1、干式變壓器原理及運行維護第一節干式變壓器的發展簡史變壓器發明于1886年，當時的變壓器都是干式變 壓器（有時簡稱“干變”），限于當時絕緣材料的水平， 這時的干變難于實現高電壓與大容量。從 19世紀末期 起，人們發現采用變壓器油可以大大提高變壓器的絕 緣和冷卻性能，于是油浸變壓器就逐步取代了干式變 壓器。二戰后，世界經濟得以恢復與重建，尤其是在 歐洲與美國更有了迅猛的發展，-些大城市以極高的 速度向著現代化邁進。隨著城市供電負荷的不斷增 長，住宅的密集化以及高層建筑、地下建筑的增多， 人們迫切需要一種既深入符合中心，又能防火、防爆 且環保性能優越的變壓器，于是干變又重新被重視和 采用。早期的干變

2、都是 浸漬式的，由于所用絕緣材料價 格昂貴，加之防潮性能很差，因而它的絕緣水平較油 變要低得多，故障率也較高，價格也較貴，從而影響 它的廣泛使用。應當認為是形勢的發展迫使人們去研 究更新型的干式變壓器。從1964年德國AE（公司研制 出第一臺400kVA、20kV的環氧澆注式干變起，干式 變壓器的發展就進入了一個新的階段。在以后的第二 年，德國TU公司又研制出了第一代B級絕緣的環氧澆 注式干變，以后環氧澆注干變不斷有新的發展， 生產 出許多新的類型的產品，迄今在世界上環氧澆注式干 變已成為干式變壓器的主流型式。尤其是到了 20世紀 70年代末期，由于考慮對環境的影響，在法律上禁止 了聚氯聯苯（

3、PCBS這種液體絕緣介質的使用，從而給 發展環氧澆注干變提供了契機。 在1970年代后期，美 國也不斷發展并改進了采用NOME紙作為絕緣材料的 浸漬式K干變。迄今為止，世界上的干式變壓器主 要是這兩大類型。據最新統計，目前干式變壓器在世 界變壓器市場中所占比例，如表1-1和表1-2所示。表1-1在世界變壓器市場中各種變壓器在容量上所占比例年份油浸變（%干式變（%其他類型（%1998771672010 （預計）67258表1-21998年北美、歐洲和中國各種變壓器在容量上所占比例國另U油浸變（%環氧澆注干變（%浸漬式干變（%其他類型（%北美774145歐洲751258中國9343第二節干式變壓器

4、的類型和特點一、 類型劃分 目前世界上的干式變壓器主要有浸漬式與環氧 樹脂式 （ 包括澆注式與繞包式 ） 兩大類型。（一） 浸漬式干變 浸漬式干變的結構與油浸變壓器的結構非常相 似，就像 - 個沒有油箱的油浸變壓器的器身。可以認 為，早期的浸漬式干變結構， 就是由油變演化而來的 。 它的低壓繞組一般采用箔式繞組或圓筒式 （層式） 繞 組，高壓繞組 - 般為餅式繞組。由于空氣的冷卻能力 要比變壓器油差得多，為了保證適當數量的冷卻空氣 吹入繞組，這種變壓器要求軸向冷卻空道寬度最小為 6mm。浸漬式干變的制造工藝比較簡單，通常用導線繞 制完成的繞組浸漬以耐高溫的絕緣漆，并進行加熱干 燥處理。根據需要

5、可選用不同耐熱等級的絕緣材料， 分別制成B級、E級F級和H級（早期為B、E級），早期這 種干變的絕緣材料及其處理工藝都不能滿足制造高 性能干變的要求，使得這種類型的干變極易受潮，從 而大大降低了運行可靠性，同時絕緣水平也較低。另 外投運前還需要預先加熱干燥，也使運行復雜化。所 以，環氧樹脂澆注干變正是為了克服這些缺點才應運而生、得以大量發展的從20世紀 80年代起，因為聚芳酰膠類絕緣材料 的出現（其典型產品為NOME紙），用它來制造浸漬 式干變可以提高其防潮性能， 另外對線圈還可采用 無溶劑樹脂漆進行真空壓力浸漬（通稱VPI工藝）， 也可進一步提高絕緣系統的可靠性。此后，在歐、 美等國相繼出現

6、了新一代的浸漬式干變， 這種干變 有時又稱為非包圭寸式干變或開敞通風式 （OVDF）干 變。（二）環氧樹脂類干式變壓器 環氧樹脂類干變指主要用環氧樹脂做為絕緣材 料的干式變壓器，它又可分為澆注式與 包繞式兩類 在現有產品中，絕大多數都是環氧澆注式。1. 環氧樹脂澆注干變（1） 概述。環氧樹脂是一種早就廣泛應用的化工原料， 它 不僅是一種難燃、 阻燃的材料， 且具有優越的電氣 性能，后來逐漸為電工制造業所采用。自從 1964年 德國制造出首臺環氧澆注式干變后， 這項技術在歐 洲發展得很快，并不斷推出各種新的專利制造技術，這些技術也不斷推向世界。 由于我國的干變制 造技術主要是從德國等歐洲國家引進

7、的， 所以迄今 全國生產的干式變壓器中， 絕大多數都是環氧澆注 式。這里應當強調的是 : 由于環氧樹脂比起空氣和 變壓器油來具有很高的絕緣強度， 加之澆注成型后 又具有機械強度高以及優越的防潮、 防塵性能， 所 以特別適合于制造干式變壓器。 早期的環氧澆注式 干變為B級絕緣，目前國內產品大多數均為F級絕緣，也有少數為H級絕緣的。目前，從全面的技術 經濟性來看， 世界上公認的環氧澆注式干變的最高 電壓為35kV（個別產品曾達66/77kV），最大容量為 20MVA基準沖擊水平（BIL）不超過250k*（2） 環氧撓注式干變的特點。1）絕緣強度高：澆注用環氧樹脂具有18 22kV/mn的絕緣擊穿場

8、強，且與電壓等級相同的油 浸變具有大致相同的雷電沖擊強度。2 ）抗短路能力強 ： 由于樹脂的材料特性，加之 繞組是整體澆注，經加熱固化成型后 成為一個剛 體，所以機械強度很高， 經突發短路試驗證明， 澆 注式變壓器因短路而損壞的極少。3）防災性能突出 ： 環氧樹脂難燃、阻燃并能自行 熄滅， 不致引發爆炸等二次災害 。4）環境性能優越 : 環氧樹脂是化學上極其穩定 的一種材料，防潮、防塵，即使在大 氣污穢等惡 劣環境下也能可靠地運行，甚至可在 100% 溫度下 正常運行， 停運后無需干燥預熱即可再次投運。 可 以在惡劣的環境條件下運行， 是環氧澆注式干變較 之浸漬式干變的突出優點之一。5）維護工

9、作量很小 : 由于有了完善的溫控、 溫 顯系統，目前環氧澆注式干變的日常 運 行 維 護 工作量很小，從而可以大大減輕運行人員的負擔， 并降低運行費用。6）運行損耗低，運行效率高。7）噪聲低。8）體積小、重量輕，安裝調試方便。9）不需單獨的變壓器室，不需吊芯檢修 ，節 約占地面積，相應節省土建投資。（3）環氧澆注式干變的類型及其相互比較。 環氧澆注式干變又稱為注型式干變， 這種產品的 特點就是必須依靠模具并采用專用澆注設備， 在真空 狀態下使繞組澆注并固化成型。 目前國產環氧樹脂干 變也大多是這類產品。它又有下列類型：1）厚絕緣。 早期的環氧澆注式干變都是采用厚絕 緣的澆注式繞組，在環氧樹脂內

10、加有石英粉作為填 料，樹脂層厚度一般為6mm,也有厚達15m啲。耐熱 等級多為B級絕緣。高壓繞組一般用玻璃絲包鋁扁線 繞制成分段圓筒式繞組，采用絕緣薄膜作為層間絕 緣，繞組的兩端用玻璃布板 （ 條）作為絕緣端圈，繞好 的分段圓筒式繞組在浸漆處理后裝入模具， 然后在真 空狀態 下進行環氧樹脂澆注。由于環氧樹脂的熱膨脹 系數與導線的熱膨脹系數不相同， 所以當變壓器運行 后由于發熱極易導致環氧澆注層的開裂， 并形成小的 空氣隙，以致引發局部放電，這將嚴重威脅變壓器的 運行可靠性， 加之由于局部放電所引起的電腐蝕還將 大大縮短變壓器的使用壽命。因此，如何防止開裂一 直是早年困擾著這類干變的一項重要課題

11、。人們發現銅材的熱膨脹系數為6X 106/ C，鋁材 的熱膨脹系數為24X 106/ C，而以石英粉為填料的 環氧樹脂層的熱膨脹系數則為40X 1O6/C。由于鋁 的熱膨脹系數與樹脂較為接近， 所以后期的厚絕緣干 變一般都采用鋁繞組，以減少熱應力。但是，運行實 踐證明， 即使采用這樣的措施， 也并不能完全防止開 裂的產生。 因而隨著技術的進步， 厚絕緣就逐步為薄 絕緣所代替。2）薄絕緣。為了解決上述樹脂層的開裂問題，國 外的一些廠家先后推出了 F級薄絕緣的環氧樹脂澆注 式干變。目前我國的產品也基本上都是薄絕緣結構， 其結構特點為：高、低壓繞組導體都被玻璃纖維增強 的薄層樹脂所包封，當樹脂內不加

12、填料時絕緣層的厚 度為1.52mm。由于采用了玻璃纖維增強，因而大 大加強了樹脂包封層的機械強度，這種既韌又薄的樹 脂包封層富有彈性可隨繞組一起膨脹和收縮，因而不 再擔心會發生開裂。另外，由于包封絕緣層的厚度很 薄，既達到了包封的效果，又減少了包封層的溫差， 因而對改善澆注繞組的熱傳導是非常有益的。另外， 薄絕緣結構還可以在繞組內設置軸向氣道，這樣就可 以增加散熱面，從而給制造大容量干式變壓器提供了 有利的條件。圖1-1為薄絕緣環氧澆注式干變的外形。iIi * lF7圖 1-1 薄絕緣不帶填料的環氧澆注干變的外型薄絕緣樹脂澆注變壓器也可以做成是帶填料的 結構，一般用石英粉作填料，這時絕緣層的厚

13、度將增 加為2.54mm見圖1 - 2）。由于填料的價格大大低于 樹脂的價格，加填料后可使變壓器的制造成本降低， 并對改善樹脂的導熱性能有利，而且，加填料后，變 壓器的外觀也更加光潔。但是加填料必須在嚴恪的工 藝與先進的工裝下來進行。否則，如果攪拌不均勻或 者在澆注過程中發生石英粉沉積現象，就可能使樹脂 的各部分膨脹系數不相同，這樣的繞組在溫度變化時 就可能發生開裂，并使變壓器的抗短路強度降低。為 了增強這種結構的繞組的機械強度，一般在繞組澆注 層內埋設有增強玻璃纖維網格布板。3）澆注式變壓器的繞組型式。澆注式變壓器的繞 組結構主要有下列三種類型： 高、低壓繞組均采用導線繞制的層式繞組，目 前

14、一般采用銅導線， 低壓一般為多層圓筒式、 高壓則 為分段圓筒式，大容量澆注變均采用這種結構。 高壓為銅導線繞制的分段圓筒式繞組， 低壓采用 銅箔或鋁箔繞式繞組 （見圖 1-1） 。當低壓采用箔式繞 組時，目前一般在層間設置DM預浸紙作為層間絕緣，在箔繞機上繞好后只要加熱固化成形即可，這樣低壓 繞組就無需模具與澆注了。箔式繞組除了工藝性好， 可提高生產效率之外，還可以降低橫向漏磁從而使軸 向電動力減小，相應提高了抗短路強度，降低了附加 損耗。這種結構目前在干式配電變壓器中采用較多。圖1-2帶填料的環氧澆注干變的外形圖1-3 高低壓繞組均為箔式的帶填料的 薄絕緣環氧澆注干變外形 高、低壓均為箔式（

15、見圖1-3 ）。高壓做成箔 式結構的分段圓筒式，而低壓則為一般的箔式結構， 這主要是為了更充分發揮波式結構的優點。這種結構 對高壓箔式而言，無論對材料、制造工藝等都有較高 的要求，否則將降低變壓器工作的可靠性。當采用箔 式繞組時輸出容量因受銅（鋁）箔材料的尺寸所限制， 目前一般不超過2500kVA最大也不超過4000kVA。2.繞包式（纏繞式）環氧樹脂干變這種結構的典型代表是ABE公司在20世紀70年代 中期所開發出的“雷神”式變壓器（RESI- BLOC）（見 圖1-4）。這種變壓器低壓一般為箔式繞組，咼壓繞 組則在繞線機上繞包，內模為環氧玻璃布筒。繞包時 邊繞導線，邊繞玻璃纖維，再經過一樹

16、脂槽將浸好樹 脂的纖維纏繞在已繞好的導線上面。待整個繞組繞完 后，再進烘箱加熱固化，使之成為一個整體。繞包式 結構的最大優點是無需專門的模具與專用澆注設備。 但是由于樹脂是常規條件下加入，而不是真空澆注 的，難免在它的內部混有空氣。這就容易引起局部放 電從而降低其運行可靠性，所以為了可靠起見，往往 把設計場強取得低一些，這又將使變壓器的體積增 大。另外，這種繞包式變壓器所費的工時也較多。綜 上所述可知，它的成本將高于一般的澆注式變壓器， 同時運行可靠性也要差-些，因此這種纏繞式結構在 國內僅少數廠家生產，在世界上的應用也遠遠沒有澆 注式多。圖 1-4 繞包式（纏繞式）環氧樹脂干變外形第三節 環

17、氧澆注式干變與浸漬式干變的比較如前所述，迄今在世界的干式變壓器中，主要 是環氧澆注式與浸漬式兩大類型圖1-5為浸漬式敞 開通風式（OVDT干變外形，下面就這兩種類型干式 變壓器的性能做一 綜合比較。（1）從耐受短路的能力看， 無疑環氧澆注式是 最好的。由于它的繞組是在模具內進行整體澆注， 經加熱固化成型，從而形成一個機械強度很高的圓 柱體，因而在結構上具有很高的幅向與軸向機械強 度，無論從運行實踐或突發短路試驗結果都證實了 這點。（ 2 ）從耐受沖擊過電壓的特性以及絕緣特性看， 也以環氧澆注式較好。由于浸漬類干式變壓器主要采 用餅式線圈，而作為餅間絕緣介質的空氣其絕緣強度 又大大低于環氧樹脂，

18、所以相對來說，浸漬式干變的 尺寸較大 （見面1- 6） ，因而相應的 餅間電容較小 ，所 以在沖擊過電壓作用下的過電壓分布特性較差。根據 美國的經驗，即使采用NOME紙、VPI工藝的浸漬式OVD型干變，其BIL（基準沖擊水平）值最高僅能達到 150kV,即相應只能制造35kV級的干變，相反，國際 公認的環氧澆注干變的BIL值可達250kV,即可以制造 66/77kV級的干變。圖1-5浸漬式敞開通風式OVDT干式變壓器外形（a）浸漬式繞組（b）環氧澆注式繞組（未澆注）圖1-6 浸漬OVD型干變與環氧澆注式干變繞組的外形尺寸比較（3）從散熱情況來看，由于環氧澆注式干變采 用層式繞組，在沿其軸向可設

19、置多個散熱風道，故可 以制造大容量干變，相反，如前所述，浸漬式干變由 于采用餅式線圈，其散熱通風情況較差 。 據目前國際 公認，環氧澆注式干變的最大容量可達到 20MVA而 浸漬式干變僅能達到810MVA。因此，要制造高電壓、大容量干變，非環氧澆注 式莫屬。（ 4）就運行時的過載能力而言，對此應進行具 體的分析。首先，從理論上來說，干變的過載能力是 與其熱容量成正比、而與其負載損耗成反比的，再加 以浸漬式干變的自身散熱能力并不優于環氧澆注式 干變，所以，絕對不能簡單地說浸漬式干變的過載能 力就一定優越于環氧澆注式干變。對浸漬式干變而 言，只有當不僅線匝的絕緣采用 NOME紙，而且所有 繞組的絕

20、緣件（如撐條、墊塊等）也都采用NOM紙件來 制造時，這樣的浸漬式干變才具有較強的過載能力。 這是由于，NOM紙是C級絕緣材料，其耐熱溫度可達到220 C,故用它來制造H級（耐熱溫度為180 C）的干 變。一開始就存在有 20%左右的過載熱裕度之故。但 是，就現狀而言，由于NOM紙X1勺價格昂貴，我國目前 生產浸漬式干變的廠家，往往都只是匝絕緣才用它。 因而，這樣的浸漬式干變就不能認為其過載能力優于 環氧澆注式于變 。（ 5）從節能降耗來看，由于目前國內浸漬式干變的主流產品都是H級的，其損耗標準，將顯著高于F 級的環氧澆注式干變。因此，采用H級浸漬式干變（即 所謂OVD干變），顯然對節能不利。（

21、6） 環氧樹脂式干變的防潮及耐腐蝕性能特別好，尤其適用于在極端惡劣的環境條件 下工作；相反，傳統浸漬式干變的主要缺點就是防潮性能差， 且容易吸塵， 在投入運行前需要預熱等。 即使現今采用NOM紙以及真空壓力浸漆（VPI）等新工藝后，雖然這 些缺點得以在一定程度上被克服， 但一些本質性的問 題卻依然存在。 尤其是浸漬的質量在很大程度上將左右這類產品的可靠性與局放性能 有機材料， 都不可能自然降解， 在其運行壽命終結后 都存在降解處理、 回收與再生利用等問題。 國外多年 的經驗證明，這兩類干變在生產制造過程中均不污染 環境，并已實現工廠化的回收處理， 在環保方面不存 在什么問題。尤其是環氧澆注式干

22、變的回收與處理方 面，在歐洲各國早已有成熟的經驗可借鑒。對此。7）在環保方面，無論環氧樹脂或NOM都是（8）浸漬式干變的最大優點是無需澆注設備與 模具，初期投資可以大為節省。另外， 產品設計的 靈活性也較大，特別是油變廠轉產這類產品較容易。（9）環氧澆注干變在燃燒時所釋放的能量較大。 因而，從通過干式變壓器的燃燒試驗來看， OVD類浸 漬式產品較容易。 另外，這類產品耐受熱沖擊的性能 也較好。（10）從運行、 維護和檢修來看， 環氧樹脂干變 的運行維護工作量很小， 相反浸漬式 則工作量較大。 而從產品的修理來看，則浸漬式較容易。第四節 干式變壓器的現狀與發展前景一、干式變壓器的應用場所目前，干

23、式變壓器的應用場所有 :（1）城市及大型工礦區要求防火、 防爆的場所， 如高層建筑、地下建筑、機場、交通樞紐、通信與信 息中心、 重要市政設施， 城市人口密集區、 商業中心 等處的610kV配電變壓器以及35kV電力變壓器。（2）火電廠、水電廠、核電廠的自用電變壓器、 發電機的勵磁變壓器。（3）部分化工、冶金企業的整流變壓器與冶金 電爐變壓器。（ 4 ） 地下鐵道等的牽引變壓器。（5）其他不宜于采用油浸變壓器的場所。二、近年來干式變壓器在盟內外的發展概況 近20年來，隨著世界經濟的發展，干變在全世界 取得了迅猛的發展，尤其是在配電變壓器中，干變所 占的比例愈來愈大，據統計，在歐美等發達國家中，

24、 它已占到配變的4050%在我國，目前干式變壓器 在大、中城市中平均約占15%20%而在北京、上海、 廣州、深圳等城市，約占到 50%左右。從產量上來看， 我國自1 989年第二次城網改造會議之后，干式變壓器 的產量有了顯著的增長，從 20世紀 90年代起，每年大 致以20 %左右的速度遞增， 1999年的總產量已逼近 10000MVA（該值已大大超過了 10年前預測4500MVA） 而2002年的總產量達 20000MVA， 2004年已達 32000MVA這樣的增速，在世界上也是前所未有的。從上述數據可見，目前我國已成為世界上干式變 產銷量最大的國家之一，無論在工廠規模、產品的容量、電壓等

25、方面均已處于世界領先水平三、干式變壓器的市場發展前景展望 目前就世界范圍來看， 環氧澆注干變主要應用于 歐洲以及亞洲的中國、日本、韓國以及東南亞等廣大 地區，而浸漬式干變則主要是美國應用較多，這與 NOME紙的產地是美國等特殊國情有關。總的來說， 就全世界而言， 環氧樹脂式干變的市場占有率要顯著 高于浸漬式干變。在我國， 干變的廣泛采用與快速發展始于 90年代 初。這一方面是由于城網改造需要大量國產的無油化 的防火、防爆干變。另外，也與當時引進歐洲先進的 薄絕緣環氧澆注干變技術， 從而克服了傳統浸漬式干 變的許多缺點，大大提升了干變的技術性能，并使干 變的成本不斷降低，生產效率大大提高等有關。

26、如前 所述，在整個 90年代，干變產量始終維持著每年 20% 以上的高增長率，這在世界上是絕無僅有的。應當認 為，我國在短短幾年內能夠順利實現城網改造的無油 化目標，環氧澆注式干變功不可沒。迄今，我國的環氧澆注式干變無論是工廠規模、 產量或是技術水平都已達到世界先進水平，如前所 述，2004年其總產量已達3200CMVA約占我國干變市場份額的 80%。歐洲一位哲學家曾有這樣一句名言， “凡是存在的， 都是合理的” 。因此，從全世界來看， 預期今后在相當一段時間內， 這兩大類型干變也都會 存在，但由于我國這十多年來在環氧樹脂干變制造技 術上所取得的成就，以及它本身所固有的許多優點， 并考慮到使用

27、部門早已熟習了這類干變的運行維護， 因而，從保證運行可靠性，減少備品、備件的品種以 及提高運行、檢修效率等方面來看，今后還是應繼續 大力推廣使用環氧澆注式干變， 這也與歐洲等發達國 家的先例是完全一致的。第五節 環氧澆注式變壓器的常用鐵心結構環氧澆注式變壓器的常用鐵心結構有拉螺桿結 構和拉板結構 兩 種形式。 圖1-7 為環氧澆注式變壓器 鐵心的典型結構 。由圖 1-7 可知，環氧澆注干式變壓器鐵心的主要 構件為鐵軛夾件、拉螺桿或拉板、鐵芯綁扎、鐵軛夾 緊螺桿或鐵軛拉帶；鐵心的絕緣件為夾件絕緣、螺桿 絕緣或拉板絕緣等。鐵軛的夾緊主要由槽鋼制成的夾件及夾緊螺桿來實現。上、下夾件通過拉螺桿或拉板壓

28、緊繞組，鐵 心的夾緊結構形成框架結構。對于大容量環氧澆注干式變壓器的鐵心，由于質 量比較重(可達304Q)，體積比較大，-般采用腹板 結構。拉板式(b )拉螺桿式圖1-7環氧澆注式變壓器鐵芯的典型結構一上：1Q1 鐵軛夾緊螺桿； 2吊板； 3上夾件； 4旁螺桿；5拉板； 6綁扎帶； 7拉板絕緣； 8硅膠條； 9硅鋼片；10下夾件； 11鐵芯封片； 12拉螺桿第六節 環氧澆注式變壓器繞組的型式澆注式干式變壓器的繞組主要有下列幾種類型： 一、層式繞組其特點為導體疊層繞制而成， 根據設計需要又分 為單層圓筒式、雙層圓筒式、多層圓筒式及分段團筒 式等。（1）單層圓筒式及雙層團筒式繞組多用作澆注 式干式

29、變壓器的低壓 （ 二次） 繞組。單層圓筒式繞組采 用扁導體按螺旋線繞制而成，即取消幅向氣道的單螺 旋式結構。雖然該種繞組繞制簡單，但對澆注干式變 壓器而言，兩頭出線會造成澆注時封堵樹脂困難，因 此設計時應盡量避免使用。該種繞組一般適用于容量 500kVA及以下、電壓3kV及以上的低壓繞組。（2）雙層圓筒式繞組采用扁導體按螺旋線繞制 而成，兩層線匝之間放置層間絕緣或通 風道。繞制 工藝較好，但對大電流低壓繞組要注意螺旋角處的處雙層圓筒式繞組一般適用于容量630kVA及以下、 電壓1kV及以下的低壓繞組。（ 3）多層圓筒式、分段圓筒式繞組多用作澆注 式干式變壓器高壓繞組。 澆注式干式變壓器的層式繞

30、 組與油漫式變壓器層式繞組結構基本相同， 只是采用 的絕緣材料和制造工藝有較大差別， 當高壓繞組采用 多層圓筒式結構時， 若層數一定，則各層的匝數增多， 層間電壓提高， 這樣就造成層間絕緣、 繞組的幅向尺 寸增大。為了改善這種情況， 可采用分段圓筒式結構， 分段困筒式繞組的段間絕緣尺寸可控段間電壓選為 梯形結構。 分段圓筒式繞組要求分段分層合理， 既要 保證段間、 層間和匝間電壓與絕緣配合， 又要求有良 好的澆注性能和散熱能力。 多層圓筒式繞組采用圓導 體或扁導體按螺旋線繞制而成，可以繞成若干個線 層，每層線匝之間放置層問絕緣或通風道 。 繞制工 藝較好，但繞組內側的第 1線層對地電容較大，使

31、雷 電沖擊電壓的起始分布不均勻， 應采取相應措施以改 善沖擊電壓起始分布。二、箔式繞組其特點為由薄而寬的導體疊層繞制而成。 箔式繞 組是采用銅筒 （ 也有干式變壓器采用鋁箔 ） 在專用的 街繞機上繞制而成的， 多用于澆注式干式變壓器低壓 繞組。箔式繞組也可以說是層式繞組中的多層圓筒式 繞組，其特殊之處為每層 - 匝，層間絕緣同時是匝絕 緣。繞組制作時，層間絕緣和端絕緣問時繞入，繞組 的首末端出線端子在繞制前后用氬弧焊固定在銅箔 上。箔式繞組一般采用軸向氣道， 繞制時將相應絕緣 等級的引拔條在相應的匝數位置一同繞入。 筒式低壓 繞組一般由銅母線引出， 這樣就造成了低壓繞組不是 完整的圓形。為了保

32、證低壓繞組與鐵心的電氣距離， 鐵心相應部位也是扁平的， 可以通過減少該部位的疊 片厚度來增大鐵心與繞組間的距離， 但鐵心設計時要 求充分考慮由此引起的鐵心面積的減少。在較大容量的澆注式干式變壓器中， 與用多根導 線繞制的低壓繞組比較， 箔式繞組的優點是空間利用 率高、便于自動化繞制和生產效率高， 另外由于該結 構使得軸向線匝均勻， 安匝趨于平衡， 其抗突然短路 的能力增強。第七節 環氧澆注式變壓器的應用我國從上世紀 80年代末期起，陸續從歐洲 （ 主要 是德國 ）引進了先進的薄絕緣的環氧澆注干變技術， 以此為基礎，十幾年來，經過不斷開拓創新，使這一 技術得到飛速發展， 迄今己更換 了 六代產品

33、，且擁有 自主的知識產權， 同時還積累了豐富的制造經驗。 目 前干式變壓器已經遍布全國各地， 尤其是國家重點工 程、重大項目中，都大量采用環氧澆注式干式變壓器， 取得了很好的運行業績。人們看到的一個不爭的事實是 : 國外的高低壓 電器產品占據著國內的重要市場，而在在國內的重大 工程、重要市場中，唯獨干式變壓器難覓國外產品的 蹤影，干式變壓器基本上不需要進口了。這說明我國 的干式變壓器性能參數和制適技術已經達到世界領 先取平，具有很強的競爭力 。在我國，干式變壓器， 尤其是環氧樹脂真空澆注 干式變壓器， 因其具有一系列優勢和特點， 從而得到 廣泛的應用。 我國以及世界各國干式變壓器的發展通 常均

34、以配電變壓器為主 （約占90%以上），中壓10 35kV系統用的干式電力變壓器居其次，同時在眾多領 域（如地鐵牽引整流、發電機勵磁、鉆井平臺、核電 廠等） 干式變壓器得以廣泛應用。下面對此分別進行 介紹。一、配電變壓器（ 一 ） 電壓干式配電變壓器一次側電壓通常為1OkV， 35kV及以下直接配電的變壓器較少；二次側電壓通常為 0.4 /0.23kV 。為了保證用戶端電壓的穩定， 可對一次 側電壓進行適度調整，有兩種調整方式可供用戶選 擇:（1）無勵磁調壓 : 變壓器必須切斷高低壓側所有 的電氣接線之后， 在高壓側分接端子上進行調整， 調 整范圍為士 2X 2.5%。通常干式配電變壓器都屬于這

35、 一種。（2）有載調壓 : 從供電質量要求及用戶期望來 看，都要求用電側的電壓保持穩定。然 而，當前我 國用電側的電壓卻難以保持穩定， 故而考慮到采用有 載調壓。 問題是， 一方面有載調壓設備價格昂貴， 另 一方面其質量及其性能也不理想， 因而限制了有載調 壓設備的大量應用。而對供電質量要求較高的場所， 如通信 （ 含移動通訊等 ） 、制煙廠、某些制造業等， 為 了保證配電變壓器在帶負荷運行時用戶端電壓的穩 定，往往要求采用有載調壓干式變壓器。 此時可選用 有載調壓開關對一次側電壓進行自動調整， 調壓范圍 為土 4X2.5%。對10kV干式變壓器來說，常配套真空 有載調壓開關，目前最大容量達

36、2500kVA對35kV干 式變壓器，常配套德國M嗔空有載調壓開關（目前配 置Mf真空有載調壓開關的最大容量達16000kVA）。（ 二） 容量通常我們標稱的變壓器容量，即是指額定容量， 也是銘牌上標注的容量。它是由在分接開關位于主 分接時，額定空載電壓與額定電流之乘積所決定的。 這一容量是在正常使用時變壓器能連續輸出的最大 容量；某變壓器的實際輸出容量則由其負載時的電 壓和電流所決定。自然空氣冷卻（AN）時，正常使用條 件下，變壓器可連續輸出100%勺額定容量。10kV配電 變壓器容量通常為302500kVA也生產過容量為 3150、4000kVA的；35kV直接向終端用戶供電的配電 變壓器

37、容量通常也為2500kVA以下。這里要略加說明的是 : 配電變壓器是向配電網直 接供電的，力求深入負荷中心配置，一個車間、一 幢樓房等建筑物最好選配一臺 （ 容量一般以 500 1000kVA為宜）配電變壓器，這樣既能縮小低壓供電 半徑，減少低壓電纜的用量及低壓網絡的線損，又 大大提高了供電的安全可靠性。二、干式電力變壓器隨著城市用電負荷的不斷增加，城網區域性變電 所越來越深入城市中心區、居民小區、大中型廠礦等 負荷中心，35kVA大容量的區域供電干式電力變壓器 也得到應用。目前已經生產了十幾臺 35kV級容量為 16000kVA和20000kVA勺大容量的干式電力變壓器。此 類干式變壓器電壓

38、比通常為 35/1OkV。三、發電機勵磁變壓器電廠發電機勵磁， 已逐漸由傳統的動態勵磁發電 機系統轉變為靜態變壓整流勵磁系統， 而其勵磁變壓 器亦逐步用干式變壓器所取代。 容量較小時常采用三 相干式變壓器； 容量較大時往往采用三個單相干式變 壓器組作為勵磁變壓器組。其電壓等級有 1022kV, 單相額定容量3153000kVA。發電廠高壓通常采用 離相封閉母線進線，相間距較大，故較大容量的勵磁 變壓器通常采用單相結構。 這一靜態整流勵磁系統已 經在水電站廣泛應用，現今新建、擴建的大型火電廠 也在逐漸推廣采用。世界上最大的 700MV水輪發電機 組的勵磁變壓器其單相容量達3MVA三相組成9MVA

39、 已經在 1 999年由我公司研制成功， 2003 年在三峽左 岸發電廠 14臺機組陸續投運發電。四、牽引整流變壓器 隨著城市軌道交通的飛速發展， 適用于城市地鐵及軌道交通的干式牽引擎流變壓器得以大量應用。 電 壓等級通常有1O-35kV,整流脈波數有12脈波和24脈 波，容量有 800、2000、2500、3300、4400 kVA。目 前，國內地鐵及輕軌工程均選用了國產干式牽引整流 變壓器，用戶反映其運行性能良好。五、核電廠用干式變壓器 十幾年來，我國核電事業得以相應發展。各核電 廠相繼選用國產干式變壓器以及組合式變電站。 IE 級 變壓器是用于核電廠核島區域內的變壓器， 這是我國 首次完

40、全依照核安全鑒定程序進行產品鑒定的變壓 器。這不僅標志著我國已具備生產進入核電廠核島區 域的IE級干式變壓器產品的能力，同時還說明了環氧 樹脂 干 式變壓器的高壽命、高安全可靠性。六、冶金電爐干式變壓器 電爐干式變壓器特點是電壓低、電流特別大，運用于大電流冶金電爐。如為某廠生產的電爐變壓器， 容量3500kVA ,低壓側電壓70100V,電流達20000A。 電爐變壓器采用 干式變壓器，也是一種發展趨勢。七、船用及采油平臺用變壓器 為了適應海洋運輸及石油開發的需要，干式變壓器已經走上了海洋船舶及采油鉆井平臺，額定容量 30lOOOOkV,電壓等級 0.38 35kV。八、H橋整流變壓器H喬變頻

41、整流變壓器適用于電機交一交變頻供電 系統。額定容量315- 2500VA,電壓等級通常有3、6kV, 每臺每相39個繞組，可以兩臺組合，通過移相聯結成H喬整流，以抑制大功率變頻裝置的諧波。九、三相五柱式整流變壓器額定容量302500kVA電壓等級10、35kV，用于雙反星形的整流電路中，可以取消平衡電抗器和減 少調壓電流沖擊，且可降低運輸高度。適用于安裝場 地受限制的變壓器或應用于雙反星形的整流系統。十、電氣化鐵道所用變壓器額定容量20315kVA電壓等級27.5kV，聯結組 別有三相Dynll、單相liO、兩相變三相U ynQ適用于 電氣化鐵道牽引變電所、開閉所、裝有自耦變壓器的 變電所、分

42、區所的所用自用電系統。十一、自藕干式變壓器額定容量302500kVA電壓等級10、35k*該種 變壓器可降低成本，適用于電機啟動供電系統。第七節 環氧澆注式變壓器的運行維護和故障處理2000年9月中國工程建設標準化協會制定并頒發 了干式電力變壓器選用、 驗收、 運行及維護規程 ， 在工作時，請按該規程要求執行一、運行前檢查及要求(1) 檢查所有緊固件、連接件是否松動，并重新 緊固一次。但緊固銅螺母時，扭矩不能過大，以免造 成滑絲。(2) 檢查運輸時拆下的零部件是否重新安裝妥 當，并檢查變壓器是否有異物存在，特 別是變壓器風道內、下墊塊上，應作仔細檢查。(3) 檢查風機、溫度控制裝置以及其他輔助

43、器件 能否正常運行運行。二、運行前的試驗(1) 測量三相繞組在所有分接頭位置的直流電 阻和電壓比，并進行聯結組別的判定。(2) 檢查變壓器箱體與鐵心是否已永久性接地。(3) 繞組絕緣電阻的測試，一般情況下(溫度20 30C,濕度W 90%):高壓一低壓及地 300MD (2500V兆歐表) 低壓一地 100MQ (2500V兆歐表)在比較潮溫的環境條件下其絕緣電阻值會有所下降。一般情況，若每1000V額定電壓其絕緣電阻值 不小于2MQ (lmi n25C時的讀數)就能滿足運行要求。 但若變壓器受潮而發生凝露現象，則不論其絕緣電阻 如何，在其進行耐壓試驗或投入運行前，必須進行干燥處理（4）鐵心絕

44、緣電阻的測試，一般情況下（溫度20 30C,濕度W 90%）:鐵心一夾件及地 2MQ （ 2500V兆歐表）穿心螺桿一鐵心及地 2MQ （ 2500V兆歐表）同樣，在比較潮濕的環境下， 其絕緣電阻值會有所 下降。一般情況，若其絕緣電阻值O.IM Q就能運行。但若變壓器受潮嚴重，則在其進 行耐壓試驗或投入運行前必須進行干燥處理。（5）對于有載調壓變壓器，應根據有載調壓分接開 關使用說明書作投入運行前的必要檢查和試驗。（6）若對變壓器作外施工頻耐壓試驗，其試驗電壓 為出廠試驗電壓的 85%。三、投網運行及監視（1）變壓器投入運行前， 應根據電力網電壓測試 值、按其銘牌和分接指示牌將其分接片 （ 對

45、有載調壓 變壓器將有載分接開關 ） 調到合適的位置。 如變壓器 輸出電壓偏高，在確保高壓一次側斷電的情況下， 將分接頭的連接片往上 （ 檔方向 ） 調；如變壓器輸 出電壓偏低，在確保高壓一次側斷電的情況下，將 分接頭的連接片往下 （ 檔方向 ） 調。(2) 變壓器有溫度控制箱和溫度顯示儀時，請 參看其使用說明書先將其單獨調試運行 正常， 將變 壓器投入運行后，再將溫度控制箱和溫度顯示儀投 入運行。(3) 變壓器應在空載時合閘投入運行，其合閘涌 流峰值可達 10倍額定電流，對變壓器的電流速動保護 設定值應大于涌流峰值。(4) 變壓器投入運行后，所帶負載應由輕到重， 且隨時檢查變壓器有無異響，切忌

46、盲 目一次大負載投入。(5) 變壓器負載運行應參照 CB/T 17211一1998干 式電力變壓器負載導則或各公司 干式變壓器技術手冊過載能力曲線。(6) 變壓器退出運行后，一般不需要采取其他措 施即可重新技入運行。但若是在高溫 度下且變壓器已發生凝露現象， 那么必須經干燥處理 后變壓器才能重新投入運行。四、正常運行方式及其處理 為了保證變壓器能正常運行，需對它進行定期檢 查和維護 :(1) 一般在干燥清潔的場所， 每年或更長一點時 間進行一次檢查；而在其他場所，如可能有灰塵或 化學煙霧污染的空氣進入時，每36個月進行一次 檢查。(2) 檢查時，如發現過多的灰塵聚集， 則必須清 除，以保證空氣

47、流通和防止絕緣擊穿。特別要注意 清潔變壓器的絕緣子、下墊塊凸臺處，以及高壓繞 組表面，并使用干燥的壓縮空氣 (2 5個大氣壓 )吹 凈通風氣道中的灰塵。(3) 檢查緊固件、 連接件是否松動， 導電零部件 有元生銹、腐蝕的痕跡。還要觀察絕緣表面有無爬 電痕跡和碳化現象，必要時應采取相應的措施進行 處理。(4) 干式變壓器運行若干年 (建議5年) 后可通過 進行絕緣電阻及直流電阻的測試來 判斷變壓器能否繼續運行。一般無需進行其他測試。五、日常檢查和維護 干式變壓器運行中的維護性檢修反維修項目應 綜合分析各種因素確定。干式變壓器運行監視應符合下列規定 :(1) 應經常監視溫控溫顯儀表的顯示值，其抄表

48、 次數由現場用戶規定； 當干式變壓器超過額定電流運 行時，應及時作好記錄； 應在最大負載運行期間測量 三相電流，并設法保持其基本平衡。（2）干式變壓器運行中應按規定檢查外觀，確 認其處于正常運行狀態；若發現事故癥狀時，應及 時處理。日常檢查項目有 :1）運行狀態 : 電流、電壓、負荷、頻率、功率 因數有元異常。2）溫度有無異常 : 這是日常檢查項目中很重要 的一項，要認真做好。在進行溫度測量時，必須確 保測量儀表本身的準確性。若確認溫度出現異常， 則應立即采取措施。3）有無異常響聲和振動 : 外殼內有元共振音、 鐵板有無振音；有無接地不良引起的放電聲；附件 有無異常響聲和振動 。4）風機冷卻裝

49、置 : 除聲音外、確認有無振動和 異常溫度。5）引線接頭、電纜母線 : 根據示溫涂料變色和 油漆判斷引線接頭和電纜、母線有無過熱。若發現 異常，應退出運行并作檢查修理。6）有載分接開關、觸頭等 : 有無過熱或異常。 若發現異常，應退出運行并作檢查修理。7）繞組鐵心等污染情況 : 澆注繞組是否附著臟 物，鐵心、套管上是否有污染。有異常時應盡早清 掃。8）嗅味: 強度高時，附著的臟物或絕緣件有無 燒焦、發出臭味。有異常時應盡早清掃、處置。9）絕緣件、繞組外觀 : 絕緣件、繞組表面有無 碳化和放電痕跡，是否有龜裂。有異常時應盡早清 掃、處置 。10）外殼 :檢查是否有異物進入、雨水滴人和 污染。11

50、）變壓器室 : 門窗、照明是否完好、溫度是 否正常。（3）下列情況下，干式變壓器應增加巡視檢查次 數:1）新設備或經過檢修、改造后投運 72h內。2）有嚴重缺陷時。3）天氣突變 （ 如大風、大算、大雪、冰雹、 寒冷等） 時。4）雷雨季節，特別是雷雨后。5）高溫季節、高峰負載期間。6）急救超載運行時。（4）干式變壓器在投入運行后， 每隔一定時間 （ 每 年至少一次 ） 應進行一次停電檢查 :1 ）干式變壓器各部位有無塵埃堆積，有無生2）溫控溫顯示值準確度、記錄曾出現過的最 高溫度。3）接頭及各導電部位是否過熱、緊回松弛。4）風機冷卻裝置是否能按設定可靠運行。5）各部位絕緣是否有變色、脫層、龜裂，

51、情 況嚴重要及時向制造廠反映 。6）檢查、檢測干式變壓器接地系統: 接地導體有元損傷、斷裂，連接頭是否松弛、損壞，檢 測整個接地系統是否堅固可靠一一這-檢測對變 壓器及其配電系統是非常重要的 !（5）干式變壓器的投運和停運應符合下列規定 :1）在投運前，檢查和確認變壓器及其保護裝置 是否具備帶電運行條件。2）新投運的變壓器應按有關規定先試運行。3）變壓器明顯受潮或進水時，在投運前應先進 行干燥處理，使絕緣電阻符合表 1-3 規定。4）備用的變壓器具備隨時投運的條件。長期停 運時應定期充 電和啟動風冷裝置 。 干式變壓器投運 時，先空載投電源側；停運時先停負載側，后停電源 側。5）干式變壓器在停

52、運和保管期間應注意防水防 潮和污染以防絕緣受潮、構件生銹。表1-3絕緣電阻測定基準額定電壓（kV）136102035絕緣電阻（MQ ）520203050100六、不正常運行方式及其處理干式變壓器在運行中有不正常現象出現時，應盡 快設法消除并及時做好處理：（1）有下列情況之一時，應立即停運：1）響聲異常、明顯增大，或存在局部放電響聲。 發生異常過熱現象。2）冒煙、著火。3）當發生危及安全的故障而其保護裝置拒絕動 作。4）當附近設備著火、爆炸或發生其他對變壓器 構成嚴重威脅的情況。5）當上述情況發生時，若有備用干式變壓器， 應盡快投入運行。（2）變壓器溫升超過規定時，應按下列步驟檢查 處理：1）當

53、同時裝有溫度控制及溫度顯示裝置時，可 分別讀取其溫度顯示值，判定測溫裝置的正確性。2）檢查變壓器的運行負載和各繞組的溫度，并 與運行記錄中同一負載條件下的正常溫度進行比較核對。3) 檢查變壓器冷卻裝置或變壓器室的通風情況。 當溫度升高的原因是由于風冷裝置的故障時， 值班人 員可按現場規程的規定，調低變壓器運行負載，使變 壓器的溫度下降。4) 在正常負載和風冷條件下，干式變壓器溫度 不正常且不斷上升，并已證明測溫裝置指示值正確， 且認為變壓器發生內部故障時，應立即停運。5) 當干式變壓器在超銘牌電流方式下運行，溫 升盟值超過最高允許值時，立即降低負載。(3) 干式變壓器在低負載運行、溫升較低時，

54、風 機不投入運行。(4) 鐵心多點接地而接地電流較大時，安排檢修 處理。在缺陷消除前采取措施將電流限制在100mA左右，并加強監視。(5) 系統發生單相接地時，監視消弧線圈和接有 消弧線圈變壓器的運行情況。(6) 干式變壓器在保護動作跳閘時，查明原因， 應根據以下因素作出判斷 :1 )保護及直流等二次回路是否正常。2) 溫控與溫顯裝置的示值是否一致。3) 外觀上有沒有明顯反映故障的異常現象。4）輸出側電網和設備有沒有故障。5）必要的電氣試驗結果。6）其他繼電保護裝置的動作情況。（7）干式變壓器跳閘和著火時，應按下列要求處理：1）干式變壓器跳閘后，經判斷確認跳閘不是由 內部故障所引起，可重新投入

55、運行，否則作進一步檢 查。2）干式變壓器跳閘后，停用風機。3）干式變壓器著火時，立即斷開電源，停止風 冷裝置，并迅速采取滅火措施。故障案例樹脂澆注絕緣干式變壓器優點。由于樹脂澆注 絕緣干式變壓器具有運行免維護、壽命長、高可靠 性、高阻燃性等環保特點，運行中維護和檢修工作 量大為減少，又可以安裝在負荷中心，因此被越來 越受到重視和推廣，廣泛地應用到城市及大型工礦 區要求防火、防爆的場所，如高層建筑、地下建筑、 機場、交通樞紐、通信與信息中心重要市政設施、 城市人口密集區、商業中心等處。在我國，目前干式變壓器占配電變壓器的比例逐漸增加，在大、中城市中平均占15%20%而在北京、上海、杭州、 廣州等

56、城市已占到60%以上。案例一：1 現象：某單位的變壓器自投運 6年來一直都 很正常，在2009年3月才出現噪音的。該變壓器容 量是 630kVA。2.判斷：(1) 線圈松動。(2) 螺絲松動。3 處理：(1) 擰緊了所有螺絲，噪音未消除。(2) 用纏電機用的漆布變壓器的所有線圈和鋼 片縫隙添滿，干了以后就沒聲音了。案例二：1 絕緣老化引起變壓器燃燒著火(干式變壓器 起火故障在現場運行中是比較多的)。樹脂澆注絕緣干式變壓器合理的經濟使用壽命 2025年，隨著干式變壓器使用越來越廣泛，投入 使用年限的增大，又由于干式變壓器的設計結構和制 造上的缺陷，加速了干式變壓器絕緣的老化進程。近 幾年 10k

57、V 干式配電變壓器在電網運行中出現燒毀等 問題，經統計分析， 其中 50燒毀的干式變壓器為 絕 緣老化被擊穿所致 。 運行中的干式電變壓器要承受 所加電場和空載損耗、負載損耗等產生的熱量，此外 還有環境（如空氣中的溫度）對絕緣的影響。絕緣材 料在電場強度、熱及其他因素的影響下而導致絕緣老 化，逐漸導致絕緣擊穿，即絕緣完全喪失電氣性能。絕緣老化可分為：（1）初期擊穿。初期擊穿可能是制造上的差錯， 絕緣中存在弱點所致。（2）突發性擊穿。突發性擊穿是產品本來的性 質確定的。（ 3）老化擊穿。老化擊穿是隨著運行時間的增 長，絕緣老化的結果。絕緣老化又分為電老化、熱老化及局部放電對 干式變壓器絕緣的老化。（1）電老化。 干式變壓器絕緣長期在電場作用 下，則將逐漸產生某些物理、化學變化，從而使介質 性能發生劣化，并隨運行時間增長而最終導致絕緣擊 穿，此過程稱為電老化。（2）熱老化