了3.5;当/j从2.0增加到2.3,增加15时,W/Wj从1.25增加到1.37,增加了9.6。

可以看出,在/j的低值区,W/Wj的增加值相对于/j的增加值是很小的,上升的幅度也很小。也就是说,在这方面,我们以每年小幅度的提高电力损失率来换取变压器容量的大幅度降低,明显减少了一次性投资。因此,我们在1-1.3的范围内选择相对节能负荷比/j,即。

jj=(1~1.3)j(9)

按经济负荷率jj选择的变压器容量比按节能负荷率j选择的变压器容量低一个等级,这样节省的初期投资远大于配电变压器年有功损耗成本,从而实现了经济与节能矛盾的相对统一。显然,这是一种科学而经济的方法。

这里讨论的配电变压器容量的计算方法主要是针对高层建筑使用的变压器,即使用干式或环氧树脂浇注的变压器,但这种方法也适用于其他配电变压器。

结论:负载曲线的平均负载率越高,功率损耗越小,应选择损耗比较小的变压器;负载曲线的平均负载系数越低,传输

将负载曲线的平均负载系数乘以大于1的倍数,通常为1-1.3,作为获得最佳效率的负载系数,然后根据 b=(1/r) 1/2计算变压器的损耗比。

对于实际负载,变压器本身要有较好的损耗比,总损耗最小,即空载损耗和负载损耗之和尽可能小。