關(guān)于35kV環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器局放的控制探討

潘顯聰

摘 要：我國的電網(wǎng)建設(shè)在不斷的完善和改造中，35kV變壓器已經(jīng)在配電網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用廣泛。它大多數(shù)在工業(yè)配電還有露天煤礦作業(yè)中應(yīng)用，由此35kV變壓器每年的需求量也在不斷上升的階段。為了滿足這種需求，生產(chǎn)商推出越來越多的產(chǎn)品種類，使變壓器產(chǎn)品規(guī)格參差不齊。這就會出現(xiàn)各種實(shí)際應(yīng)用問題，雖然大部分的35kV變壓器都具有良好的應(yīng)用性能，但是不可避免的會在長期的使用過程中出現(xiàn)接觸不良、絕緣缺損或老化等故障，從而直接影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定正常運(yùn)行。由此看來必須要采取相應(yīng)的控制措施降低變壓器故障的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：35kV變壓器；局部放電；控制

變壓器局部放電的原理：絕緣的變壓器內(nèi)部，在處于工作電壓下的長期運(yùn)行中，在絕緣薄弱處很容易發(fā)生局部放電現(xiàn)象。發(fā)生這種現(xiàn)象之后變壓器內(nèi)部的絕緣材料會遭到破壞，由于放電質(zhì)點(diǎn)直接轟擊，絕緣材料會受到直接傷害，造成絕緣材料的損壞，受到腐蝕的局部絕緣材料因此會發(fā)生擊穿。

1 35kV環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器優(yōu)點(diǎn)

1.最低的局部放電。具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度的環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器，在短路電動力的作用下不會變形的優(yōu)點(diǎn)，而且具有防塵、防污性能良好的優(yōu)勢，能達(dá)到很長的運(yùn)行壽命。2.損耗較低，負(fù)荷能力較強(qiáng)。3.具有防潮和耐腐蝕能力，在極端惡劣的環(huán)境條件下工作也不會有問題。具體原因是環(huán)氧樹脂的固體絕緣層包封著環(huán)氧澆注干式變壓器的整個(gè)線圈導(dǎo)體，潮氣很難浸入，并且也完全阻斷了各種有害氣體和腐蝕性化學(xué)成份對導(dǎo)體的侵害的可能性，所以環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器的防潮和防污的性能特別好。4.整體機(jī)械強(qiáng)度較好的澆注線圈，有很強(qiáng)的耐受短路能力。采用先進(jìn)澆注工藝的環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器，在模具內(nèi)澆注并經(jīng)過固體化成形的線圈是一個(gè)完整的剛體。一般在10～35kv的配電網(wǎng)中干使用干式變壓器，這類電網(wǎng)發(fā)生短路事故的機(jī)率較高。5.無需預(yù)熱去潮，可以立即從備用狀態(tài)下啟動運(yùn)行。干式變壓器的線圈表面的絕緣特性是通過真空壓力浸入漆后的一層薄的覆蓋絕緣層來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)變壓器處在停運(yùn)狀態(tài)下時(shí)，容易吸潮而導(dǎo)致其絕緣水平下降，在投入運(yùn)行后可能引起局部放電增大甚至引起絕緣擊穿等嚴(yán)重故障。因此，必須先進(jìn)行預(yù)熱去潮后再重新投入使用（在停運(yùn)一段時(shí)間后），這種情況必然會造成停電后投運(yùn)時(shí)間延長，對可靠性會造成不小的影響。但是對于環(huán)氧澆注式干式變壓器來說，由于其防潮、防塵性能好，在停運(yùn)一段時(shí)間后不會吸潮所以也就不需要進(jìn)行啟動前的預(yù)熱處理，根據(jù)電網(wǎng)的需要對停運(yùn)中的干式變壓器可以立即投運(yùn)并帶負(fù)荷運(yùn)行。

2干式變壓器局部放電的原因

原材料：存在于干式變壓器內(nèi)部的電磁線、絕緣件必須要圓整化，不能有任何毛刺和尖角。原因是在高電場強(qiáng)度作用下，電荷容易集中到尖角的地方，從而引起放電。如果絕緣材料的質(zhì)量較差，局部放電量肯定會增大。

絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要合理，這樣才能保證局部放電量不至于太大而造成變壓器故障。如果設(shè)計(jì)不合理，絕緣距離或者是爬電距離的不夠；在設(shè)計(jì)時(shí)層間或匝的場強(qiáng)過高；應(yīng)該倒角的地方?jīng)]有倒角，設(shè)計(jì)成尖角，一方面影響工頻耐壓，另一方面會導(dǎo)致局部放電量的增大。

澆注工藝水平：如果烘干時(shí)間不夠或者真空度不夠，使內(nèi)部有形成氣泡或水氣等，局部放電量肯定會增大一些。

裝配工藝水平：假設(shè)前面的一切正常，問題出現(xiàn)在裝配不好，比如使用手套很臟，有灰塵或鐵屑太多，或者有些絕緣部件沒有擰緊固牢，這些都可能引起局放量增大。

環(huán)境原因：再有一個(gè)客觀因素--環(huán)境問題。如果變壓器閑置停運(yùn)的時(shí)間太長，絕緣件因受潮造成含水量超標(biāo)或者集聚灰塵太多，空氣濕度太大等因素都會引起局部放電量增大（圖1）。

圖1局部放電示意圖

3 35kV環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器局部放電控制

干式變壓器主要的絕緣材料是環(huán)氧樹脂，有可靠安全性，在35kV以下的電力系統(tǒng)中產(chǎn)品廣泛采用。影響干式變壓器局部放電的因素很多，需要對局部放電進(jìn)行控制，主要從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品原材料的選擇、繞組澆注工藝等幾個(gè)方面進(jìn)行控制。

3.1繞組的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

第一，絕緣距離設(shè)計(jì)合理，變壓器繞組在設(shè)計(jì)時(shí)，對地要留出足夠的距離來保證高壓線圈相之間、高低壓線圈間、高壓線圈間的絕緣，并且在條件允許的情況下，距離越大絕緣效果就越好，距離越小絕緣效果就越小?？梢赃m當(dāng)增加高壓線圈的內(nèi)壁絕緣，這樣可以有效地降低外部場強(qiáng)[1]。

第二，高壓線圈層間及段間設(shè)計(jì)，高壓線圈的層間和段間控制著整個(gè)線圈場強(qiáng)，如果高壓繞組是用分段式銅箔繞制的，那么就是相等的層間電壓和匝間電壓，一般僅為10-20伏、而如果線圈是分段式電磁線結(jié)構(gòu)的話可達(dá)到400-800伏的線圈層間電壓，盡量增加一點(diǎn)段數(shù)，如35kV的干式變壓器就可以取16-18段以上的段數(shù)，這使繞線工藝變得很繁瑣。

3.2原材料的選擇與控制

第一，電磁線的選擇，可選用圓銅線或者漆包線絕緣扁銅設(shè)計(jì)繞制；要求供應(yīng)商在生產(chǎn)電磁線時(shí)，必須有專門的檢測裝置和去毛刺設(shè)備，最大限度的將毛刺減少到最小程度。

第二，絕緣材料控制，干式變壓器的層間絕緣材料質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響局放量的大小。所以應(yīng)選擇長期穩(wěn)定的供應(yīng)商提供原材料，因?yàn)樵趽Q新材料之后，變壓器在短期內(nèi)發(fā)現(xiàn)不了什么問題。

3.3線圈的繞制、裝模及真空澆注的工藝控制

第一，在繞制線圈時(shí)必須熟悉圖紙和工藝，不能隨意更改層間的匝數(shù)和層間的絕緣張數(shù)。繞制時(shí)必須保證所用材料的清潔，變壓器的通風(fēng)道內(nèi)也要注意保持清潔。例如某公司在一次停電試驗(yàn)中220kV位莊變壓站35kV站用變。測量干式變壓器鐵心絕緣電阻時(shí)使用了2500V光歐表，降低至3MΩ的鐵心絕緣電阻，與上次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)100MΩ比起來降低很多，主要原因就是灰塵堆積在變壓器通風(fēng)道中沒有進(jìn)行清掃，鐵心絕緣電阻在進(jìn)行清掃處理之后上升至100MΩ。

第二，裝模引線端子焊接時(shí)，注意高溫環(huán)境會破壞線圈的絕緣性，焊接好的線必須打磨尖角毛刺等。環(huán)氧樹脂對所有引線之間的絕緣距離進(jìn)行填充，整個(gè)裝配過程中必須保持清潔。裝好的帶模線圈嚴(yán)格按照干燥工藝進(jìn)行烘干。

第三，環(huán)氧樹脂配料與脫氣，配料過程中必須嚴(yán)格按照工藝守則，如溫度及脫氣的時(shí)間、材料的配比，必須實(shí)時(shí)追蹤溫度、粘度、真空度及氣泡現(xiàn)象在整個(gè)過程度中的變化，定時(shí)觀察混料灌的溫度及真空度，線圈（模具）的溫度控制在指定的工藝范圍內(nèi)，澆注過程中速度不能過快而產(chǎn)生氣泡。

3.4做好定期檢修工作

定期檢修工作在電氣設(shè)備使用時(shí)間過長中是必須要進(jìn)行的，為了防止設(shè)備出現(xiàn)故障。不同故障都有不同的表現(xiàn)，如果沒有及時(shí)解決這些問題，那就可能影響到變電站無法正常工作。定期檢查與維修可以找出設(shè)備存在的故障，對設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的情況進(jìn)行正確評估，并根據(jù)故障發(fā)生的原因進(jìn)行實(shí)際檢驗(yàn)，然后確認(rèn)故障發(fā)生的原因以及部位提出對應(yīng)的解決措施，才能輕松的解決問題。

繞制繞組、圓角化的外部結(jié)構(gòu)件、裝模時(shí)的環(huán)境控制、圓角化的引線及處理毛刺等都會影響35 kV干式變壓器的局放。如，發(fā)生變壓器局部放電，根本原因是存在缺陷的產(chǎn)品引起的。因此，想要減少缺陷殘次，就必須對于產(chǎn)品制造必須進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇湛威. 關(guān)于35kV環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器局放的控制探討[J]. 華東科技：學(xué)術(shù)版， 2017，2（8）：286-286.

[2]王俊杰， 楊懷棟， 常修猛. 城區(qū)110kV合建變電站變壓器選型探討[J]. 價(jià)值工程， 2016， 35（9）：232-234.

[3]劉超， 阮江軍， 逯懷東，等. 110 kV 環(huán)氧澆注干式變壓器絕緣結(jié)構(gòu)的仿真驗(yàn)證[J]. 電測與儀表， 2016， 53（14）：6-9.