浅谈环氧树脂干式变压器的应用

浅谈环氧树脂干式变压器的应用

作者：李辉

来源：《城市建设理论研究》2013年第22期

摘要：本文结合笔者多年的工作经验，主要对环氧树脂浇注干式变压器进行了探讨分析。 关键词：环氧树脂干式变压器 特点

中图分类号：TM4 文献标识码：A 文章编号：

环氧树脂是一种早就广泛应用的化工原料，它不仅是一种难燃、阻燃的材料，且具有优越的电气性能，后来逐渐为电工制造业所采用。自从19年德国制造出首台环氧浇注式干变后，这项技术在欧洲发展得很快，并不断推出各种新的专利制造技术，这些技术也不断推向世界。由于我国的干变制造技术主要是从德国等欧洲国家引进的，所以迄今全国生产的干式变压器中，绝大多数都是环氧浇注式。这里应当强调的是:由于环氧树脂比起空气和变压器油来具有很高的绝缘强度，加之浇注成型后又具有机械强度高以及优越的防潮、防尘性能，所以特别适合于制造干式变压器。早期的环氧浇注式干变为B级绝缘，目前国内产品大多数均为F级绝缘，也有少数为H级绝缘的。 1环氧树脂干式变压器应用特点

;;;;环氧树脂是难燃、阻燃、自熄的固体绝缘材料,安全、洁净。同时是经过40多年已经验证的具有可靠的绝缘和散热技术的固体绝缘材料。 ;1.1环氧树脂干式变压器结构特点

;;;（1）高、低压绕组全部采用铜带(箔)绕成;（2）高、低压绕组全部在真空中浇注环氧树脂并固化,构成高强度玻璃钢体结构;（3）高、低压绕组根据散热要求设置有纵向通风气道;（4）线圈内、外表面由玻璃纤维网格布增强;（5）绝缘等级有Ｆ、Ｈ级;（6）环氧树脂干式变压器体积小、重量轻。环氧树脂干式变压器上可安装温度显示控制器,对变压器绕组的运行温度进行显示和控制,保证变压器正常使用寿命。其测温传感器ＰＴ100铂电阻插入低压绕组内取得温度信号,经电路处理后在控制板上循环显示各相绕组温度。它具有温度设定功能,手动/自动启停风机,发出故障、超温声光信号报警和超温自动跳闸等功能,具有国家规定的抗电磁干扰能力。同时预留有智能计算机接口,实现远程控制。环氧树脂干式变压器配置有低噪音幅流风机,启动后可降低绕组温度,提高负载能力,延长变压器寿命;采用强迫风冷时,额定容量可提高40-50%。

;1.2环氧树脂干式变压器技术特点

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;;;;(1)电气性能好,局部放电值低:在变压器绝缘结构中,多少会有些局部的绝缘弱点,它在电场的作用下会首先发生放电,而不随即形成整个绝缘贯穿性击穿,它可能发生在绝缘体的表面或内部,即局部放电。然而电气绝缘的破坏或局部老化,多数是从局部放电开始的,它的危害性突出表现在绝缘寿命迅速降低,最终影响安全运行。干式变压器由于其独特的结构(高、低压绕组全部采用铜带(箔)绕成)和其先进的制造工艺水平(高、低压绕组全部在真空中浇注环氧树脂并固化),使其局部放电值低。(2)耐雷电冲击能力强:由于高、低压绕组全部采用铜带(箔)绕成,层间电压低、电容大,箔式绕组起始电压分布接近线性,因此其抗雷电冲击能力强(3)抗短路能力强:由于高、低压绕组电抗高度相同,无螺旋角现象,线圈间的安匝平衡,高、低压绕组因短路引起的轴向力几乎为零,因此其抗短路能力强。

;(4)抗龟裂性能好:干式变压器采用环氧树脂“薄绝缘(1-3ｍｍ)技术”,满足了低温、高温及温度变化范围大的场合,满足了长期运行后的抗开裂要求,解决了“厚绝缘(6ｍｍ)技术”难于解决的开裂问题,使干式变压器在技术上得到可靠的保障。(5)过负载能力强:若相同容量的变压器负载损耗相等时,则铜箔的面积将比铜导体相应增大,体积增大后,填料树脂用量相应增多,因此绕组热容性大,变压器短时过载能力强。(6)阻燃性能好:采用环氧树脂真空浇注工艺无环境污染,有利于环境保护,该变压器具有免维护、防潮、抗湿热、阻燃和自熄特性,适用于各种环境及条件恶劣的场合。(7)损耗低、噪声低:铁芯通常采用矿物氧化物绝缘的优质冷轧硅钢片,通过先进的加工工艺,使损耗水平和空载电流降至最低,并取得非常低的噪声水平。同时装配好的铁芯,在其表面封涂Ｆ级树脂漆,以防尘、防腐、防烟雾和锈蚀。(8)耐温等级高:环氧树脂干式变压器属于Ｆ级或Ｈ级绝缘,长期可在155℃或180℃高温下安全运行。在相同容量下,它的体积小、重量轻,可节约安装费用等。(9)相关技术规范:①容量≤10000ＫＶＡ;②电压≤35ＫＶ;③绝缘等级Ｆ级或Ｈ级。 2 干式变压器与油浸式变压器的比较

油浸式变压器的显著优点和低成本是其他变压器难以取代的。在户外以及防火要求一般的场所，目前及今后较长一段时间内，将仍以油浸式变压器为主。但对防火要求高的场所，而采用干式或难燃液、不燃液的变压器。干式变压器较油浸式变压器过载能力高，主要是干式变压器选用的电流密度较低，热容量大，绕组时间常数大。干式变压器与油浸式变压器相比，绝缘运行条件有所改善。油浸式变压器使用场所较多，户外安装多。干式变压器供电范围小，户内运行多。和油浸式变压器相比，它遭受的雷电压幅值较低，波头较缓，雷击概率也较小。干式变压器常使用金属氧化物避雷器保护， 不但大气过电压，而且也了内部过电压。 3未来发展方向

随着干式变压器在我国的不断开拓创新和大量推广应用，国内的设计制造技术已达世界一流水平，未来的干式变压器预计将获得进一步发展。 3.1 节能低噪

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我国在损耗与噪声研究及节能环保变压器的制造上，已经取得了可喜的成绩，具备较高水平。然而，节能环保是变压器研发的永恒课题，还有很多问题值得研究。低损耗硅钢片、阶梯步迭铁心接缝、箔式绕组结构、噪声研究的深入、环境保护要求、计算机优化设计等新材料、新工艺、新技术的引入及其发展，将使未来的干式变压器更加节能更加宁静。然而，对于单纯靠材料的投入来降低铁损、或铜损、或噪声，我们认为都是不可取的。 3.2 高可靠性

电气产品，尤其是变压器，其运行可靠性是特别重要的。我国现已生产了数以万计的干式变压器，运行在各个领域、各项重点工程、重大项目上，对产品可靠性的要求不言而喻。然而，现实情况是不容隐晦的。某些劣质产品以低价推销充斥市场，根本无可靠而言。因此，当前干式变压器的可靠性问题，严肃地摆在干变研发制造者和干变使用者的面前。前者认真制造出可靠性高的干式变压器，后者一定要把产品的可靠性放在首位，而不要贪图便宜！ 3.3 环保特性认证

有关人士在《环氧树脂浇注干式变压器环保特性分析》一文中强调：“环氧树脂浇注干式变压器是一种清洁环保的电力设备，其设计制造、运行、最终鼾全过程均符合ISO14001 及有关环保标准和法规的要求。寿命终结后完全可拆解并回收有价材料，回收利用率可达90%以上。已有成熟的处理技术和设备用于分离浇注线圈中的导体和树脂绝缘材料，拆解出的树脂绝缘材料可综合利用、燃烧（发电）或填埋处理等。” 3.4 大容量

配电变压器容量通常在2500kVA 以下。目前，干式变压器的研发生产以此为主。随着城市用电负荷不断增加，城网区域性变电所越来越深入城市中心区、居民小区、大中型厂矿等负荷中心，35kV 大容量的区域供电干式电力变压器将获得广泛应用。目前，我国已经生产了35kV16000kVA 和20000kVA 等超大容量的干变（其中有数台是用MR 开关进行有载调压的），若工程需要，还可以设计制造出更大容量的各种各样的干式变压器。 3.5 多功能组合及智能化

从只具单一变电功能的变压器，向带有强迫风冷、保护外壳、功率计量、封闭母线、各种低压侧向出线、计算机接口等多功能组合式变压器发展，到引入TTU 智能化终端，具有数据处理、状态控制、状态显示等功能，从而使变压器成为一种多功能智能化、随时处于最佳运行状态的电气设备。随着信息化技术的不断发展，变压器将进一步加速完善其智能化进程。 近年来各企业对Nomex H 级绝缘、非晶合金等新材料、新工艺，做过一些产品研制，获取了很多数据和经验，并将进一步在多领域做深入的研发。而未来材料科学、制造工艺的新发展，必将给干式变压器设计制造技术的发展提供新机遇、开创新纪元。

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4 结 语

环氧树脂干式变压器具有良好的电气和机械性能、较高的耐热等级，并且是一种可靠的安全性的环保、节能型新产品，能适应多种恶劣环境。通过使用环氧树脂干式变压器可减少维护工作量和增强安全性，创造附加价值；变压器油的减少也将大幅度降低用于清洁和更换油的维护成本，同时由于用油量的减少，可降低由于渗漏油造成的环境污染的风险；同时环氧树脂干式变压器较好的超铭牌运行能力和抗短路能力，将给安全供电带来可靠的保证。由于环氧树脂干式变压器比充矿物油的变压器(油浸式变压器)更具有优越的安全性和其他一些固有优点，从而越来越替代油浸式变压器而常用于分配电能。我国干式变压器已大量应用于国家重点工程、重大项目上，十几年来基本上没有出现大的事故，其可靠性是有口皆碑的。在电磁场理论及其计算、浇注工艺、热点温升、局放机理、质保体系、可靠性工程等方面进行大量的基础研究，进一步提式变压器的可靠性，在了解干式变压器特点的基础上，合理选型，促进干式变压器更为广泛的发展应用。