基于電氣控制的礦山設(shè)備干式變壓器結(jié)構(gòu)技術(shù)性能比較

李高清，薛 彪

（隴東學(xué)院電氣工程學(xué)院，甘肅 慶陽 745000）

現(xiàn)今，我國主要采用的礦山設(shè)備干式變壓器主要有兩種，分別為樹脂澆注式干式變壓器與浸漆式干式變壓器。其中樹脂澆注式干式變壓器主要是由歐洲制造的，浸漆式干式變壓器主要是由美國制造。這兩種干式變壓器均采用的是電氣控制系統(tǒng)。為了判斷哪種干式變壓器更適用于采礦，根據(jù)礦山采礦過程的環(huán)境以及干式變壓器的結(jié)構(gòu)技術(shù)性能進(jìn)行綜合的比較，然后對干式變壓器進(jìn)行正確的選擇。

1 干式變壓器結(jié)構(gòu)技術(shù)性能比較

本文主要對現(xiàn)今使用較為廣泛的樹脂澆注式干式變壓器與浸漆式干式變壓器的性能進(jìn)行比較。其中，樹脂澆注式干式變壓器主要的性能是高絕緣強(qiáng)度、強(qiáng)抗短路性能、高防災(zāi)性能、優(yōu)越的環(huán)保性能，同時還具有安裝過程簡單、高度要求較低、維護(hù)工程簡單，不需要建立單獨的空間對其進(jìn)行安裝、運行效率高、體積小、成本低等優(yōu)勢。浸漆式干式變壓器主要的性能包括高靈活性、強(qiáng)過載性能、較好的防火、防潮性能、環(huán)保性能等，同時還具有體型小、安裝簡便的優(yōu)勢。下述對兩種干式變壓器的性能進(jìn)行比較，為采礦作業(yè)干式變壓器的選擇提供有力的支撐。

1.1 耐受短路性能比較

對于樹脂澆注式干式變壓器來說，樹脂在一定溫度條件下具有很好的流動性，此種變壓器主要采用先進(jìn)的澆筑工藝對樹脂進(jìn)行澆筑，在干式變壓器周圍形成完整的剛體線圈，因此，在發(fā)生短路情況時，該干式變壓器的電動力具有強(qiáng)大的耐受能力。

另外，樹脂澆注式干式變壓器結(jié)構(gòu)中不存在墊塊，導(dǎo)線在其中不會受到彎曲應(yīng)力。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，樹脂澆注式干式變壓器極少因為短路性能差出現(xiàn)損壞。所以，樹脂澆注式干式變壓器具有極強(qiáng)的耐受短路性能。

而浸漆式干式變壓器最大的優(yōu)勢就是強(qiáng)抗壓性能，在巨大的壓力下，浸漆式干式變壓器產(chǎn)生的變形情況很小，并且具有很強(qiáng)的撓性，在浸漆固話后，其表面很堅固，采用鋼絲球在上面進(jìn)行擦拭也不會留下痕跡。浸漆式干式變壓器結(jié)構(gòu)主要是采用的是餅式線圈，而餅式線圈之間是采用墊款進(jìn)行間隔與支撐的，導(dǎo)線與鐵心之間采用的是電調(diào)進(jìn)行連接與支撐，導(dǎo)致導(dǎo)線會受到較強(qiáng)的彎曲應(yīng)力，出現(xiàn)耐受短路故障。

通過上述敘述可以看出，樹脂澆注式干式變壓器的耐受短路性能明顯的強(qiáng)于浸漆式干式變壓器。在采礦過程中，干式變壓器設(shè)備會出現(xiàn)比較大的晃動，因此，對其耐受短路性能的要求比較高，因此，選擇樹脂澆注式干式變壓器更合適。

1.2 絕緣耐壓性能比較

對于干式變壓器來說，其絕緣性能主要是由多種電介質(zhì)絕緣結(jié)構(gòu)決定的。多層絕緣結(jié)構(gòu)的電場分布情況為：每層電介質(zhì)所受到的場強(qiáng)與介電強(qiáng)度成正相關(guān)，這種情況下，若是每層絕緣結(jié)構(gòu)可以得到充分的利用，則干式變壓器的絕緣耐壓性能就會更高。

通常情況下，干式變壓器的絕緣耐壓性能主要是根據(jù)絕緣結(jié)構(gòu)的介電常數(shù)來判斷的[1]。本文采用的兩種干式變壓器，浸漆式干式變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)介電常數(shù)比樹脂澆注式干式變壓器的低。相對來說，浸漆式干式變壓器絕緣結(jié)構(gòu)的電場分布更加均勻，并且該干式變壓器的生產(chǎn)過程比較簡單，這對局部放電與絕緣老化情況可以進(jìn)行大幅度的減緩。

而樹脂澆注式干式變壓器主要采用的是樹脂絕緣結(jié)構(gòu)，由于澆注工藝的要求不能在高真空的狀態(tài)下進(jìn)行生產(chǎn)，這會導(dǎo)致澆注過程中絕緣結(jié)構(gòu)會存在大量的稀薄空氣，再加上該干式變壓器的工藝比較復(fù)雜，若是在生產(chǎn)的過程中不能嚴(yán)格的執(zhí)行工藝要求，出現(xiàn)處理不當(dāng)?shù)那闆r，就會導(dǎo)致樹脂倒灌的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致絕緣結(jié)構(gòu)中存在大量的氣泡，影響絕緣耐壓的性能。氣泡會使部分樹脂絕緣結(jié)構(gòu)在長時間的工作下產(chǎn)生龜裂，從而降低樹脂澆注式干式變壓器的絕緣耐壓性能。

通過上述敘述可以看出，浸漆式干式變壓器的絕緣耐壓性能明顯的強(qiáng)于樹脂澆注式干式變壓器。

1.3 耐熱阻燃性能比較

浸漆式干式變壓器采用的是C級絕緣材料，其不但具有極好的絕緣耐壓性能，還具有良好的耐熱性能。浸漆式干式變壓器的絕緣材料可以在220度溫度以下保持長期的穩(wěn)定狀態(tài)，即使溫度為250度，該絕緣材料也具有很好的穩(wěn)定性，不會出現(xiàn)助燃、流動和熔融的情況，耐熱阻燃性能可以達(dá)到正常性能的98%。當(dāng)溫度達(dá)到350度時，該絕緣材料可以保持短時間的穩(wěn)定運行[2]。

此外，從絕緣材料與溫度之間的關(guān)系可以看出，浸漆式干式變壓器絕緣材料的阻燃性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)的優(yōu)于樹脂澆注式干式變壓器。

由此可見，兩種干式變壓器相比較，浸漆式干式變壓器具備更高的耐熱阻燃性能。

1.4 過載性能比較

根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，樹脂澆注式干式變壓器采用的是薄絕緣的澆注結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)線能量可以直接傳向線圈的外表面，同時，該干式變壓器根據(jù)自身容量的大小設(shè)置軸向散熱風(fēng)道，散熱風(fēng)道主要安裝在線圈的內(nèi)層，可以達(dá)到雙向散熱的功能。樹脂澆注式干式變壓器的熱點溫升與平均溫升比值為1.2，符合標(biāo)準(zhǔn)。

而浸漆式干式變壓器由于絕緣結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，無法對其熱點溫升與平均溫升比值進(jìn)行計算。但是根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，由于浸漆式干式變壓器絕緣結(jié)構(gòu)具有極強(qiáng)的熱裕度，因此，其過載性能也很高，熱點溫升與平均溫升比值可以達(dá)到1.0，其完全取決于絕緣結(jié)構(gòu)的材料選擇。

通過上述描述可以知道，浸漆式干式變壓器的過載性能高于樹脂澆注式干式變壓器。

1.5 耐腐蝕性能比較

樹脂澆注式干式變壓器的線圈導(dǎo)體是由樹脂絕緣層進(jìn)行包裹的，可以很好的隔離潮氣，并可以避免導(dǎo)體被化學(xué)成分、有害體等物質(zhì)的腐蝕，所以，樹脂澆注式干式變壓器具有極好的耐腐蝕性能。在多年的實際應(yīng)用中可以證明，無論環(huán)境如何惡劣，樹脂澆注式干式變壓器的耐腐蝕性能均表現(xiàn)的很好。

而浸漆式干式變壓器主要是采用浸漆工藝和Nomex紙絕緣材料對設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行包裹，但是其耐腐蝕性能較差，這是浸漆式干式變壓器結(jié)構(gòu)所決定的。

將樹脂澆注式干式變壓器與浸漆式干式變壓器浸泡在5000ml的鹽酸溶液中，觀察干式變壓器的重量變化，判斷其耐腐蝕性能。干式變壓器重量變化情況如圖1所示。

圖1 干式變壓器重量變化情況圖

如圖1所示，隨著時間的變化，干式變壓器會發(fā)生腐蝕作用，出現(xiàn)重量下降的情況，但是明顯可以看出浸漆式干式變壓器重量下降的速度小于樹脂澆注式干式變壓器重量下降的速度，因此，浸漆式干式變壓器具備更好的耐腐蝕性能。

通過上述耐受短路性能、絕緣耐壓性能、耐熱阻燃性能、過載性能與耐腐蝕性能的比較，發(fā)現(xiàn)浸漆式干式變壓器結(jié)構(gòu)技術(shù)性能優(yōu)于樹脂澆注式干式變壓器，因此在采礦作業(yè)推廣浸漆式干式變壓器的使用。

2 結(jié)語

通過干式變電器結(jié)構(gòu)技術(shù)性能的比較，發(fā)現(xiàn)浸漆式干式變壓器的整體性能較優(yōu)，可以為采礦作業(yè)提供更好的安全性與穩(wěn)定性，因此，在采礦作業(yè)對浸漆式干式變壓器進(jìn)行推廣使用。