系列非晶合金干式电力变压器研制、试生产及技术总结报告

研制、试生产及技术总结报告0ZB.120.055SCR(H)BH10―100～1600/10系列非晶合金干式电力变压器共7页第1页1、市场需求情况近年来，随着中国经济的飞速发展，现代化进程的全面推进，城市化程度进一步加大，特别是大城市和超大城市，人口密集，工商企业集中，用电负荷密度极高，工作环境复杂，所以制约中国经济可持续发展的两个矛盾交织在一起：资源不足和能源不足。每当夏季，中国经济快速发展地区，如长三角地区频频拉闸限电，就反映出了中国电力紧张的实际现状。因此，节约电能在当前格外重要。降低变压器损耗就是节约电能的有效办法之一。变压器是输变电系统中的重要组成部分，它本身性能的好坏直接影响到电力系统的供电质量和经济效益。电网在对电能的传输过程中，损耗是无法避免的，其中变压器本身造成的能量损失占有相当大的比重，因而设计并制造低能耗变压器，提高电网传输效率具有可观的社会效益。正因为如此，从50年代发展起来的非晶合金，作为一种高效节能型材料，进入90年代后，在配电变压器上逐渐步入了实用化阶段。利用导磁性能出众的非晶合金来制造变压器的铁芯，能获得很低的损耗值。迄今为止，全球已有60万台非晶合金铁芯变压器在网上运行，主要分布在一些经济和科技发达的国家，特别是美国，其中运行时间最长的已达20年。实践证明，非晶合金变压器性能稳定可靠，节能效果显著，是配电变压器理想的更新换代的产品。中电电气集团有限公司在吸取10kV级SCRB10系列H级变压器产品成功大批量生产的经验的基础上，着手开发研制H级SCR(H)BH10-100～1600/10系列非晶合金干式电力变压器新产品，以满足市场的需求。资料来源编制宋利娟07.6.15新变工程技术部校对何东霞07.6.17标准化陈帮秀07.6.18提出部门审定戴一阳07.6.19标记处数更改文件号签字日期批准王跃林07.6.20研制、试生产及技术总结报告0ZB.120.055共7页第2页2、研究试验方法及技术路线 我公司具有成熟开发、设计、生产10kV级SCRB10干式电力变压器产品的经验，拥有了非常完善的生产工艺和一批高素质生产工人，在此基础上可以驾轻就熟地开发、研制、生产SCR(H)BH10型10kV级非晶合金干式电力变压器。本产品消化吸收了国内外先进技术及结合本公司的具体条件，采用新设计、新工艺、新结构，在引进高科技手段和人才的基础上生产出具有绝缘耐热等级高、散热条件好、过载能力强、超低损耗、节能环保可回收，低噪音、局放小，防尘、防潮、防污染能力更佳，用电更安全等特点的SCR(H)BH10-100～1600/10系列非晶合金干式电力变压器。2.1高压线圈采用多层圆筒式，纵向多气道结构，线圈为矩形，高低压套绕，采用NOMEX®纸包无氧扁铜线作导体，用NOMEX®纸作层间绝缘，以H级成型绝缘材料作端部绝缘，外表包绕多层NOMEX®纸，按照专用工艺整体绕制后再经专用设备高温烘焙固化成型；并且首末各几段内垫纸条，以增大线圈纵向电容；首末段外包绝缘，以增强线圈端部的绝缘强度，提高抗冲击能力；防尘效果好，散热效果佳；2.2产品主绝缘材料选用NOMEX®材料，绝缘等级达C级，提高了产品的抗热冲击能力和过负载能力；2.3低压箔式线圈采用直角的引线排，经专用设备采用氩弧焊接，提高了铁心的空间利用率，消除螺旋角，减小轴向受力；同时有引线排固定装置将低压引线排与上夹件固定在一起，增强了变压器抗短路能力；2.4整个线圈绕制在聚脂亚胺成型绝缘筒上，并经VPI工艺浸渍美国进口C级绝缘漆，以提高线圈机械强度和防潮性能，并降低了局放；2.5铁心采用非晶合金，极大地降低了空载损耗和空载电流。铁心进行端封，有效地降低了变压器运行噪音。夹件采用不锈钢板，封闭式结构，用拉螺杆连接上下夹件。高压引线采用10kV电缆联结，并在整个外表面喷涂专用防水材料，标记处数更改文件号签字日期研制、试生产及技术总结报告0ZB.120.055共7页第3页形成防尘、防潮、防污染的特殊保护层。整体受力更可靠，防潮性能更佳，用电更安全；非晶合金干式电力变压器样品已在国家变压器质量监督检验中心通过了全部试验。试验结果及已经交用户试用的情况表明，上述研究试验方法及技术路线是可行的、成功的。3、新产品的主要创新点SCR(H)BH10-100～1600/10系列非晶合金干式电力变压器采用NOMEX纸绝缘导线与采用绕包式生产工艺相结合。高压线圈结构为多层分段圆筒式，线圈呈矩形，纵向多气道结构，有效地降低了层间电压并增强了抗雷电冲击能力，降低了局部放电量，提高了运行可靠性，结构先进合理。采用NOMEX纸包无氧扁铜线作导体，用NOMEX纸作层间绝缘，以H级成型绝缘材料作端部绝缘，气道采用H级引拔件，外表包绕多层NOMEX纸。线圈整体烘干后，再经VPI真空压力浸渍、高温烘焙固化成型；首末段外包绝缘，以增强线圈端部的绝缘强度，提高抗冲击能力。低压为箔式，增强了线圈的稳定性，提高了抗短路能力。SCR(H)BH10-100～1600/10系列非晶合金干式电力变压器铁芯为非晶合金，损耗低，整体采用三相四框五柱式，采用特殊的降噪、阻隔措施，使噪音降低到最低程度。另外，本产品还采用了我公司生产其它型号的干式电力变压器一些成熟的新设计、新工艺，譬如：3.1材料选择：产品主要绝缘系统采用美国杜邦公司专有技术制造的NOMEX®芳香聚酰胺纸，防火能力更佳，环保可回收；SCR(H)BH10-100～1600/10系列非晶合金干式电力变压器设计为H级耐热等级非晶合金干式电力变压器，最高允许温度为180℃，而主要绝缘材料为C级（耐热可达220℃）的NOMEX3.2铁心结构为四个“框”合并成的三相五柱式结构，采用4个或8个铁心框叠放在一起的结构。在结构上，不采用将铁心作为主承重结构的传统设计方案，标记处数更改文件号签字日期研制、试生产及技术总结报告0ZB.120.055共7页第4页而采用以线圈为骨架的基本结构。这样可使铁心不受压力。3.3本产品用薄板或成型框架结构夹紧铁心，器身整体使用拉螺杆拉紧结构。4、新产品的技术指标额定容量100～1600kVA额定电压10/0.4kV相数3相绝缘耐热等级H级频率50Hz绕组平均温升≤125K联结组Dyn11噪音水平声级符合JB/T10088-2004局部放电≤30PC分接范围±2×2.5%5、新产品的用途

SCR(H)BH10-100～1600/10系列非晶合金干式电力变压器可用于高层建筑、商业中心、地铁、机场、车站、工矿企业和发电厂，特别适用于易燃、易爆和防火要求高的场所。该变压器是户内供电网络中最理想的节能型配电设备。6、研制过程2006年2月，公司将SCR(H)BH10型H级干式电力变压器开发项目列入年度计划；并组织专人收集有关SCR(H)BH10型非晶合金干式电力变压器的资料，组织技术人员进行技术会战，攻克技术难点，提出技术方案。2006年2～3月，产品图样设计、试生产准备、工装制造。2006年3～4月，完成样机试制，全部通过了出厂试验，符合设计要求。2006年4月，产品送用户使用，并根据用户的使用意见进一步完善设计。2007年5～6月，送国家变压器质量监督检验中心进行试验，各项参数均达到了设计要求。2007年6月，准备产品的鉴定资料。7、在试制过程中所遇到的技术难点和解决方案SCR(H)BH10-100～1600/10系列非晶合金干式电力变压器新产品在试制中采用下列研制方法解决遇到的问题：标记处数更改文件号签字日期研制、试生产及技术总结报告0ZB.120.055共7页第5页7.1当干式变压器的绝缘采用NOMEX®纸时，会使绝缘体与周围空气介质间的电场分布更为均匀，从而可以紧缩其绝缘尺寸，也避免了电场的过分集中，并相应使整个绝缘结构体系更加合理，高压线圈采用多层分段圆筒式、纵向多气道结构，有效地降低了层间电压并增强了抗雷电冲击能力，降低了局部放电量，提高了运行可靠性。7.2虽然使用耐热等级C级的绝缘材料，但考虑到用户对变压器热点温度有时过高的疑虑，所以我们把SCR(H)BH10系列产品设计为耐热等级为H级干式配电变压器，使得变压器容量保存有一定的备用裕量，散热性能好，在用电高峰期可过负载运行，对客户来说没必要买过大容量的变压器，得不到经济运行，降低损耗的目的。7.3为了大幅度降低损耗，铁心选用优质非晶合金铁心，大幅度降低了空载损耗，在结构设计上，由于非晶合金铁心对机械应力比较敏感，为避免铁心受力，我们摒弃传统的以铁心作为主承重结构的设计方案，而采用以线圈为骨架的的基本结构。同时，高压绕组导体采用NOMEX®纸包无氧铜扁线，低压绕组采用优质铜箔，并且电流密度选取相对较低，这样有效地降低了负载损耗。7.4设计时选取较低的磁密，减小铁心的磁致伸缩，同时在设计过程中采取特殊的降低噪音措施，有效降低了非晶合金变压器运行时的噪音。8、新产品的经济效益随着国家对配电变压器损耗的节能限制，非晶合金干式变压器将有非常广阔的市场。根据国内外变压器的市场需求的总体分析和预测，并结合我公司的实际生产能力，预计今后三年内可形成的效益预测如下表：标记处数更改文件号签字日期研制、试生产及技术总结报告0ZB.120.055共7页第6页年度产量（台）产值（万元）利税（万元）2007505000500200810010000100020092002000020009、新产品的查新结论江苏省科技查新咨询中心的科技查新报告中指出:＂综合国内检出文献，与本委托课题相比：见有非晶合金干式变压器的报道；见有低压为采用箔绕的矩形线圈的报道；……本委托课题产品高压线圈为多层分段圆筒式，纵向多气道的矩形线圈，低压线圈经VPI工艺浸渍进口C级绝缘漆，主要绝缘材料选用C级NOMEX纸，在查新范围内未见相同报道。＂10、试制结论SCR(H)BH10-100～1600/10系列非晶合金干式电力变压器样机试制后，通过了出厂试验、型式试验，并通过了国家变压器质量监督检验中心的全套试验。全部性能参数达到或超过设计任务书、技术条件、有关国标要求。样机试制的成功表明设计是成功的，制造工艺是可行的，员工的操作技能是能够满足生产需求的。SCR(H)BH10-100～1600/10系列非晶合金干式电力变压器在国内首次采用多层分段圆筒式，纵向多气道的矩形高压线圈新设计，有效地降低了层间电压并增强了抗雷电冲击能力，降低了局部放电量，提高了运行可靠性，结构先进合理。采用NOMEX®纸包无氧扁铜线作导体，用NOMEX®纸作层间绝缘，以H级成型绝缘材料作端部绝缘，外表包绕多层NOMEX®纸，按照专用工艺整体绕制后再经专用设备高温烘焙固化成型；并且首末各几段内垫纸条，以增大线圈纵向电容；首末段外包绝缘，以增强线圈端部的绝缘强度，提高抗冲击能力；防尘效果好，散热效果佳；低压线标记处数更改文件号签字日期研制、试生产及技术总结报告0ZB.120.055共7页第7页圈采用经VPI工艺浸渍进口C级绝缘漆的新工艺，提高线圈机械强度和防潮性能，并降低了局放；主要绝缘材料选用绝缘等级达C级的NOMEX纸新材料，提高了产品的抗热冲击能力和过负载能力；铁心采用非晶合金，极大地降低了空载损耗和空载电流。新产品设计合理，工艺先进，产品具有体积小、重量轻、损耗小、噪音低、局放小、防尘、防潮、