干式变压器关键技术研究

干式变压器关键技术研究
摘要：随着我国经济建设的迅速发展，人民生活水平的不断提高，城乡用电负
荷不断增加。

干式变压器以其无油、防火、低噪、维护简单的优越性能得到了广
泛的应用，在符合国家相关技术标准的前提下，设计制造出节能、环保、可靠的
干式变压器是各厂家都需研究的课题。

本文以环氧树脂干式变压器为例，对干式
变压器关键技术进行详细的介绍。

关键词：干式变压器；树脂浇注；关键技术；节能；环保；可靠
引言
目前，我国明确了“十二五”期间节能减排的具体目标和投资规划，要求电力
变压器空载损耗降低10%~13%，负载损耗降低17%~19%，可以说，研究节能、环保、安全可靠的干式变压器产品不仅有利于企业面对激烈的市场竞争，对我国建
立节约型社会也有着重要意义。

1节能技术的研究
1.1降低空载损耗的措施
要制造出空载损耗更低的变压器，一方面要用性能更好的硅钢片；另一方面
要改进结构和提高制造工艺水平。

提高铁芯制造工艺降低空载性能。

硅钢片的机械加工，如铁芯片冲剪、毛刺、接缝大小、铁芯片的夹紧和弯曲都影响空载损耗。

改进铁芯结构降低空载损耗。

铁芯采用的芯柱为多级步进叠片，结构为45°全斜接缝。

1.2降低负载损耗的措施
对于变压器负载损耗来说，包括直流电阻损耗和附加损耗。

其中直流电阻损
耗为主要部分，需使用优质导线降低该损耗。

附加损耗是指涡流损耗、环流损耗
和金属结构件中的杂散损耗。

在变压器设计时应优化变压器的结构，将绕组的安
匝分布调整至最佳，同时采取适当的工艺措施，减少绕组端部幅向漏磁，来降低
这部分损耗。

2环保技术的研究
2.1树脂材料的环保特性分析
环氧树脂干式变压器在运行中没有温室气体排放，无油污，难燃防火。

即使
发生火灾也不助燃，更不会出现燃烧高温发生爆炸性灾难的情况。

环氧树脂配方
中没有卤素和硫元素，不会产生有毒气体。

具有较好的运行环保特性。

环氧浇注
干式变压器更容易通过标准规定的关于耐环境冷热冲击试验E2、耐气候凝露试验
C2及防火燃烧试验F1三项特殊试验要求。

2.2降低噪声的措施
要降低变压器的噪声，有以下几种措施：
（1）在变压器电磁计算和结构设计时选取科学的参数和结构。

选用高导磁的
优质硅钢片，选取适当的硅钢片的工作磁密，使铁芯工作在磁滞伸缩ε最小的区
域内。

为了防止铁心共振，要考虑铁心的自振频率。

当变压器的额定频率为50Hz 时，铁心的自振频率应避开以下频带：75-125Hz，175-225Hz，275-325Hz，375-425Hz。

（2）采用先进的加工工艺。

采用精度高的数控剪切设备来剪切硅钢片，减小
毛刺。

铁芯采用多级接缝。

防止和减少硅钢片在加工、生产过程中受到的机械撞击。

硅钢片叠装后芯柱采用绑扎工艺，各绑扎带紧固力应均匀一致，使芯柱保持
平直没有波浪状变形。

在铁心端面上涂环氧胶或聚酯胶，可增加铁心表面张力约束，减少磁致伸缩量。

（3）在绕组与垫块之间和绕组与铁芯之间放置硅胶垫，使其之间由钢性连接变为弹性连接，减少彼此之间的振动，防止共振。

（4）在设计低空载噪声变压器时，尽量采用自冷式。

当必须采用风冷时，尽量选用低噪声、低转数的风扇。

3高可靠性技术的研究
3.1寿命损失计算
环氧树脂干式变压器的寿命由电磁结构寿命、绝缘结构寿命、结构紧固件寿
命三部分构成。

起决定性作用的要素在于绝缘结构的寿命。

长期的热作用老化是
环氧树脂干式变压器最主要的老化失效形式。

干式变压器的寿命损失遵循“六度法则”，即绕组热点温度每升高六度，变压器寿命降低一半。

绕组电磁设计和结构设计时，应降低绕组温升并合理分配匝数及气道，避免出现局部发热量过大或通风
散热不理想导致热点温升值过高，影响变压器使用寿命。

根据阿列纽斯方程可以
计算出变压器的寿命损失，应保证每天的寿命损失不得超过24小时。

3.2承受短路能力
干式变压器承受短路的耐热能力应按照GB1094.5中4.1.2～4.1.5的规定进行。

干式变压器承受短路的动稳定能力一般采用短路试验的方式来验证。

干式变压器
在任一分接下，应能承受国家标准GB1094.5中4.2.2～4.2.7的要求而不损坏。

要
顺利通过短路试验除了在设计时注意绕组的安匝平衡，漏磁场等影响电动力的因
素外，还要特别注意以下几点：
（1）垫块的断裂、位移，甚至脱落是短路试验不合格的主要问题。

垫块的材质可选用压缩成型的垫块，强度高、韧性好。

在垫块与绕组端面间增加硅橡胶垫，可以增大接触面，增大摩擦力，使受力均匀。

（2）对低压绕组为箔绕的干式变压器，除了将低压引出铜排与箔焊接牢固外，还应在其外部包绕玻璃纤维布带来增加其机械强度，以免出现短路时铜排与绕组
本体分离。

其原因是因为铜排的刚性较强且固定在夹件的绝缘子上，当变压器短
路时，低压绕组瞬间向内收缩，而铜排由于上部固定不能随绕组一起向内收缩移动，从而导致铜排与箔间产生拉力。

导致低压绕组表形损坏。

另外，低压绕组的
端部一定要保证端部平整。

（3）由于在短路时低压绕组上产生的是向内收缩力，因此，低压绕组与铁心之间都-定要有硬支撑。

支撑条的材料最好是环氧玻璃布棒，保证完全撑紧。

否则，短路瞬间电动力引起绕组振动就会导致支撑条先发生位移，进而导致绕组向内收
缩时偏心而发生位移变形。

特别是低压为箔式绕组不浇注的干式变压器易出现这
种变形。

（4）低压绝缘子是固定低压引出铜排和中性点引出铜排的。

绝缘子受到的是拉力，此处的机械强度容易被忽视。

容量较大的干式变压器容易将此处绝缘子拉断、拉裂，可采用辅助紧固或者玻璃纤维布带绑扎的方法加强绝缘子的机械强度。

4结束语
随着社会和经济发展的需要，干式变压器也将趋向于更高电压等级和更大容量，对干式变压器节能、环保、可靠性等要求也会不断提高，研制新的绝缘材料，采用新的技术工艺，将是干式变压器厂家深入研究的方向。

参考文献：
[1].路长柏，朱英浩.电力变压器理论与计算，辽宁科学技术出版社，2003
[2].谢毓诚主编.电力变压器手册，机械工业出版社，2003
[3].朱英浩主编.新编变压器实用技术问答，辽宁科技出版社，1999
[4].变压器铁心制造技术丛书编审委员会编.变压器铁心制造工艺，机械工业出版社，1998
作者简介：
张烈（1982.12-）男，辽宁省鞍山人，工程师，单位：中国石油天然气股份有限公司辽阳石化分公司（辽宁，辽阳）研究方向：继电保护。