树脂浇注干式变压器绝缘结构的耐热评定分析

树脂浇注干式变压器绝缘结构的耐热评定分析

发表时间：2017-08-29T13:38:43.667Z 来源：《电力设备》2017年第12期作者：谭明华

[导读] 试验过程中应当遵循的基本工作原理进行一般性操作方式进行了简要分析，在此基础之上研究了耐热评定实验所获取的相关结果，旨在于为今后相关研究与实践工作的开展提供一定的参考与帮助。

（桂林君泰福电气有限公司广西壮族自治区桂林市 541004）

摘要：该文以树脂浇注干式变压器绝缘结构耐热性能的评定为研究对象，首先针对树脂浇注干式变压器的概述，并以GEAFOL树脂浇注干式变压器为例来讨论变压器耐热评定试验过程中应当遵循的基本工作原理进行一般性操作方式进行了简要分析，在此基础之上研究了耐热评定实验所获取的相关结果，旨在于为今后相关研究与实践工作的开展提供一定的参考与帮助。

关键词：树脂浇注；干式变压器；绝缘结构；耐热评定；试验；分析

1、树脂浇注干式变压器的概述

1.1 树脂浇注干式变压器的应用范围

树脂浇注干式变压器一般用于电压等级为35kV、额定容量20000kVA及以下的城市电网，是高层建筑、工业企业和商服行业用电的主要变压器类型。

1.2 树脂浇注干式变压器的优势

树脂浇注干式变压器具有性能上的优势，树脂浇注干式变压器是一种低损耗、低局放和抗短路的变压器；树脂浇注干式变压器具有的安全上的优势，树脂浇注干式变压器具有防爆炸、防过热和难燃烧的优点；树脂浇注干式变压器的施工优势，树脂浇注干式变压器具有易运输和保管的优点，在实际的电力工作中可以做到免维护。

2、树脂浇注干式变压器的结构特点以GEAFOL树脂浇注干式变压器为例

2.1高压绕组

高压绕组由高压箔带和优质的杜邦薄膜绕制。线饼放在加热模具中用特别配比的树脂在真空罐中浇注。真空浇注排出了绕组中的气体从而确保变压器的低局放。因为高压箔带与浇注树脂的热膨胀系数非常相近，由负载变化引起的热应力保持到最小程度从而提高了绕组的抗开裂能力。

2.2箔式绕组将简单的技术与高度的电气安全性结合在一起。与其他类型的绕组相比，绝缘承受更小的电气应力。在传统的圆导线绕组中，匝间电压可达两倍的层间电压。箔式绕组的一层只有一匝，因此电气应力保持恒定，绕组没有由升层导致的螺旋角，所以能够承受很高的工频电压和冲击电压。

2.3低压绕组

低压绕组的介电应力很小。这种绕组由单张铝箔或铜箔绕制而成，中间用树脂浸渍型玻璃纤维布绝缘。

2.4防火安全

GEAFOL中只使用阻燃和自熄材料，不采用额外的材料。电气故障造成的内部电弧与外部火灾不会导致变压器爆炸或燃烧。扑灭火源后，变压器会自熄。这种设计结构获得了许多国家的消防机构认可，可用于居民楼及其他类型的建筑。经过多次试验证明变压器的燃烧残渣对环境没有危害。

2.5 GEAFOL树脂浇注干式变压器满足目前所规定的最高保护等级要求：

环境等级E2、气候等级C2、防火等级F1

2.6过载能力

安装径流式冷却风机后，GEAFOL变压器可以永久性过载百分之五十。只要在过载时间内没有超过线圈的最高温度，短时过载是可以忽略的。

2.7温度监控

每台GEAFOL变压器配备一个温度指示器，在低压绕组中安装三个温度传感器。温度指示器能够输出故障，报警，跳闸信号来保护变压器。传感器用于检测绕组的最高温度。

3、树脂浇注干式变压器绝缘结构耐热评定基本原理分析

在当前技术条件支持下，热老化主要研究对象包括以下几个方面的内容：首先，热老化作为化学降解反应、聚合反应以及扩散反应的生成结果而进一步展开相应的化学变化或是物理变化；其次，热老化作为受到热膨胀作用力、热收缩作用力或是热膨胀配合热收缩作用力而反应产生的热机械作用力。相对于热老化反应所作用的有机材料而言，其将从硬度指标、强度指标、延伸性指标、抗压指标、绝缘电阻指标以及吸水性指标等多个方面对有机材料的综合使用性能产生一定影响。从现阶段的应用实践角度上来说，有关树脂浇注干式变压器绝缘结构耐热性能的试验原理基本与有关绝缘材料的耐热性能试验原理表现一致，充分体现了对Arrhenius定律的应用，具体的表达方式如下所示（可分为两种情况）：

该公式当中以L表示寿命，以C表示常数，以表示活化能指标，单位取值为eV，以K表示波尔兹曼常数指标，单位取值为eV/K（一般状态取值为恒定状态，即8.617×10-5），以T表示热力学温度指标，单位取值为K。

该公式当中同样以L表示寿命，以T表示热力学温度指标，单位取值为K。与此同时，a、b均设定为常数数值状态。

通过对这一公式的分析不难发现：在通过一定的试验方式获取有关a、b取值的基础之上，能够建立有关树脂浇注干式变压器绝缘结构所对应的热寿命曲线。

4、树脂浇注干式变压器绝缘结构耐热评定试验步骤分析

有关树脂浇注干式变压器绝缘结构耐热评定试验的操作步骤需要在结合现行“电气绝缘结构评定与鉴别”相关标准规范的基础之上开展。首先需要明确的是对寿命重点判据问题的确定。在实际工作过程当中，建立遵循以下几方面规定。

一方面，X倍（X取值应当为1.5、2、3、4）高于正常运行状态下低压指标的耐高压试验动作；另一方面，Y倍（Y取值应当为1、1.5、2、3）高于正常运行状态下耐脉冲max数值水平。

特别需要注意的一点是：为确保整个耐热评定试验统计数据的有效性与可靠性，应当将试验样本个数控制在5个以上，按照分周期的

方式进行三点法试验作业。各相应周期应当重点包括以下几个方面的具体内容。

（1）从热老化试验的角度上来说，需要将试验样品放置于烘箱装置内部进行热老化反应试验。需要注意的是：对于热老化反应时间以及反应温度指标的选取应当结合干式变压器绝缘结构的预定标准予以参照。

（2）从潮湿试验的角度上来说，首先应当将室内环境温度控制在15～35 ℃单位范围之内，与此同时，湿度指标也应当满足在95%比例以上。整个潮湿试验的反应应当持续48 h以上，以干式变压器绝缘结构出现明显性凝露现象为试验条件充分的判定标准。

（3）从有关耐电压试验的角度上来说，其开展时间应当在上一步骤潮湿试验完成2 h单位时间范围内进行，以此按照匝间线圈、层间线圈以及对线圈的方式完成试验作业。按照以上三点测定方式，能够确定有关树脂浇注干式变压器绝缘结构所对应的耐热反应曲线，从而完成对绝缘结构温度指标的有效计算，达到耐热评定目的。

5 结语

在整个耐热评定试验过程当中，树脂浇注干式变压器绝缘结构绕组部件表面呈现出较为缓慢的色泽发黑变化，断面位置开始呈现出不明显裂纹问题，这说明绕组部件的热老化过程基本符合一般性规律。与此同时，在绕组部件表面位置出现变化因素的情况下，干式变压器绝缘结构模型并未呈现出相对应的破坏现象，导致其最终出现失效问题的根本原因可以归集到绕组部件整体绝缘结构所表现出的老化反应。以上实验结果证实：对于树脂浇注干式变压器设备而言，绝缘结构所对应的耐热性能直接决定着整个设备使用寿命的发挥。在未经过耐热评定试验前单纯通过理论研究的方式认定变压器使用寿命的方式并不合理。这一点应当引起相关工作人员的特别关注与重视。

参考文献：

[1] 张长增，于英三.环氧浇注干式变压器的长期耐热性[J].机电工程技术，2003，32（1）：35-38.

[2] 龙荣姣.变压器事故状态下热稳定的探讨[J].广西电力，2003，26（2）：48-50.

[3] 陈丽波.防晕材料与变压器油的相容性[J].变压器，2000，37（7）：11-13.

[4] 杨荆林，肖登明，徐欣，等.变压器在线监测中油气分离高分子膜的研究[J].高电压技术，2003，29（6）：38-40.

[5] 李彩安.浅谈220kV变电站主要工序的施工方法[J].企业家天地（理论版），2010（06）.

[6] 郑舒予.厂主变压器油色谱分析与故障判断及处理[J].科技创新导报，2008（05）