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電力變壓器繞組中銅與鋁材質的差異


變壓器內部電路主要由繞組(也稱為線圈)構成,它與外界的電網直接相連,是變壓器的核心組成部分。變壓器的內部電路通常是由導線繞組而成,導線(電磁線)按材質分為銅導線和鋁導線,由此,變壓器也叫做全銅變壓器與全鋁變壓器。按導線截面形狀又分為圓導線、扁導線(又可分為單根線、組合線和換位導線)、箔式導體等,導線與導線之間覆蓋不同類型的絕緣層,最終形成整體線圈。故,變壓器電路的主要導體材料為銅和鋁。

干式變壓器


銅和鋁均是導電性能較好的金屬材料,是制作變壓器線圈的常用導體,其在物理性能上的差異如下表:

鋁與銅

1. 銅導體的電阻率僅僅是鋁導體的60%左右,為了達到相同的損耗和溫升要求,所需使用的鋁導體截面積要較銅導體大60%以上,所以相同容量和相同參數情況下,鋁導體變壓器體積通常要較銅導體變壓器大,不過此時變壓器的散熱面積也有所增加,所以其對油溫升較低。


2. 鋁的密度僅為銅的30%左右,所以鋁導體配電變壓器要較銅導體配電變壓器要輕。


3. 鋁導體的熔點較銅導體低許多,所以其在短路電流的溫升限值為250℃,較銅導體的350℃低,所以其設計電密要較銅導體低,變壓器導線截面積要大,故體積也較銅導體變壓器大。

全銅干式變壓器

4. 鋁導體硬度較低,故其表面毛刺較易消除,故制成變壓器后,其由于毛刺產生的匝間或層間短路的概率減少。


5. 由于鋁導體的抗拉、抗壓強度較低,機械強度差,故鋁導體變壓器承受短路能力不如銅導體變壓器,在進行動穩(wěn)定計算時,鋁導體的應力應小于450kg/cm2,而銅導體的應力限值為1600kg/cm2,承受能力大幅提高。


6. 鋁導體與銅導體之間的焊接工藝較差,接頭焊接質量不易保證,一定程度上影響了鋁導體的可靠性。


7. 鋁導體的比熱為銅導體的239%,但是考慮到二者密度和設計電密的差異,實際二者的熱時間常數相差并不如比熱差值體現(xiàn)的那么大,故對其制成干式變壓器的短時過載能力影響并不大。



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