干式变压器原理.doc

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。据必威体育精装版统计，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（%） 1998 77 16 7 2010（预计） 67 25 8 表1-2 1998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 77 75 93 4 12 4 14 5 5 8 3 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