(整理)干式变压器及其应用

干式变压器及其应用

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第一章干式变压器简介

第二章设计与制造

第三章应用选型

第四章运输、保养、安装

第五章运行维护及故障处理

第一章干式变压器简介

一、导言

近年来，干式变压器以其难燃防火，免维护，无油污等优点，在我国获得了广泛的应用与发展。

各种结构形式和技术流派的干式变压器竞相呈现在我们面前，其中高低压线圈采用导线绕制或箔材绕制是不同型式干式变压器的技术特征之一。本文在介绍了导线绕制和箔材绕制的高低压线圈之后，对其技术性能进行了分析研究。

二、导线与箔材

用于变压器线圈的电流导体（铜或铝）主要有两大类：线形导体和箔形导体。图1和图2分别给出线形和箔形导体的截面示意图。

a.圆线

b.矩形线

c.空心线

d.组合线

e.换位导线(9并)

图1 线形导体截面图

a带圆角箔材

图2 箔形导体截面图

三、线绕与箔绕

对于干式变压器，采用线形导体的低压（400V）线绕线圈结构形式通常为同心螺旋圆筒式线圈，高压线绕（6.3~35kV）线圈的典型结构为分段圆筒式,如图3所示。

a.低压线圈

b.高压线圈(不带风道)

c.高压线圈(带风道)

图3 采用线形导体的线圈结构图

采用箔形导体的低压箔式线圈为同心圆筒式,高压箔式线圈为分段圆筒式(一层一匝),

a.低压线圈

b.高压线圈

图4 采用箔形导体的线圈结构图

四、技术性能分析

1 低压线圈

1)抗短路能力:

箔式线圈的端部整齐，其端部漏磁少，使得突发短路力小，抗短路能力增强；而线绕线圈由于导线宽度大，存在端部绕线螺旋角，其端部漏磁场大,相应短路力较大，但可采取端部平绕等措施，减少端部漏磁，只是会多费一些工时。

2)耐电压水平：

箔式线圈层间电压等于匝间电压，层间电压较低。对线绕产品，由于电压不高(400V)，设计制造也容易。

3)工效与成本：

低压箔式线圈的最大优点是可自动化绕制，生产工效高，没有螺旋角，体积小、成本略低；而低压线绕(400V，500～2500kVA)由于多线并绕及宽度大使得绕制较难，而且螺旋角的存在也浪费了一定的空间。

4)技术关键：

对箔式线圈，防止箔材边缘毛刺引起的匝间短路是关键，采用带圆角箔材可有效防止匝间短路；

对线绕线圈，采取端部平绕等措施，降低短路力，提高抗短路能力是关键。

5)评价：

由于低压箔式线圈抗短路能力较强和其在自动化生产中具有工效高、成本低的优点，在500～2500kVA干式变压器的生产中有着90％以上的使用率(产量占有率)。

2 高压线圈

1)抗短路能力：

线绕高压导线尺寸小，为多层绕制。两种结构形式(线绕与箔绕)的线圈端部整齐、漏磁少、短路力较小，抗短路能力均较好。

2)耐电压水平：

高压箔式线圈层间电压低(等于匝间电压)及匝间电容均匀是对耐受感应电压和雷电冲击电压的有利因素。高压线绕线圈分段层式绕制，层间电压设计为合理值(400～

600V),能较好承受感应耐压；另外，由于层式线圈的层间电容较大，对提高抗雷电冲

击电压水平有利，在10～35kV干式变压器中广泛采用。对110～500kV高压，主要为

线绕线圈，有多种绕制方式来满足对耐压水平的要求。

3)工效与成本：

高压线绕线圈可多段连续绕制，自动化程度高，工效高。箔式线圈段间均要分段绕制，分别连接(焊接)，稍费工时，要求也高。两种结构形式线圈成本相当。

4)技术关键：

高压箔式线圈有三个难点：小尺寸无毛刺圆角箔的获得较难，段间与分接焊点多，

没有冷却风道而造成散热难。线绕线圈的导线绝缘及绕制技术成熟可靠。

5)评价：

各自生产厂家条件与技术不同，两种结构形式各有优点。由于高压线绕工效较高，导线绝缘可靠，线绕技术成熟，目前采用高压线绕线圈的干式变压器占多，约70％。

五、结论

(1)两种结构形式的线圈，当选材、设计、制造与质量控制严格科学时，均能满足干式变压器的质量

要求。

(2)由于低压箔式线圈漏磁少、抗短路能力强、工效高并且节材，使用率约占90％。

(3)由于高压线绕线圈导线绝缘质量可靠及线绕技术成熟，且自动化程度高，其使用率约占70％。

第二章设计与制造

一．干式变压器结构

具有无油、免维修、难燃防火、环保等优点的干式变压器一般由线圈绕组，铁心，器身及其它辅件组成，以下以环氧树脂浇注干式变压器为例介绍干式变压器的结构特点：

1．线圈部分

干式变压器的绕组结构基本上与油浸式变压器相同，多采用圆筒式，较大容量的干式变压器绕组可采用饼式。干式变压器在绕组外加上非油绝缘介质，以增加线圈的绝缘性能，环氧树脂浇注干式变压器就是用环氧树脂为绝缘材料，以浇注的方式与绕组一起固化，从而减少变压器线圈的体积。

2．铁心及器身部分

干式变压器的铁心除了作为主磁通的通道外，还作为变压器线圈，器身及其他组件的主要支撑件，所以铁心一方面是通过多片硅钢片叠片，减少涡流损耗，另一方面利用紧固件，支撑件增加铁心的强度和刚度，同时也减少铁心噪音的产生。

一台干式变压器，最基本的结构，除了线圈绕组和铁心以外，还要有器身部分，它主要包括出线端子，变压器底座以及接地结构等。以方便用户安装和固定，保证用户的使用安全。

3．辅件（风机、外壳、温控器、温显仪、有载开关等结构辅件）

根据不同的用户、不同的使用环境、不同的工作要求，干式变压器可以增加不同的组件如：

根据不同的用户高、低压接口要求，增加不同型式的出线端子结构（如侧出线，封闭母线等）。

根据不同的环境和运行工况，为提高负载能力和降低变压器温升，增加冷却设备，目前一般多采用风机冷却。

根据使用环境的差异或用户的要求，增加保护外壳，以提高变压器的防护等级，增强变压器对外部环境的适应能力。

为实现变压器的智能监控，满足在任何时刻对变压器实施温度控制，可加装温度控制设备，而一般，变压器只装备温度显示设备。

不断电的用户，一般要求变压器要在负载的状态下，切换变压器分接位置，以实现自动调压的目的。有载调压开关就可以满足要求。一般有载调压开关有两种结构：柜式和圆筒式，选择按用户要求。

二．制造过程

1．线圈制造

干式变压器的制造中，生产周期最长的就是线圈部分。它由导线与绝缘材料组成。环氧树脂浇注干式变压器主要经过绕制，干燥，树脂真空浇注，固化，打磨，试验等过程，才能送到下一装配工序。线圈的好坏与绕制的正确性，绝缘材料和导线的质量，固化的工艺有十分密切的关系。2．铁心制造

为减少涡流损耗，铁心多采用冷轧有取向低损耗硅钢片，多片叠装的形式。硅钢片经过剪片机剪制成型，按一定顺序叠成铁心后，以紧固件压紧，检验无操作问题后才进入下一装配工序。3．器身装配

当线圈和铁心准备就绪后，开始总装配，将线圈装入铁心并固定，加装器身部分。这一装配工序必须小心，以防造成不必要的损坏，或因器身装配时不够牢固而在运行过程中产生过多的噪音。

4．为满足用户的多方面要求，往往在变压器基本的结构外增加其它相应的组件如特殊的出线端子（侧