环氧树脂真空压力浇注干式变压器分析

2018-03-31邝光照

设备管理与维修 2018年23期

邝光照

（中山凯旋真空科技股份有限公司，广东中山 528478）

0 引言

干式变压器应用广泛，主要有树脂浇注与浸漆两种类型，在实施浇注的过程中，需要有效控制整个工艺，保证变压器的安全。环氧树脂真空压力浇注要选择合适的控制工艺，环氧树脂真空压力浇注变压器与浸漆干式变压器相比具有很多优点，在国内电工行业已经得到了广泛应用。

1 环氧树脂真空压力浇注干式变压器优势

1.1 浇注线圈的整体机械强度高

环氧树脂真空压力浇注在一定温度下进行，这时的环氧树脂具有一定的流动性，采用这种先进的浇注工艺，使变压器的线圈能够形成一个完整的刚体，在发生短路或者轴向、幅向电动力冲击时都会具有很强的耐受能力，使导线不会承受弯曲应力。因此，浇注线圈的机械强度高是干式变压器环氧树脂真空压力浇注的最大优点。浸漆干式变压器类采用饼式线圈，并在2个线圈之间用靠垫支撑，在低压导线与铁芯之间用撑条支撑，变压器的线圈强度明显低于环氧浇注式线圈。环氧浇注线圈主要用于（10～35）kV高压配电网络，它出现短路事故比110 kV电网多，采用环氧浇注线圈变压器的抗短路能力强于浸漆干式变压器。

1.2 耐压高、容量大

目前，国际公认环氧真空浇注干式变压器的BIL（Basic Impulse Insulation Level，基本冲击绝缘水平）值为250 kV，它最高可以制作成66 kV的变压器；采用浸漆干式变压器的BIL值最高为150 kV，最高可以制作35 kV的变压器。采用树脂环氧真空浇注的变压器在耐压范围上明显高于浸漆干式变压器，基准冲击水平值较高。如果环氧树脂真空压力浇注变压器与浸漆干式变压器都采用饼式线圈时，环氧树脂的耐压强度比较浸漆变压器的耐压强度高出3.5倍以上，这样就可以使环氧树脂饼间采用空气绝缘的距离小于浸漆空气绝缘的距离，而且介电常数的值环氧树脂要高于空气。因此，环氧树脂干式变压器的容量大于浸漆型的容量，即环氧树脂的等值纵向电容比较大，在受到雷击或其他冲击波时，环氧树脂首端的电位梯度较小，有利于改变变压器首端与末端的电位梯度，使环氧树脂变压器的容量比浸漆的容量大。

1.3 防潮及耐腐蚀性能好

由于环氧树脂浇注干式变压器的整个线圈导体都由环氧树脂固体绝缘层包封，可以防止潮气对变压器的入侵，同时也能阻断变压器导体受到各种有害气体与腐蚀性化学成分的侵害，环氧树脂干变的性能优越，防潮、防湿性能好，适合在极端恶劣的自然环境中使用。浸漆型干式变压器一般采用饼式线圈，大多数为非包封式，在潮湿的空气中容易受潮，且饼式线圈积尘后较难清理，不适宜在恶劣环境下工作，日常维护量较大，即使采用包封式结构，一些根本性的缺点也难以克服。

1.4 损耗低、过负荷能力强

由于环氧树脂真空干式变压器的耐压强度一般要高出空气许多，线圈包封一般为2 mm左右的树脂层，在同等条件下，浸漆型干式变压器的饼间绝缘距离大于环氧树脂干变的饼间绝缘距离，浸漆变压器的容量小于树脂干变的容量，因而在同等耐电压绝缘水平和尺寸条件下，通过多种验证与分析，采用浸漆型的干式变压器的损耗比环氧树脂干式变压器的损耗高15%～20%。同时，在同等绝缘水平与具体的尺寸条件下，采用相同绝缘等级的材料，环氧树脂真空浇注干式变压器的额定损耗与额定升温较低，能耗较小，具有环保节能的特征，且抗负荷过载能力较强。

1.5 局放小、运行寿命长

环氧树脂真空线圈采用树脂浇注与真空及压力处理，线圈的匝间与层间没有气泡、绝缘性能较好，线圈的局部放电量较低，而且环氧树脂真空线圈干式变压器的机械强度较高，在电网电路的电动力作用下不会变形，而且环氧树脂干变的抗潮湿能力强，抗尘、防腐性能好，使用寿命明显高于浸漆干式变压器。随着薄绝缘玻璃纤维增强结构在环氧树脂变压器线圈中的使用，解决了浇注线圈的开裂问题，进一步提高了环氧树脂浇注干式变压器的使用寿命。

2 环氧树脂真空压力浇注干式变压器常见问题处理

2.1 “过载能力”问题处理

环氧树脂真空压力干式变压器的“过载能力”相比浸漆型干式变压器具有明显优势，可以在长期超负荷20%的环境下工作。①环氧树脂干变的过载能力与损耗、额定温升、额定工作点、容量裕度、散热面积、产品的绝缘材料等紧密相关。环氧树脂干变具有损耗低、额定温升低、能在比较恶劣的环境下工作，而且采用的是薄绝缘玻璃纤维作为绝缘层，不易变形，具有很强的过载能力。②环氧树脂干变线圈的匝绝缘以及垫块、撑条等主要部件采用的都是C级绝缘的NOMEX纸品，使得产品的热裕度在（180～220）℃，进一步提升了线圈之间的绝缘效果，能更加有效的适应工作过程中的“过载能力”。③环氧树脂的绝缘层采用薄绝缘玻璃纤维材料，可直接向外散热，使变压器的升温与最高平均温度的差值不大，另外，环氧树脂干变的容量大小与线圈内层设置的双向散热轴向散热通道形成一个散热风道，在一定程度上增强了变压器的散热能力，增强了变压器的过载处理能力，这也是环氧树脂浇注干变具有20 MV·A大容量产品的重要原因。

2.2 “环保特性”问题处理

环氧树脂浇注干变在使用过程中的环保问题，一直是人们的关注焦点，采用的绝缘材料的环保性能都比较好。①变压器线圈匝绝缘以及垫块、撑条等采用的C级绝缘NOMEX纸品，已得到国际权威机构认证，环保性能十分优越，浸漆干变生产过程中采用的H级材料作为绝缘层，环保方面明显弱于C级绝缘NOMEX纸品；②环氧干变线圈采用薄绝缘玻璃纤维作为绝缘层，具有良好的环保性能，同时用环氧树脂作为变压器浇注的重要材料，生产过程无毒，不会对自然环境造成危害，即使材料燃烧过程，也不会出现污染环境与有害气体，而且，C级绝缘NOMEX纸品燃烧时产生的有害成分也比H级材料产生的有害成分少。因此，环氧树脂真空浇注干式变压器的环保特性明显优于浸漆型干式变压器。

2.3 “安全特性”问题处理

干式变压器环氧树脂真空压力浇注设备由真空压力浇注罐、树脂固化剂混料罐、浇注系统、加热系统、气动—冲压系统等部分组成，全真空浇注—加压浸渍工艺方式，要求真空罐的工作真空度300 Pa，浇注罐最大工作压力在0.4 MPa的环境中工作，浇注管路采用恒温加热方式，可以有效防止树脂固化而影响生产过程。在生产过程中，是将变压器放置在压力容器中，保持压力浇注罐的真空度，由于真空压力浇注罐属于压力容器，必须由具备压力容器制造资质的专业厂家生产，并提供压力容器质量证明文件，确保生产过程的安全。浇注的树脂材料经过预热、准确合理的配料、两次混合脱气后，分别按1:1质量比向终混罐内打入环氧树脂与固化剂，并在真空泵内搅拌均匀，然后将混合料注入真空浇注罐内，完成浇注的工艺。