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电力变压器绕组中铜与铝材质的差异


变压器内部电路主要由绕组(也称为线圈)构成,它与外界的电网直接相连,是变压器的核心组成部分。变压器的内部电路通常是由导线绕组而成,导线(电磁线)按材质分为铜导线和铝导线,由此,变压器也叫做全铜变压器与全铝变压器。按导线截面形状又分为圆导线、扁导线(又可分为单根线、组合线和换位导线)、箔式导体等,导线与导线之间覆盖不同类型的绝缘层,最终形成整体线圈。故,变压器电路的主要导体材料为铜和铝。

干式变压器


铜和铝均是导电性能较好的金属材料,是制作变压器线圈的常用导体,其在物理性能上的差异如下表:

铝与铜

1. 铜导体的电阻率仅仅是铝导体的60%左右,为了达到相同的损耗和温升要求,所需使用的铝导体截面积要较铜导体大60%以上,所以相同容量和相同参数情况下,铝导体变压器体积通常要较铜导体变压器大,不过此时变压器的散热面积也有所增加,所以其对油温升较低。


2. 铝的密度仅为铜的30%左右,所以铝导体配电变压器要较铜导体配电变压器要轻。


3. 铝导体的熔点较铜导体低许多,所以其在短路电流的温升限值为250℃,较铜导体的350℃低,所以其设计电密要较铜导体低,变压器导线截面积要大,故体积也较铜导体变压器大。

全铜干式变压器

4. 铝导体硬度较低,故其表面毛刺较易消除,故制成变压器后,其由于毛刺产生的匝间或层间短路的概率减少。


5. 由于铝导体的抗拉、抗压强度较低,机械强度差,故铝导体变压器承受短路能力不如铜导体变压器,在进行动稳定计算时,铝导体的应力应小于450kg/cm2,而铜导体的应力限值为1600kg/cm2,承受能力大幅提高。


6. 铝导体与铜导体之间的焊接工艺较差,接头焊接质量不易保证,一定程度上影响了铝导体的可靠性。


7. 铝导体的比热为铜导体的239%,但是考虑到二者密度和设计电密的差异,实际二者的热时间常数相差并不如比热差值体现的那么大,故对其制成干式变压器的短时过载能力影响并不大。



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