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环氧树脂类干式变压器的分类

发布时间:2019-04-27 点击量:11237

SCB10干式变压器

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   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。

6)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。


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。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。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。

③高、低压均为箔式(见图)。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)。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。


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