干式变压器设计论文.doc

1、1摘要树脂浇注干式变压器是应用最为广泛的干式变压器。其绕组表面由高质量的防护材料组成，进而形成一个覆盖层。即使是在尘埃、潮湿等恶劣环境条件下，对浇注绝缘干式变压器都不会产生影响；其采用的以环氧树脂为基料的绝缘胶具有较强的难燃性，因而不会在发生火灾时助燃；浇注成型绕组的热容量大，因而超铭牌额定值运行能力也强；同时它不像油浸式变压器那样需要定期试验及长期停运后通电干燥处理等措施，简便的维护使得它更受人们青睐。可以预见，随着国民经济的发展，人们对树脂浇注干式变压器的需求量将迅猛增加，同时，对我国的变压器研究事业将产生重要推动作用。本文在介绍了干式绝缘变压器基础知识的基础上，概述了树脂浇注绝缘干式变压

2、器的技术规范及结构特点，而且，对于生产实际中可能遇到的技术问题，也给出了一些意见及解决方案。在此基础上介绍了其设计理论基础及主要工艺流程，并且以 SCB10-1300/35 为例，列出了树脂浇注干式变压器如何进行材料的选取以及设计的详细计算过程，包括从变压器铁心、绕组、绝缘、损耗、短路阻抗到树脂等绝缘材料的重量等。由于电子计算机已经成为科学研究领域中一个不可缺少的工具，在变压器制造业也得到广泛应用。关键字：树脂浇注，绕组，干式变压器，技术规范，SCB10-1300/35Abstract2The surface of resin-pouring dry transformer is made o

3、f high quality material protection，forming covering layer.Even if it is taken to some terrible environment such as dusty、wet environment , resin-pouring dry transformer still wont be subjected to persecution .It adopt epoxy resin as insulating compound .Because of the nonflame itself,it cant support

4、 combustion when the fire takes place. Thus the use of the resin-pouring dry transformer has made a great significant development for our countrys power industry.This thesis firstly introduces the structure and characteristics of the resin-pouring dry transformer, and some resolvents of the techniqu

5、e problem that might meet in actual production. On this basis, the thesis introduces the design theories foundation and main technological flow of the resin-pouring dry transformer.and takes the SCB10-1300/35 as an example listed the calculating process in the process of design and also gives some g

6、ood ideas on how to select stuff for the main parts of the transformer.Keywords: ,Castresin，winding ，Drytype transformer，Technical characteristic ，SCB10-1300/353目录1 绪论 .11.1 干式变压器发展概况 .11.2 干式变压器类型 .31.3 干式变压器结构及优点 .62 树脂浇注绝缘干式变压器设计的理论基础 .82.1 绝缘材料的选择 .82.2 铁心的选择 .92.3 绕组的选择 .102.4 环氧树脂浇注工艺特点 .113 树

7、脂浇注绝缘干式变压器设计的计算 .153.1 变压器设计计算的任务 .153.2 变压器设计计算步骤 .163.3 树脂浇注干式变压器设计的详细计算 .174 总结 .35参考文献 .37致谢 .39附录一：英文参考资料 .40附录二：英文参考资料中文翻译 .5201 绪论1.1 干式变压器发展概况19 世纪初英国法拉第确定了电磁感应原理后，1885 年，匈牙利拉提、德利、齐佩诺夫斯基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。最初制成的配电变压器及其后的一段时间内制造的变压器，均是以空气绝

8、缘介质的干式变压器。为了满足远距离电力输送的需求，就必须提高输电电压等级，这样就势必寻找提高电力变压器绝缘结构耐电强度的途径，于是矿物质油作为电力变压器的绝缘介质而被广泛应用于电力变压器中，从而产生了油浸式变压器。半个多世纪以来，世界上许多城市都以极高的速度向现代化发展。随着城市的发展，城市供电负荷逐年增长。为了确保安全，人们迫切需要一种既可深入负荷中心又无燃烧危险的变压器，而油浸式变压器在这方面却有它不可避免的缺陷。干式变压器由于具有结构简单、维护方便、防火、阻燃、防尘等特点，正好能够满足人们的迫切需要，因此，近年来在国内得到迅猛发展（见图 1-1）。干式变压器广泛安装使用在工业与民用高层建

9、筑内，以及矿山、井下、地铁、船舶、机场及火车站等地。我国干式变压器制造技术在自主开发基础上，引进了德国、瑞士、意大利、葡萄牙等国多家公司的有关 10kV、35kV 干式变压器系列的设计，制造等多种技术，并已批量生产 10kV、35kV 干式变压器，技术水平与产品质量与国外相当。随着干式变压器的推广应用，其生产制造技术也获得长足发展，可以1预测，未来的干式变压器将在如下几方面获得进一步发(1)节能低噪：随着新的低耗硅钢片，卷绕铁心结构，箔式绕组结构，环境保护要求，噪声研究的深入，以及计算机优化设计等新材料、新工艺、新技术的引入，将使未来的干式变压器更加节能、更加宁静。图 1-1 干式变压器(2)

10、高可靠性：提高产品质量和可靠性，将是人们的不懈追求。在电磁场计算、波过程、浇注工艺、热点温升、局放机理、质保体系及可靠性工程等方面进行大量的基础研究，积极进行可靠性认证，进一步提高干式变压器的可靠性和使用寿命。(3)环保特性认证：以欧洲标准 HD464 为基础，开展干式变压器的耐气候(C0、C1、C2)、耐环境(E0、E1、E2)及耐火(F0、F1、F2)特性的研究与认证。(4)大容量：从 502500kVA 配电变压器为主的干式变压器，向21000020000kVA/35kV 电力变压器拓展，随着城市用电负荷不断增加，城网区域变电所越来越深入城市中心区、居民小区、大型厂矿等负荷中心，35kV

11、 大容量的小区中心供电电力变压器将获广泛应用。(5)多功能组合：从单一变压器向带有风冷、保护外壳、温度计算机接口、零序互感器、功率计量、封闭母线及侧出线等多功能组合式变压器发展。 (6)多领域发展：从以配电变压器为主，向发电站厂用变压器、励磁变压器、地铁牵引整流变压器、大电流电炉变压器、核电站、船用及采油平台用等特种变压器及多用途领域发展。 其中，用于城市地铁及轨道交通的干式牵引变压器，电压有 10、20和 35kV 三个等级，容量有 800、2500 和 3300kVA，为减少谐波污染，从12 脉波整流发展到 24 脉波整流。 可以预言，21 世纪的配电变压器将属于性能优越、低噪声及节能的干

12、式变压器。1.2 干式变压器类型目前，我国生产的干式变压器，按其制造工艺可分为四类：树脂浇注式。浸渍（空气）式。绕包绝缘式。复合式。1.2.1 树脂浇注绝缘干式电力变压器树脂浇注式的工艺特点就是必须依靠模具并采用专用浇注设备，在真空状态下使线圈浇注成型。它又分为有填料树脂浇注和无填料树脂浇注两种类型。有填料树脂浇注绕组，由于在树脂中加入石英粉作为填料，可使树脂机械强度增加，膨胀系数减小，导热性能提高，从而可降低材料成本，且3绕组外观较好。有填料树脂浇注又分为厚层有填料树脂浇注和薄层有填料树脂浇注两种形式。变压器高压线圈导线全部被玻璃纤维增强的薄层树脂包封，浇注原料为进口材料，不加任何填料，绝缘

13、层厚度仅为 1.52mm。因而大大加强了树脂包封层的机械强度。同时，树脂包封层即韧又薄，富有弹性，可随线圈一起膨胀或收缩，不会发生开裂。另外，在线圈内设置轴向气道，可以增加线圈的散热面，从而散热能力好，产品过载能力强。低压线圈采用铜箔绕制，在层间用 DMD 预浸纸作为绝缘层，在箔绕机上绕好后再加热固化成型，这种箔绕线圈可以降低变压器辐向漏磁，从而使轴向机械力减小，相应提高了抗短路强度，降低附加损耗。此外由于线圈是整体浇注，所以机械强度高抗电路能力强。树脂浇注绝缘的特点：(1)阻燃。环氧树脂为基料的绝缘胶，由于其自身的难燃性，因而不会在发生火灾时助燃。(2)防潮和耐尘。由于绕组表面喷了三防漆，形

14、成了覆盖层，因而在尘埃、潮湿等恶劣环境条件下，对浇注绝缘干式变压器不会产生影响。3)结构坚固。绕组表面包封以绝缘胶的包封层，故绕组的机械强度提高，因而抗短路强度也相应提高，一般均能可靠地通过短路试验。(4) 超铭牌额定值运行能力强。浇注成型绕组的热容量大，因而其超铭牌额定值运行能力也相应提高。(5) 维护简便。浇注绝缘干式变压器无需像油浸式那样，需要定期试验及长期停运后通电干燥处理等维护。浇注绝缘干式变压器是我国目前干变生产厂家最多，年生产量最大的产品，该技术产品引进的厂家也最多。41.2.2 浸渍式干式电力变压器该种变压器生产历史最长，制造工艺也比较简单，但由于此种变压器受外界环境影响比较大

15、，体积也比较大，比不上树脂，在国内外产量趋于减少，年产仅数万 kVA。但有的用户仍然采用，主要是散热条件好，最热点温度比平均温升高出不多，温度比较均匀，过负荷能力强，热寿命长。1.2.3 绕包绝缘干式电力变压器 绕包绝缘干式变压器又称缠绕式树脂全包封干式变压器。绕组采用浸有树脂的长玻璃纤维丝用直绕和斜绕的方法把绕组包封起来，绕组在烘箱中边旋转边加温烘干。由于不需要模具，因此生产的灵活性较好。这种结构的绕组防开裂、抗短路能力优于浇注变压器。但是，由于无模成型使绕组外观比不上浇注式。而且绕包变压器价格贵，所以在中等容量范围内，其竞争力要比树脂型的低。但对 10MVA 及以上较大容量变压器，因绝缘更

16、薄，故散热好。1.2.4 复合式绝缘干式电力变压器 混合式绝缘干式电力变压器兼有浇注绝缘和浸渍绝缘干式电力变压器的某些优点。通常高压绕组部分采用浇注绝缘，而低压绕组部分采用浸渍绝缘。这种结构方式可减少浇注设备的投资，而且在长期不用后在投入运行时不需要进行干燥处理。另外，还有一种混合式绝缘干式电力比亚其，其高压绕组采用绝缘浇注的绕组，而低压绕组采用铜箔绕制的箔式绕组，层式绝缘则采用环氧树脂布，经加热固化形成一整体，绕组有环氧树脂端封，天津变压器总厂，原福州变压器厂生产的 1600kVA 干式电力变压器即采用此结构。51.3 干式变压器结构及优点无论是哪种干式变压器，其基本结构包括是相同的，都包括

17、：铁心、高低压线圈、铁心夹件、支撑件、防护外壳、风冷装置和热保护装置等（见图 1-2）。图 1-2 干式变压器基本结构干式变压器同油浸式变压器相比较具有以下明显优点：1) 干式变压器避免了由于运行中发生故障而导致变压器油发生火灾或爆炸的危险。由于干式变压器绝缘均为难燃材料，即使运行中变压器发生故障而引发火灾或有外来火源，也不会是火灾灾情扩大。62) 干式变压器不会像油浸式变压器那样存在漏油问题，更无变压器油老化等问题，干式变压器的运行维护和检修工作量大为减少，甚至可以免维修。3) 干式变压器一般为户内式装置，通常可以和开关柜安装于同一室内，并和开关柜共用同一外壳，从而减少安装面积。4) 干式变压器由于无油，故其所属附件也少，也无密封等问题。总之，与传统的油浸式变压器相比，干式变压器体积小，重量轻，占地空间小，安装费用低，防火消防措施简单。因无火灾、爆炸之虑，可分散安装在负荷中心，充分靠近用电点，从而降低线路造价和节省昂贵的低压设施费用。冷却方式一般采用空气自然冷却(AN)。对于任何防护等级的变压器，都可配置风冷系统(AF)，以提高短时过载能力，确保安全运行。