談談變壓器的絕緣材料和工藝的選擇
一、 概述:
隨著城市電網供電要求的不斷提高和變壓器技術的進步,干式變壓器在我國的使用已經很普遍。在這短短的二、三十年中,干式變壓器技術得到了迅速的發展,除了大家比較熟悉的環氧樹脂型干式變壓器外*近出現了一些不用環氧樹脂真空澆注或纏繞工藝的SG型敞開式干式變壓器以及采用NOMEX®(諾邁克)絕緣材料,非環氧樹脂真空澆注或VPI真空、壓力浸漬處理的SCR型包封式干式變壓器。這些變壓器的出現可以讓供電用戶有更多的選擇。 所有敞開式干式電力變壓器的產品型號都稱SG型,它們有相似的電磁計算、線圈形式和外形結構,但在絕緣材料的選用、結構設計、制造工藝方面卻有不同之處。
二、SG型敞開式干式變壓器在中國的發展
1、 二十世紀六十年代以前的干式變壓器主要是B級絕緣的敞 開式干式變壓器,產品型號為SG型。當初還沒有箔式線圈時,低壓多數為多根并繞的層式或螺旋式線圈,高壓為餅式線圈。導線為雙玻璃絲包線或單玻璃絲包縮醛漆包線。其余絕緣材料多數為酚醛玻璃纖維類材料。其浸漬工藝為常溫、常壓下用B級絕緣浸漬漆分別對高、低壓線圈浸漬并進行中溫干燥(干燥溫度不超過130℃)。此種干式變壓器雖然比油浸式變壓器在防燃性能上有了很大的進步,但它的防潮、防污穢性能令人擔憂。目前已經不再生產。盡管如此,它**的電、磁、熱計算和結構設計卻給以后發展起來的新的H級絕緣敞開式變壓器奠定了很好的基礎。
2、 美國的一些變壓器廠(如位于佛吉尼亞州的FPT公司)研 制出一種采用美國杜邦公司的NOMEX®芳香聚酰胺作主要絕緣的干式變壓器。FPT公司的產品有兩種型號:FB型為180℃(H級)的絕緣系統。FH型為220℃(C級)的絕緣系統,線圈溫升分別為115K(我國為125K)和150K。它的低壓線圈為箔式或多根并繞層式,匝絕緣和層間絕緣都采用NOMEX®。高壓線圈為餅式,導線也用NOMEX®紙包扎,線餅之間不用常規的撐條加墊塊的結構,而采用梳狀撐條,這樣使得餅間的*高電壓降低了一半,也大大提高了高壓線圈的軸向抗短路能力,卻增加了線圈的繞制難度和制造工時。高低壓線圈進行套繞,增強了機械強度。也有采用NOMEX®絕緣板作墊塊加撐條結構的。高低壓之間的絕緣筒用0.76mm厚的NOMEX®紙板做成。它的浸漬工藝采用多次的VPI真空、壓力浸漬,高溫干燥(干燥溫度達180-190℃)。在FPT公司,這種變壓器*高電壓制造到34.5kV,*大容量為10000kVA。這種技術在美國得到UL的認證 國內有變壓器制造廠采用NOMEX®絕緣材料和美國杜邦公司有關制造規范(HV-1或HV-2)以及Reliatran?雷力通TM變壓器技術標準等要求制造的H級絕緣SG型干式變壓器與美國FPT公司的FB型變壓器有相似之處,只是國內產品線圈的VPI浸漬工藝不同于FPT公司,它不對整個變壓器器身進行浸漬,而僅對線圈進行浸漬。整個器身浸漬的包封整體性好,可是不僅不美觀,還要在處理前必須做完產品的相關檢測。浸漬漆也容易被污穢,相對而言在中國后者比較合理。
3、 在歐洲,干式變壓器的發展比較多樣化,除了環氧樹脂真空 澆注和纏繞工藝外,其它還有類似于我國SCR型非澆注固體絕緣包封式變壓器和SG型敞開式變壓器的品種。在七十年代瑞典一家工廠用NOMEX®絕緣材料開發出敞開式干式變壓器。而后,另一家工廠用玻璃纖維及DMD來替代NOMEX®絕緣材料,降低了材料成本。它的線圈結構與早期的B級絕緣產品相似,低壓采用多根并繞或箔式,高壓為餅式。匝絕緣用玻璃纖維,墊塊用陶瓷。其它絕緣件采用改性二苯醚樹脂玻璃布層壓板(筒)或改性聚胺-酰亞胺層壓玻璃布板(筒),還有DMD、SMC等。它的線圈處理工藝為VI真空浸漬,在浸漬過程中不加壓力。它的技術關鍵不僅是浸漬漆(樹脂)和浸漬工藝的合理選擇,更重要的是陶瓷片的制作。普通陶瓷是一種脆性材料,不上釉的陶瓷容易受潮,且在其受力或受熱不均勻時會開裂。因此,它必須有很高密度和硬度才行,目前還只能*進口。