QCC成果汇报变压器年自治区优秀奖

抽油机专用调容节能变压器的研制

新疆华易石油工程技术有限公司

2009年06月2009年QC成果材料RSY13-MR系列油田专用变压器目录

一、概况

二、小组简介

三、选题理由

四、设定课题目标

五、提出方案并确定最佳方案

六、制定对策

七、对策实施

八、效果检查

九、巩固措施

十、总结与下步打算一、概况近年来,油田开始逐渐对老式变压器进行更换，取得较明显的经济效益。但从目前节能用电变压器行业技术水平的发展来看，所选用的专用变压器的节能效果还不够理想。以更为先进、节能效果更佳的新型节能专用变压器来取代老式变压器，装备油田电网、进行油田电网的改造，提高油田电网的经济运行水平是极具意义的。RSY13-MR系列油田专用变压器是根据油田抽油机负载变化特点而设计的一系列符合抽油机实际工况的新型变压器。与传统的变压器相比，提出了合理地配置供电、用电系统，体现综合节电效果的理念，从根本上解决“大马拉小车”的现象，使系统具有运行电流小、运行效率高的特点，负载损耗比过去低，同时可以提高油田电网的系统效率。二、小组简介

小组名称新疆华易石油工程技术有限公司变压器研制QC小组课题抽油机专用调容节能变压器的研制组长：车贤君课题类型创新型注册登记时间：2008年6月注册号：2008-03小组成员性别民族文化程度接受TQC教育（小时）职称（职务）主要分工车贤君男汉大学140研发经理组长，全面组织王秀女汉大学140质量管理课题管理，策划徐迎宝男回中技140项目经理现场应用赵刚男汉大学120项目助理资料收集何为民男汉中技120现场经理现场协调时敬龙男汉大学140总经理技术指导赛琴女蒙大学140质量检验数据统计古力娜尔森女哈大学120班组成员现场实施循环时间2008年7月-2009年5月活动频次1-2次/月1、QC小组活动计划和实际进度表

三、选题理由1、使用现状

油田变压器使用现状油田抽油机自身负载变化特点，变压器节能效果不理想油田抽油机多用老式变压器，其体积耗材大2、油田专用变压器缺陷情况的调查分析

变压器种类原理简介体积价格操作空载损耗负载损耗调容无载调容电力变压器有两个固定容量，用两个无励磁分解开关切换大高不便大大不能自动任意调容双容量变压器变换调容开关改变各绕组连接，铁芯的磁通密度大高不便大大两种固定容量自动调节容量变压器结构复杂较大高不便大大较复杂的辅助结构自动调解装置变压器局限于两台以上并联运行大高不便大大局限两台2、油田专用变压器缺陷情况的调查分析调容变压器虽然解决了“大马拉小车”现象，但均存在体积大，结构复杂，价格高，操作维修不方便，空载负载损耗大，而造成的大量的闲置容量和能源浪费等缺点，尤其不适合在油田这样频繁变换容量的现场使用。而自动调容变压器，其容量可随电流的变化自动调节既可以实现启动瞬间的大电流大容量，而正常运行是仍然是一个小容量，具有结构简单，体积小，成本低，易操作，自动调容，能耗低的优点。3、确定选题题目

抽油机专用调容节能变压器的研制

四、设定课题目标

1、目标值的确定变压器节能空载电流降幅≥50%空载、负载损耗降幅≥40%外型美观、用材降幅≥15%五、提出出方案并并确定最最佳方案案1、新型型变压器器铁芯结结构经广泛调调查，对对几种变变压器铁铁芯结构构进行分分析、对对比，主主要包括括平面迭迭片式、、平面卷卷铁芯的的结构。。由头脑脑风暴的的分析方方式经过过多种形形状，多多种构造造，经过过平面的的分析方方式上升升至立体体结构。。初步选定定研制新新型油田田专用变变压器为为三角形形立体卷卷铁芯式式。以下对平平面和立立体式的的调容变变压器进进行分析析：1、新型型变压器器铁芯结结构分析析单框铁芯芯示意图图三相立体体卷铁芯芯三相平面面卷铁芯芯1、新型型变压器器铁芯结结构分析析计算空载载损耗P时，因因为三个个铁芯框框是互无无关系的的，且每每框磁通通是每相相磁通的的倍倍，同时时三角形形立体卷卷铁芯的的轭截面面积是每每相柱截截面积的的1/2，假设设每相柱柱中的磁磁通密度度B=,则则轭中磁磁通密度度B1=1.154B，同时时，合理理确定铁铁轭与心心柱的分分界面十十分重要要，因为为这关系系到计算算空载损损耗的大大小。在计算重重量时，，假设由由平面卷卷铁芯转转为立体体卷铁芯芯时，铁铁芯中心心距不变变，窗高高不变、、心柱截截面积不不变，同同时假设设单框铁铁轭重量量为G，，则平面面卷铁芯芯铁轭重重量大于于8G，，而立体体卷铁芯芯的重量量为6G。如上上示意图图所示。。那么，，当卷铁铁芯参数数不变的的情况下下，立体体卷铁芯芯铁轭比比平面卷卷铁芯铁铁轭重量量减轻25%左左右。这这样立体体卷铁芯芯铁轭部部分空载载损耗比比平面卷卷铁芯铁铁轭部分分损耗也也降低25%左左右。同同时，考考虑到三三框式截截面要比比单框式式增加，，造成铁铁芯损耗耗增大，，因此整整个铁芯芯的空载载损耗比比平面卷卷铁芯下下降10%左右右。2、新新型调调容变变压器器卷铁铁芯形形式选选择试试验分分析三角立立体卷卷铁芯芯的结结构与与平面面卷铁铁心结结构相相比，，突出出的特特点是是铁芯芯具有有完全全对称称的磁磁回路路。这这是因因为三三角立立体卷卷铁心心是由由三个个完全全相同同的、、单个个的卷卷铁心心框，，按照照三棱棱柱的的形状状组合合而成成的。。三角角立体体铁心心的结结构决决定了了各框框中的的三次次谐波波可以以自由由流通通，且且不影影响心心柱中中合成成磁通通的品品质。。三角角形形结结构构的的卷卷铁铁芯芯变变压压器器通通过过磁磁路路分分析析，，突突破破了了三三相相平平面面排排列列卷卷铁铁芯芯变变压压器器的的框框框框，，采采用用3个个相相同同矩矩形形的的半半圆圆截截面面卷卷铁铁芯芯，，组组合合成成为为立立体体三三角角形形结结构构的的三三相相变变压压器器铁铁芯芯，，使使三三相相铁铁芯芯的的磁磁路路完完全全对对称称，，磁磁阻阻大大大大减减少少，，激激磁磁电电流流、、空空载载损损耗耗显显著著降降低低，，成成为为运运行行噪噪声声更更小小、、结结构构更更为为紧紧凑凑的的高高效效节节能能卷卷铁铁芯芯变变压压器器。。2、新型型调容变变压器卷卷铁芯形形式选择择试验分分析1、降低低网络损损耗；2、提高高网络功功率因数数；3、提高高供电网网设备的的有效利利用率；；4、减少少无功补补偿设备备的投入入，可节节省设备备投资、、运行费费用。3、确定定最佳方方案三角形立立体卷铁铁芯是用用由窄到到宽，再再由宽到到窄的连连续钢带带，先绕绕制三只只横截面面为半圆圆形的内内铁芯，，再把三三只内铁铁芯立体体拼装在在一起，，构成三三个铁芯芯柱横截截面近似似圆形的的三角形形立体卷卷铁芯。。三相磁磁回路完完全对称称相等，，它的结结构是公公认的理理想电力力变压器器结构，，这是平平面卷铁铁芯无法法比拟的的，试验验表明三三角形立立体卷铁铁芯电力力变压器器各项测测试数据据更优于于平面卷卷铁芯电电力变压压器，三三角形立立体卷铁铁芯是电电力变压压器铁芯芯结构上上的一次次重大突突破和飞飞跃！它它的诞生生被誉为为"电力力变压器器铁芯的的一次革革命"，，因此三三角形立立体卷铁铁芯电力力变压器器是节能能、环保保，超静静音的理理想电力力变压器器，是卷卷铁芯中中的精品品，精英英中的精精英。其次，立体体卷铁芯比比平面卷铁铁芯少了一一个中心距距重量，整整个铁芯中中心质量下下降约15%，平面面叠铁芯整整个铁芯质质量下降约约20%。。重量大幅幅度下降使使空载损耗耗大幅度下下降，三相相立体卷铁铁芯（如下下图实物所所示）是节节能又节材材的最佳选选择。4、样机外外观设计简简图5、产品样样品示意图图六、制定对对策方案对策目标措施地点责任人完成时间研制新型油田专用变压器调容节能变压器采用三角立体结构1、降低损耗2、节约材料1、针对平面和立体式卷铁芯进行空载损耗的测试和计算2、针对平面和立体式卷铁芯进行质量耗材得计算华易石油技术有限公司时敬龙徐迎宝2008年8月16日变压器采用三相立体卷铁芯式降低空载电流降低负载损耗针对迭片和立体式卷铁芯变压器进行空载电流和负载损耗的计算华易石油技术有限公司车贤君王秀2008年9月12日变压器数据测量及验证核对标准实现节能降耗1、对三角形立体式卷铁芯的实际应用2、国家指标的测试3、质量检验检验部门何为民赵刚赛琴2008年10月28日七、对策实实施三角形结构构变压器铁铁芯的俯视视图三角形铁芯芯的某一相相截面示意意图1、三角形形立体卷铁铁芯变压器器材料计算算1、三角形形立体卷铁铁芯变压器器材料计算算对称三角形形圆截面卷卷铁芯变压压器大大节节省原料。。它的卷铁铁芯采用厚厚度为0．18～～0.30mm的的高导磁冷冷轧硅钢带带卷绕制造造，这种卷卷铁芯硅钢钢带不用横横剪，采用用从原始材材料中裁剪剪两块相同同的曲料的的方式，是是原材料利利用率最高高的方法，，因此冲缺缺没有废料料，而中小小型叠装铁铁芯却有5％以上上的废料；；而且，同同容量条件件下，卷绕绕式铁芯比比叠片式铁铁芯少了4个尖角角和4个小小尖角，，可节省铁铁芯总量的的10％～～12％％．较较之用硅钢钢片叠成的的阶梯形截截面的卷铁铁芯，卷绕绕式变压器器空间利用用系数高，，线圈导线线的长度减减少，节约约铜材，又又可降低负负荷损耗。。1、三角形形立体卷铁铁芯变压器器材料计算算变压器绕组组采用缩醛醛漆包圆铜铜线以及纸纸包铜扁线线绕制，结结构采用层层式圆筒式式结构，层层式圆筒式式线圈填充充系数高，，轴向短路路力小，抗抗冲击性能能好．同时时安匝分布布均匀，绝绝缘结构台台理。绕组组内部采用用瓦楞绝缘缘纸板，在在过载运行行条件下，，变压器通通过油循环环将绕组产产生的热量量顺利散发发出去，，从而保证证线圈内部部不会出现现局部过热热。线圈的的绕制应采采用自动绕绕线机进行行绕制，导导线具有足足够的恒拉拉紧，减小小线圈的绕绕制裕度，，普通绕线线机绕制时时绕组裕度度为7％～～8％，而而用自动绕绕线机进行行绕制时绕绕组裕度仅仅为3％％～4％，，可见用自自动绕线机机可以大大大提高绕组组的紧密性性，从而提提高线圈的的抗短路能能力。绕组组的电流密密度可结合合油田抽油油机起动冲冲击负载大大、正常运运行负载平平稳的特点点，通过温温升计算软软件科学计计算而取得得，保证变变压器在过过载情况下下绕组温升升能满足变变压器运行行要求。2、针对变变压器的技技术指标测测试分析研制的调容容变压器包包括变压器器油箱、铁铁芯和高低低压绕组。。采用三组组尺寸相同同、近似于于圆截面的的矩型卷铁铁芯，组合合成为立体体三相变压压器铁芯，，使三相铁铁芯磁路完完全对称，，使磁阻大大大减少，，激磁电流流、空载损损耗显著降降低。此变变压器是一一种使用传传统铁芯材材料，运行行噪声更小小、结构更更为紧凑的的高效节能能型变压器器，其绕组组采用环氧氧基复合高高强度缩醛醛扁铜线材材，其阻抗抗指标设计计为：UK（%）＝＝（1.6-2.0）%。2、针对变压压器的技术指指标测试分析析根据变压器阻阻抗UK（%）的计算公公式：UK＝%……………………………（（1）式中，Ur——电阻压降，，Ux—电抗抗压降。Ur＝PK/（10Se）%………………………………（2））式中，PK——负载损耗，，Se—容量量。UK%＝＝49.6FIWΣDpK/(eH*106)……………………………（（3）式中，F—频频率，I—额额定电流,W—主分接接时总匝数，，ΣD—总漏漏磁间隙，e—每匝电势势，H—两个个线圈的平均均电抗高度，，p、K—系系数。从（3）式中中可知，电抗抗压降与电流流是成正比的的。Se＝3IU……………………………（（4）由（4）可知知，容量和电电流也成正比比，由于Ur相对Ux较较小，因此，，Uk和容量量Se之间约约为正比关系系。由此可知，当当Uk（%））＝（1.6-2.0））%时，容量量可达到标准准容量的1.8到2倍，，可以实现在在大范围内进进行调节。2、针对变压压器的技术指指标测试分析析设计采用三角角形立体卷铁铁芯结构，可可以使变压器器空载损耗、、噪音指标大大幅度下降。。其高低绕组组采用了环氧氧基复合自粘粘高强度缩醛醛漆包扁铜线线，有很强的的抗冲击负荷荷能力。油箱箱采用三角形形全密封波纹纹式油箱，使使变压器油与与空气隔绝，，延缓了变压压器油的老化化，可延长其其使用寿命。。RSY13－－MR50/10调容变变压器例行试试验、温升试试验、声级测测定、三相变变压器零序阻阻抗测量、空空载电流谐波波测量、雷电电冲击试验的的试验结果符符合检验依据据标准和技术术服务书要求求，样品上述述试验合格指标型号空载电流（%）空载损耗（W）负载损耗（W）RS9-50KVA2.0460860RSY13-MR-50KVA0.7320520RS9与RS13-MR变压器的技技术性能对比比预期数据表表研制的调容变变压器包括变变压器油箱、、铁芯和高低低压绕组。采采用三组尺寸寸相同、近似似于圆截面的的矩型卷铁芯芯，组合成为为立体三相变变压器铁芯，，使三相铁芯芯磁路完全对对称，使磁阻阻大大减少，，激磁电流、、空载损耗显显著降低。此此变压器是一一种使用传统统铁芯材料，，运行噪声更更小、结构更更为紧凑的高高效节能型变变压器。八、效果检查查1、RSY13-MR系系列变压器技技术指标列表表额定容量（KVA）电压组合（KV）连接组标号损耗（W）阻抗电压（%）空载电流（%）适用电机功率（kw）一次侧二次侧空载负载3010±5%6±5%6.3±5%0.4Y,yn012036041.022401403901.037501604600.745631805800.755802206800.65751002707900.65901253209900.511016038012000.51322、RS13-MR变压压器的技术性性能对比实测测数据表指标型号空载电流（%）空载损耗（W）负载损耗（W）RS9-50KVA2.0460860RSY13-MR-50KVA0.7320460RSY13/RS9降幅（%）≤65≤41≤40性能数据产品型号空载损耗(W)负载损耗(W)阻抗电压(%)空载电流(%)总重量(kg)与S9产品比年节电(kw-h)RSY13-MR-30/101403904.01.04241211RSY13-MR-50/101604604.00.75111722RSY13-MR-80/101805804.00.75702166RSY13-MR-100/102206804.00.656732447RSY13-MR-125/102707904.00.657363413RSY13-MR-160/103008404.00.676836123、变压器主主要参数统计计检验对于变压器产产业化的性能能数据统计如如下：新型变压器取取得的成果目前，该项目目技术（产品品）已形成规规模批量生产产，并已取得得以下成果：：国家实用新型型专利；发明专利进入入实审阶段；；通过重点技术术创新项目的的验收；通过自治区经经贸委新产品品鉴定；获得2008年高交会拥拥有自主知识识产权证书；；附图1附附图图2专利证书新产品鉴定证证书查新报告附图3九、巩固措施施1