樹(shù)脂澆注絕緣線(xiàn)圈芯節能環(huán)保干式變壓器概述

1.概述近十年來(lái)，樹(shù)脂澆注絕緣干式變壓器在我發(fā)展迅速，廣泛應用于城市供電系統、高層建筑、商業(yè)廣場(chǎng)、酒店、娛樂(lè )中心、地鐵、電力機車(chē)、機場(chǎng)、港口等防火防爆場(chǎng)所以及高污染、高溫潮濕環(huán)境。中經(jīng)濟建設的快速發(fā)展需要大量低損耗、低噪聲的節能環(huán)保干式變壓器。為了滿(mǎn)足市場(chǎng)和用戶(hù)的需求，開(kāi)發(fā)低損耗、低噪聲、高可靠性的干式變壓器勢在必行。干式變壓器是電力系統中的電壓轉換設備，廣泛應用于輸變電領(lǐng)域。干式變壓器因其使用量大、運行時(shí)間長(cháng)，在選擇和使用上有很大的節能潛力。根據相關(guān)數據，在電力系統損耗中，電力干式變壓器約占電力系統總損耗的20 ~ 25%，中小型干式變壓器占系統中所有干式變壓器總損耗的40 ~ 50%。因此，降低電力干式變壓器的損耗，尤其是在整個(gè)供配電系統中占很大比例的配電干式變壓器的損耗，是節約電能、降低電網(wǎng)損失率的較有效途徑。2000年初，家經(jīng)貿委、家發(fā)展計劃委員會(huì )聯(lián)合發(fā)布的《節約用電管理辦法》明確指出，要加快干式變壓器改造，推廣節能型干式變壓器。這是我政府先次將干式變壓器節能問(wèn)題列入相關(guān)法律法規。家電力公司也在準備發(fā)行《配電干式變壓器能效及技術(shù)經(jīng)濟評價(jià)導則》，讓電力用戶(hù)更好的選擇合適的干式變壓器。隨著(zhù)中經(jīng)濟建設的快速發(fā)展。市場(chǎng)和用戶(hù)迫切需要低價(jià)格、低損耗、低噪聲的節能型干式變壓器產(chǎn)品。因為低損耗意味著(zhù)成本增加，各種干式變壓器制造商開(kāi)發(fā)了損耗和噪聲更低、成本略有增加的新產(chǎn)品。2001年以來(lái)引進(jìn)的sc10系列干式變壓器空載損耗和負載損耗分別比sc9低10%和5%，成本增加10%左右。同時(shí)，內少數廠(chǎng)家試制了s11型油浸繞芯干式變壓器，空載損耗和空載電流分別比標低30和70，干式變壓器的噪聲也相應大幅度降低。還介紹了由真空壓力浸漬和nomex紙制成的h級干式變壓器。雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但與環(huán)氧樹(shù)脂澆注相比，在短路電阻、雷電沖擊過(guò)電壓分布、參考沖擊絕緣水平等方面不如環(huán)氧樹(shù)脂澆注，主要原材料依賴(lài)進(jìn)口，成本太高。因此，干式變壓器在中的市場(chǎng)份額很小。二.先進(jìn)創(chuàng )新技術(shù)：作為干式變壓器制造商，隨著(zhù)新材料、新工藝的不斷應用，不斷研發(fā)各種結構形式的節能型干式變壓器。其中，樹(shù)脂澆注絕緣繞芯干式變壓器是目前較好、較突出的節能型干式變壓器。此外，卷芯干式變壓器具有先特的結構和優(yōu)勢，在際和內市場(chǎng)上都具有一定的競爭力。它將成為電力系統和用戶(hù)選擇的主要產(chǎn)品之一。目前，內外還沒(méi)有找到環(huán)氧樹(shù)脂澆注絕緣線(xiàn)芯干式變壓器的生產(chǎn)廠(chǎng)家，我公司早在2000年就開(kāi)始構思和開(kāi)發(fā)。樣品制作成功，樣機于2003年8月通過(guò)武漢高壓所常規試驗、型式試驗和專(zhuān)項試驗。其技術(shù)指標和性能參數優(yōu)越。從節能角度看，產(chǎn)品空載損耗、空載電流、負載損耗比標低30%、70%、20%。從環(huán)保角度考慮，干式變壓器的噪聲也比標降低了30%以上。樹(shù)脂澆注絕緣干式變壓器廣泛應用于人口密集地區，如城市供電系統、高層建筑、商業(yè)廣場(chǎng)、酒店、娛樂(lè )中心、地鐵和住宅區。o級 #p#分頁(yè)標題#e#

噪音水平從60分貝以上下降到48分貝以下，大大改善了人們的生活環(huán)境。絕緣繞線(xiàn)式樹(shù)脂澆注干式變壓器獲得家專(zhuān)業(yè)。三.市場(chǎng)前景西電東送“十五”計劃的實(shí)施，電力工業(yè)的不斷發(fā)展和城市現代化都需要大量干式變壓器。由于樹(shù)脂澆注絕緣干式變壓器在中已經(jīng)使用了十多年，贏(yíng)得了廣大用戶(hù)的認可和認可。Sc11-r系列低損耗環(huán)保樹(shù)脂澆注絕緣干式變壓器是在sc9系列樹(shù)脂澆注絕緣干式變壓器的基礎上開(kāi)發(fā)的新一代節能產(chǎn)品。其技術(shù)性能參數遠優(yōu)于sc9系列產(chǎn)品，節能效果顯著(zhù)，噪音低，價(jià)格僅略高于sc9。是具有世界先進(jìn)水平和內領(lǐng)先水平的新型節能環(huán)保產(chǎn)品，是替代sc9系列干式變壓器的先進(jìn)產(chǎn)品。因此，供電部門(mén)和客戶(hù)對該產(chǎn)品非常關(guān)注和感興趣，市場(chǎng)前景可觀(guān)。四.樹(shù)脂澆注絕緣卷芯干式變壓器的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題早在2000年s11油浸式卷芯干式變壓器研制成功并開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)，我公司就提出了在具有先特結構和優(yōu)勢的卷芯的基礎上開(kāi)發(fā)樹(shù)脂澆注絕緣卷芯干式變壓器的想法，并立即進(jìn)行了開(kāi)發(fā)。sc11-r系列低損耗、環(huán)保型樹(shù)脂澆注絕緣繞線(xiàn)式干式變壓器的技術(shù)方案是在電磁場(chǎng)理論分析、高壓技術(shù)、電場(chǎng)分布、主絕緣電氣強度和高壓試驗技術(shù)的基礎上，結合內外高新技術(shù)和材料的現狀而設計的。解決了電磁計算、結構設計、加工制造中的難點(diǎn)。到目前為止，目前內已經(jīng)制造了各種生產(chǎn)卷芯的設備，也有專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)卷芯的廠(chǎng)家。因此，先先要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題是如何使用專(zhuān)用繞線(xiàn)機在封閉的卷芯(可以是外框的雙框卷芯，也可以是三維排列的三框卷芯)中卷繞芯。無(wú)論截面是階梯形、R形還是復合形)，高低壓線(xiàn)圈都是用無(wú)氧銅絲繞制。如何開(kāi)發(fā)繞組線(xiàn)圈的各種輔助工藝設備和澆注高低壓線(xiàn)圈的專(zhuān)用模具？較后，解決了用環(huán)氧樹(shù)脂真空澆注線(xiàn)圈以及高低壓線(xiàn)圈固化后如何拔出鑄型的問(wèn)題。這是制造樹(shù)脂澆注絕緣線(xiàn)圈鐵芯干式變壓器的關(guān)鍵。五、樹(shù)脂澆注絕緣繞線(xiàn)鐵芯干式變壓器的結構特點(diǎn)及工藝1。卷芯1的結構形式、結構特點(diǎn)及工藝

）、卷鐵心的結構形式：卷鐵心分平面卷鐵心和立體卷鐵心（也稱(chēng)三角形卷鐵心）兩種類(lèi)型。平面卷鐵心結構形式有環(huán)形卷鐵心（如圖1所示）和框式卷鐵心（如圖2所示）。其中框式卷鐵心分為平面排列的單框、雙框（包括帶外框的雙框）和四框式三種。500)this.style.width=500;" onmousewheel="returnbbimg(this)">立體卷鐵心結構形式是按三角形立體排列的三框式卷鐵心。三相帶外框的雙框式卷鐵心和立體卷鐵心的實(shí)體圖如圖3所示。環(huán)形卷鐵心一般用在小容量單相干式變壓器、接觸式調壓器及互感器鐵心中。單、雙框式卷鐵心一般用在單相干式變壓器鐵心上。帶外框的雙框式，四框式及立體排列的三框式卷鐵心主要用于三相干式變壓器鐵心。500)this.style.width=500;" onmousewheel="returnbbimg(this)">圖3框式平面卷鐵心和立體卷鐵心排列結構形狀實(shí)體圖目前生產(chǎn)三相油浸式卷鐵心電力干式變壓器的廠(chǎng)家普遍使用的是帶外框的雙框式卷鐵心干式變壓器，只有少數廠(chǎng)家生產(chǎn)立體排列的三框式卷鐵心干式變壓器。我公司研制的樹(shù)脂澆注絕緣卷鐵心干式變壓器可以是帶外框的雙框式卷鐵心，也可以是立體排列的三框式卷鐵心。2）、卷鐵心與疊片式鐵心相比在結構上有下列特點(diǎn)：疊片式鐵心有接縫，每個(gè)接縫附近有一個(gè)磁通的高飽和區，它是鐵心能量的高損耗區；而卷鐵心是用成卷硅鋼片經(jīng)縱剪開(kāi)料卷出一定寬度的條形卷料，在特制的鐵心卷繞設備上，經(jīng)過(guò)特殊的卷繞工藝卷繞而成的無(wú)接縫卷鐵心。沒(méi)有氣隙和高損耗，噪聲低。卷鐵心與疊片式鐵心結構見(jiàn)圖5所示。疊片式鐵心在剪切加工、搬運、疊裝等過(guò)程中，受到夾具、工位器具的沖擊、碰撞、受壓、摔打等多種機械作用及熱應力作用，使疊片式鐵心的內應力增大；而卷鐵心加工過(guò)程受上列因素影響較小，內應力增大不明顯。疊片式鐵心和線(xiàn)圈需用夾件緊固；而卷鐵心所用的夾件主要是夾緊線(xiàn)圈而不是鐵心，從而有效的提高了線(xiàn)圈的抗短路能力，防止線(xiàn)圈在短路電動(dòng)力的作用下發(fā)生變形。同時(shí)，減少了附加損耗。卷鐵心在生產(chǎn)線(xiàn)上直接進(jìn)行繞制，不需橫剪設備。也不需人工疊片、疊裝、拆插上鐵軛。其高、低壓線(xiàn)圈用特種繞線(xiàn)機繞在鐵心柱上，不用套裝工序，器身裝配只需軸向緊固線(xiàn)圈。這樣不僅消除了由硅鋼片疊裝、鐵心裝配、拆插上鐵軛等過(guò)程造成的鐵心質(zhì)量的波動(dòng)，也避免了線(xiàn)圈套裝過(guò)程中導線(xiàn)絕緣的損壞。而且生產(chǎn)工序大為簡(jiǎn)化，比生產(chǎn)同樣的疊片式鐵心干式變壓器可減少4～5道工序。因此，卷鐵心干式變壓器生產(chǎn)效率高，質(zhì)量穩定可靠。在工藝上，卷鐵心干式變壓器還有下列兩個(gè)特點(diǎn)鐵心退火處理工藝。是卷鐵心干式變壓器必須的工序和關(guān)鍵的工藝，決定了卷鐵心的技術(shù)性能。卷鐵心干式變壓器的空載損耗之所以很低，除設計原因外，嚴把退火處理工藝是其主要原因所在。鐵心真空浸漆工藝。鐵心經(jīng)真空浸漆固化成一個(gè)整體后，不僅可以提高鐵心的機械強度，而且可大大降低干式變壓器的噪聲，這就是卷鐵心干式變壓器抗短路能力強，噪聲小的原因之一。由于卷鐵心干式變壓器與傳統的疊片式鐵心干式變壓器的結構和工藝流程不同，先具風(fēng)格。因此，卷鐵心干式變壓器具有比同容量等級的疊片式鐵心干式變壓器的空載損耗小、勵磁電流小、噪聲小，加工工序少、省材料的優(yōu)點(diǎn)。例如，平面排列的s11型卷鐵心干式變壓器與新s9型疊片式鐵心相比，其空載電流下降70～80，空載損耗下降30～45，噪聲水平下降7～10分貝，硅鋼片利用率可達99以上，節省硅鋼片10～15；立體排列的s13三角形卷鐵心高效節能干式變壓器，其空載損耗、負載損耗、空載電流、運行噪聲與新s9型疊片式鐵心相比，分別下降了44、7、90和13db。而與s11型標準相比，在不增加材料成本的情況下，空載電流和運行噪聲分別大大下降。由此看來(lái)，隨著(zhù)卷鐵心干式變壓器結構的不斷創(chuàng )新，制造工藝的不斷提高和成熟，中小容量的卷鐵心干式變壓器必將有更大的發(fā)展。2、線(xiàn)圈制造和澆注的工藝線(xiàn)圈制造的工藝過(guò)程打破了傳統的疊鐵心線(xiàn)圈繞制工藝。由于卷制的鐵心為封閉型，因此在繞線(xiàn)時(shí)，繞組骨架筒和帶卡口的齒輪圈被設計成兩個(gè)半圓部分。骨架筒與齒輪圈在鐵心的心柱上裝成一體，在專(zhuān)用的卷鐵心繞線(xiàn)設備上連續繞制低、高壓線(xiàn)圈并進(jìn)行絕緣處理。它采取了相應的有效措施，主要是加強線(xiàn)圈的層間絕緣，注意安匝平衡，采用新型層間接線(xiàn)，改善線(xiàn)圈電場(chǎng)分布。同時(shí)應用新型氣道槽，保證其主絕緣距離和滿(mǎn)足散熱的要求。帶外框的雙框式卷鐵心的線(xiàn)圈繞制時(shí)根據繞線(xiàn)機的結構按鐵心柱的順序進(jìn)行繞制。先繞制旁邊的鐵心柱，再繞中間的鐵心柱，然后繞制另一邊的鐵心柱。低壓線(xiàn)圈一般采用雙層圓筒式。繞制時(shí)先粘接好用樹(shù)脂制作的骨架筒。再按圖紙要求做好起頭并固定在夾具上，然后開(kāi)始繞制低壓線(xiàn)圈。層間和換位處用絕緣材料墊平。有氣道時(shí)，應按圖紙要求放置氣道槽，并綁扎平整。線(xiàn)圈繞制好后，彎好出頭也固定在夾具上。在繞制過(guò)程中，應對骨架筒、先層線(xiàn)或氣道槽的內、外徑進(jìn)行檢測和記錄，及時(shí)調整直至符合圖紙要求。包扎好外絕緣后，低壓線(xiàn)圈就繞制好了。檢查無(wú)誤后，按圖紙要求放置高、低壓間的主空道氣道槽。用絕緣材料填平后綁扎平整。主空道氣道槽和線(xiàn)圈內的氣道槽應按圖紙要求在線(xiàn)圈制造前先用模具制好后備用。按圖紙要求開(kāi)始繞制高壓線(xiàn)圈，線(xiàn)圈的層間和端部絕緣處用絕緣材料墊平。出頭和各分接頭按圖紙所示位置正確排列。然后包扎好外絕緣。焊好出頭和各分接頭。本公司生產(chǎn)的產(chǎn)品是薄絕緣結構。線(xiàn)圈的內外絕緣均為2mm左右，有著(zhù)良好的散熱效果。在封閉的卷鐵心上繞制好高、低壓線(xiàn)圈后，裝好夾件、墊腳、輔助夾具等鐵心零件。將干式變壓器吊出繞線(xiàn)設備后豎立起來(lái)。裝好特殊的澆注高、低壓線(xiàn)圈的模具后，同卷鐵心一起，送入引進(jìn)德hedrich公司的真空澆注設備中進(jìn)行真空干燥。同時(shí)，由環(huán)氧樹(shù)脂及配料經(jīng)澆注生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)計量、混料、攪拌、真空脫氣后在真空狀態(tài)下按規定的澆注工藝從線(xiàn)圈底部對線(xiàn)圈進(jìn)行真空澆注，將線(xiàn)圈包封起來(lái)。再送入烘爐中按規定的加熱固化曲線(xiàn)進(jìn)行固化。線(xiàn)圈采用了新型的優(yōu)質(zhì)絕緣材料增強,用純樹(shù)脂在真空狀態(tài)下加壓注入，再按規定的技術(shù)要求固化成型。線(xiàn)圈經(jīng)固化成型后，在繞組的層間、段間、匝間均能浸透樹(shù)脂。導線(xiàn)和絕緣材料緊密地結合，形成堅固的剛體結構。環(huán)氧樹(shù)脂和玻璃纖維形成鋼筋混凝土那樣堅固的玻璃鋼，具有高強度的機械性能和良好的電氣性能，有著(zhù)良好的動(dòng)、熱穩定能力。而且樹(shù)脂和其他絕緣材料固化形成的復合絕緣熱膨脹系數和繞組中所用的銅的熱膨脹系數兩者基本接近。不存在干式變壓器運行中由于熱脹冷縮而產(chǎn)生的繞組導體與絕緣材料之間的機械應力，從根源上消除了龜裂現象。采用f級或h級的絕緣材料和樹(shù)脂可分別制造f級或h級的干式變壓器。線(xiàn)圈固化并自然冷卻后，經(jīng)脫模、打磨整形、器身裝配、引線(xiàn)焊接、總裝配、成品試驗、外觀(guān)處理等工序，產(chǎn)品檢驗合格就可以出廠(chǎng)了。六、結束語(yǔ)總體來(lái)講，由于節能、環(huán)保型樹(shù)脂澆注絕緣干式卷鐵心干式變壓器必須在一系列專(zhuān)用設備和生產(chǎn)線(xiàn)上進(jìn)行制造，因此需要必備的設備。如計算機控制的卷鐵心開(kāi)料機、鐵心卷繞機、計算機自動(dòng)溫控退火爐、卷鐵心專(zhuān)用繞線(xiàn)機等設備。同時(shí)，須研究設計制造特殊的澆注模具和各種輔助工藝裝備。由于樹(shù)脂澆注絕緣卷鐵心干式變壓器的制造方式與疊鐵心干式變壓器的制造方式在結構上有著(zhù)根本上的區別，因此樹(shù)脂澆注絕緣卷鐵心干式變壓器整個(gè)制造過(guò)程的技術(shù)、工藝路線(xiàn)需要重新制定，并需要編制大量的工藝文件。sc11-r系列卷鐵心干式變壓器的主要創(chuàng )新點(diǎn)在于節能、環(huán)保型樹(shù)脂澆注絕緣卷鐵心干式變壓器徹底改變了鐵心結構，打破了傳統的疊鐵心線(xiàn)圈繞制工藝。特別是在鐵心和線(xiàn)圈已成為一個(gè)整體的情況下，采用特殊的澆注高、低壓線(xiàn)圈的模具對線(xiàn)圈進(jìn)行真空澆注、固化和脫模。sc11-r系列樹(shù)脂澆注絕緣卷鐵心干式變壓器所研究的技術(shù)屬內先創(chuàng )，是在消化吸收內外高新技術(shù)的基礎上，自行開(kāi)發(fā)研制的。從內外中小型干式變壓器發(fā)展動(dòng)態(tài)來(lái)看，就低損耗而言，非晶合金鐵心干式變壓器在減少空載損耗方面有其特殊的優(yōu)越性，空載損耗比產(chǎn)9系列疊片式鐵心干式變壓器下降70％～80，空載電流可下降80左右。內外均有樣機。雖然近幾年在內推廣力度較大，但至今收效甚微，其主要原因一是目前材料依賴(lài)進(jìn)口，價(jià)格高（是硅鋼片材料的2～3倍），二是加工和裝配工藝不很成熟，質(zhì)量不穩定，造成干式變壓器放電或擊穿。但是，從滿(mǎn)足低損耗、低噪聲來(lái)說(shuō)，卷鐵心干式變壓器兼顧了兩者的優(yōu)點(diǎn)，填補了疊片式鐵心和非晶合金鐵心之間的空白。其關(guān)鍵技術(shù)是改變了鐵心和線(xiàn)圈的結構及傳統工藝制作方式，損耗低、噪聲小，是內外當前中小型干式變壓器的發(fā)展趨勢，符合環(huán)保要求。也是世界上干式變壓器生產(chǎn)廠(chǎng)家急于開(kāi)發(fā)的項目。因此，正是樹(shù)脂澆注絕緣卷鐵心干式變壓器的這種技術(shù)將推動(dòng)內同行業(yè)把我中小型樹(shù)脂澆注絕緣干式變壓器的設計和制造技術(shù)提高到一個(gè)新的階段。#p#分頁(yè)標題#e#