CN105070483A - 一种电力变压器铁心拉板结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电力变压器铁心拉板结构，所述拉板为长方形钢板，在所述拉板中央沿着所述拉板竖向长度上开设至少两个长条形槽口，且各槽口大小相等，并沿拉板竖向长度对称分布。上述铁心拉板槽口的设计，能够显著降低涡流损耗，消除局部过热。
Description
技术领域
本发明属于变压器技术领域，具体涉及一种电力变压器铁心拉板结构。
背景技术
这些年来我国电力事业飞速发展，电力系统的短路容量越来越大，为了控制短路故障发生时短路电流，设计要求系统中的电力变压器的阻抗电压数值大大超出国家标准中规定数值，一般超出范围在50％-100％之间；它所带来的影响就是变压器的漏磁场的增加，从而对变压器内部绕组、夹件、拉板和油箱壁的涡流损耗值的控制以及是否会出现局部过热提出了更高的要求，以保证变压器安全运行。
漏磁场大小与变压器的容量和阻抗电压有直接的关系。漏磁场的大小及分布能够影响变压器金属结构件里的涡流损耗和局部过热，漏磁场还决定正常运行状态以及事故状态下作用在绕组上的电磁力，并在很大程度上决定绕组及其他部件的温升。
在目前变压器铁心拉板设计中，依据变压器容量和阻抗电压大小一般使用的材质主要有Q345B钢和20Mn23AL低磁钢板，后者比前者不但价格高约4至5倍，而且加工难度和相应费用也远高于前者。因此，根据不同变压器容量和阻抗电压值而采取合适的材质和结构，对于降低变压器的成本、保证质量和安全运行具有实际的意义。
于现有技术中，申请号为201310738705.9的发明专利公开了一种大型变压器铁芯拉板结构，所述铁芯拉板的材质为普通钢板，在所述普通钢板所制成的铁芯拉板的中部开设有宽度为6mm的槽口。本发明的普通钢板带槽口的新型铁芯拉板结构，通过开槽口可以降低铁芯的涡流损耗。
在上述方案中，仅设定了槽口宽度，在实际应用中，经发明人研究发现，不仅仅是上述专利所公开的槽口宽度，拉板上槽口的长度设置及槽口数量的不同设置方式，对于涡流损耗的影响也至关重要。选择一种良好的设计方式，将最大限度地降低涡流损耗。对于上述诸项影响因素，该专利都没有提供相应的解决方案。
鉴于上述原因，本发明提供一种电力变压器铁心拉板结构，以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明提供一种电力变压器铁心拉板结构，所述拉板为长方形钢板，在所述拉板中央沿着所述拉板竖向长度上开设至少两个长条形槽口，且各槽口大小相等，并沿拉板竖向长度对称分布。
优选的，所述拉板由Q345B钢制成。
优选的，所述铁心拉板结构用于型号为SZ11-50000/110GY的变压器。
优选的，所述拉板尺寸为1770*160*12毫米。
优选的，所述槽口尺寸为1080*8毫米。
根据本发明提供的电力变压器铁心拉板结构，所述拉板为长方形钢板，在所述拉板中央沿着所述拉板竖向长度上开设至少两个长条形槽口，且各槽口大小相等，并沿拉板竖向长度对称分布。上述铁心拉板槽口的设计，能够显著降低涡流损耗，消除局部过热。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明较佳实施例提供的电力变压器铁心拉板结构示意图；
图2a是本发明较佳实施例提供的型号为SZ11-50000/110GY的变压器绕组漏磁场示意图；
图2b是本发明较佳实施例提供的型号为SZ11-50000/110GY的变压器拉板表面径向磁密分布图；
图3a是本发明较佳实施例提供的在电力变压器铁心拉板上开普通长度一槽口的涡流分布图；
图3b是本发明较佳实施例提供的在电力变压器铁心拉板上开普通长度一槽口的涡流沿拉板长度的分布图；
图4是本发明较佳实施例提供的在电力变压器铁心拉板上开普通长度两槽口的涡流分布图；
图5是本发明较佳实施例提供的在电力变压器铁心拉板上开加长两槽口的涡流分布图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1是本发明较佳实施例提供的电力变压器铁心拉板结构示意图。如图1所示，本发明较佳实施例提供的电力变压器铁心拉板1为长方形钢板，在所述拉板中央沿着所述拉板竖向长度上开设至少两个长条形槽口a和a’，且槽口a和a’大小相等，且两者沿拉板竖向长度对称分布。
于此，所述铁心拉板结构用于型号为SZ11-50000/110GY的变压器。变压器具体参数如下：连接组别YN，d11；电压比110±8x1.25％/10.5kV；阻抗电压17％；空载损耗34.3kW；负载损耗184kW。该变压器拉板选用20Mn23AL低磁钢板作为原材料。
本实施例中，所述拉板由Q345B钢制成，与通常使用的20Mn23AL钢相比，更具有优势。于此，所述拉板尺寸为1770*160*12毫米，槽口尺寸为1080*8毫米。下面通过具体实验数据说明本发明设计具有的优势。
具体地，通过对一台50MVA双圈有载调压电力变压器进行铁心拉板漏磁场及涡流损耗的数值分析，阐明铁心拉板结构设计对其涡流损耗的影响。
图2a是本发明较佳实施例提供的型号为SZ11-50000/110GY的变压器绕组漏磁场示意图，图2b是本发明较佳实施例提供的型号为SZ11-50000/110GY的变压器拉板表面径向磁密分布图。如图2a及图2b所示，铁心拉板表面的径向磁通密度最大值出现在对应绕组两端部高度的位置，这是由于变压器绕组端部横向漏磁场所致，同时漏磁场分布沿低压绕组方向基本对称。通过漏磁场仿真分析软件计算，变压器铁心拉板表面的最大径向磁通密度计算结果为1128.0GS。
为了全面了解在同一漏磁场作用下铁心拉板的结构和其涡流损耗、最大涡流损耗密度、最大涡流密度等参数的关系，借助仿真软件对此台变压器的铁心拉板按设计了三个方案，分别进行计算，以分析不同的拉板结构对涡流损耗及其分布的影响。方案一为：拉板开一槽,槽长1000毫米；方案二为：拉板开两槽，槽长1000毫米；方案三为：拉板开两槽，并在下方延长80毫米，即槽长1080毫米。
图3a是本发明较佳实施例提供的在电力变压器铁心拉板上开普通长度一槽口的涡流分布图，图3b是本发明较佳实施例提供的在电力变压器铁心拉板上开普通长度一槽口的涡流沿拉板长度的分布图，对应上述方案一。图4是本发明较佳实施例提供的在电力变压器铁心拉板上开普通长度两槽口的涡流分布图，对应上述方案二。
通过对图2a、图2b、图3a、图3b及图4分析可以看出，漏磁场分布沿低压绕组方向基本对称，但是拉板所处的漏磁场不是对称的，这是由于该变压器高压端部出线，绕组两端的对地绝缘水平不同，分别到铁心上、下轭的距离不相等原因造成的。因此原方案一、方案二拉板开槽的位置上下对称是不合适的，同时开槽的长度要和低压绕组两端漏磁场分布以及位置结合起来考虑。
图5是本发明较佳实施例提供的在电力变压器铁心拉板上开加长两槽口的涡流分布图。对应方案三，根据上面漏磁场计算结果和变压器相关绕组的具体几何尺寸结合起来考虑，拉板开两槽口，其在下方延长80毫米，即槽长1080毫米。
根据变压器绕组漏磁场和铁心表面磁通密度分布，对变压器的铁心拉板涡流损耗分布进行了数值计算。表1是SZ11-50000/110变压器不同拉板结构的计算结果。
表1
结合表1可以看出，方案一对应为拉板中间开一槽，其涡流损耗、最大涡流密度、最大涡流损耗密度数值都是最高的，而最大涡流密度、最大涡流损耗密度的发生位置处在绕组两端，方案二和三的最大涡流密度、最大涡流损耗密度的发生位置处在绕组下端；所以方案一开一个槽口是不合适的，不但涡流损耗高，而且有局部过热的隐患。
方案二与方案一相比较，涡流损耗降低约69％，最大涡流损耗密度降低约82.1％，最大涡流密度降低约58％，改进后效果十分显著。
方案三与方案一相比较，涡流损耗降低约83.5％，最大涡流损耗密度降低约86.3％，最大涡流密度降低约62.9％，改进后效果十分显著。
影响铁心拉板涡流损耗的因素除了拉板表面的漏磁场、拉板本身的材料特性外，将主要取决于铁心拉板结构，例如：开槽数目、开槽长度和宽度以及槽口的位置等的因素。因此本发明还专门针对铁心拉板开槽长度对涡流损耗的影响进行了分析计算。表2是铁心拉板开槽长度的影响数据表。
表2
在表2中，其中铁心拉板槽长系数是指：拉板槽长与绕组电抗高度之比。当铁心拉板槽长系数从1.1增至1.3时,其涡流损耗降低了约32.4％，最大涡流损耗密度降低了约72.5％，最大涡流密度降低了约47.6％，效果明显。
通过以上的对比分析，可知拉板的结构对其涡流损耗的影响很大，在拉板强度、加工工艺和加工成本允许的前提下拉板的结构设计应向“多槽化”、“长槽化”方向发展。即在拉板宽度和长度一定情况下，可增加开槽数量及所开槽的长度能够显著降低涡流损耗，消除局部过热。
根据以上计算结果，对原设计拉板的材料和结构进行了更改，将材料20MN23AL低磁钢板改为Q345B钢，按着方案三调整结构，拉板开两槽，并在下方延长80mm，即槽长1080mm。
更改后的产品已经顺利通过各项试验。经核算，变压器拉板材料成本和加工成本都有显著降低。变压器损耗试验值是178.3kW，小于计算值183.6kW。该变压器投运已经一年有余，运行正常。
综上所述，根据本发明较佳实施例提供的电力变压器铁心拉板结构，所述拉板为长方形钢板，在所述拉板中央沿着所述拉板竖向长度上开设至少两个长条形槽口，且各槽口大小相等，并沿拉板竖向长度对称分布。上述铁心拉板槽口的设计，能够显著降低涡流损耗，消除局部过热。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种电力变压器铁心拉板结构，其特征在于，所述拉板为长方形钢板，在所述拉板中央沿着所述拉板竖向长度上开设至少两个长条形槽口，且各槽口大小相等，并沿拉板竖向长度对称分布。
2.根据权利要求1所述的电力变压器铁心拉板结构，其特征在于，所述拉板由Q345B钢制成。
3.根据权利要求1所述的电力变压器铁心拉板结构，其特征在于，所述铁心拉板结构用于型号为SZ11-50000/110GY的变压器。
4.根据权利要求1所述的电力变压器铁心拉板结构，其特征在于，所述拉板尺寸为1770*160*12毫米。
5.根据权利要求1所述的电力变压器铁心拉板结构，其特征在于，所述槽口尺寸为1080*8毫米。
Priority Applications (1)
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| CN201510526449.6A CN105070483A (zh) | 2015-08-25 | 2015-08-25 | 一种电力变压器铁心拉板结构 |
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| CN201510526449.6A CN105070483A (zh) | 2015-08-25 | 2015-08-25 | 一种电力变压器铁心拉板结构 |
Publications (1)
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| CN105070483A true CN105070483A (zh) | 2015-11-18 |
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| CN201510526449.6A Pending CN105070483A (zh) | 2015-08-25 | 2015-08-25 | 一种电力变压器铁心拉板结构 |
Country Status (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109061531A (zh) * | 2018-08-24 | 2018-12-21 | 河北工业大学 | 考虑涡流影响的大样片旋转磁特性测试系统及方法 |
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2015
- 2015-08-25 CN CN201510526449.6A patent/CN105070483A/zh active Pending
Cited By (2)
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| CN109061531A (zh) * | 2018-08-24 | 2018-12-21 | 河北工业大学 | 考虑涡流影响的大样片旋转磁特性测试系统及方法 |
| CN109061531B (zh) * | 2018-08-24 | 2023-11-17 | 河北工业大学 | 考虑涡流影响的大样片旋转磁特性测试系统及方法 |
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