干式配電變壓器的使用及技術(shù)發(fā)展

彭凱

摘要：隨著現(xiàn)代化工業(yè)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的手工作業(yè)早已被電氣設(shè)備所取代，在人們的生產(chǎn)生活當(dāng)中，都離不開電力的使用。

關(guān)鍵詞：干式配電變壓器;使用性能;技術(shù)特點;發(fā)展

現(xiàn)如今，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷進步，干式配電變壓器也取得了飛速發(fā)展。當(dāng)前市場中的變壓器類型非常多，基于鐵芯材質(zhì)可分為硅鋼片與非晶合金變壓器;基于絕緣介質(zhì)可分為環(huán)氧樹脂與Nomex紙絕緣變壓器;基于內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為包封式與非包封式;基于鐵芯結(jié)構(gòu)可分為立體式與平面式[1]。

1 不同類型干式配電變壓器的使用性能與技術(shù)特點分析

1.1 非晶合金與硅鋼片變壓器

早在20世紀70年代，非晶合金變壓器便已研制成功，是一種節(jié)能型的變壓器，同硅鋼片變壓器相比，非晶合金變壓器的有著一定的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)為：①制造能耗更低。從原材料制造來看，非晶合金加熱只需要1次，而硅鋼片需要6次;非晶合金鐵芯退火處理溫度為380℃，而硅鋼片為800℃，不難看出非晶合金鐵芯制造能耗更低。②空載損耗更低。非晶合金鐵芯有著較高的磁感應(yīng)強度與較低的損耗，其空載損耗僅僅為硅鋼片鐵芯的1/4。③耐諧波電壓特性更好。硅鋼片鐵芯受諧波電壓入侵時會產(chǎn)生較大損耗與噪音，而由于良好的磁特性，非晶合金在高頻時的損失只有硅鋼片的1/10[2]。當(dāng)然，非晶合金也存在一定的弊端，如：①成本高。非晶合金變壓器鐵芯是由0.02mm厚的非晶合金帶材繞制而成，厚度只有硅鋼片的1/10，非晶合金片的磁通密度大概是1.56T，比硅鋼片略小，芯柱填充系數(shù)只有0.87左右，致使芯柱面積大，而需要用到的線材更多。并且，非晶合金鐵芯材料對張力以及彎曲應(yīng)力等機械應(yīng)力極為敏感，其損耗會由于壓力的增大而加大，該變壓器結(jié)構(gòu)的設(shè)計工藝要求非常高，因此非晶合金變壓器的市場價格會比同級別的硅鋼變壓器要貴。（②噪聲大。由于非晶合金帶材對機械應(yīng)力極為敏感，并且極薄且脆，也因此導(dǎo)致其噪聲會比硅鋼變壓器大。此外，非晶合金鐵芯質(zhì)量與截面積會比同規(guī)格傳統(tǒng)鐵芯變壓器要大40%左右，也會造成噪音加劇，但是隨著消音工藝的技術(shù)提升，現(xiàn)如今的干式非晶合金變壓器噪聲控制已有明顯改善，其噪聲水平已從60分貝降至50～55分貝。③容量小。由于非晶合金帶材具有薄、脆以及無結(jié)構(gòu)鋼性等特性，所以不可將鐵芯作為主承重;結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其產(chǎn)品容量無法做大。

1.2 環(huán)氧樹脂澆注與Nomex紙絕緣變壓器

時下干式配電變壓器有兩種主流類型，一種是歐洲代表的環(huán)氧樹脂澆注式干式配電變壓器，另一種是美國代表的Nomex紙絕緣浸漆式干式配電變壓器，其中要屬Nomex紙絕緣變壓器性能更好。從以下使用性能與技術(shù)特點對比便可得知：

（1）可靠性。環(huán)氧樹脂是一種化學(xué)性質(zhì)極為穩(wěn)定的材料，有著防潮防塵的特性，在極為惡劣的環(huán)境甚至于100%濕度下都可正常運行，停止運行后不需要干燥便可繼續(xù)運行。樹脂澆注主要是將環(huán)氧樹脂在模具中進行澆注并固化成完整剛體，有著極高的機械強度，但同時有著復(fù)雜的工藝程序，澆注處理不當(dāng)會導(dǎo)致環(huán)氧樹脂在長時間的運行之后出現(xiàn)局部龜裂現(xiàn)象。而Nomex紙同樣具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性、電氣性能以及高機械性能，不會出現(xiàn)老化與龜裂現(xiàn)象，即便是在220℃環(huán)境下都能保持優(yōu)越性能長達10年之久;利用C級材料與H級材料之間的絕緣溫升裕度，變壓器則擁有較強的過負載能力。利用真空壓力浸漬工藝，使得變壓器具備良好的防潮、防霉等性能。

（2）耐火性。Nomex紙絕緣變壓器總質(zhì)量的%%以上都是由鋼、銅、陶瓷等不燃材料組成，剩余的則是由難燃材料Nomex紙組成，而這種材料即便是在750℃高溫下也不會釋放有害氣體，在對防火要求高的場所應(yīng)用居多。

（3）環(huán)保性。Nomex紙環(huán)保性好，使用年限過后的回收工藝簡單且成本低，而環(huán)氧樹脂澆注干式配電變壓器在使用年限后的回收工藝極為繁雜且成本偏高。

（4）后期維護。Nomex紙絕緣變壓器屬于敞開式的變壓器，其結(jié)構(gòu)較為特殊，若變壓器出現(xiàn)故障，只需對受損段重新繞制便可，后期維修工藝簡單。而環(huán)氧樹脂澆注干式配電變壓器若出現(xiàn)故障，需要將線圈破開或直接將線圈報廢，維修工藝復(fù)雜，且成本較高。

1.3 立體卷鐵芯與平面鐵芯變壓器

（1）三相平衡。平面鐵芯的三個芯柱磁路長度不相同，而立體卷鐵芯的三個芯柱則呈等邊三角形排列，磁路完全一致，所以三相空載電流也完全平衡。

（2）空載損耗與電流。立體卷鐵芯主要由硅鋼帶材繞制而成，不存在縫隙且磁路分布均衡，因此也不會出現(xiàn)畸變現(xiàn)象，磁阻則大幅降低，所以空載電流也就相應(yīng)減小。在同等凈截面積的前提下，鐵芯直徑可相應(yīng)減小，那么繞制的線圈長度也會相應(yīng)減少，不僅節(jié)省材料，還可有效降低負載損耗，鐵芯質(zhì)量也可降低15%～20%[3]。此外，在同等鐵芯截面積、窗高、芯柱距離的條件下，立體卷鐵芯變壓器要比平面鐵芯變壓器的鐵軛用量少25%。

（3）噪音與電磁輻射。由于立體卷鐵芯采用的是無接縫連續(xù)卷繞結(jié)構(gòu)，其硅鋼帶結(jié)構(gòu)緊密，運行狀態(tài)下振動較小，噪音可降至45分貝，該音量相當(dāng)于室內(nèi)空調(diào)一般，對居民生活不會造成任何不適影響。

（4）諧波。立體卷鐵芯與Dynll聯(lián)結(jié)組別的結(jié)合，為諧波提供了雙重回路，不管是來自于低壓側(cè)或是高壓側(cè)的諧波，都能夠進行循環(huán)回路，避免了向另一側(cè)擴散的情況，諧波電流也相應(yīng)減少了OV%。

（5）生產(chǎn)工藝。采用鐵芯無接縫連續(xù)卷繞工藝，大幅降低了因人工疊片、疊裝、拆插上鐵軛等生產(chǎn)帶來的質(zhì)量問題，優(yōu)化了生產(chǎn)工序，提升了生產(chǎn)效率。隨著對干式配電變壓器的能效要求越來越高，硅鋼片越做越薄，其“卷”的形式是未來的技術(shù)發(fā)展方向。

2 干式配電變壓器的發(fā)展趨勢

從當(dāng)前的發(fā)展形勢來看，干式配電變壓器在未來幾年仍然是變壓器領(lǐng)域的主要產(chǎn)品，有著良好的發(fā)展前景。然而從環(huán)保的視角來看，當(dāng)前干式配電變壓器仍大多采用成本較為低廉的硅鋼片，因此首先要逐步選用更為優(yōu)質(zhì)的硅鋼片，同時還應(yīng)采用先進的硅鋼片剪切線，改進疊片工藝，進一步提升干式配電變壓器的質(zhì)量。其中以Nomex絕緣材料制造而成的非包封式干式配電變壓器是當(dāng)前全新一代的干式變壓器，憑借其永不開裂、無危害、環(huán)保等優(yōu)越特性，已成為當(dāng)前干式配電變壓器市場中的寵兒，在世界范圍內(nèi)都有廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用于機場、地鐵、發(fā)電廠等防火等級要求高的場所。Nomex紙絕緣干式配電變壓器有著替代環(huán)氧樹脂澆筑干式配電變壓器的發(fā)展趨勢，是當(dāng)前最為安全環(huán)保的干式變壓器產(chǎn)品。

3 結(jié)束語

綜上所述，隨著科技發(fā)展的速度逐漸加快，變壓器的使用與技術(shù)發(fā)展雖然已經(jīng)成熟，但仍然有許多的發(fā)展空間。積極掌握與了解現(xiàn)今的先進技術(shù)，采用新型材料、工藝、結(jié)構(gòu)去不斷提升干式配電變壓器的性能，是今后變壓器市場的發(fā)展趨勢。掌握先進技術(shù)并能夠切實應(yīng)用先進技術(shù)與產(chǎn)品的企業(yè)，不僅會在競爭激烈的市場中屹立不倒，同時對變壓器行業(yè)與社會進步也做出很大的貢獻。

參考文獻

[1]高富貴.淺談干式配電變壓器的運行維護[J].科學(xué)與財富，2015（20）：89-89.

[2]朱曄.配電變壓器的故障診斷和實例分析[J].電世界，2016，57（12）：12-13.