干式变压器原理

PAGEPAGE40干式变压器原理及运行维护第一节干式变压器的发展简史变压器发明于1886年,当时的变压器都是干式变压器（有时简称“干变”），限于当时绝缘材料的水平，这时的干变难于实现高电压与大容量。从１9世纪末期起，人们发现采用变压器油可以大大提高变压器的绝缘和冷却性能,于是油浸变压器就逐步取代了干式变压器。二战后,世界经济得以恢复与重建，尤其是在欧洲与美国更有了迅猛的发展，—些大城市以极高的速度向着现代化迈进。随着城市供电负荷的不断增长,住宅的密集化以及高层建筑、地下建筑的增多,人们迫切需要一种既深入符合中心,又能防火、防爆且环保性能优越的变压器，于是干变又重新被重视和采用.早期的干变都是浸渍式的,由于所用绝缘材料价格昂贵，加之防潮性能很差,因而它的绝缘水平较油变要低得多，故障率也较高,价格也较贵，从而影响它的广泛使用。应当认为是形势的发展迫使人们去研究更新型的干式变压器。从1964年德国AEG公司研制出第一台4０0ｋVＡ、20kV的环氧浇注式干变起,干式变压器的发展就进入了一个新的阶段.在以后的第二年，德国TU公司又研制出了第一代B级绝缘的环氧浇注式干变，以后环氧浇注干变不断有新的发展，生产出许多新的类型的产品，迄今在世界上环氧浇注式干变已成为干式变压器的主流型式。尤其是到了２0世纪70年代末期，由于考虑对环境的影响,在法律上禁止了聚氯联苯（PＣBS）这种液体绝缘介质的使用,从而给发展环氧浇注干变提供了契机。在1９70年代后期,美国也不断发展并改进了采用NOMEX纸作为绝缘材料的浸渍式H级干变。迄今为止，世界上的干式变压器主要是这两大类型。据最新统计，目前干式变压器在世界变压器市场中所占比例,如表1—1和表1-2所示。表1-１在世界变压器市场中各种变压器在容量上所占比例年份油浸变（％）干式变（％）其他类型(%)199877１6７２0１0(预计)６７258表1-21９９8年北美、欧洲和中国各种变压器在容量上所占比例国别油浸变(%)环氧浇注干变(%）浸渍式干变(％）其他类型(％）北美欧洲中国７77５934124145５8３第二节干式变压器的类型和特点类型划分目前世界上的干式变压器主要有浸渍式与环氧树脂式（包括浇注式与绕包式)两大类型。(一）浸渍式干变浸渍式干变的结构与油浸变压器的结构非常相似,就像—个没有油箱的油浸变压器的器身。可以认为,早期的浸渍式干变结构,就是由油变演化而来的。它的低压绕组一般采用箔式绕组或圆筒式(层式)绕组,高压绕组－般为饼式绕组。由于空气的冷却能力要比变压器油差得多,为了保证适当数量的冷却空气吹入绕组，这种变压器要求轴向冷却空道宽度最小为6mm。浸渍式干变的制造 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 比较简单，通常用导线绕制完成的绕组浸渍以耐高温的绝缘漆，并进行加热干燥处理。根据需要可选用不同耐热等级的绝缘材料,分别制成Ｂ级、E级F级和H级(早期为B、Ｅ级),早期这种干变的绝缘材料及其处理工艺都不能满足制造高性能干变的要求,使得这种类型的干变极易受潮,从而大大降低了运行可靠性,同时绝缘水平也较低。另外投运前还需要预先加热干燥,也使运行复杂化。所以,环氧树脂浇注干变正是为了克服这些缺点才应运而生、得以大量发展的。从20世纪80年代起,因为聚芳酰胶类绝缘材料的出现（其典型产品为ＮOMＥX纸）,用它来制造浸渍式干变可以提高其防潮性能,另外对线圈还可采用无溶剂树脂漆进行真空压力浸渍(通称VPI工艺），也可进一步提高绝缘系统的可靠性。此后，在欧、美等国相继出现了新一代的浸渍式干变，这种干变有时又称为非包封式干变或开敞通风式（OVDF）干变。（二)环氧树脂类干式变压器环氧树脂类干变指主要用环氧树脂做为绝缘材料的干式变压器,它又可分为浇注式与包绕式两类。在现有产品中,绝大多数都是环氧浇注式.1。环氧树脂浇注干变(1)概述。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19６４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。目前,从全面的技术经济性来看,世界上公认的环氧浇注式干变的最高电压为35ｋV(个别产品曾达66/77kＶ),最大容量为2０ＭＶA,基准冲击水平(ＢIL）不超过２50kVo(２)环氧挠注式干变的特点。１)绝缘强度高:浇注用环氧树脂具有１8~22kV/mm的绝缘击穿场强,且与电压等级相同的油浸变具有大致相同的雷电冲击强度。２)抗短路能力强：由于树脂的材料特性，加之绕组是整体浇注,经加热固化成型后成为一个刚体,所以机械强度很高,经突发短路试验证明,浇注式变压器因短路而损坏的极少．３)防灾性能突出：环氧树脂难燃、阻燃并能自行熄灭,不致引发爆炸等二次灾害。４)环境性能优越：环氧树脂是化学上极其稳定的一种材料，防潮、防尘,即使在大气污秽等恶劣环境下也能可靠地运行,甚至可在100％温度下正常运行，停运后无需干燥预热即可再次投运。可以在恶劣的环境条件下运行，是环氧浇注式干变较之浸渍式干变的突出优点之一。5）维护工作量很小：由于有了完善的温控、温显系统,目前环氧浇注式干变的日常ﻩ运行维护工作量很小，从而可以大大减轻运行人员的负担,并降低运行费用。ﻩ6)运行损耗低,运行效率高。　７）噪声低。8）体积小、重量轻,安装调试方便.9）不需单独的变压器室,不需吊芯检修，节约占地面积,相应节省土建投资。（3)环氧浇注式干变的类型及其相互比较。环氧浇注式干变又称为注型式干变，这种产品的特点就是必须依靠模具并采用专用浇注设备,在真空状态下使绕组浇注并固化成型.目前国产环氧树脂干变也大多是这类产品。它又有下列类型:1)厚绝缘。早期的环氧浇注式干变都是采用厚绝缘的浇注式绕组，在环氧树脂内加有石英粉作为填料,树脂层厚度一般为６mm,也有厚达15mｍ的。耐热等级多为B级绝缘.高压绕组一般用玻璃丝包铝扁线绕制成分段圆筒式绕组，采用绝缘薄膜作为层间绝缘,绕组的两端用玻璃布板（条)作为绝缘端圈，绕好的分段圆筒式绕组在浸漆处理后装入模具，然后在真空状态下进行环氧树脂浇注。由于环氧树脂的热膨胀系数与导线的热膨胀系数不相同,所以当变压器运行后由于发热极易导致环氧浇注层的开裂,并形成小的空气隙，以致引发局部放电，这将严重威胁变压器的运行可靠性,加之由于局部放电所引起的电腐蚀还将大大缩短变压器的使用寿命。因此，如何防止开裂一直是早年困扰着这类干变的一项重要课题。人们发现铜材的热膨胀系数为6×1O－６/℃,铝材的热膨胀系数为２4×1Ｏ—6/℃，而以石英粉为填料的环氧树脂层的热膨胀系数则为４0×1O-6／℃。由于铝的热膨胀系数与树脂较为接近,所以后期的厚绝缘干变一般都采用铝绕组,以减少热应力。但是,运行实践证明,即使采用这样的措施，也并不能完全防止开裂的产生。因而随着技术的进步,厚绝缘就逐步为薄绝缘所代替．2)薄绝缘。为了解决上述树脂层的开裂问题，国外的一些厂家先后推出了Ｆ级薄绝缘的环氧树脂浇注式干变。目前我国的产品也基本上都是薄绝缘结构，其结构特点为:高、低压绕组导体都被玻璃纤维增强的薄层树脂所包封,当树脂内不加填料时绝缘层的厚度为1.5~2mm　.由于采用了玻璃纤维增强，因而大大加强了树脂包封层的机械强度,这种既韧又薄的树脂包封层富有弹性可随绕组一起膨胀和收缩,因而不再担心会发生开裂。另外,由于包封绝缘层的厚度很薄，既达到了包封的效果,又减少了包封层的温差，因而对改善浇注绕组的热传导是非常有益的.另外，薄绝缘结构还可以在绕组内设置轴向气道,这样就可以增加散热面,从而给制造大容量干式变压器提供了有利的条件。图1-1为薄绝缘环氧浇注式干变的外形。图1-1薄绝缘不带填料的环氧浇注干变的外型薄绝缘树脂浇注变压器也可以做成是带填料的结构,一般用石英粉作填料,这时绝缘层的厚度将增加为2.5~4ｍm(见图1-2)。由于填料的价格大大低于树脂的价格,加填料后可使变压器的制造成本降低，并对改善树脂的导热性能有利,而且,加填料后,变压器的外观也更加光洁。但是加填料必须在严恪的工艺与先进的工装下来进行。否则，如果搅拌不均匀或者在浇注过程中发生石英粉沉积现象，就可能使树脂的各部分膨胀系数不相同,这样的绕组在温度变化时就可能发生开裂,并使变压器的抗短路强度降低．为了增强这种结构的绕组的机械强度,一般在绕组浇注层内埋设有增强玻璃纤维网格布板。3)浇注式变压器的绕组型式．浇注式变压器的绕组结构主要有下列三种类型:①高、低压绕组均采用导线绕制的层式绕组,目前一般采用铜导线,低压一般为多层圆筒式、高压则为分段圆筒式,大容量浇注变均采用这种结构。②高压为铜导线绕制的分段圆筒式绕组,低压采用铜箔或铝箔绕式绕组（见图1—1)。当低压采用箔式绕组时,目前一般在层间设置ＤＭD预浸纸作为层间绝缘,在箔绕机上绕好后只要加热固化成形即可,这样低压绕组就无需模具与浇注了.箔式绕组除了工艺性好,可提高生产效率之外,还可以降低横向漏磁从而使轴向电动力减小,相应提高了抗短路强度,降低了附加损耗.这种结构目前在干式配电变压器中采用较多。图1—2带填料的环氧浇注干变的外形图1—３高低压绕组均为箔式的带填料的薄绝缘环氧浇注干变外形③高、低压均为箔式(见图1-３)。高压做成箔式结构的分段圆筒式,而低压则为一般的箔式结构，这主要是为了更充分发挥波式结构的优点。这种结构对高压箔式而言，无论对材料、制造工艺等都有较高的要求，否则将降低变压器工作的可靠性。当采用箔式绕组时输出容量因受铜(铝）箔材料的尺寸所限制，目前一般不超过２500kVA,最大也不超过４000kVＡ。2．绕包式(缠绕式）环氧树脂干变这种结构的典型代表是ABB公司在20世纪70年代中期所开发出的“雷神”式变压器(RESI—BLＯC)(见图１—4)。这种变压器低压一般为箔式绕组,高压绕组则在绕线机上绕包,内模为环氧玻璃布筒。绕包时边绕导线,边绕玻璃纤维，再经过一树脂槽将浸好树脂的纤维缠绕在已绕好的导线上面.待整个绕组绕完后，再进烘箱加热固化,使之成为一个整体.绕包式结构的最大优点是无需专门的模具与专用浇注设备.但是由于树脂是常规条件下加入,而不是真空浇注的，难免在它的内部混有空气。这就容易引起局部放电从而降低其运行可靠性，所以为了可靠起见,往往把设计场强取得低一些，这又将使变压器的体积增大。另外,这种绕包式变压器所费的工时也较多。综上所述可知,它的成本将高于一般的浇注式变压器，同时运行可靠性也要差—些，因此这种缠绕式结构在国内仅少数厂家生产，在世界上的应用也远远没有浇注式多。图1—4　　绕包式(缠绕式）环氧树脂干变外形环氧浇注式干变与浸渍式干变的比较如前所述，迄今在世界的干式变压器中，主要是环氧浇注式与浸渍式两大类型［图ｌ-5为浸渍式敞开通风式(OVDＴ）干变外形］，下面就这两种类型干式变压器的性能做一综合比较。(1）从耐受短路的能力看，无疑环氧浇注式是最好的．由于它的绕组是在模具内进行整体浇注,经加热固化成型,从而形成一个机械强度很高的圆柱体,因而在结构上具有很高的幅向与轴向机械强度,无论从运行实践或突发短路试验结果都证实了这点。(２）从耐受冲击过电压的特性以及绝缘特性看，也以环氧浇注式较好。由于浸渍类干式变压器主要采用饼式线圈，而作为饼间绝缘介质的空气其绝缘强度又大大低于环氧树脂，所以相对来说，浸渍式干变的尺寸较大(见面1—６），因而相应的饼间电容较小,所以在冲击过电压作用下的过电压分布特性较差。根据美国的经验,即使采用NOMEX纸、VPＩ工艺的浸渍式OVDT型干变，其BIL(基准冲击水平)值最高仅能达到１50kV,即相应只能制造35kV级的干变,相反，国际公认的环氧浇注干变的BIL值可达250kV，即可以制造６６／７7kＶ级的干变。图１-5浸渍式敞开通风式(OVDT)干式变压器外形（a）浸渍式绕组(b）环氧浇注式绕组(未浇注）图1—6浸渍OVDT型干变与环氧浇注式干变绕组的外形尺寸比较(3)从散热情况来看，由于环氧浇注式干变采用层式绕组,在沿其轴向可设置多个散热风道,故可以制造大容量干变，相反,如前所述,浸渍式干变由于采用饼式线圈,其散热通风情况较差.据目前国际公认，环氧浇注式干变的最大容量可达到20MVA,而浸渍式干变仅能达到8~１0MVA　。因此,要制造高电压、大容量干变，非环氧浇注式莫属。（4）就运行时的过载能力而言,对此应进行具体的分析。首先，从理论上来说，干变的过载能力是与其热容量成正比、而与其负载损耗成反比的,再加以浸渍式干变的自身散热能力并不优于环氧浇注式干变，所以，绝对不能简单地说浸渍式干变的过载能力就一定优越于环氧浇注式干变。对浸渍式干变而言,只有当不仅线匝的绝缘采用NOＭＥX纸，而且所有绕组的绝缘件(如撑条、垫块等）也都采用NＯMEX纸件来制造时，这样的浸渍式干变才具有较强的过载能力。这是由于，　NＯMEX纸是Ｃ级绝缘材料,其耐热温度可达到２20℃,故用它来制造H级（耐热温度为180℃)的干变.一开始就存在有2０%左右的过载热裕度之故。但是，就现状而言,由于ＮＯＭEX纸的价格昂贵,我国目前生产浸渍式干变的厂家,往往都只是匝绝缘才用它.因而,这样的浸渍式干变就不能认为其过载能力优于环氧浇注式于变.（5)从节能降耗来看，由于目前国内浸渍式干变的主流产品都是H级的,其损耗 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,将显著高于F级的环氧浇注式干变。因此，采用H级浸渍式干变(即所谓OVＤT干变）,显然对节能不利。(6）环氧树脂式干变的防潮及耐腐蚀性能特别好,尤其适用于在极端恶劣的环境条件下工作；相反，传统浸渍式干变的主要缺点就是防潮性能差,且容易吸尘，在投入运行前需要预热等。即使现今采用ＮＯMEＸ纸以及真空压力浸漆(VPＩ)等新工艺后，虽然这些缺点得以在一定程度上被克服,但一些本质性的问题却依然存在.尤其是浸渍的质量在很大程度上将左右这类产品的可靠性与局放性能.（7)在环保方面,无论环氧树脂或ＮOＭEX纸都是有机材料,都不可能自然降解,在其运行寿命终结后都存在降解处理、回收与再生利用等问题。国外多年的经验证明，这两类干变在生产制造过程中均不污染环境,并已实现工厂化的回收处理，在环保方面不存在什么问题。尤其是环氧浇注式干变的回收与处理方面,在欧洲各国早已有成熟的经验可借鉴。对此。（８)浸渍式干变的最大优点是无需浇注设备与模具,初期投资可以大为节省.另外,产品设计的灵活性也较大，特别是油变厂转产这类产品较容易.（9）环氧浇注干变在燃烧时所释放的能量较大.因而,从通过干式变压器的燃烧试验来看,OVＤT类浸渍式产品较容易。另外,这类产品耐受热冲击的性能也较好.（10）从运行、维护和检修来看,环氧树脂干变的运行维护工作量很小，相反浸渍式则工作量较大。而从产品的修理来看，则浸渍式较容易。第四节干式变压器的现状与发展前景一、干式变压器的应用场所目前,干式变压器的应用场所有:(１）城市及大型工矿区要求防火、防爆的场所，如高层建筑、地下建筑、机场、交通枢纽、通信与信息中心、重要市政设施，城市人口密集区、商业中心等处的6~lOkV配电变压器以及３５kV电力变压器。(2)火电厂、水电厂、核电厂的自用电变压器、发电机的励磁变压器.（3)部分化工、冶金企业的整流变压器与冶金电炉变压器。(4)地下铁道等的牵引变压器.(5)其他不宜于采用油浸变压器的场所。二、近年来干式变压器在盟内外的发展概况近２０年来,随着世界经济的发展,干变在全世界取得了迅猛的发展，尤其是在配电变压器中,干变所占的比例愈来愈大，据统计，在欧美等发达国家中，它已占到配变的40～５0％.在我国,目前干式变压器在大、中城市中平均约占15%～20%，而在北京、上海、广州、深圳等城市,约占到50%左右。从产量上来看，我国自1989年第二次城网改造会议之后，干式变压器的产量有了显著的增长，从２0世纪９0年代起,每年大致以20％左右的速度递增,19９9年的总产量已逼近10000MVA(该值已大大超过了１０年前预测4５0０ＭVA)，而200２年的总产量达20000MＶＡ，2004年已达320０0ＭVA。这样的增速,在世界上也是前所未有的.从上述数据可见，目前我国已成为世界上干式变产销量最大的国家之一,无论在工厂规模、产品的容量、电压等方面均已处于世界领先水平。三、干式变压器的市场发展前景展望目前就世界范围来看,环氧浇注干变主要应用于欧洲以及亚洲的中国、日本、韩国以及东南亚等广大地区，而浸渍式干变则主要是美国应用较多,这与ＮOMEX纸的产地是美国等特殊国情有关。总的来说,就全世界而言，环氧树脂式干变的市场占有率要显著高于浸渍式干变.在我国,干变的广泛采用与快速发展始于9０年代初。这一方面是由于城网改造需要大量国产的无油化的防火、防爆干变。另外，也与当时引进欧洲先进的薄绝缘环氧浇注干变技术,从而克服了传统浸渍式干变的许多缺点,大大提升了干变的技术性能，并使干变的成本不断降低,生产效率大大提高等有关。如前所述,在整个90年代，干变产量始终维持着每年２0％以上的高增长率,这在世界上是绝无仅有的.应当认为,我国在短短几年内能够顺利实现城网改造的无油化目标,环氧浇注式干变功不可没.迄今，我国的环氧浇注式干变无论是工厂规模、产量或是技术水平都已达到世界先进水平,如前所述，2004年其总产量已达32000MVA,约占我国干变市场份额的80%。欧洲一位哲学家曾有这样一句名言,“凡是存在的，都是合理的".因此,从全世界来看,预期今后在相当一段时间内,这两大类型干变也都会存在,但由于我国这十多年来在环氧树脂干变制造技术上所取得的成就，以及它本身所固有的许多优点，并考虑到使用部门早已熟习了这类干变的运行维护，因而,从保证运行可靠性,减少备品、备件的品种以及提高运行、检修效率等方面来看,今后还是应继续大力推广使用环氧浇注式干变，这也与欧洲等发达国家的先例是完全一致的。环氧浇注式变压器的常用铁心结构环氧浇注式变压器的常用铁心结构有拉螺杆结构和拉板结构两种形式。图1—7为环氧浇注式变压器铁心的典型结构。由图1-7可知，环氧浇注干式变压器铁心的主要构件为铁轭夹件、拉螺杆或拉板、铁芯绑扎、铁轭夹紧螺杆或铁轭拉带;铁心的绝缘件为夹件绝缘、螺杆绝缘或拉板绝缘等。铁轭的夹紧主要由槽钢制成的夹件及夹紧螺杆来实现。上、下夹件通过拉螺杆或拉板压紧绕组,铁心的夹紧结构形成框架结构.对于大容量环氧浇注干式变压器的铁心,由于质量比较重(可达３０~4Ot），体积比较大，—般采用腹板结构。　　　　　　（a)拉板式　　　（b)拉螺杆式图1—7　环氧浇注式变压器铁芯的典型结构铁轭夹紧螺杆;2—吊板；３—上夹件；4—旁螺杆;5-拉板;６—绑扎带；7-拉板绝缘;８-硅胶条；9—硅钢片；１０-下夹件;1１—铁芯封片;12-拉螺杆环氧浇注式变压器绕组的型式浇注式干式变压器的绕组主要有下列几种类型：一、层式绕组其特点为导体叠层绕制而成,根据设计需要又分为单层圆筒式、双层圆筒式、多层圆筒式及分段团筒式等。（1）单层圆筒式及双层团筒式绕组多用作浇注式干式变压器的低压(二次）绕组。单层圆筒式绕组采用扁导体按螺旋线绕制而成,即取消幅向气道的单螺旋式结构。虽然该种绕组绕制简单,但对浇注干式变压器而言,两头出线会造成浇注时封堵树脂困难，因此设计时应尽量避免使用。该种绕组一般适用于容量500kVA及以下、电压3kＶ及以上的低压绕组.(2)双层圆筒式绕组采用扁导体按螺旋线绕制而成，两层线匝之间放置层间绝缘或通风道.绕制工艺较好,但对大电流低压绕组要注意螺旋角处的处理.双层圆筒式绕组一般适用于容量630ｋVA及以下、电压1ｋＶ及以下的低压绕组.(３)多层圆筒式、分段圆筒式绕组多用作浇注式干式变压器高压绕组.浇注式干式变压器的层式绕组与油漫式变压器层式绕组结构基本相同,只是采用的绝缘材料和制造工艺有较大差别,当高压绕组采用多层圆筒式结构时,若层数一定,则各层的匝数增多,层间电压提高,这样就造成层间绝缘、绕组的幅向尺寸增大。为了改善这种情况，可采用分段圆筒式结构,分段困筒式绕组的段间绝缘尺寸可控段间电压选为梯形结构。分段圆筒式绕组要求分段分层合理,既要保证段间、层间和匝间电压与绝缘配合,又要求有良好的浇注性能和散热能力.多层圆筒式绕组采用圆导体或扁导体按螺旋线绕制而成,可以绕成若干个线层,每层线匝之间放置层问绝缘或通风道。绕制工艺较好,但绕组内侧的第1线层对地电容较大，使雷电冲击电压的起始分布不均匀，应采取相应措施以改善冲击电压起始分布。二、箔式绕组其特点为由薄而宽的导体叠层绕制而成。箔式绕组是采用铜筒(也有干式变压器采用铝箔)在专用的街绕机上绕制而成的，多用于浇注式干式变压器低压绕组。箔式绕组也可以说是层式绕组中的多层圆筒式绕组,其特殊之处为每层-匝，层间绝缘同时是匝绝缘。绕组制作时,层间绝缘和端绝缘问时绕入，绕组的首末端出线端子在绕制前后用氩弧焊固定在铜箔上。箔式绕组一般采用轴向气道,绕制时将相应绝缘等级的引拔条在相应的匝数位置一同绕入。筒式低压绕组一般由铜母线引出，这样就造成了低压绕组不是完整的圆形。为了保证低压绕组与铁心的电气距离，铁心相应部位也是扁平的，可以通过减少该部位的叠片厚度来增大铁心与绕组间的距离，但铁心设计时要求充分考虑由此引起的铁心面积的减少。在较大容量的浇注式干式变压器中,与用多根导线绕制的低压绕组比较，箔式绕组的优点是空间利用率高、便于自动化绕制和生产效率高,另外由于该结构使得轴向线匝均匀，安匝趋于平衡,其抗突然短路的能力增强。第七节环氧浇注式变压器的应用我国从上世纪8０年代末期起，陆续从欧洲(主要是德国)引进了先进的薄绝缘的环氧浇注干变技术，以此为基础,十几年来,经过不断开拓创新，使这一技术得到飞速发展,迄今己更换了六代产品,且拥有自主的知识产权,同时还积累了丰富的制造经验。目前干式变压器已经遍布全国各地，尤其是国家重点 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 、重大项目中，都大量采用环氧浇注式干式变压器,取得了很好的运行业绩。人们看到的一个不争的事实是:国外的高低压电器产品占据着国内的重要市场,而在在国内的重大工程、重要市场中,唯独干式变压器难觅国外产品的踪影,干式变压器基本上不需要进口了.这说明我国的干式变压器性能参数和制适技术已经达到世界领先取平,具有很强的竞争力。在我国，干式变压器，尤其是环氧树脂真空浇注干式变压器,因其具有一系列优势和特点,从而得到广泛的应用.我国以及世界各国干式变压器的发展通常均以配电变压器为主(约占90％以上）,中压1０～3５kV系统用的干式电力变压器居其次，同时在众多领域(如地铁牵引整流、发电机励磁、钻井平台、核电厂等)干式变压器得以广泛应用。下面对此分别进行介绍。一、配电变压器(一）电压干式配电变压器一次侧电压通常为1OkV，３5kＶ及以下直接配电的变压器较少；二次侧电压通常为0。4/０。23kV。为了保证用户端电压的稳定,可对一次侧电压进行适度调整，有两种调整方式可供用户选择：（1)无励磁调压:变压器必须切断高低压侧所有的电气接线之后,在高压侧分接端子上进行调整,调整范围为士２×2。5%。通常干式配电变压器都属于这一种．(2)有载调压：从供电质量要求及用户期望来看,都要求用电侧的电压保持稳定。然而，当前我国用电侧的电压却难以保持稳定，故而考虑到采用有载调压。问题是,一方面有载调压设备价格昂贵，另一方面其质量及其性能也不理想，因而限制了有载调压设备的大量应用。而对供电质量要求较高的场所,如通信(含移动通讯等)、制烟厂、某些制造业等,为了保证配电变压器在带负荷运行时用户端电压的稳定,往往要求采用有载调压干式变压器．此时可选用有载调压开关对一次侧电压进行自动调整,调压范围为土4×2.5%.对10kＶ干式变压器来说,常配套真空有载调压开关，目前最大容量达2５０0ｋVＡ;对35kV干式变压器,常配套德国ＭＲ真空有载调压开关（目前配置MＲ真空有载调压开关的最大容量达16000kＶA）。(二)容量通常我们标称的变压器容量,即是指额定容量,也是铭牌上标注的容量.它是由在分接开关位于主分接时,额定空载电压与额定电流之乘积所决定的.这一容量是在正常使用时变压器能连续输出的最大容量；某变压器的实际输出容量则由其负载时的电压和电流所决定．自然空气冷却(ＡN)时，正常使用条件下,变压器可连续输出10０%的额定容量。10kＶ配电变压器容量通常为３０～２500ｋVA，也生产过容量为３150、400０kVA的;35kV直接向终端用户供电的配电变压器容量通常也为2５00ｋVA以下。这里要略加说明的是：配电变压器是向配电网直接供电的，力求深入负荷中心配置，一个车间、一幢楼房等建筑物最好选配一台(容量一般以500~1000kVA为宜)配电变压器，这样既能缩小低压供电半径,减少低压电缆的用量及低压网络的线损,又大大提高了供电的安全可靠性.二、干式电力变压器随着城市用电负荷的不断增加，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,35kVA大容量的区域供电干式电力变压器也得到应用。目前已经生产了十几台３5ｋV级容量为１600０ｋVA和20000kＶＡ的大容量的干式电力变压器.此类干式变压器电压比通常为3５/1OkV。三、发电机励磁变压器电厂发电机励磁，已逐渐由传统的动态励磁发电机系统转变为静态变压整流励磁系统,而其励磁变压器亦逐步用干式变压器所取代．容量较小时常采用三相干式变压器;容量较大时往往采用三个单相干式变压器组作为励磁变压器组。其电压等级有10～22kV,单相额定容量315~3000kVA.发电厂高压通常采用离相封闭母线进线，相间距较大，故较大容量的励磁变压器通常采用单相结构.这一静态整流励磁系统已经在水电站广泛应用,现今新建、扩建的大型火电厂也在逐渐推广采用。世界上最大的700MW水轮发电机组的励磁变压器其单相容量达3MVA、三相组成9MVA,已经在１99９年由我公司研制成功,20０3年在三峡左岸发电厂14台机组陆续投运发电.四、牵引整流变压器随着城市轨道交通的飞速发展,适用于城市地铁及轨道交通的干式牵引擎流变压器得以大量应用。电压等级通常有1O—３5kV，整流脉波数有1２脉波和24脉波，容量有800、200０、２500、3300、４40０kVA。目前，国内地铁及轻轨工程均选用了国产干式牵引整流变压器，用户反映其运行性能良好．五、核电厂用干式变压器十几年来，我国核电事业得以相应发展。各核电厂相继选用国产干式变压器以及组合式变电站。IE级变压器是用于核电厂核岛区域内的变压器，这是我国首次完全依照核安全鉴定程序进行产品鉴定的变压器。这不仅标志着我国已具备生产进入核电厂核岛区域的IE级干式变压器产品的能力，同时还说明了环氧树脂干式变压器的高寿命、高安全可靠性。六、冶金电炉干式变压器电炉干式变压器特点是电压低、电流特别大，运用于大电流冶金电炉。如为某厂生产的电炉变压器，容量3500kVＡ,低压侧电压７0～10０V，电流达2000０A。电炉变压器采用ﻩ干式变压器,也是一种发展趋势。七、船用及采油平台用变压器为了适应海洋运输及石油开发的需要,干式变压器已经走上了海洋船舶及采油钻井平台,额定容量3０～lOOOＯkVＡ，电压等级０.38~35kV。八、H桥整流变压器H桥变频整流变压器适用于电机交一交变频供电系统。额定容量315—25０0ｋＶA,电压等级通常有3、6kV，每台每相3～9个绕组,可以两台组合,通过移相联结成H桥整ﻩ流,以抑制大功率变频装置的谐波。九、三相五柱式整流变压器额定容量30～25０0kVA,电压等级10、35ｋＶ,用于双反星形的整流电路中,可以取消平衡电抗器和减少调压电流冲击,且可降低运输高度.适用于安装场地受限制的变压器或应用于双反星形的整流系统。十、电气化铁道所用变压器额定容量2０~31５kＶA,电压等级2７．5kV,联结组别有三相Dynlｌ、单相ＩiO、两相变三相ⅡｙnO.适用于电气化铁道牵引变电所、开闭所、装有自耦变压器的变电所、分区所的所用自用电系统.十一、自藕干式变压器额定容量30~2５00ｋVＡ,电压等级1０、35kVo该种变压器可降低成本,适用于电机启动供电系统.环氧浇注式变压器的运行维护和故障处理200０年9月中国工程建设标准化协会制定并颁发了《干式电力变压器选用、验收、运行及维护规程》,在工作时，请按该规程要求执行.一、运行前检查及要求(1)检查所有紧固件、连接件是否松动，并重新紧固一次。但紧固铜螺母时,扭矩不能过大,以免造成滑丝。(2）检查运输时拆下的零部件是否重新安装妥当，并检查变压器是否有异物存在，特　别是变压器风道内、下垫块上，应作仔细检查。（3)检查风机、温度控制装置以及其他辅助器件能否正常运行运行．二、运行前的试验（１)测量三相绕组在所有分接头位置的直流电阻和电压比,并进行联结组别的判定。(2)检查变压器箱体与铁心是否已永久性接地。（3）绕组绝缘电阻的测试，一般情况下(温度20～30℃，湿度≤９0%)：高压一低压及地≥30０MΩ　(2５00Ｖ兆欧表)低压一地ﻩ≥1０0MΩ(2500Ｖ兆欧表)在比较潮温的环境条件下其绝缘电阻值会有所下降。一般情况,若每1０00Ｖ额定电压其绝缘电阻值不小于2MΩ(lmiｎ25℃时的读数）就能满足运行要求。但若变压器受潮而发生凝露现象,则不论其绝缘电阻如何，在其进行耐压试验或投入运行前，必须进行干燥处理.ﻩ(4)铁心绝缘电阻的测试,一般情况下（温度２0～３0℃,湿度≤90％）:ﻩ铁心一夹件及地≥2MΩ（25０0V兆欧表）穿心螺杆一铁心及地≥２MΩ(25０0Ｖ兆欧表)ﻩ同样,在比较潮湿的环境下,其绝缘电阻值会有所下降。一般情况,若其绝缘电阻值≥O。lMΩ就能运行。但若变压器受潮严重，则在其进行耐压试验或投入运行前必须进行干燥处理。(5)对于有载调压变压器，应根据有载调压分接开关使用说明书作投入运行前的必要　检查和试验。(6）若对变压器作外施工频耐压试验,其试验电压为出厂试验电压的85％．三、投网运行及监视(1)变压器投入运行前,应根据电力网电压测试值、按其铭牌和分接指示牌将其分接片(对有载调压变压器将有载分接开关)调到合适的位置.如变压器输出电压偏高,在确保高压一次侧断电的情况下,将分接头的连接片往上(①档方向）调;如变压器输出电压偏低，在确保高压一次侧断电的情况下,将分接头的连接片往下(①档方向)调。(２)变压器有温度控制箱和温度显示仪时，请参看其使用说明书先将其单独调试运行正常，将变压器投入运行后,再将温度控制箱和温度显示仪投入运行。（3）变压器应在空载时合闸投入运行,其合闸涌流峰值可达10倍额定电流，对变压器的电流速动保护设定值应大于涌流峰值。（4）变压器投入运行后，所带负载应由轻到重,且随时检查变压器有无异响,切忌盲目一次大负载投入。(5）变压器负载运行应参照CB／T1721１一1９９8《干式电力变压器负载导则》或各公司《干式变压器技术手册》过载能力曲线.(6）变压器退出运行后，一般不需要采取其他措施即可重新技入运行。但若是在高温度下且变压器已发生凝露现象,那么必须经干燥处理后变压器才能重新投入运行。四、正常运行方式及其处理为了保证变压器能正常运行，需对它进行定期检查和维护：(１)一般在干燥清洁的场所,每年或更长一点时间进行一次检查;而在其他场所，如可能有灰尘或化学烟雾污染的空气进入时，每3～６个月进行一次检查.(２）检查时，如发现过多的灰尘聚集，则必须清除,以保证空气流通和防止绝缘击穿。特别要注意清洁变压器的绝缘子、下垫块凸台处,以及高压绕组表面，并使用干燥的压缩空气(２～５个大气压)吹净通风气道中的灰尘.(3)检查紧固件、连接件是否松动,导电零部件有元生锈、腐蚀的痕迹。还要观察绝缘表面有无爬电痕迹和碳化现象,必要时应采取相应的措施进行处理。(4）干式变压器运行若干年（建议５年)后可通过进行绝缘电阻及直流电阻的测试来判断变压器能否继续运行。一般无需进行其他测试.五、日常检查和维护干式变压器运行中的维护性检修反维修项目应综合分析各种因素确定。干式变压器运行监视应符合下列 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 ：(1)应经常监视温控温显仪表的显示值，其抄表次数由现场用户规定;当干式变压器超过额定电流运行时,应及时作好 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 ；应在最大负载运行期间测量三相电流,并设法保持其基本平衡。（２）干式变压器运行中应按规定检查外观，确认其处于正常运行状态；若发现事故症状时,应及时处理。日常检查项目有：1)运行状态:电流、电压、负荷、频率、功率因数有元异常。2)温度有无异常:这是日常检查项目中很重要的一项，要认真做好。在进行温度测量时，必须确保测量仪表本身的准确性。若确认温度出现异常,则应立即采取措施.3)有无异常响声和振动:外壳内有元共振音、铁板有无振音;有无接地不良引起的放电声；附件有无异常响声和振动。4）风机冷却装置：除声音外、确认有无振动和异常温度.5）引线接头、电缆母线:根据示温涂料变色和油漆判断引线接头和电缆、母线有无过热。若发现异常，应退出运行并作检查修理.6)有载分接开关、触头等：有无过热或异常。若发现异常，应退出运行并作检查修理.7）绕组铁心等污染情况:浇注绕组是否附着脏物,铁心、套管上是否有污染。有异常时应尽早清扫。８)嗅味:强度高时,附着的脏物或绝缘件有无烧焦、发出臭味。有异常时应尽早清扫、处置。9)绝缘件、绕组外观:绝缘件、绕组表面有无碳化和放电痕迹,是否有龟裂。有异常时应尽早清扫、处置。1０)外壳：检查是否有异物进入、雨水滴人和污染．11)变压器室：门窗、照明是否完好、温度是否正常。(3）下列情况下,干式变压器应增加巡视检查次数：　１）新设备或经过检修、改造后投运7２h内。2)有严重缺陷时。３)天气突变(如大风、大算、大雪、冰雹、寒冷等)时。4)雷雨季节，特别是雷雨后。5)高温季节、高峰负载期间。6)急救超载运行时。(4）干式变压器在投入运行后，每隔一定时间（每年至少一次)应进行一次停电检查:　１）干式变压器各部位有无尘埃堆积,有无生锈.2)温控温显示值准确度、记录曾出现过的最高温度.3)接头及各导电部位是否过热、紧回松弛。4)风机冷却装置是否能按设定可靠运行.5）各部位绝缘是否有变色、脱层、龟裂,情况严重要及时向制造厂反映。６)检查、检测干式变压器接地系统：接地导体有元损伤、断裂，连接头是否松弛、损坏，检测整个接地系统是否坚固可靠一一这→检测对变压器及其配电系统是非常重要的!(5）干式变压器的投运和停运应符合下列规定:1)在投运前,检查和确认变压器及其保护装置是否具备带电运行条件。2)新投运的变压器应按有关规定先试运行.３）变压器明显受潮或进水时,在投运前应先进行干燥处理，使绝缘电阻符合表１—3规定。4）备用的变压器具备随时投运的条件。长期停运时应定期充电和启动风冷装置。干式变压器投运时，先空载投电源侧;停运时先停负载侧,后停电源侧。5）干式变压器在停运和保管期间应注意防水防潮和污染以防绝缘受潮、构件生锈。表１—3　　　　绝缘电阻测定基准额定电压（kV)<136１020３5绝缘电阻(ＭΩ）5２０203050100六、不正常运行方式及其处理干式变压器在运行中有不正常现象出现时，应尽快设法消除并及时做好处理：有下列情况之一时,应立即停运:1)响声异常、明显增大，或存在局部放电响声.发生异常过热现象.２）冒烟、着火。3)当发生危及安全的故障而其保护装置拒绝动作。4）当附近设备着火、爆炸或发生其他对变压器构成严重威胁的情况．5)当上述情况发生时,若有备用干式变压器，应尽快投入运行。(2)变压器温升超过规定时,应按下列步骤检查处理:1）当同时装有温度控制及温度显示装置时,可分别读取其温度显示值，判定测温装置的正确性。２)检查变压器的运行负载和各绕组的温度,并与运行记录中同一负载条件下的正常温度进行比较核对。3)检查变压器冷却装置或变压器室的通风情况.当温度升高的原因是由于风冷装置的故障时,值班人员可按现场规程的规定,调低变压器运行负载,使变压器的温度下降.4）在正常负载和风冷条件下，干式变压器温度不正常且不断上升,并已证明测温装置指示值正确,且认为变压器发生内部故障时，应立即停运。5)当干式变压器在超铭牌电流方式下运行,温升盟值超过最高允许值时，立即降低负载。（３)干式变压器在低负载运行、温升较低时，风机不投入运行。　（4)铁心多点接地而接地电流较大时,安排检修处理。在缺陷消除前采取措施将电流限制在1０0ｍA左右,并加强监视.（5)系统发生单相接地时,监视消弧线圈和接有消弧线圈变压器的运行情况。　(6）干式变压器在保护动作跳闸时,查明原因,应根据以下因素作出判断：1)保护及直流等二次回路是否正常.２）温控与温显装置的示值是否一致。３)外观上有没有明显反映故障的异常现象。４)输出侧电网和设备有没有故障.５)必要的电气试验结果。6)其他继电保护装置的动作情况.（7)干式变压器跳闸和着火时,应按下列要求处理:1）干式变压器跳闸后,经判断确认跳闸不是由内部故障所引起,可重新投入运行，否则作进一步检查。2)干式变压器跳闸后,停用风机．3）干式变压器着火时,立即断开电源，停止风冷装置,并迅速采取灭火措施。