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立体卷铁心变压器产品专题Stereo roll iron core transformer
 
 
专题报道介绍
 【立体卷铁心Tridimensional Toroidal-Core】由三个几何尺寸相同的卷绕式铁心单
  框拼合成的三角形立体布置的铁心。
 
【立体卷铁心配电变压器Tridimensional Toroidal-Core Distribution Transformer】以立体卷铁心为磁路的配电变压器。
  
三维立体卷铁心变压器、立体组合式卷铁心变压器、立体组合式三相卷铁心变压器、三角形立体卷铁心变压器、立体三角形卷铁心变压器等说法均是指【立体卷铁心变压器】,其型号中出现字母RL,如S13-MRL-100/10、SCB11-RL-1000/10,其中,R表示卷铁心,L表示立体结构。
  
【立体卷铁心变压器】 是一种节能型电力变压器,它创造性地改革了传统电力变压器的叠片式磁
   
路结构和三相布局,使产品性能更为优化,如三相磁路完全对称,节电效果显著、噪音大大降低、散热及过载能力更强、结构紧凑体积小等。
   历史与现状
       
卷铁心分为【平面卷铁心】(又称卷铁心)与【立体卷铁心】,两者存在很大的不同。
我国在20世纪60年代开始研制立体结构的变压器,如渐开线式铁心、立体叠铁心等,限于材料和技术的原因,到了20世纪90年代末,国内的一些厂家才研发出合理的【立体卷铁心变压器】。2003年以后,卷铁心变压器才逐步得到用户的认可,得到一些应用。
       全国现有形成一定的生产能力的立体卷铁心变压器生产厂家不多,限于技术原因,立体卷铁心变压器的生产主要集中在10kV315kVA以下油浸式配电变压器,主要应用于农网改造项目
        国内率先批量生产【干式立体卷铁心变压器】的是江西丰电三维电气有限公司(现名为江西大族电源科技有限公司),从2003年开始批量生产干立体卷铁心变压器
         

政策导向

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2000年,原国家电力公司农电工作部、成套设备部、电力机械局联合召开了S11卷铁心变压器应用研讨会,明确各地可根据实际情况推广使用。[5] 
2003年,中国电能成套公司在北京组织召开了《SGB11-RL型三维立体卷铁心干式变压器高效节能新产品应用研讨会》。国家科技部、国家电网公司电力规划设计总院武汉高压研究所沈阳变压器研究所、中铁电气化局等单位的领导和专家参加了会议。江西丰电三维电气有限公司在会介绍了其研制生产的立体卷铁心干式变压器,会议鉴定认为立体卷铁心变压器处于国内外领先水平。[2] 
2002年9月,原国家经贸委以国经贸厅电力[2002]122号文发出《关于在农村电网建设与改造工程中应积极推广使用卷铁心变压器的通知》,要求在农村电网建设与改造工程中应积极推广使用这一产品。[4] 
2003年11月,中国电器工业协会关于变压器行业发展的导向性意见中将配电变压器向“小型化、卷铁心”方向发展,作为国内变压器行业技术发展方向之一。[6] 
2010年11月,国家标委会发布新标准《三相油浸式立体卷铁心配电变压器技术参数和要求》,详细规定了电压等级为6/10kV级、额定频率为50Hz、额定容量为30-1600kVA的三相油浸式立体卷铁心无励磁调压配电变压器的性能参数和技术要求。[1] 
        

型号种类

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配电变压器一般分为2大类,立体卷铁心配电变压器也可以同样划分:
1、干式立体卷铁心变压器,包括:
非包封式(纸绝缘)干式变压器,例:SGB11-RL-1000/10
包封式(树脂绝缘)干式变压器,例:SCB11-RL-1000/10
2、油浸式立体卷铁心变压器,例:S13-M.RL-100/10
此外,部分厂家也开发了一些以立体卷铁心为核心的特种变压器,如整流变、隔离变、励磁变、分裂变等。

结构与特点

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1、磁路优化
(1)三维立体卷铁心层间没有接缝,磁路各处分布均匀,没有明显的高阻区,没有接缝处磁通密度的畸变现象。
(2)磁通方向与硅钢片晶体取向完全一致
(3)三相磁路长度完全相等,三相磁路长度之和最短
(4)三相磁路完全对称,三相空载电流完全平衡[3] 
2、损耗低,节电效果显著
(1)三维立体卷铁心的磁化方向完全与硅钢片的轧制方向一致,且铁心层间没有搭头接槰,磁路各处的磁通分布均匀,没有明显的高阻区、没有接缝处磁通密度的畸变现象。在材质相同的前提下,卷绕式铁心与叠片式铁心相比,其铁损工艺系数从1.3-1.5之间下降到1.05左右,仅此一项可使铁心损耗降低10-20%。[3] 
(2)由于特殊的三维立体结构,使铁心的铁轭部分用材量比传统叠片铁心减少25%,且减少的角重量占铁心总重约6%。[3] 
(3)对硅钢片的剪切处理会使其导磁性能恶化,三维立体卷铁心经高温(800℃)真空充氮退火处理,不仅消除了铁心的机械应力,而且细化了硅钢片的磁畴,提高了硅钢片二次再结晶能力,使硅钢片的性能大大优于其出厂时的性能。[7] 
(4)经检测认定,三维立体变压器空载损耗较国标降低25-35%,空载电流最高可降低92%。[8] 
3、噪音低
变压器本体振动产生噪音的根源在于:
- 硅钢片的磁致伸缩引起铁心振动,产生噪音
- 硅钢片接缝处和叠片之间存在着因漏磁而产生的电磁吸引力,引起铁心振动,产生噪音
变压器工作磁密选取过高,接近或达到饱和点,漏磁太大,产生噪音
由于三维立体卷铁心是将硅钢片条料在专用的铁心卷绕机上不间断、紧密连续卷制而成,没有接缝,不会产生如叠片式匆忙那样因磁路不连续而发出的噪音。同时,三相磁路、磁通完全对称,工作磁密设计合理,因而产品噪音大大降低。[3] 
SGB10-RL-2000/10型产品的型式试验声级测定只有47dB,比国标规定的66dB降低了19dB,几乎达到环保静音状态,最适合室内和居民小区使用。
4、过载能力强
(1)产品本身的发热量很低:卷铁心变压器空载损耗空载电流都非常小,产品本身发热量就很低;
(2)如图所示,三相线圈呈“品”字形排布,在线圈间形成一条上下贯通的中心天然气道——“抽风烟筒”,由于上下铁轭温差30-40℃,产生强烈的空气对流,冷空气从下面往中心通道补充,热量从上铁轭内斜面辐射出去,自然循环中迅速带走变压器产生的热量。
5、结构紧凑,占地小
特殊的三维立体铁心使产品结构紧凑、布局合理,器身平面占用面积比传统产品减少10-15%,器身高度降低10-20%,若安装在箱式变电站中可缩小箱变体积近1/4。
 
 
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