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高过载变压器设计原理和散热结构分析

时间:2019-04-08 17:02:48

一、现在市场上对高过载变压器的需求越来越多,究其原因主要是以下几个原因:

1、一次新上变压器,不想短时间内再增容。所以就要高过载一个到两个型号的高过载变压器。如:铭牌容量630KV;可以要求厂家做到800kva或者1000kva的实际运行容量。

2、冬天负荷较低,夏天负荷高;按照夏天的高负荷新上变压器,感觉吃亏。所以就购买一个高过载变压器,经济实惠。

3、生产车间用变压器,瞬时负荷大,大部分时间符合较小。这样就购买一台能承受过载的变压器。小容量能满足生产需要,能节约很大一部分购买成本。

4、故意降低一个档购买变压器,如客户正常使用变压器的容量是800KVA;但是客户要求一台630KVA的高过载变压器,可以达到800KVA的正常使用要求。这样的行为主要是考虑现在少缴纳一部分基础容量费,按照我们聊城当地的基础容量费征收标准,1kva,一个月28元。如果按上述例子,一年可以节约费用:(800-630)*28*12=57120元。可以节约大半个购买变压器的钱了。

所以现在高过载变压器市场需要量越来越大也是很正常的。

二、高过载变压器的设计原理

1、高过载变压器就是能够有较高的过载能力,一般能设计到超过铭牌容量的2倍以内,但是我做为从业十几年的资深变压器设计人员,建议高过载变压器的设计容量是额定容量的1.7倍以内,也就是超过铭牌容量最多两个容量档(比如630kva高过载变压器最好设计到800KVA,最多到1000KVA).由于电业局验收的时候,是按铭牌容量验收,如果过载容量很大,会被容量测试仪检测为不合格。

2、我们都知道,变压器的负载损耗Pw=I^2*R+Pi,即电流的平方乘以线圈的电阻值+杂散损耗。如果容量增加1.25倍,即额定电流增加1.25倍,那么Pw增加1.25^2倍,即1.56倍。那变压器自身所产生的热量就会比铭牌容量运行时产生的热量大1.56倍。过载的容量越多,产生的热量也就是成指数增长。那高过载的散热问题就很突出,所以设计高过载变压器时应该考虑到变压器的散热问题,也就是加大变压器散热面积,同时增加绕组内的油道数量和油道宽度,使绕组产生的热量尽快散出,保证绝缘不受损坏。

3、还有一种设计思路是将高过载变压器内的绝缘材料改成能耐高温的材料。那么不用增加变压器的散热面积和油道数量即能安全可靠的运行。我从2010年就尝试过这种设计思路和方法,但是都以失败告终。因为现在市面上的耐油绝缘材料基本都是A级绝缘材料,而B级或者F级绝缘材料一般都不耐油,或者在油中的绝缘性能随着时间的推移而降低。另外我们知道,铜线的电阻率随着温度的升高也增加,如果不考虑把高过载变压器中的热量散出,那么绕组的温度就会升高,铜阻就会增加,负载损耗就会增加,这无疑增加了变压器的使用成本。所以这种设计思路已经被放弃。

4、在壳体设计时,要充分考虑变压器多余热量的散出,也就是变压器的散热面积要够,另外要考虑变压器油的流动性,流动的快散热效果就要好很多。下面这两个图就有很明显的对比。

第一张图,侧面两头的散热片,流油效果差,达不到设计效果,而第二张图的设计效果要好很多。

高过载变压器设计原理和散热结构分析高过载变压器设计原理和散热结构分析

总结,过载变压器有着很多优势,这个也是有着广阔市场的原因。但是过载的容量不宜与铭牌容量差距太大,否则这种优势将会变小,甚至会变成劣势。

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