干式變壓器原理

1、.干式變壓器原理及運行維護第一節(jié) 干式變壓器的發(fā)展簡史變壓器發(fā)明于1886年，當時的變壓器都是干式變壓器(有時簡稱“干變”)，限于當時絕緣材料的水平，這時的干變難于實現(xiàn)高電壓與大容量。從19世紀末期起，人們發(fā)現(xiàn)采用變壓器油可以大大提高變壓器的絕緣和冷卻性能，于是油浸變壓器就逐步取代了干式變壓器。二戰(zhàn)后，世界經(jīng)濟得以恢復(fù)與重建，尤其是在歐洲與美國更有了迅猛的發(fā)展，-些大城市以極高的速度向著現(xiàn)代化邁進。隨著城市供電負荷的不斷增長，住宅的密集化以及高層建筑、地下建筑的增多，人們迫切需要一種既深入符合中心，又能防火、防爆且環(huán)保性能優(yōu)越的變壓器，于是干變又重新被重視和采用。早期的干變都是浸漬式的，由于所

2、用絕緣材料價格昂貴，加之防潮性能很差，因而它的絕緣水平較油變要低得多，故障率也較高，價格也較貴，從而影響它的廣泛使用。應(yīng)當認為是形勢的發(fā)展迫使人們?nèi)パ芯扛滦偷母墒阶儔浩?。?964年德國AEG公司研制出第一臺400kVA、20kV的環(huán)氧澆注式干變起，干式變壓器的發(fā)展就進入了一個新的階段。在以后的第二年，德國TU公司又研制出了第一代B級絕緣的環(huán)氧澆注式干變，以后環(huán)氧澆注干變不斷有新的發(fā)展，生產(chǎn)出許多新的類型的產(chǎn)品，迄今在世界上環(huán)氧澆注式干變已成為干式變壓器的主流型式。尤其是到了20世紀70年代末期，由于考慮對環(huán)境的影響，在法律上禁止了聚氯聯(lián)苯(PCBS)這種液體絕緣介質(zhì)的使用，從而給發(fā)展環(huán)氧澆

3、注干變提供了契機。在1970年代后期，美國也不斷發(fā)展并改進了采用NOMEX紙作為絕緣材料的浸漬式H級干變。迄今為止，世界上的干式變壓器主要是這兩大類型。據(jù)最新統(tǒng)計，目前干式變壓器在世界變壓器市場中所占比例，如表1-1和表1-2所示。表1-1 在世界變壓器市場中各種變壓器在容量上所占比例年 份油浸變（%）干式變（%）其他類型（%）1998771672010（預(yù)計）67258表1-2 1998年北美、歐洲和中國各種變壓器在容量上所占比例國 別油浸變（%）環(huán)氧澆注干變（%）浸漬式干變（%）其他類型（%）北美歐洲中國7775934124145583第二節(jié)干式變壓器的類型和特點一、 類型劃分目前世界上的

4、干式變壓器主要有浸漬式與環(huán)氧樹脂式(包括澆注式與繞包式)兩大類型。(一)浸漬式干變浸漬式干變的結(jié)構(gòu)與油浸變壓器的結(jié)構(gòu)非常相似，就像-個沒有油箱的油浸變壓器的器身?？梢哉J為，早期的浸漬式干變結(jié)構(gòu)，就是由油變演化而來的。它的低壓繞組一般采用箔式繞組或圓筒式(層式)繞組，高壓繞組-般為餅式繞組。由于空氣的冷卻能力要比變壓器油差得多，為了保證適當數(shù)量的冷卻空氣吹入繞組，這種變壓器要求軸向冷卻空道寬度最小為6mm 。浸漬式干變的制造工藝比較簡單，通常用導(dǎo)線繞制完成的繞組浸漬以耐高溫的絕緣漆，并進行加熱干燥處理。根據(jù)需要可選用不同耐熱等級的絕緣材料，分別制成B級、E級F級和H級(早期為B、E級)，早期這種

5、干變的絕緣材料及其處理工藝都不能滿足制造高性能干變的要求，使得這種類型的干變極易受潮，從而大大降低了運行可靠性，同時絕緣水平也較低。另外投運前還需要預(yù)先加熱干燥，也使運行復(fù)雜化。所以，環(huán)氧樹脂澆注干變正是為了克服這些缺點才應(yīng)運而生、得以大量發(fā)展的。從20世紀80年代起，因為聚芳酰膠類絕緣材料的出現(xiàn)(其典型產(chǎn)品為NOMEX紙)，用它來制造浸漬式干變可以提高其防潮性能，另外對線圈還可采用無溶劑樹脂漆進行真空壓力浸漬(通稱VPI工藝)，也可進一步提高絕緣系統(tǒng)的可靠性。此后，在歐、美等國相繼出現(xiàn)了新一代的浸漬式干變，這種干變有時又稱為非包封式干變或開敞通風式( OVDF)干變。(二)環(huán)氧樹脂類干式變壓

6、器環(huán)氧樹脂類干變指主要用環(huán)氧樹脂做為絕緣材料的干式變壓器，它又可分為澆注式與包繞式兩類。在現(xiàn)有產(chǎn)品中，絕大多數(shù)都是環(huán)氧澆注式。1.環(huán)氧樹脂澆注干變(1)概述。環(huán)氧樹脂是一種早就廣泛應(yīng)用的化工原料，它不僅是一種難燃、阻燃的材料，且具有優(yōu)越的電氣性能，后來逐漸為電工制造業(yè)所采用。自從1964年德國制造出首臺環(huán)氧澆注式干變后，這項技術(shù)在歐洲發(fā)展得很快，并不斷推出各種新的專利制造技術(shù)，這些技術(shù)也不斷推向世界。由于我國的干變制造技術(shù)主要是從德國等歐洲國家引進的，所以迄今全國生產(chǎn)的干式變壓器中，絕大多數(shù)都是環(huán)氧澆注式。這里應(yīng)當強調(diào)的是:由于環(huán)氧樹脂比起空氣和變壓器油來具有很高的絕緣強度，加之澆注成型后又具

7、有機械強度高以及優(yōu)越的防潮、防塵性能，所以特別適合于制造干式變壓器。早期的環(huán)氧澆注式干變?yōu)锽級絕緣，目前國內(nèi)產(chǎn)品大多數(shù)均為F級絕緣，也有少數(shù)為H級絕緣的。目前，從全面的技術(shù)經(jīng)濟性來看，世界上公認的環(huán)氧澆注式干變的最高電壓為35kV(個別產(chǎn)品曾達66/77kV)，最大容量為20MVA，基準沖擊水平(BIL)不超過250kVo (2)環(huán)氧撓注式干變的特點。 1)絕緣強度高:澆注用環(huán)氧樹脂具有1822kV/mm的絕緣擊穿場強，且與電壓等級相同的油浸變具有大致相同的雷電沖擊強度。2)抗短路能力強:由于樹脂的材料特性，加之繞組是整體澆注，經(jīng)加熱固化成型后 成為一個剛體，所以機械強度很高，經(jīng)突發(fā)短路試驗證

8、明，澆注式變壓器因短路而損壞的極少。3)防災(zāi)性能突出:環(huán)氧樹脂難燃、阻燃并能自行熄滅，不致引發(fā)爆炸等二次災(zāi)害。 4)環(huán)境性能優(yōu)越:環(huán)氧樹脂是化學(xué)上極其穩(wěn)定的一種材料，防潮、防塵，即使在大 氣污穢等惡劣環(huán)境下也能可靠地運行，甚至可在100% 溫度下正常運行，停運后無需干燥預(yù)熱即可再次投運?？梢栽趷毫拥沫h(huán)境條件下運行，是環(huán)氧澆注式干變較之浸漬式干變的突出優(yōu)點之一。5)維護工作量很小:由于有了完善的溫控、溫顯系統(tǒng)，目前環(huán)氧澆注式干變的日常 運行維護工作量很小，從而可以大大減輕運行人員的負擔，并降低運行費用。6)運行損耗低，運行效率高。 7)噪聲低。 8）體積小、重量輕，安裝調(diào)試方便。9）不需單獨的變

9、壓器室，不需吊芯檢修，節(jié)約占地面積，相應(yīng)節(jié)省土建投資。（3）環(huán)氧澆注式干變的類型及其相互比較。環(huán)氧澆注式干變又稱為注型式干變，這種產(chǎn)品的特點就是必須依靠模具并采用專用澆注設(shè)備，在真空狀態(tài)下使繞組澆注并固化成型。目前國產(chǎn)環(huán)氧樹脂干變也大多是這類產(chǎn)品。它又有下列類型：1)厚絕緣。早期的環(huán)氧澆注式干變都是采用厚絕緣的澆注式繞組，在環(huán)氧樹脂內(nèi)加有石英粉作為填料，樹脂層厚度一般為6mm ，也有厚達15mm的。耐熱等級多為B級絕緣。高壓繞組一般用玻璃絲包鋁扁線繞制成分段圓筒式繞組，采用絕緣薄膜作為層間絕緣，繞組的兩端用玻璃布板(條)作為絕緣端圈，繞好的分段圓筒式繞組在浸漆處理后裝入模具，然后在真空狀態(tài)下進

10、行環(huán)氧樹脂澆注。由于環(huán)氧樹脂的熱膨脹系數(shù)與導(dǎo)線的熱膨脹系數(shù)不相同，所以當變壓器運行后由于發(fā)熱極易導(dǎo)致環(huán)氧澆注層的開裂，并形成小的空氣隙，以致引發(fā)局部放電，這將嚴重威脅變壓器的運行可靠性，加之由于局部放電所引起的電腐蝕還將大大縮短變壓器的使用壽命。因此，如何防止開裂一直是早年困擾著這類干變的一項重要課題。人們發(fā)現(xiàn)銅材的熱膨脹系數(shù)為6×1O-6/，鋁材的熱膨脹系數(shù)為24×1O-6/，而以石英粉為填料的環(huán)氧樹脂層的熱膨脹系數(shù)則為40×1O-6/ 。由于鋁的熱膨脹系數(shù)與樹脂較為接近，所以后期的厚絕緣干變一般都采用鋁繞組，以減少熱應(yīng)力。但是，運行實踐證明，即使采用這樣的措施

11、，也并不能完全防止開裂的產(chǎn)生。因而隨著技術(shù)的進步，厚絕緣就逐步為薄絕緣所代替。2)薄絕緣。為了解決上述樹脂層的開裂問題，國外的一些廠家先后推出了F級薄絕緣的環(huán)氧樹脂澆注式干變。目前我國的產(chǎn)品也基本上都是薄絕緣結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特點為:高、低壓繞組導(dǎo)體都被玻璃纖維增強的薄層樹脂所包封，當樹脂內(nèi)不加填料時絕緣層的厚度為1.52mm 。由于采用了玻璃纖維增強，因而大大加強了樹脂包封層的機械強度，這種既韌又薄的樹脂包封層富有彈性可隨繞組一起膨脹和收縮，因而不再擔心會發(fā)生開裂。另外，由于包封絕緣層的厚度很薄，既達到了包封的效果，又減少了包封層的溫差，因而對改善澆注繞組的熱傳導(dǎo)是非常有益的。另外，薄絕緣結(jié)構(gòu)還可

12、以在繞組內(nèi)設(shè)置軸向氣道，這樣就可以增加散熱面，從而給制造大容量干式變壓器提供了有利的條件。圖1-1為薄絕緣環(huán)氧澆注式干變的外形。圖1-1 薄絕緣不帶填料的環(huán)氧澆注干變的外型薄絕緣樹脂澆注變壓器也可以做成是帶填料的結(jié)構(gòu)，一般用石英粉作填料，這時絕緣層的厚度將增加為2.54mm(見圖1 - 2)。由于填料的價格大大低于樹脂的價格，加填料后可使變壓器的制造成本降低，并對改善樹脂的導(dǎo)熱性能有利，而且，加填料后，變壓器的外觀也更加光潔。但是加填料必須在嚴恪的工藝與先進的工裝下來進行。否則，如果攪拌不均勻或者在澆注過程中發(fā)生石英粉沉積現(xiàn)象，就可能使樹脂的各部分膨脹系數(shù)不相同，這樣的繞組在溫度變化時就可能發(fā)

13、生開裂，并使變壓器的抗短路強度降低。為了增強這種結(jié)構(gòu)的繞組的機械強度，一般在繞組澆注層內(nèi)埋設(shè)有增強玻璃纖維網(wǎng)格布板。3)澆注式變壓器的繞組型式。澆注式變壓器的繞組結(jié)構(gòu)主要有下列三種類型： 高、低壓繞組均采用導(dǎo)線繞制的層式繞組，目前一般采用銅導(dǎo)線，低壓一般為多層圓筒式、高壓則為分段圓筒式，大容量澆注變均采用這種結(jié)構(gòu)。高壓為銅導(dǎo)線繞制的分段圓筒式繞組，低壓采用銅箔或鋁箔繞式繞組(見圖1-1)。當?shù)蛪翰捎貌嚼@組時，目前一般在層間設(shè)置DMD預(yù)浸紙作為層間絕緣，在箔繞機上繞好后只要加熱固化成形即可，這樣低壓繞組就無需模具與澆注了。箔式繞組除了工藝性好，可提高生產(chǎn)效率之外，還可以降低橫向漏磁從而使軸向電

14、動力減小，相應(yīng)提高了抗短路強度，降低了附加損耗。這種結(jié)構(gòu)目前在干式配電變壓器中采用較多。 圖1-2 帶填料的環(huán)氧澆注干變的外形 圖1-3 高低壓繞組均為箔式的帶填料的薄絕緣環(huán)氧澆注干變外形高、低壓均為箔式（見圖1-3）。高壓做成箔式結(jié)構(gòu)的分段圓筒式，而低壓則為一般的箔式結(jié)構(gòu)，這主要是為了更充分發(fā)揮波式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。這種結(jié)構(gòu)對高壓箔式而言，無論對材料、制造工藝等都有較高的要求，否則將降低變壓器工作的可靠性。當采用箔式繞組時輸出容量因受銅(鋁)箔材料的尺寸所限制，目前一般不超過2500kVA，最大也不超過4000kVA。2繞包式(纏繞式)環(huán)氧樹脂干變 這種結(jié)構(gòu)的典型代表是ABB公司在20世紀70年代

15、中期所開發(fā)出的“雷神”式變壓器(RESI- BLOC)(見圖1 - 4)。這種變壓器低壓一般為箔式繞組，高壓繞組則在繞線機上繞包，內(nèi)模為環(huán)氧玻璃布筒。繞包時邊繞導(dǎo)線，邊繞玻璃纖維，再經(jīng)過一樹脂槽將浸好樹脂的纖維纏繞在已繞好的導(dǎo)線上面。待整個繞組繞完后，再進烘箱加熱固化，使之成為一個整體。繞包式結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點是無需專門的模具與專用澆注設(shè)備。但是由于樹脂是常規(guī)條件下加入，而不是真空澆注的，難免在它的內(nèi)部混有空氣。這就容易引起局部放電從而降低其運行可靠性，所以為了可靠起見，往往把設(shè)計場強取得低一些，這又將使變壓器的體積增大。另外，這種繞包式變壓器所費的工時也較多。綜上所述可知，它的成本將高于一般的澆

16、注式變壓器，同時運行可靠性也要差-些，因此這種纏繞式結(jié)構(gòu)在國內(nèi)僅少數(shù)廠家生產(chǎn)，在世界上的應(yīng)用也遠遠沒有澆注式多。圖1-4 繞包式（纏繞式）環(huán)氧樹脂干變外形第三節(jié) 環(huán)氧澆注式干變與浸漬式干變的比較如前所述，迄今在世界的干式變壓器中，主要是環(huán)氧澆注式與浸漬式兩大類型圖l-5為浸漬式敞開通風式(OVDT)干變外形，下面就這兩種類型干式變壓器的性能做一 綜合比較。（1）從耐受短路的能力看，無疑環(huán)氧澆注式是最好的。由于它的繞組是在模具內(nèi)進行整體澆注，經(jīng)加熱固化成型，從而形成一個機械強度很高的圓柱體，因而在結(jié)構(gòu)上具有很高的幅向與軸向機械強度，無論從運行實踐或突發(fā)短路試驗結(jié)果都證實了這點。（2）從耐受沖擊過

17、電壓的特性以及絕緣特性看，也以環(huán)氧澆注式較好。由于浸漬類干式變壓器主要采用餅式線圈，而作為餅間絕緣介質(zhì)的空氣其絕緣強度又大大低于環(huán)氧樹脂，所以相對來說，浸漬式干變的尺寸較大(見面1- 6)，因而相應(yīng)的餅間電容較小，所以在沖擊過電壓作用下的過電壓分布特性較差。根據(jù)美國的經(jīng)驗，即使采用NOMEX紙、VPI工藝的浸漬式OVDT型干變，其BIL(基準沖擊水平)值最高僅能達到150kV，即相應(yīng)只能制造35kV級的干變，相反，國際公認的環(huán)氧澆注干變的BIL值可達250kV，即可以制造66/77kV級的干變。圖1-5 浸漬式敞開通風式（OVDT）干式變壓器外形 （a）浸漬式繞組 （b）環(huán)氧澆注式繞組（未澆注

18、）圖1-6 浸漬OVDT型干變與環(huán)氧澆注式干變繞組的外形尺寸比較 （3）從散熱情況來看，由于環(huán)氧澆注式干變采用層式繞組，在沿其軸向可設(shè)置多個散熱風道，故可以制造大容量干變，相反，如前所述，浸漬式干變由于采用餅式線圈，其散熱通風情況較差。據(jù)目前國際公認，環(huán)氧澆注式干變的最大容量可達到20MVA，而浸漬式干變僅能達到810MVA 。因此，要制造高電壓、大容量干變，非環(huán)氧澆注式莫屬。（4）就運行時的過載能力而言，對此應(yīng)進行具體的分析。首先，從理論上來說，干變的過載能力是與其熱容量成正比、而與其負載損耗成反比的，再加以浸漬式干變的自身散熱能力并不優(yōu)于環(huán)氧澆注式干變，所以，絕對不能簡單地說浸漬式干變的過

19、載能力就一定優(yōu)越于環(huán)氧澆注式干變。對浸漬式干變而言，只有當不僅線匝的絕緣采用NOMEX紙，而且所有繞組的絕緣件(如撐條、墊塊等)也都采用NOMEX紙件來制造時，這樣的浸漬式干變才具有較強的過載能力。這是由于， NOMEX紙是C級絕緣材料，其耐熱溫度可達到220，故用它來制造H級(耐熱溫度為180)的干變。一開始就存在有20%左右的過載熱裕度之故。但是，就現(xiàn)狀而言，由于NOMEX紙的價格昂貴，我國目前生產(chǎn)浸漬式干變的廠家，往往都只是匝絕緣才用它。因而，這樣的浸漬式干變就不能認為其過載能力優(yōu)于環(huán)氧澆注式于變。（5）從節(jié)能降耗來看，由于目前國內(nèi)浸漬式干變的主流產(chǎn)品都是H級的，其損耗標準，將顯著高于F

20、級的環(huán)氧澆注式干變。因此，采用H級浸漬式干變(即所謂OVDT干變)，顯然對節(jié)能不利。(6)環(huán)氧樹脂式干變的防潮及耐腐蝕性能特別好，尤其適用于在極端惡劣的環(huán)境條件 下工作；相反，傳統(tǒng)浸漬式干變的主要缺點就是防潮性能差，且容易吸塵，在投入運行前需要預(yù)熱等。即使現(xiàn)今采用NOMEX紙以及真空壓力浸漆(VPI)等新工藝后，雖然這些缺點得以在一定程度上被克服，但一些本質(zhì)性的問題卻依然存在。尤其是浸漬的質(zhì)量在很大程度上將左右這類產(chǎn)品的可靠性與局放性能。（7）在環(huán)保方面，無論環(huán)氧樹脂或NOMEX紙都是有機材料，都不可能自然降解，在其運行壽命終結(jié)后都存在降解處理、回收與再生利用等問題。國外多年的經(jīng)驗證明，這兩類

21、干變在生產(chǎn)制造過程中均不污染環(huán)境，并已實現(xiàn)工廠化的回收處理，在環(huán)保方面不存在什么問題。尤其是環(huán)氧澆注式干變的回收與處理方面，在歐洲各國早已有成熟的經(jīng)驗可借鑒。對此。（8）浸漬式干變的最大優(yōu)點是無需澆注設(shè)備與模具，初期投資可以大為節(jié)省。另外， 產(chǎn)品設(shè)計的靈活性也較大，特別是油變廠轉(zhuǎn)產(chǎn)這類產(chǎn)品較容易。（9）環(huán)氧澆注干變在燃燒時所釋放的能量較大。因而，從通過干式變壓器的燃燒試驗來看，OVDT類浸漬式產(chǎn)品較容易。另外，這類產(chǎn)品耐受熱沖擊的性能也較好。（10）從運行、維護和檢修來看，環(huán)氧樹脂干變的運行維護工作量很小，相反浸漬式 則工作量較大。而從產(chǎn)品的修理來看，則浸漬式較容易。第四節(jié) 干式變壓器的現(xiàn)狀與

22、發(fā)展前景一、干式變壓器的應(yīng)用場所目前，干式變壓器的應(yīng)用場所有:（1）城市及大型工礦區(qū)要求防火、防爆的場所，如高層建筑、地下建筑、機場、交通樞紐、通信與信息中心、重要市政設(shè)施，城市人口密集區(qū)、商業(yè)中心等處的6lOkV配電變壓器以及35kV電力變壓器。（2）火電廠、水電廠、核電廠的自用電變壓器、發(fā)電機的勵磁變壓器。（3）部分化工、冶金企業(yè)的整流變壓器與冶金電爐變壓器。（4）地下鐵道等的牽引變壓器。 （5）其他不宜于采用油浸變壓器的場所。二、近年來干式變壓器在盟內(nèi)外的發(fā)展概況近20年來，隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，干變在全世界取得了迅猛的發(fā)展，尤其是在配電變壓器中，干變所占的比例愈來愈大，據(jù)統(tǒng)計，在歐美等發(fā)

23、達國家中，它已占到配變的4050%。在我國，目前干式變壓器在大、中城市中平均約占15%20%，而在北京、上海、廣州、深圳等城市，約占到50%左右。從產(chǎn)量上來看，我國自1989年第二次城網(wǎng)改造會議之后，干式變壓器的產(chǎn)量有了顯著的增長，從20世紀90年代起，每年大致以20%左右的速度遞增，1999年的總產(chǎn)量已逼近10000MVA（該值已大大超過了10年前預(yù)測4500MVA)，而2002年的總產(chǎn)量達20000MVA，2004年已達32000MVA。這樣的增速，在世界上也是前所未有的。從上述數(shù)據(jù)可見，目前我國已成為世界上干式變產(chǎn)銷量最大的國家之一，無論在工廠規(guī)模、產(chǎn)品的容量、電壓等方面均已處于世界領(lǐng)先

24、水平。三、干式變壓器的市場發(fā)展前景展望目前就世界范圍來看，環(huán)氧澆注干變主要應(yīng)用于歐洲以及亞洲的中國、日本、韓國以及東南亞等廣大地區(qū)，而浸漬式干變則主要是美國應(yīng)用較多，這與NOMEX紙的產(chǎn)地是美國等特殊國情有關(guān)?？偟膩碚f，就全世界而言，環(huán)氧樹脂式干變的市場占有率要顯著高于浸漬式干變。在我國，干變的廣泛采用與快速發(fā)展始于90年代初。這一方面是由于城網(wǎng)改造需要大量國產(chǎn)的無油化的防火、防爆干變。另外，也與當時引進歐洲先進的薄絕緣環(huán)氧澆注干變技術(shù)，從而克服了傳統(tǒng)浸漬式干變的許多缺點，大大提升了干變的技術(shù)性能，并使干變的成本不斷降低，生產(chǎn)效率大大提高等有關(guān)。如前所述，在整個90年代，干變產(chǎn)量始終維持著每年

25、20%以上的高增長率，這在世界上是絕無僅有的。應(yīng)當認為，我國在短短幾年內(nèi)能夠順利實現(xiàn)城網(wǎng)改造的無油化目標，環(huán)氧澆注式干變功不可沒。迄今，我國的環(huán)氧澆注式干變無論是工廠規(guī)模、產(chǎn)量或是技術(shù)水平都已達到世界先進水平，如前所述，2004年其總產(chǎn)量已達32000MVA，約占我國干變市場份額的80%。歐洲一位哲學(xué)家曾有這樣一句名言，“凡是存在的，都是合理的”。因此，從全世界來看，預(yù)期今后在相當一段時間內(nèi)，這兩大類型干變也都會存在，但由于我國這十多年來在環(huán)氧樹脂干變制造技術(shù)上所取得的成就，以及它本身所固有的許多優(yōu)點，并考慮到使用部門早已熟習(xí)了這類干變的運行維護，因而，從保證運行可靠性，減少備品、備件的品種以

26、及提高運行、檢修效率等方面來看，今后還是應(yīng)繼續(xù)大力推廣使用環(huán)氧澆注式干變，這也與歐洲等發(fā)達國家的先例是完全一致的。第五節(jié) 環(huán)氧澆注式變壓器的常用鐵心結(jié)構(gòu)環(huán)氧澆注式變壓器的常用鐵心結(jié)構(gòu)有拉螺桿結(jié)構(gòu)和拉板結(jié)構(gòu)兩種形式。圖1-7為環(huán)氧澆注式變壓器鐵心的典型結(jié)構(gòu)。由圖1-7可知，環(huán)氧澆注干式變壓器鐵心的主要構(gòu)件為鐵軛夾件、拉螺桿或拉板、鐵芯綁扎、鐵軛夾緊螺桿或鐵軛拉帶；鐵心的絕緣件為夾件絕緣、螺桿絕緣或拉板絕緣等。鐵軛的夾緊主要由槽鋼制成的夾件及夾緊螺桿來實現(xiàn)。上、下夾件通過拉螺桿或拉板壓緊繞組，鐵心的夾緊結(jié)構(gòu)形成框架結(jié)構(gòu)。對于大容量環(huán)氧澆注干式變壓器的鐵心，由于質(zhì)量比較重(可達304Ot)，體積比較

27、大，-般采用腹板結(jié)構(gòu)。 (a)拉板式 (b)拉螺桿式圖1-7 環(huán)氧澆注式變壓器鐵芯的典型結(jié)構(gòu)1 鐵軛夾緊螺桿；2吊板；3上夾件；4旁螺桿；5拉板；6綁扎帶；7拉板絕緣；8硅膠條；9硅鋼片；10下夾件；11鐵芯封片；12拉螺桿第六節(jié) 環(huán)氧澆注式變壓器繞組的型式澆注式干式變壓器的繞組主要有下列幾種類型：一、層式繞組其特點為導(dǎo)體疊層繞制而成，根據(jù)設(shè)計需要又分為單層圓筒式、雙層圓筒式、多層圓筒式及分段團筒式等。（1）單層圓筒式及雙層團筒式繞組多用作澆注式干式變壓器的低壓(二次)繞組。單層圓筒式繞組采用扁導(dǎo)體按螺旋線繞制而成，即取消幅向氣道的單螺旋式結(jié)構(gòu)。雖然該種繞組繞制簡單，但對澆注干式變壓器而言，兩

28、頭出線會造成澆注時封堵樹脂困難，因此設(shè)計時應(yīng)盡量避免使用。該種繞組一般適用于容量500kVA及以下、電壓3kV及以上的低壓繞組。（2）雙層圓筒式繞組采用扁導(dǎo)體按螺旋線繞制而成，兩層線匝之間放置層間絕緣或通 風道。繞制工藝較好，但對大電流低壓繞組要注意螺旋角處的處理。雙層圓筒式繞組一般適用于容量630kVA及以下、電壓1kV及以下的低壓繞組。（3）多層圓筒式、分段圓筒式繞組多用作澆注式干式變壓器高壓繞組。澆注式干式變壓器的層式繞組與油漫式變壓器層式繞組結(jié)構(gòu)基本相同，只是采用的絕緣材料和制造工藝有較大差別，當高壓繞組采用多層圓筒式結(jié)構(gòu)時，若層數(shù)一定，則各層的匝數(shù)增多，層間電壓提高，這樣就造成層間絕

29、緣、繞組的幅向尺寸增大。為了改善這種情況，可采用分段圓筒式結(jié)構(gòu)，分段困筒式繞組的段間絕緣尺寸可控段間電壓選為梯形結(jié)構(gòu)。分段圓筒式繞組要求分段分層合理，既要保證段間、層間和匝間電壓與絕緣配合，又要求有良好的澆注性能和散熱能力。多層圓筒式繞組采用圓導(dǎo)體或扁導(dǎo)體按螺旋線繞制而成，可以繞成若干個線層，每層線匝之間放置層問絕緣或通風道。繞制工藝較好，但繞組內(nèi)側(cè)的第1線層對地電容較大，使雷電沖擊電壓的起始分布不均勻，應(yīng)采取相應(yīng)措施以改善沖擊電壓起始分布。二、箔式繞組 其特點為由薄而寬的導(dǎo)體疊層繞制而成。箔式繞組是采用銅筒(也有干式變壓器采用鋁箔)在專用的街繞機上繞制而成的，多用于澆注式干式變壓器低壓繞組。

30、箔式繞組也可以說是層式繞組中的多層圓筒式繞組，其特殊之處為每層-匝，層間絕緣同時是匝絕緣。繞組制作時，層間絕緣和端絕緣問時繞入，繞組的首末端出線端子在繞制前后用氬弧焊固定在銅箔上。箔式繞組一般采用軸向氣道，繞制時將相應(yīng)絕緣等級的引拔條在相應(yīng)的匝數(shù)位置一同繞入。筒式低壓繞組一般由銅母線引出，這樣就造成了低壓繞組不是完整的圓形。為了保證低壓繞組與鐵心的電氣距離，鐵心相應(yīng)部位也是扁平的，可以通過減少該部位的疊片厚度來增大鐵心與繞組間的距離，但鐵心設(shè)計時要求充分考慮由此引起的鐵心面積的減少。在較大容量的澆注式干式變壓器中，與用多根導(dǎo)線繞制的低壓繞組比較，箔式繞組的優(yōu)點是空間利用率高、便于自動化繞制和生

31、產(chǎn)效率高，另外由于該結(jié)構(gòu)使得軸向線匝均勻，安匝趨于平衡，其抗突然短路的能力增強。第七節(jié) 環(huán)氧澆注式變壓器的應(yīng)用我國從上世紀80年代末期起，陸續(xù)從歐洲(主要是德國)引進了先進的薄絕緣的環(huán)氧澆注干變技術(shù)，以此為基礎(chǔ)，十幾年來，經(jīng)過不斷開拓創(chuàng)新，使這一技術(shù)得到飛速發(fā)展，迄今己更換了六代產(chǎn)品，且擁有自主的知識產(chǎn)權(quán)，同時還積累了豐富的制造經(jīng)驗。目前干式變壓器已經(jīng)遍布全國各地，尤其是國家重點工程、重大項目中，都大量采用環(huán)氧澆注式干式變壓器，取得了很好的運行業(yè)績。人們看到的一個不爭的事實是: 國外的高低壓電器產(chǎn)品占據(jù)著國內(nèi)的重要市場，而在在國內(nèi)的重大工程、重要市場中，唯獨干式變壓器難覓國外產(chǎn)品的蹤影，干式變

32、壓器基本上不需要進口了。這說明我國的干式變壓器性能參數(shù)和制適技術(shù)已經(jīng)達到世界領(lǐng)先取平，具有很強的競爭力。在我國，干式變壓器，尤其是環(huán)氧樹脂真空澆注干式變壓器，因其具有一系列優(yōu)勢和特點，從而得到廣泛的應(yīng)用。我國以及世界各國干式變壓器的發(fā)展通常均以配電變壓器為主(約占90%以上)，中壓1035kV系統(tǒng)用的干式電力變壓器居其次，同時在眾多領(lǐng)域（如地鐵牽引整流、發(fā)電機勵磁、鉆井平臺、核電廠等)干式變壓器得以廣泛應(yīng)用。下面對此分別進行介紹。一、配電變壓器(一)電壓干式配電變壓器一次側(cè)電壓通常為1OkV，35kV及以下直接配電的變壓器較少；二次側(cè)電壓通常為0.4/0.23kV。為了保證用戶端電壓的穩(wěn)定，可

33、對一次側(cè)電壓進行適度調(diào)整，有兩種調(diào)整方式可供用戶選擇:（1）無勵磁調(diào)壓:變壓器必須切斷高低壓側(cè)所有的電氣接線之后，在高壓側(cè)分接端子上進行調(diào)整，調(diào)整范圍為士2×2.5%。通常干式配電變壓器都屬于這一種。（2）有載調(diào)壓:從供電質(zhì)量要求及用戶期望來看，都要求用電側(cè)的電壓保持穩(wěn)定。然 而，當前我國用電側(cè)的電壓卻難以保持穩(wěn)定，故而考慮到采用有載調(diào)壓。問題是，一方面有載調(diào)壓設(shè)備價格昂貴，另一方面其質(zhì)量及其性能也不理想，因而限制了有載調(diào)壓設(shè)備的大量應(yīng)用。而對供電質(zhì)量要求較高的場所，如通信(含移動通訊等)、制煙廠、某些制造業(yè)等，為了保證配電變壓器在帶負荷運行時用戶端電壓的穩(wěn)定，往往要求采用有載調(diào)壓干

34、式變壓器。此時可選用有載調(diào)壓開關(guān)對一次側(cè)電壓進行自動調(diào)整，調(diào)壓范圍為土4×2.5%。對10kV干式變壓器來說，常配套真空有載調(diào)壓開關(guān)，目前最大容量達2500kVA；對35kV干式變壓器，常配套德國MR真空有載調(diào)壓開關(guān)(目前配置MR真空有載調(diào)壓開關(guān)的最大容量達16000kVA)。(二)容量通常我們標稱的變壓器容量，即是指額定容量，也是銘牌上標注的容量。它是由在分接開關(guān)位于主分接時，額定空載電壓與額定電流之乘積所決定的。這一容量是在正常使用時變壓器能連續(xù)輸出的最大容量；某變壓器的實際輸出容量則由其負載時的電壓和電流所決定。自然空氣冷卻(AN)時，正常使用條件下，變壓器可連續(xù)輸出100%的

35、額定容量。10kV配電變壓器容量通常為302500kVA，也生產(chǎn)過容量為3150、4000kVA的；35kV直接向終端用戶供電的配電變壓器容量通常也為2500kVA以下。這里要略加說明的是:配電變壓器是向配電網(wǎng)直接供電的，力求深入負荷中心配置，一個車間、一幢樓房等建筑物最好選配一臺(容量一般以5001000kVA為宜)配電變壓器，這樣既能縮小低壓供電半徑，減少低壓電纜的用量及低壓網(wǎng)絡(luò)的線損，又大大提高了供電的安全可靠性。二、干式電力變壓器隨著城市用電負荷的不斷增加，城網(wǎng)區(qū)域性變電所越來越深入城市中心區(qū)、居民小區(qū)、大中型廠礦等負荷中心，35kVA大容量的區(qū)域供電干式電力變壓器也得到應(yīng)用。目前已經(jīng)

36、生產(chǎn)了十幾臺35kV級容量為16000kVA和20000kVA的大容量的干式電力變壓器。此類干式變壓器電壓比通常為35/1OkV。三、發(fā)電機勵磁變壓器電廠發(fā)電機勵磁，已逐漸由傳統(tǒng)的動態(tài)勵磁發(fā)電機系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o態(tài)變壓整流勵磁系統(tǒng)，而其勵磁變壓器亦逐步用干式變壓器所取代。容量較小時常采用三相干式變壓器；容量較大時往往采用三個單相干式變壓器組作為勵磁變壓器組。其電壓等級有1022kV，單相額定容量315 3000kVA。發(fā)電廠高壓通常采用離相封閉母線進線，相間距較大，故較大容量的勵磁變壓器通常采用單相結(jié)構(gòu)。這一靜態(tài)整流勵磁系統(tǒng)已經(jīng)在水電站廣泛應(yīng)用，現(xiàn)今新建、擴建的大型火電廠也在逐漸推廣采用。世界上最大

37、的700MW水輪發(fā)電機組的勵磁變壓器其單相容量達3MVA、三相組成9MVA，已經(jīng)在1999年由我公司研制成功， 2003年在三峽左岸發(fā)電廠14臺機組陸續(xù)投運發(fā)電。四、牽引整流變壓器隨著城市軌道交通的飛速發(fā)展，適用于城市地鐵及軌道交通的干式牽引擎流變壓器得以大量應(yīng)用。電壓等級通常有1O-35kV，整流脈波數(shù)有12脈波和24脈波，容量有800、2000、2500、3300、4400 kVA。目前，國內(nèi)地鐵及輕軌工程均選用了國產(chǎn)干式牽引整流變壓器，用戶反映其運行性能良好。五、核電廠用干式變壓器十幾年來，我國核電事業(yè)得以相應(yīng)發(fā)展。各核電廠相繼選用國產(chǎn)干式變壓器以及組合式變電站。IE級變壓器是用于核電廠

38、核島區(qū)域內(nèi)的變壓器，這是我國首次完全依照核安全鑒定程序進行產(chǎn)品鑒定的變壓器。這不僅標志著我國已具備生產(chǎn)進入核電廠核島區(qū)域的IE級干式變壓器產(chǎn)品的能力，同時還說明了環(huán)氧樹脂干式變壓器的高壽命、高安全可靠性。六、冶金電爐干式變壓器電爐干式變壓器特點是電壓低、電流特別大，運用于大電流冶金電爐。如為某廠生產(chǎn)的電爐變壓器，容量3500kVA ，低壓側(cè)電壓70100V，電流達20000A。電爐變壓器采用干式變壓器，也是一種發(fā)展趨勢。七、船用及采油平臺用變壓器 為了適應(yīng)海洋運輸及石油開發(fā)的需要，干式變壓器已經(jīng)走上了海洋船舶及采油鉆井平臺，額定容量30lOOOOkVA，電壓等級0.3835kV。八、H橋整流變

39、壓器H橋變頻整流變壓器適用于電機交一交變頻供電系統(tǒng)。額定容量315 - 2500kVA，電壓等級通常有3、6kV，每臺每相39個繞組，可以兩臺組合，通過移相聯(lián)結(jié)成H橋整流，以抑制大功率變頻裝置的諧波。九、三相五柱式整流變壓器額定容量302500kVA，電壓等級10、35kV，用于雙反星形的整流電路中，可以取消平衡電抗器和減少調(diào)壓電流沖擊，且可降低運輸高度。適用于安裝場地受限制的變壓器或應(yīng)用于雙反星形的整流系統(tǒng)。 十、電氣化鐵道所用變壓器額定容量20315kVA，電壓等級27.5kV，聯(lián)結(jié)組別有三相Dynll、單相IiO、兩相變?nèi)鄖nO。適用于電氣化鐵道牽引變電所、開閉所、裝有自耦變壓器的變電

40、所、分區(qū)所的所用自用電系統(tǒng)。十一、自藕干式變壓器額定容量302500kVA，電壓等級10、35kVo該種變壓器可降低成本，適用于電機啟動供電系統(tǒng)。第七節(jié) 環(huán)氧澆注式變壓器的運行維護和故障處理2000年9月中國工程建設(shè)標準化協(xié)會制定并頒發(fā)了干式電力變壓器選用、驗收、 運行及維護規(guī)程，在工作時，請按該規(guī)程要求執(zhí)行。一、運行前檢查及要求(1)檢查所有緊固件、連接件是否松動，并重新緊固一次。但緊固銅螺母時，扭矩不能過大，以免造成滑絲。(2)檢查運輸時拆下的零部件是否重新安裝妥當，并檢查變壓器是否有異物存在，特 別是變壓器風道內(nèi)、下墊塊上，應(yīng)作仔細檢查。(3)檢查風機、溫度控制裝置以及其他輔助器件能否正

41、常運行運行。二、運行前的試驗（1）測量三相繞組在所有分接頭位置的直流電阻和電壓比，并進行聯(lián)結(jié)組別的判定。 (2)檢查變壓器箱體與鐵心是否已永久性接地。 (3)繞組絕緣電阻的測試，一般情況下(溫度2030，濕度90%): 高壓一低壓及地 300M (2500V兆歐表) 低壓一地 100M (2500V兆歐表)在比較潮溫的環(huán)境條件下其絕緣電阻值會有所下降。一般情況，若每1000V額定電壓其絕緣電阻值不小于2M(lmin25時的讀數(shù))就能滿足運行要求。但若變壓器受潮而發(fā)生凝露現(xiàn)象，則不論其絕緣電阻如何，在其進行耐壓試驗或投入運行前，必須進行干燥處理。(4)鐵心絕緣電阻的測試，一般情況下(溫度2030

42、，濕度90%):鐵心一夾件及地 2M (2500V兆歐表)穿心螺桿一鐵心及地 2M (2500V兆歐表)同樣，在比較潮濕的環(huán)境下，其絕緣電阻值會有所下降。一般情況，若其絕緣電阻值O.lM就能運行。但若變壓器受潮嚴重，則在其進行耐壓試驗或投入運行前必須進行干燥處理。(5)對于有載調(diào)壓變壓器，應(yīng)根據(jù)有載調(diào)壓分接開關(guān)使用說明書作投入運行前的必要 檢查和試驗。(6)若對變壓器作外施工頻耐壓試驗，其試驗電壓為出廠試驗電壓的85%。 三、投網(wǎng)運行及監(jiān)視(1)變壓器投入運行前，應(yīng)根據(jù)電力網(wǎng)電壓測試值、按其銘牌和分接指示牌將其分接片(對有載調(diào)壓變壓器將有載分接開關(guān))調(diào)到合適的位置。如變壓器輸出電壓偏高，在確保

43、高壓一次側(cè)斷電的情況下，將分接頭的連接片往上(檔方向)調(diào)；如變壓器輸出電壓偏低，在確保高壓一次側(cè)斷電的情況下，將分接頭的連接片往下(檔方向)調(diào)。(2)變壓器有溫度控制箱和溫度顯示儀時，請參看其使用說明書先將其單獨調(diào)試運行 正常，將變壓器投入運行后，再將溫度控制箱和溫度顯示儀投入運行。(3)變壓器應(yīng)在空載時合閘投入運行，其合閘涌流峰值可達10倍額定電流，對變壓器的電流速動保護設(shè)定值應(yīng)大于涌流峰值。(4)變壓器投入運行后，所帶負載應(yīng)由輕到重，且隨時檢查變壓器有無異響，切忌盲 目一次大負載投入。(5)變壓器負載運行應(yīng)參照CB/T 17211一1998干式電力變壓器負載導(dǎo)則或各公司 干式變壓器技術(shù)手冊

44、過載能力曲線。(6)變壓器退出運行后，一般不需要采取其他措施即可重新技入運行。但若是在高溫 度下且變壓器已發(fā)生凝露現(xiàn)象，那么必須經(jīng)干燥處理后變壓器才能重新投入運行。四、正常運行方式及其處理為了保證變壓器能正常運行，需對它進行定期檢查和維護:(1)一般在干燥清潔的場所，每年或更長一點時間進行一次檢查；而在其他場所，如可能有灰塵或化學(xué)煙霧污染的空氣進入時，每36個月進行一次檢查。(2)檢查時，如發(fā)現(xiàn)過多的灰塵聚集，則必須清除，以保證空氣流通和防止絕緣擊穿。特別要注意清潔變壓器的絕緣子、下墊塊凸臺處，以及高壓繞組表面，并使用干燥的壓縮空氣(25個大氣壓)吹凈通風氣道中的灰塵。(3)檢查緊固件、連接件

45、是否松動，導(dǎo)電零部件有元生銹、腐蝕的痕跡。還要觀察絕緣表面有無爬電痕跡和碳化現(xiàn)象，必要時應(yīng)采取相應(yīng)的措施進行處理。(4)干式變壓器運行若干年(建議5年)后可通過進行絕緣電阻及直流電阻的測試來 判斷變壓器能否繼續(xù)運行。一般無需進行其他測試。五、日常檢查和維護干式變壓器運行中的維護性檢修反維修項目應(yīng)綜合分析各種因素確定。干式變壓器運行監(jiān)視應(yīng)符合下列規(guī)定:(1)應(yīng)經(jīng)常監(jiān)視溫控溫顯儀表的顯示值，其抄表次數(shù)由現(xiàn)場用戶規(guī)定；當干式變壓器超過額定電流運行時，應(yīng)及時作好記錄；應(yīng)在最大負載運行期間測量三相電流，并設(shè)法保持其基本平衡。(2)干式變壓器運行中應(yīng)按規(guī)定檢查外觀，確認其處于正常運行狀態(tài)；若發(fā)現(xiàn)事故癥狀時

46、，應(yīng)及時處理。日常檢查項目有:1）運行狀態(tài):電流、電壓、負荷、頻率、功率因數(shù)有元異常。2）溫度有無異常:這是日常檢查項目中很重要的一項，要認真做好。在進行溫度測量時，必須確保測量儀表本身的準確性。若確認溫度出現(xiàn)異常，則應(yīng)立即采取措施。3）有無異常響聲和振動:外殼內(nèi)有元共振音、鐵板有無振音；有無接地不良引起的放電聲；附件有無異常響聲和振動。4）風機冷卻裝置:除聲音外、確認有無振動和異常溫度。5）引線接頭、電纜母線:根據(jù)示溫涂料變色和油漆判斷引線接頭和電纜、母線有無過熱。若發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)退出運行并作檢查修理。6）有載分接開關(guān)、觸頭等:有無過熱或異常。若發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)退出運行并作檢查修理。7）繞組鐵心等污染情況:澆注繞組是否附著臟物，鐵心、套管上是否有污染。有異常時應(yīng)盡早清掃。8）嗅味:強度高時，附著的臟物或絕緣件有無燒焦、發(fā)出臭味。有異常時應(yīng)盡早清掃、處置。9）絕緣件、繞組外觀:絕緣件、繞組表面有無碳化和放電痕跡，是否有龜裂。有異