高电压大容量变压器的绝缘技术探究

闫艳春 陈宏斌

摘 要：当前，以循环经济、低碳工业、低耗能以及新能源产业为主，这些产业有着共同特点是环保、绿色。文章研究电压大容量变压器绝缘技术使用，为提升我国能源生产奠定基础。

关键词：电压大容量变压器；绝缘技术；研究

1 前言

随着经济不断得到发展，机电行业发展模式被改变，以往高能源的生产模式需要摒弃。这个改变推动我国绝缘技术不断发展，从研发理念到机电绝缘结构上，都有新的变动。大型高压设备使用最新的绝缘技术，能够实现低投入高生产效益。而且这些能源都是清洁能源。当绝缘技术被使用时，火电投资比例逐渐降低。

2 变压器绝缘材料

2.1 气体绝缘材料

在电气设备中，气体经常用作绝缘材料。气体在其中除了起绝缘作用外，在一些场合还具有灭弧、冷却和保护等作用。而在一些设备中，气体作为主绝缘材料。另外，在固体或液体绝缘中，都或多或少地存在一定量的气体空隙。

作为绝缘用的气体，应满足如下要求：绝缘强度高、液化温度低、不燃、热导率高、惰性（即不与共存的材料发生反应）、价格便宜和来源丰富等。

（1）气体绝缘材料的分类

气体绝缘材料主要包括空气、氮气、二氧化碳，六氟化硫和他们的混合气体等。

空气在自然界中分布最广且最廉价，是应用最广的一种气体电介质，作为一种混合介质，空气具有液化温度低、击穿后能自愈、物理化学性能稳定等优点，所以在断路器中多以空气作为绝缘介质。

与空气相比，N2化学性质更稳定（空气中含有O2及其他杂质，与金属材料接触时，由于氧化使之易于腐蚀材料），成惰性且不助燃，压缩氮气在电气设备中是一种常用的气体电介质。

SF6气体是一种电负性气体，具有高的击穿场强，在均匀电场下大约为空气的2.5倍，当气体压力为0.2MPa时，其绝缘强度相当于绝缘油。同时SF6气体具有优良的灭弧性能，在高压灭弧室中，其灭弧能力约为空气的数10倍。纯净的SF6气体是无毒的，有较好的化学稳定性和耐热性，在150℃下不与水、酸、碱、卤素及绝缘材料作用，在500℃以下不分解。近30年来，SF6气体在高压电气设备中的应用日益广泛。

混合气体通常由2种或多种气体组成，SF6和其它气体的混合气体具有比纯SF6更优异的电气强度，价格也比较便宜，特别是SF6-N2混合气体，被认为是目前较有发展前途的一种混合气体。

（2）气体绝缘材料的特点及应用

一般来说，气体在放电电压以下具有很高的绝缘电阻，而且一旦发生绝缘破坏，也容易自行恢复。与液体和固体相比，其缺点是绝缘屈服值低。

气体绝缘材料主要承担着电气设备中的绝缘任务。由于气体绝缘材料的电导、介电常数和损耗都很小，对高压、高频绝缘都适用。

2.2 绝缘漆管

绝缘漆管底材有面纱和玻璃纤维两种，其树脂的种类有油性绝缘清漆、醇酸清漆、改性聚氯乙烯树脂、硅有机漆和硅橡胶浆。

漆管应浸渍均匀，漆膜完整。常态时漆管的击穿电压应不小于5kv，缠绕后应不小于2kv，受潮后应不小于1.5kv。

2.3 电工用塑料

电工用塑料一般是由合成树脂、填料和各种添加剂配制而成的粉末、粒状或纤维状材料。在一定的温度和压力下，可加工成各种规格、形状的电工设备绝缘零部件以及作为电线电缆绝缘保护材料。

合成树脂是塑料的主要成分，是决定塑料制品基本特性的主要因素。按树脂的类型，塑料可分为热固性和热塑性塑料两类。热固性塑料在热压成型后，成为不溶、不熔的固体，其数值分子由线型结构交联成网状结构；而热塑性塑料在热压或热挤出成型后，成为不溶的固体，其树脂成分由线形结构交联成网状结构；而热塑性塑料在热压或热挤成型后，树脂分子结构仍为线型，其物理、化学性质不发生明显变化。仍具有可溶性。故热塑性塑料可以多次反复成型。

2.4 绝缘胶

绝缘胶的种类很多。在变压器上所用的绝缘胶只要有聚醋酸乙烯酯（白乳胶）、酚醛树脂（电木胶）、聚乙烯醇（PVA）、聚乙烯醇缩丁醛（PVB）和环氧树脂胶等。

3 电压大容量变压器绝缘技术发展

随着社会不断发展，在绝缘技术领域有了新的变化，以往大型的交流电动机逐渐向小型化、重量轻方向发展。这对绝缘技术要求越来越高，需要在机电在恶劣的环境下运行，需要经得起严酷环境考验。随着该技术使用范围不断扩大，表现为电压大容量变压器被推广使用。当前，世界上很多高压交流电动机基本逐渐被淘汰，尤其是使用B级绝缘体系组建成的电压大容量变压器，普遍使用F级绝缘体系。一些大型的交流电动机额定电压已经提升到13.8kv。随着社会不断发展，近几年来人们开始将目光投向低耗能方向，对电动机提出了“选用高导电、高导磁性能的电动机替代普通电动机，降低电机空载率，提高运行的平均负载率，应用各种调速技术实现电动机节电运行等。”运行理念。从而开始引起变压器绝缘技术理论创新研究浪潮。在进行研究中，需要明确的是，高野电动机绝缘设计虽然使用不同的绝缘材料，而且绝缘结构也不同。但是，在工艺总结上，一般都可以分成胶模压型绝缘和少胶浸渍（VPI）型绝缘并并存两大绝缘体系。

4 电压大容量变压器绝缘技术类型

4.1 多胶模压绝缘体系列

主要使用的是一种模压成型、多胶粉云母带连续式绕包组成的绝缘体系，该绝缘材料在我国交流电机行业被推广使用，使用获得的效果突出。这些多胶云母种类数不胜数，一般制造使用的最多是环氧多胶粉云母带。还有一种是VPI体系类型的，这也比较常用。该绝缘体系在我国备受青睐，深受机电制造业喜欢，很多国内公司使用该绝缘材料。随着经济全球化不断发展，各国间的技术合作水平提升，我国和西门子公司合作，引进大量的关联技术，很多的绝缘材料都是该公司提供。经过人们的不断研究和实验，终于研制出新产品，交流机电绝缘系统得到证实，各类型的绝缘体系被建立起来。当前是一个更新换代快速的时代，技术更新迅速，各类型的材料投入使用，研发的新产品也层出不穷。例如，研制出的LD-F绝缘体系。该体系主要是使用我国比较稀有的少胶单面补强高定量鳞片作为材料，该体系主要有两种补强材料，一种是常见的玻璃纤维材料，另一种是聚酯薄膜材料。云母具备含量高、渗透性强优势，在使用中可以防止流失问题出现，很好的固化树脂，是良好的备选材料。

4.2 LD.F绝缘体系

LD.F绝缘体系该体系发展时间很长，体系类型也比较多，囊括了低压机电绝缘，当前低压机电绝缘代表有同步电动机、变频电机等。众所周知，LD.F绝缘体系优势非常突出，绝缘厚度很薄，耐热性强、稳定性强、电气性能好等优势。该绝缘体系使用中，可以避免大量的安全隐患出现。而且安全运行具备可靠性，绝缘工艺简单，可以更好的掌握。使用过程中，可以起到节约能源和净化生产需求。在当前提倡无污染生产下，该体系的使用自然广泛。该体系在发展使用中，也不断的得到更新和创新。当前系统运行使用逐渐从以往的机缘厚度向6kv和10kv减薄方向发展，在研究中希望这个厚度可以减少到1.0mm，而10kv单边的绝缘度最好小于2.0mm。体系虽然满足了当前生产需求，但是在市场化社会中，还需要不断更新体系，丰富体系，满足市场需求。

4.3 少胶粉云母脂环氧VPI绝缘体系

这个体系的使用都会向外引进专门的TMEIC绝缘，还需要使用VB2645树脂加以辅助，这样才可以发挥出该体系实际作用。该绝缘体系，主要由稀释得出，在经过合成形成，一般需要准备的固化剂、浸渍树脂，进入专门的合成工艺便获得成品。还有一些绝缘体系，每种绝缘体系合成材料不一样，在实际使用中产生的功能也不一样。

作者简介：闫艳春（1985-），山西大学工程学院本科毕业，助理工程师。