環(huán)氧樹脂真空壓力澆注干式變壓器分析

鄺光照

（中山凱旋真空科技股份有限公司，廣東中山 528478）

0 引言

干式變壓器應用廣泛，主要有樹脂澆注與浸漆兩種類型，在實施澆注的過程中，需要有效控制整個工藝，保證變壓器的安全。環(huán)氧樹脂真空壓力澆注要選擇合適的控制工藝，環(huán)氧樹脂真空壓力澆注變壓器與浸漆干式變壓器相比具有很多優(yōu)點，在國內電工行業(yè)已經得到了廣泛應用。

1 環(huán)氧樹脂真空壓力澆注干式變壓器優(yōu)勢

1.1 澆注線圈的整體機械強度高

環(huán)氧樹脂真空壓力澆注在一定溫度下進行，這時的環(huán)氧樹脂具有一定的流動性，采用這種先進的澆注工藝，使變壓器的線圈能夠形成一個完整的剛體，在發(fā)生短路或者軸向、幅向電動力沖擊時都會具有很強的耐受能力，使導線不會承受彎曲應力。因此，澆注線圈的機械強度高是干式變壓器環(huán)氧樹脂真空壓力澆注的最大優(yōu)點。浸漆干式變壓器類采用餅式線圈，并在2個線圈之間用靠墊支撐，在低壓導線與鐵芯之間用撐條支撐，變壓器的線圈強度明顯低于環(huán)氧澆注式線圈。環(huán)氧澆注線圈主要用于（10～35）kV高壓配電網(wǎng)絡，它出現(xiàn)短路事故比110 kV電網(wǎng)多，采用環(huán)氧澆注線圈變壓器的抗短路能力強于浸漆干式變壓器。

1.2 耐壓高、容量大

目前，國際公認環(huán)氧真空澆注干式變壓器的BIL（Basic Impulse Insulation Level，基本沖擊絕緣水平）值為250 kV，它最高可以制作成66 kV的變壓器；采用浸漆干式變壓器的BIL值最高為150 kV，最高可以制作35 kV的變壓器。采用樹脂環(huán)氧真空澆注的變壓器在耐壓范圍上明顯高于浸漆干式變壓器，基準沖擊水平值較高。如果環(huán)氧樹脂真空壓力澆注變壓器與浸漆干式變壓器都采用餅式線圈時，環(huán)氧樹脂的耐壓強度比較浸漆變壓器的耐壓強度高出3.5倍以上，這樣就可以使環(huán)氧樹脂餅間采用空氣絕緣的距離小于浸漆空氣絕緣的距離，而且介電常數(shù)的值環(huán)氧樹脂要高于空氣。因此，環(huán)氧樹脂干式變壓器的容量大于浸漆型的容量，即環(huán)氧樹脂的等值縱向電容比較大，在受到雷擊或其他沖擊波時，環(huán)氧樹脂首端的電位梯度較小，有利于改變變壓器首端與末端的電位梯度，使環(huán)氧樹脂變壓器的容量比浸漆的容量大。

1.3 防潮及耐腐蝕性能好

由于環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器的整個線圈導體都由環(huán)氧樹脂固體絕緣層包封，可以防止潮氣對變壓器的入侵，同時也能阻斷變壓器導體受到各種有害氣體與腐蝕性化學成分的侵害，環(huán)氧樹脂干變的性能優(yōu)越，防潮、防濕性能好，適合在極端惡劣的自然環(huán)境中使用。浸漆型干式變壓器一般采用餅式線圈，大多數(shù)為非包封式，在潮濕的空氣中容易受潮，且餅式線圈積塵后較難清理，不適宜在惡劣環(huán)境下工作，日常維護量較大，即使采用包封式結構，一些根本性的缺點也難以克服。

1.4 損耗低、過負荷能力強

由于環(huán)氧樹脂真空干式變壓器的耐壓強度一般要高出空氣許多，線圈包封一般為2 mm左右的樹脂層，在同等條件下，浸漆型干式變壓器的餅間絕緣距離大于環(huán)氧樹脂干變的餅間絕緣距離，浸漆變壓器的容量小于樹脂干變的容量，因而在同等耐電壓絕緣水平和尺寸條件下，通過多種驗證與分析，采用浸漆型的干式變壓器的損耗比環(huán)氧樹脂干式變壓器的損耗高15%～20%。同時，在同等絕緣水平與具體的尺寸條件下，采用相同絕緣等級的材料，環(huán)氧樹脂真空澆注干式變壓器的額定損耗與額定升溫較低，能耗較小，具有環(huán)保節(jié)能的特征，且抗負荷過載能力較強。

1.5 局放小、運行壽命長

環(huán)氧樹脂真空線圈采用樹脂澆注與真空及壓力處理，線圈的匝間與層間沒有氣泡、絕緣性能較好，線圈的局部放電量較低，而且環(huán)氧樹脂真空線圈干式變壓器的機械強度較高，在電網(wǎng)電路的電動力作用下不會變形，而且環(huán)氧樹脂干變的抗潮濕能力強，抗塵、防腐性能好，使用壽命明顯高于浸漆干式變壓器。隨著薄絕緣玻璃纖維增強結構在環(huán)氧樹脂變壓器線圈中的使用，解決了澆注線圈的開裂問題，進一步提高了環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器的使用壽命。

2 環(huán)氧樹脂真空壓力澆注干式變壓器常見問題處理

2.1 “過載能力”問題處理

環(huán)氧樹脂真空壓力干式變壓器的“過載能力”相比浸漆型干式變壓器具有明顯優(yōu)勢，可以在長期超負荷20%的環(huán)境下工作。①環(huán)氧樹脂干變的過載能力與損耗、額定溫升、額定工作點、容量裕度、散熱面積、產品的絕緣材料等緊密相關。環(huán)氧樹脂干變具有損耗低、額定溫升低、能在比較惡劣的環(huán)境下工作，而且采用的是薄絕緣玻璃纖維作為絕緣層，不易變形，具有很強的過載能力。②環(huán)氧樹脂干變線圈的匝絕緣以及墊塊、撐條等主要部件采用的都是C級絕緣的NOMEX紙品，使得產品的熱裕度在（180～220）℃，進一步提升了線圈之間的絕緣效果，能更加有效的適應工作過程中的“過載能力”。③環(huán)氧樹脂的絕緣層采用薄絕緣玻璃纖維材料，可直接向外散熱，使變壓器的升溫與最高平均溫度的差值不大，另外，環(huán)氧樹脂干變的容量大小與線圈內層設置的雙向散熱軸向散熱通道形成一個散熱風道，在一定程度上增強了變壓器的散熱能力，增強了變壓器的過載處理能力，這也是環(huán)氧樹脂澆注干變具有20 MV·A大容量產品的重要原因。

2.2 “環(huán)保特性”問題處理

環(huán)氧樹脂澆注干變在使用過程中的環(huán)保問題，一直是人們的關注焦點，采用的絕緣材料的環(huán)保性能都比較好。①變壓器線圈匝絕緣以及墊塊、撐條等采用的C級絕緣NOMEX紙品，已得到國際權威機構認證，環(huán)保性能十分優(yōu)越，浸漆干變生產過程中采用的H級材料作為絕緣層，環(huán)保方面明顯弱于C級絕緣NOMEX紙品；②環(huán)氧干變線圈采用薄絕緣玻璃纖維作為絕緣層，具有良好的環(huán)保性能，同時用環(huán)氧樹脂作為變壓器澆注的重要材料，生產過程無毒，不會對自然環(huán)境造成危害，即使材料燃燒過程，也不會出現(xiàn)污染環(huán)境與有害氣體，而且，C級絕緣NOMEX紙品燃燒時產生的有害成分也比H級材料產生的有害成分少。因此，環(huán)氧樹脂真空澆注干式變壓器的環(huán)保特性明顯優(yōu)于浸漆型干式變壓器。

2.3 “安全特性”問題處理

干式變壓器環(huán)氧樹脂真空壓力澆注設備由真空壓力澆注罐、樹脂固化劑混料罐、澆注系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、氣動—沖壓系統(tǒng)等部分組成，全真空澆注—加壓浸漬工藝方式，要求真空罐的工作真空度300 Pa，澆注罐最大工作壓力在0.4 MPa的環(huán)境中工作，澆注管路采用恒溫加熱方式，可以有效防止樹脂固化而影響生產過程。在生產過程中，是將變壓器放置在壓力容器中，保持壓力澆注罐的真空度，由于真空壓力澆注罐屬于壓力容器，必須由具備壓力容器制造資質的專業(yè)廠家生產，并提供壓力容器質量證明文件，確保生產過程的安全。澆注的樹脂材料經過預熱、準確合理的配料、兩次混合脫氣后，分別按1:1質量比向終混罐內打入環(huán)氧樹脂與固化劑，并在真空泵內攪拌均勻，然后將混合料注入真空澆注罐內，完成澆注的工藝。

3 結束語

環(huán)氧樹脂真空澆注變壓器在具體應用中優(yōu)勢明顯，具有良好的過載處理能力與環(huán)保性能，防潮及耐腐蝕性能好，而且產品損耗較小，在生產過程中，需要根據(jù)具體的生產工藝與流程，嚴格控制每個加工環(huán)境，以保證產品的質量。