高过载变压器的制作方法

本发明涉及高过载变压器领域，具体为一种损耗小、散热好的高过载变压器。
背景技术：
：目前，我国农网配电变压器虽然全年大部分的时间处于轻载运行状态，负荷主要为照明用电，负荷较小，年平均负载率也偏低，但在季节、高温、农忙等时期，农村用电负荷急剧增长，可达到1.5倍到2倍负荷，在这期间配电变电器短时段严重过载运行，导致停电、配电变压器烧毁等严重事故的频繁发生，严重影响了供电。而解决配电变压器过载运行的问题的方法包括：单纯的增加配电变压器的容量是最简单的一种，但这种方式既造成电网投资成本的大幅提高，又会增加配电变压器的空载损耗，使得电网运行效益显著降低；采用可调容变压器虽然能使总体运行损耗降低，但投资成本大幅增加是个硬伤；因此，采用一种在高负荷下具有较强负载运行能力的配电变压器，是经济高效地解决这一难题的理想方案。而国内常用的高过载变压器主要存在有材料消耗多，散热效果差、温升计算偏差较大等缺点。技术实现要素：本发明意在提供一种损耗小、散热好的高过载变压器。本发明提供基础方案是：高过载变压器，包括铁芯、高压绕组、低压绕组和油箱，低压线圈绕制在铁芯的一侧，高压线圈绕制在铁芯的另一侧，铁芯、低压线圈和高压线圈都位于油箱内，其中，铁芯为由高导磁硅钢或非晶合金叠积形成的椭圆形结构，铁芯的磁通密度小于1.68t；低压绕组采用纸包扁线，低压绕组的电流密度小于3.5a/mm2；高压绕组为椭圆多层圆筒式绕组；油箱的散热结构为隔板散热结构。说明：1.本发明中的高压线圈指的是变压器高压一侧的缠绕线圈；低压线圈指的是变压器低压一侧的缠绕线圈；2.多圆筒式绕组是一个椭圆筒形螺旋体，其线匝是用扁线彼此紧靠着绕成的；3.下文中提到的空载损耗的计算公式为：e＝4.44fbs÷10000(伏/匝)，f是电源频率，s是铁芯截面积，b是硅钢片磁通密度；4.填充系数指的是阶梯形的铁芯柱的截面与铁芯柱圆面积之比，也称叠片系数。指一定量的电工钢板叠片的理论体积(计算值)与实际体积(通常在一定压力下测定)之比，也就是净金属占铁芯体积的百分比。填充系数是衡量铁芯实际紧密程度的一个量度。填充系数高意味着铁芯体积不变时，由于电工钢板用量增多而有更多的磁通密度通过，有效利用空间增大；5.幅值裕度：幅值就是幅度，指的是偏离平衡位置的最大距离。幅值裕度是指在幅值的基础上再留有一定余地的程度，即允许存在的最大偏差。本方案的高过载变压器的优势在于：相较现有的长方体铁芯，采用椭圆柱体的铁芯的磁通密度小于1.68t，在电源频率和铁芯截面积相同的情况下，降低了空载损耗，填充系数高，意味着，在铁芯的磁通密度相同的情况下，本变压器对高导磁硅钢的叠片数量要求更少，因此也降低了对材料数量的需求，而高压绕组的椭圆多层圆筒式油道结构保证了线圈的排列紧密，油箱采用隔板散热结构后，隔板增大了油箱内油液循环的路径，就降低了油液的循环速度，有利于本变压器的降温散热；综上，本方案的高过载变压器具有材料消耗少、散热效果好的特点。进一步，油箱的内壁采用波纹片结构。波纹片的结构增大了内壁的表面积，有利于油箱的散热，同时也增大了油箱的体积。进一步，高压绕组截面各处均为弧形。弧形的设计消除了直线的存在情况，降低了高压线圈的幅值裕度，系统更稳定。进一步，油箱内盛放的绝缘油为环烷基油，绝缘油的耐热温度为120摄氏度。由于高过载变压器在运行的过程中会产生高温，而在电场、高温、溶解氧、水分和金属催化剂的作用下，油箱内的绝缘油不可避免的会发生氧化缩合而产生油泥，而一旦这些油泥沉积在油箱内，会严重影响散热，引起高过载变压器绕组局部过热，使得高过载变压器的工作温度升高，甚至烧坏；而环烷基油富含的环烷烃和适量的芳烃，溶解能力适宜，能够较容易的将产生的氧化油泥溶解分散而避免工作温度升高。附图说明图1为本发明高过载变压器实施例的线圈结构示意图；图2为本发明高过载变压器的油箱示意图；图3为图2中a—a的剖面图。具体实施方式下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：说明书附图中的附图标记包括：铁芯1、高压绕组2、低压绕组3、油箱4、波纹片41、隔板43。实施例：高过载变压器，包括铁芯1、高压绕组2、低压绕组3和油箱4；如图1所示，铁芯1为由高导磁硅钢或非晶合金叠积形成的椭圆形结构，铁芯1的磁通密度为1.65t；本实施例中选用非晶合金材质，具有涡流损耗低、空载损耗小等特点，适宜农网运行条件；低压绕组3四单根4.5x8.75纸包铜扁线绕，匝数为39，低压绕组3的电流密度小于3.5a/mm2；高压绕组2为椭圆多层圆筒式结构，不存在尖角和直线部分，匝数为1024，幅值裕度减小1％～2％；高压绕组2和低压绕组3采用dyn11或yyn0的连接组别，本实施例中采用yyn0，即高压侧采用星形接法，低压侧同样采用星形接法且有中性线抽头，高压与低压没有相位差；星形接法是三相交流电源与三相用电器的一种接线方法。把三相电源三个绕组的末端、x、y、z连接在一起，成为一公共点o，从始端a、b、c引出三条端线，是由频率相同、振幅相等而相位依次相差120°的三个正弦电源以一定方式连接向外供电的系统；如图2-3所示，油箱4的散热结构为隔板散热结构，加快绝缘油对流，散热效果好；油箱4的绝缘油采用耐热等级为b级环烷基油，耐热温度为120℃。对比例：采用b级绝缘200kva高过载变压器，型号为s13-m(b)-200/10gz。设定实施例和对比例中的变压器的参数均相同，具体为：额定容量为200kva，高压额定电压为10kv，低压额定电压为400v，频率为50hz的条件下在环境温度为45℃时，对实验例和对比例的变压器的过载倍数为1.5倍下运行6小时、过载倍数为1.75倍下运行3小时和过载倍数为2倍下运行1小时的过程中，对变压器顶层的油温进行测量，测量的记录结果如表一。表一：1.5倍过载1.75倍过载2倍过载实施例87℃82℃90℃对比例91℃87℃95℃由上表可以得到，在同一个运行条件下，本发明中的变压器的温度相较现有的变压器的温度低，而由于两个变压器的参数均相同，所以，这两个变压器产生的热量应该是相同的，而由实施例中变压器的温度低，我们可以得出，实施例中变压器的散热更好。与现有的热阻法对变压器的温升进行计算，计算如下：△t＝rth(pw+pc)；式中，温升δt(℃)为温升，rth(℃/w)为变压器热阻；pw(w)为变压器铜损，pc(w)为变压器铁损；本发明还提出提出一种温升计算的方法，具体的计算如下：过载下总损耗：p总损耗＝p0+1.032pfxn2(1)油温升增量:△δ＝δ油-空(1-e(-t/3))(2)过载下油平均温升:δ油平均＝δ油-空+△δ(3)过载下绕组损耗:pf损耗＝(pf+p涡)xn2(4)绕组对空气温升:δ铜-油＝0.065x(1.032xpf损耗)0.8+0.002x(n层数-2xn散热面)x(1.032xpf损耗/s表面积)x0.64(5)以上式中n为过载倍数；t为过载时间(h)。在满足1.5倍额定容量6h(负荷上升和下降阶段各3h),1.75倍额定容量3h(负荷上升和下降阶段各1.5h),2.0倍额定容量1h阶段性连续运行的情况下进行计算，并将计算后的结果与实际测量得到的计算结果进行记录，结果记录如表二。表二说明：计算值(一)为采用本发明提出的计算方法得到的数值，计算值(二)为采用热阻法得到的数值。由表二可得，采用本发明的计算方法算得的变压器上层油平均温升计算数值与试验最大偏差为2.5％，热阻法算得的变压器上层油平均温升计算数值与试验最大偏差为9.4％；采用本发明的计算方法算得的变压器的高压绕组温升计算数值与试验最大偏差为1.2％，热阻法算得的变压器的高压绕组温升计算数值与试验最大偏差为3.2％，由此可知，采用本发明提出的计算方法得到的计算结果与实际的结果偏更小，因此，本发明提出的这种升温计算的算法更为准确的。以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。当前第1页12