一、抗短路能力

當(dāng)玻璃紗束和環(huán)氧樹脂以8:2的比例成形固化后,其抗拉強(qiáng)度可達(dá)600~700MPa,是銅(230MPa)的2，8倍。在導(dǎo)線和層間絕緣、段間絕緣、端部絕緣交替纏繞時,玻璃紗束、環(huán)氧樹脂、導(dǎo)線已經(jīng)緊密地相互交連在一起。高強(qiáng)度的玻璃鋼絕緣結(jié)構(gòu)牢固地把每匝、每層導(dǎo)線固定在相對位置。當(dāng)變壓器突發(fā)短路時,在繞組上產(chǎn)生的軸向、輻向機(jī)械力不會使導(dǎo)線產(chǎn)生位移和變形,過剩的機(jī)械強(qiáng)度保證了繞包絕緣結(jié)構(gòu)的繞組具有可靠的抗短路能力。

二、繞組溫升

由玻璃紗束和環(huán)氧樹脂固化后形成的玻璃鋼體,除了具有很高的機(jī)械強(qiáng)度,同時還具有優(yōu)良的耐電強(qiáng)度,其擊穿電壓值可達(dá)20~22MVPm。在繞組的內(nèi)、外徑和氣道的內(nèi)、外層包繞時,由于是隨形包繞,所以就不會產(chǎn)生包繞厚度不均勻問題。根據(jù)這一特點,包繞厚度取1，0~1，5mm,可提高繞組散熱面的散熱效率。同時又根據(jù)繞包絕緣結(jié)構(gòu)靈活這一特點,在繞組軸向散熱氣道設(shè)置上根據(jù)繞組內(nèi)外溫差采用分級設(shè)置(見圖2)。這樣能夠有效地控制繞組最熱點溫升,減少繞組內(nèi)外溫差,使繞組各部分溫升趨于平衡,增強(qiáng)了過載能力,保證了變壓器的使用壽命。

 

我廠設(shè)計生產(chǎn)的630kVA繞包絕緣變壓器繞組設(shè)計溫升值為95K,實測值89，9K,其變壓器溫升曲線如圖3所示。

三、電場分布

變壓器繞組繞制時采用高低壓聯(lián)體繞制工藝(見圖4)。主空道采用F級矩形引拔條沿圓

 

 

周支撐,主空道距離均勻、準(zhǔn)確,避免了高低壓分體結(jié)構(gòu)由于套裝引起的工藝性偏差,使高低壓繞組之間電場分布均勻,同時有效地控制局部放電量。

四、耐沖擊性能

變壓器高壓繞組采用分段多層圓筒式結(jié)構(gòu),如圖5所示。

這種結(jié)構(gòu)可改善層間電壓分布。因繞組縱向電容較大,當(dāng)變壓器遭受雷電沖擊和操作過電壓時,沖擊電壓梯度比較均勻,接近于線性,從而繞組具有較好的耐受沖擊電壓性能。

五、抗冷熱沖擊性能

變壓器繞組抗冷熱沖擊性能好壞由三個方面的因素決定:

(a)絕緣材料的機(jī)械強(qiáng)度;

(b)導(dǎo)體與絕緣材料的熱應(yīng)力;

(c)固化后繞組內(nèi)部的應(yīng)力。

當(dāng)三個因素中有一個因素滿足不了要求時,繞組將會在變壓器運行時,在冷熱交變的溫度變化中產(chǎn)生龜裂。尤其是當(dāng)變壓器突發(fā)短路時,繞組中導(dǎo)線短時溫度急聚升高。在F級絕緣系統(tǒng)中,允許達(dá)350 e。這將會在導(dǎo)線與絕緣系統(tǒng)上產(chǎn)生很大的短時溫差,同時會產(chǎn)生正常運行狀態(tài)下2~3倍的熱應(yīng)力。該力作用在繞組的絕緣系統(tǒng)上,這時如果絕緣材料強(qiáng)度不夠,或是內(nèi)部應(yīng)力不均,存在薄弱環(huán)節(jié)或是材料膨脹系數(shù)差異過大,都將會使絕緣系統(tǒng)破壞,產(chǎn)生微裂或龜裂。繞包絕緣繞組首先在機(jī)械強(qiáng)度上滿足要求,絕緣玻璃鋼體以銅導(dǎo)體2，8倍的抗拉強(qiáng)度抵抗熱應(yīng)力的破壞。

導(dǎo)體材料和絕緣材料膨脹系數(shù)相接近(見表1),繞組內(nèi)部熱應(yīng)力小。

 

繞組固化時,由于環(huán)氧樹脂存在固有的收縮特性,繞組內(nèi)部將產(chǎn)生收縮應(yīng)力,尤其是當(dāng)材料不同或材料含膠量不同或結(jié)構(gòu)差異較大時,收縮應(yīng)力的破壞性更加明顯,即使固化時沒發(fā)生破壞,但由于應(yīng)力存在也將會在整體強(qiáng)度上產(chǎn)生薄弱環(huán)節(jié)。純環(huán)氧樹脂固化時,收縮率一般為1%~1，5%,加玻璃纖維填料時,其固化收縮率降至0，5%~0，7%。繞包絕緣繞組采用旋轉(zhuǎn)固化方式,樹脂固化全過程一直處于旋轉(zhuǎn)運動之中,這非常有利于繞組內(nèi)部收縮應(yīng)力的均勻分配,不會因應(yīng)力集中而產(chǎn)生機(jī)械強(qiáng)度的薄弱的問題,從而保證了繞組在交變的冷熱沖擊和突發(fā)短路熱應(yīng)力沖擊時不遭破壞。經(jīng)模擬試驗證明,繞包絕緣在-40~+150 e五次冷熱交變狀態(tài)下不產(chǎn)生微裂和龜裂。這證明繞包絕緣結(jié)構(gòu)有著優(yōu)良的抗冷熱沖擊性能。

六、局部放電

繞包絕緣干式變壓器局部放電一直是人們所討論的焦點問題。我廠多年來生產(chǎn)經(jīng)驗和干式變壓器實測結(jié)果證明,繞包絕緣結(jié)構(gòu)干式變壓器局部放電問題,是完全可以得到控制和解決的。繞包絕緣繞組在設(shè)計時,首先計算各部位的電場強(qiáng)度,使各部位電場強(qiáng)度均低于絕緣介質(zhì)的起始放電電壓水平,可保證繞組不會因結(jié)構(gòu)上的原因產(chǎn)生局部放電。同時,繞包絕緣的工藝過程分析和實踐證明,在絕緣結(jié)構(gòu)中容易產(chǎn)生微量氣隙、氣泡。氣泡的部位在線匝之間,而匝間電壓很低,通常幾十伏到十幾伏,電場強(qiáng)度較低。當(dāng)線匝之間可能存在氣隙、氣泡時,也不會因此產(chǎn)生局部放電。當(dāng)然,還要有良好的工藝措施和精良的纏繞設(shè)備,來保證繞組纏繞時內(nèi)部不產(chǎn)生氣隙、氣泡。我廠引進(jìn)的德國百事達(dá)公司的數(shù)控纏繞機(jī),具有恒溫浸膠、恒定張力纏繞玻璃紗束和導(dǎo)線、數(shù)控排線、包紗和自動排除氣泡等多種功能,有效地保證了浸膠的紗束的纏繞質(zhì)量。

由于玻璃紗束纏繞時采用恒定張力控制,在纏繞層間絕緣、端部絕緣、段間絕緣時氣體全部排除,可能產(chǎn)生局部放電的部位沒有氣隙、氣泡存在。同時由于張力的作用,對線匝之間間隙進(jìn)行了有效的充填。繞線時由于施加恒定的導(dǎo)線張力,導(dǎo)線平面與層絕緣緊密結(jié)合,無氣隙存在。纏繞玻璃紗束時,纏繞尺寸、角度、速度均由計算機(jī)控制,每一層玻璃紗束不產(chǎn)生重疊和分離,達(dá)到了包繞厚度均勻一致、排列緊密無空隙的效果,充分保證了樹脂和玻璃纖維復(fù)合材料的絕緣性能。同時,嚴(yán)格控制凝膠時間,按設(shè)定的固化溫度曲線用微機(jī)控制固化過程,以保證固化質(zhì)量。由于采取旋轉(zhuǎn)固化,離心作用和膠在旋轉(zhuǎn)中的流動性對可能殘留的氣隙進(jìn)行了充填。總之,通過設(shè)計控制、工藝控制和采用先進(jìn)的纏繞設(shè)備繞制,繞包絕緣繞組是完全可以達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的局部放電要求的。幾年來,我廠生產(chǎn)的繞包絕緣干式變壓器經(jīng)測試局部放電量均在10pC以下。

近幾年來,由于不斷地采用新技術(shù)、新材料、新工藝和引進(jìn)先進(jìn)的纏繞設(shè)備,繞包絕緣干式變壓器結(jié)構(gòu)更加完善,性能更加優(yōu)越。由于繞包絕緣有靈活、簡單的技術(shù)特點,除普通干式變壓器采用外,將在大容量干式變壓器、特種干式變壓器和其他干式電器設(shè)備的開發(fā)中得到更加廣泛的應(yīng)用。（正航儀器整理編輯）http://www.mingxihui.com