干式变压器培训资料.docx
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干式变压器培训资料
干式变压器培训
1、干式变压器发展历程简述
1885年，匈牙利三位工程师发明了变压器及感应电机，并研制出第一台工业实用性变压器距今已有一个多世纪了。
当时和以后的一段时期内，所生产的变压器无例外的均为干式变压器。
但限于当时的绝缘材料的水平,那时的干变难于实现高电压与大容量。
到20世纪初发现了变压器油，它具有高绝缘强度，高导热能力，用于变压器是再好不过的绝缘和冷却介质。
而干变因受限于绝缘使电压上不去，受限于散热使容量上不去，造成它的发展几乎停滞不前。
二战以后，世界经济呈现前所未有迅猛增长，城市面积、人口、高层建筑、地下建筑、地铁等重要中心场所不断增多。
而由于油浸式变压器以下缺点:
1、变压器油具有可燃性,当遇到火焰时可能会燃烧、爆炸;2、变压器油对人体有害;3、变压器油需定期检查;4、油浸式变压器抗短路能力差;5、油浸式变压器密封性能不良且宜老化,在运行场所渗漏油严重,影响设备安全运行,同时影响环境;6、油浸式变压器绝缘等级低,按Ａ级绝缘设计、制造。
油浸式变压器现场常见故障:
1、由于绝缘受潮、绝缘老化和变压器油劣化等将导致变压器绝缘降低;2、由于表面潮湿加之尘埃、盐分等致使变压器套管脏污引起套管闪络,同时由于赃物吸水后导电性能提高使泄漏增加,引起表面放电后导致击穿;3、由于油标管、呼吸管或防爆管通气孔堵塞等导致变压器存在假油位现象;4、当变压器二次短路或变压器内部放电等将造成变压器喷油事故;5、由于运行中存在渗漏油、缺油等现象,导致运行中必需采取补油措施。
由于油浸式变压器上面种种的缺点，因而人们迫切需要一种既能深入负荷中心，又能防火、防爆并且环保性能好的变压器。
自1964年德国AEG公司研制出第一台环氧浇注干式变压器起，干式变压器进入一个大发展的阶段，与此同时，美国也发明了Nomex绝缘纸，可作H级干式变压器，这样干变就就有了二种主要大类，一类为环氧树脂型干式变压器，另一类为H级敞开型干式变压器。
2、干式变压器的发展现状
目前干式变压器制造技术已成熟，国内外许多工厂能大批量生产。
现在整个国际干式变压器市场，存在环氧树脂浇注干式变压器和浸漆型干式变压器两大类型。
在欧洲及一些新兴工业国家（如日、韩等）前者应用广泛，而北美市场则以后者为主。
我国绝大多数干式变压器的制造厂家引进的是环氧树脂浇注式结构，无论从产量还是技术水平方面，目前都达到世界先进水平。
目前，干式变压器最高电压等级已达35kV。
山东金曼克电气集团于1999年开发出一台110kV树脂浇注电力变压器，并通过中国变压器质量监督检测中心所做的例行、温升、冲击、声级及短路试验，同年11月通过国家机械工业局、国家电力公司鉴定，这在树脂浇注变压器国内外历史上是第一次，为电网提供一种新型防灾电力变压器奠定了物质基础。
该电力变压器组于2000年9月装于山东兖州电力局运行至今情况良好。
相信110kV级干式变压器在用户取得实践经验的基础上，会逐步被用户接受。
干式变压器基本工作原理同油变一样是通过电感生磁,磁感生电的电磁感应原理来改变电压和电流。
通过一、二次线圈匝数的不同，感应出不同的电动势和不同的电流。
干式变压器主要有以下特点：
1、安全，难燃防火，防爆，无污染，可直接安装在负荷中心。
2、免维护、安装简便，综合运行成本低。
3、防潮性能好，可在100%湿度下正常运行，停运后不经预干燥即可投入运行。
4、损耗低、局部放电量低、噪音小，散热能力强，强迫风冷条件下可以150%额定负载运行。
5、配备有完善的温度保护控制系统，为变压器安全运行提供可靠保障。
6、可靠性高。
产品的运行可靠性指标达到国际先进水平。
7、所有的夹紧部位均采用硅橡胶及弹性元件缓冲，以减少震幅，降低噪声。
干式变压器由于其防火性能好，不污染环境，等优点，已被用户所采用，尽管价格为油浸式变压器的2倍多，但总的产量仍有增无减。
今后数年内干式变压器竞争将会更激烈，各工厂在产品发展、技术水平、质量保证上都会有所提高，相信在大家的共同努力下，我们公司干式变压器生产技术水平会达到更高水平。
3、干式变压器的分类
干式变压器的分类有很多种方法:
3.1按型号分为：
SC（B）（环氧树脂浇注包封式）、SG（B）（敞开式）、SCR（非环氧树脂浇注固体绝缘包封式）等。
3.2按绝缘等级分为：
变压器产品有以下几种耐热绝缘等级
绝缘等级
A
E
B
F
H
N
C
最高运行温度℃
105
120
130
155
180
200
220
绕组最高允许温升K
60
75
80
100
125
135
150
3.3按冷却方式:
自然风冷AN（小容量）;强迫风冷AF（大容量）
3.4联接组别:
Yyn0;Dyn11
我们公司生产的干式变压器有：
SC（B）（环氧树脂浇注包封式），耐热绝缘等级是F级；
SG（B）（H级环保型敞开式），耐热绝缘等级是H级；
SC（B）9-800/10产品型号的含义：
三相，环氧树脂浇注式，（低压箔式线圈）设计序号为9型，容量为800KVA，电压等级是10KV。
SG（B）10-630/10产品型号的含义：
三相，H级环保型敞开式，（低压箔式线圈）设计序号为10型，容量为630KVA，电压等级是10KV。
4、产品结构及工艺特点
4．1环氧树脂型干式变压器
树脂型干式变可分为下面几种类型。
（1）树脂浇注
环氧树脂浇注干式变压器选用环氧树脂作为固体绝缘材料，这种绝缘技术本身赋予了变压器运行时无油化、难燃防火、易于回收的环保特性；采用真空浇注技术可避免线圈内产生气泡，降低产品局部放电，提高产品寿命；线圈整体用玻璃纤维加强，一体化浇注成型，大大提高了产品抗突发短路能力；在变压器绝缘结构中,多少会有些局部的绝缘弱点,它在电场的作用下会首先发生放电,而不随即形成整个绝缘贯穿性击穿,它可能发生在绝缘体的表面或内部,即局部放电。
然而电气绝缘的破坏或局部老化,多数是从局部放电开始的,它的危害性突出表现在绝缘寿命迅速降低,最终影响安全运行，优质树脂和玻璃纤维所组成的固体绝缘具有很高的电气强度，局部放电量小，一般可控制在≤10pc范围内。
线圈的密封结构，使产品具备防潮、随时投运、耐污、免维护等特点。
安全、可靠的运行实践，证明了设计制造技术的先进性。
高、低压线圈在全封闭的全自动的真空浇注设备中完成树脂绝缘的灌封，由于使用的浇注材料为高分子树脂，没有溶剂或其他小分子物质，故其间无挥发物排放；又由于浇注模具的封闭，使得浇注后搬运过程无滴淌物；模具的包封使得线圈的在凝胶、固化过程中基本无有机物蒸汽逸出；确保环氧树脂浇注干式变压器的线圈制造符合环境保护的要求。
树脂浇注有纯树脂与树脂加填料浇注两种，这两种结构大同小异，国内从生产量看，纯树脂型较多，加填料石英粉的较少。
纯树脂的干式变压器内外绝缘厚度一般为3mm（称为薄绝缘），目前已减少到1.5～2mm，但性能良好。
另一种是加石英粉树脂浇注绕组。
加石英粉的干式变压器内外绝缘过去一般为6mm（称为厚绝缘），目前已减少到3mm，这种产品树脂及颜料只占40%，所以整体树脂少，而石英粉价格只有树脂的3%，两种材料相比，加石英粉的变压器M0虽然略大一些，但体积外形尺寸大体相同，而价格要低10%～15%。
这两种材料的产品技术性能与外形尺寸相同，前者能做到20000kVA/35kV，后者能做到2500kVA/10kV，前者更适用于高电压等级的产品，后者则在2500kVA以下更加适用。
早期产品有开裂现象，后在绕组内外加玻璃纤维，其本上解决了产品开裂的问题。
（a）绕组截面
图1树脂加填料结构产品与浇注
主要技术参数
1.额定电压：
10kV
2.分接范围：
±5%；±2X2.5%（或按用户要求）
3.调压方式：
无励磁调压或有载调压
4.容量：
30~2500kVA
5.额定频率：
50Hz
6.联接组标号：
Yyn0；Dyn11（或按用户要求）
7.阻抗电压：
按标准或按用户要求
8.最高温升：
100K
9.温度极限：
155℃
10.冷却方式：
AN或AF（自然风冷或强迫风冷）
11.防护等级：
IP00（无防护外壳），IP20、IP23（有防护外壳）
12.绝缘耐热等级：
F级。
13.绝缘水平：
额定工频耐受电压：
35kV/3min
额定雷电冲击耐受电压：
75kV
（2）树脂绕包型
树脂绕包型也叫缠绕式，低压绕组结构与前种结构一样。
高压绕组在绕线机上绕包，内模为环氧玻璃布筒。
绕包时，边绕导线，边绕玻璃纤维（占80%），经过一树脂槽将浸好树脂的纤维复绕在已绕好的导线上面。
待整个绕组绕完后，进烘箱加热固化，使其成为一整体。
在常规环境下使用树脂，难免会包裹空气，故电场强度要取小一些，体积会增大。
这种结构的优点是不需要浇注模。
图2树脂缠绕式绕制
4.2H级敞开式干式变压器
随着城市电网供电要求的不断提高和变压器技术的进步，干式变压器在我国的使用已经很普遍。
在这短短的二、三十年中，干式变压器技术得到了迅速的发展，除了大家比较熟悉的环氧树脂型干式变压器外,最近出现了不用环氧树脂真空浇注或缠绕工艺的敞开式NOMEXR纸绝缘的干式变压器，敞开式干式电力变压器的产品型号称SG（B）型。
SG（B）10系列H级绝缘敞开通风型干式变压器采用美国杜邦NOMEX纸绝缘系统为基础,应用先进的VPI真空压力浸渍工艺生产的变压器。
该产品结构上采用固体（NOMEX®+H级浸渍漆）绝缘与气体（空气）绝缘相融合。
具有安全可靠、环保节能、防火防爆、防污防尘防潮、过载能力强、体积小、维护简单等优点。
尤其适用于防火要求高，负荷波动大以及污秽潮湿的恶劣环境。
被广泛应用于高层建筑、地下设施、人口稠密区域以及交通、电力、化工、冶金等行业。
H级敞开型干式变压器的绝缘体系是建立在NOMEXR绝缘材料的基础上，具备了NOMEXR纸的优良品质，NOMEX纸是美国杜邦公司研制和生产的高性能电工绝缘纸，是由一种芳香聚酰胺聚合物的纤维组成。
化学性能特别稳定，电气性能非常突出,而且有着良好的机械性能，已经有了几十年的研发和生产历史。
NOMEX作为一种高品质绝缘材料以其卓越的电气、机械、物理和化学特性得到了全球各大权威机构（如美国UL实验室、劳式船级社、美国VDE和IEC、加拿大标准协会、核电规范等）的认证。
NOMEX纸由美国杜邦公司独家生产经营，它作为耐高温的绝缘材料已广泛应用于宇航、电机、机车、核工业等领域。
NOMEXR纸绝缘干式变压器属于H级耐热绝缘等级，目前是我国在干式变压器中耐热绝缘等级最高的产品。
并且在制造中采用先进的工艺措施和严格的质量控制,H级敞开型干式变压器的制造设备、模具投入少，并且产品的性能十分优良且易于保证，因此它一方面受到制造厂家的青睐，另一方面也给用户一个更多的选择，相信在不久的将来，它会越来越受广大用户的欢迎，甚至会占据传统干变的一部分市场。
4.2.1产品的制造工艺及产品的特点
4.2.1.1产品的制造工艺
A、H级敞开型变压器的高压绕组采用饼式结构，并用NOMEXR纸板绝缘阻隔和固定。
也有用梳状撑条的。
低压绕组采用箔式或多根并绕的螺旋式、饼式线圈，这种结构的高低压线圈都与空气有直接的大面积接触，因而它们的散热状况很好并且绕组的抗短路能力特别强，有较强的超铭牌运行能力。
B、在多接缝的铁芯上刷上一层绝缘漆，大大降低了噪声。
C、敞开型变压器制造工艺过程不采用环氧树脂真空浇注或缠绕，而可以采用类似于油浸式变压器传统制造工艺，制造设备、模具投入少，产品易于改型，制造厂的风险小，这样可以提高成品合格率，并降低制造成本。
即使在制造中、运输中或运行中绕组受到局部损坏，还可以进行修复。
4.2.1.2产品特点
任何一种干式变压器其安全性、可靠性是第一位的。
因此，干式变压器不仅要有阻燃、防污、防潮等能力，当变压器在被燃烧时，烟雾浓度应该很低，并且不应释放出有害气体。
还要有较好的超铭牌运行能力和抗短路能力，这些都给安全供电带来可靠的保证。
现在，很多地区对产品的环保性，提出了越来越高的要求，如北京、上海、广州、深圳等发达地区。
H级敞开型干式变压器是一种优良的环保产品，它满足了社会的需求。
4.2.1.3、可靠性高：
作为用户，选择变压器的首要原则是产品的可靠性要高。
简单的说，①变压器在正常运行中不会因为产品的设计不合理或制造过程中质量没有得到有效控制而引起变压器出现故障，给用户带来损失。
②当变压器处在不正常运行时，如在不很严重的过电压、过电流或两者其它类似情况下，变压器仍能安全运行。
③产品安装在一个比较恶劣的环境中，如周围气温比较高，变压器仍能安全运行。
4.3优点和缺点
4.3.1环氧浇注干式变压器
A、优点：
属防火型变压器。
特点是所用材料都是难燃的，故能进入室内，可以直接放在城市的负荷中心和居民区等，即集中用电的地方。
这有利于城市消除架空线，而通过地下电缆将10、35kV等的较高电源电压接入。
它不像油浸式变压器那样有变压器油而不能防火，不能入到室内。
B、缺点：
造价较高以及不能在户外使用，除非采用IP23防护等级；另外，它受环境影响较大，如有灰尘、潮气、蛇虫鼠等都可能对它造成损害，所以对安装环境有一定的要求，而在欧美等国则环境条件相对较好；对于浇注成型的线圈，出现毁损时，常要报废，较难修复。
4.3.2H级敞开式干式变压器
A、优点同环氧变压器，高标准的安全性，无可燃性树脂，无有毒的气体，不助燃，过负载能力大，抗热冲击能力强，则一般不加装风机；缺点也同环氧变压器。
B、用途：
对防火要求高、环境保护要求高，负荷波动大、对供电可靠要求高等场所，主要用于机场、高层建筑等。
但只能用于室内。
4.4外壳：
防护用，看用户的要求。
防护等级有：
IPOO：
无防护，即不装外壳。
IP20：
可防止≥12.5mm固体异物进入；可防止15º角滴水造成有害影响。
带外壳的常用。
IP23：
可防止≥12.5mm固体异物进入；可防止淋水造成有害影响，此已属户外式。
外壳的材料，有钢板的，铝合金的及不锈钢的，等等。
4.5变压器试验
变压器试验：
目的就是检查设计、操作、工艺的质量。
出厂试验的项目（对每台产品都要进行的检查试验）。
A、外观检查：
检查变压器的外观，配件的完整，与图样是否符合。
B、电压比试验：
检查变压器的匝数是否正确，也是检查高压输入10000V时，变压器是否输出可达到400V。
C、绝缘电阻试验：
检查变压器的高低压及地互相之间的绝缘程度。
一般用2500V的摇表。
经2500V摇表对高低压及地的绝缘电阻大于检测的标准值。
D、直流电阻：
检查内部导线的焊接质量、分接开关与引线的接触是否良好，三相电阻是否不平衡等。
一般线电阻不得超过2%，相电阻不得超过4%，如果直流电阻不平衡会产生三相之间的环流，增加环流损耗，变压器发热等不良现象。
E、工频耐压试验：
变压器的高低压及地互相之间的主绝缘程度用电气强度试验来考核。
主要是变压器在生产过程中产生的局部缺陷，具有决定性的作用。
10KV耐压为35KV，0.4KV耐压为3KV，都是1分钟时间不出现击穿为合格。
F、感应耐压试验：
试验匝间、层间、段间、相间的绝缘。
在低压绕组上施加200HZ两倍的额定电压，其它绕组开路。
G、局放试验：
是试验线圈内部的质量缺陷，气泡等。
H、空载试验：
主要是测量铁心中的空载电流和空载损耗，发现磁路中局部或整体缺陷，从中也发现匝间有无击穿情况等。
I、负载试验：
主要是测量负载的损耗及阻抗电压的试验。
扬州华鼎电器有限公司
研发中心：
戴永林
2008-5-16
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