35?kV干式接地變壓器的技術和結構特點

劉利艷

摘 要：隨著環氧澆注干式變壓器技術水平的提高，現在越來越多的接地變壓器也做成環氧澆注式。該文筆者即結合個人實踐工作經驗與相關參考文獻，闡述了35 kV干式接地變壓器結構設計要點，特別是對局部放電量的控制進行了粗淺的分析。同時為了更加清楚地為廣大同行揭示變壓器的結構設計要點，還對其接線、原理、特性以及在設計中注意的問題進行分析，以期通過粗淺闡述，能夠為廣大同行在今后35 kV干式接地變壓器的設計上提供全新的思路與建議，以供參考。

關鍵詞：干式接地變壓器 局部放電量 結構特點

中圖分類號：TM72 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）02（c）-0046-02

1 主要技術性能參數

筆者公司生產的DKSC-800/35-200/0.4干式接地變壓器其主要技術參數如下。

型號：DKSC-800/35-200/0.4；高壓額定容量：800 kVA；高壓額定電壓：（35±2×2.5%）kV；低壓容量：200 kVA；低壓額定電壓：0.4 kV；中性點電流：30 A；聯結組別為：ZNyn11；短路阻抗：6%；零序阻抗：<100 Ω/相。

筆者公司生產的35 kV干式接地變壓器具有損耗低、噪聲低、溫升低、局放低、承受短路能力強等特點。

2 干式接地變壓器設計要點

2.1 產品鐵心磁通密度的選取

考慮到接地變壓器正常情況下為空載運行，為降低空載損耗，故接地變壓器的磁通密度取的相對低一些，筆者公司一般選擇在1.55 T左右。

2.2 繞組電流密度的選取

對于l0 s的工作時間，電流在繞組中產生的熱量全部用來使繞組的溫度升高。按照國家標準GB1094.5—2008的規定可知：絕緣耐熱等級F級，當選用銅導體，且θ1=350 ℃，θ0=140 ℃時，允許的最大短路電流密度為：

=48.15 A/mm2

對于2 h的工作時間，可按照GB/T 1094.12-2013，也可依據各自公司的超銘牌運行能力曲線得到相應的超銘牌運行能力，進而得到相應的電流密度。

2.3 兩個半相繞組的絕緣距離

從干式接地變壓器的例行試驗來看，兩個半相繞組在外施耐壓下處在同一電位。在做感應耐壓試驗時，兩個半相繞組之間的電壓也較小，而對于雷電沖擊試驗來說，兩個半相繞組的電壓較高，故兩個半相繞組的絕緣距離應按雷電沖擊電壓來確定。

2.4 繞組設計呈不對稱結構

一般在系統不平衡電壓較大時，接地變壓器三相繞組做成平衡繞組。當系統不平衡電壓較小時，將接地變壓器三相繞組做成不平衡繞組，人為地造成三相繞組不平衡，適當提高接地變壓器中性點的電位，以滿足測量系統的門檻電壓。一般情況下，在接地變壓器A相繞組設置-1%的調偏抽頭。

2.5 零序阻抗和短路阻抗

當接地變中性點直接接地時，零序阻抗決定著故障電流的大小。當接地變壓器經小電阻接地時，零序阻抗決定著變壓器各相對的電壓分布。

可以按雙繞組電力變壓器正序漏抗的計算方法計算接地變的零序阻抗。對有二次繞組的接地變壓器來說，還應計算一、二次繞組的短路阻抗，計算方法同雙繞組電力變壓器。

2.6 局部放電量控制

對35 kV級干式電力變壓器，根據標準要求，根據用戶對局部放電量≤10pC的要求，筆者公司專門進行了高電壓產品低局放研究。制作了DKSC-800/35-200/0.4干式接地變壓器1∶1的模型繞組，經過反復試驗，得出測量電壓、絕緣距離、工作電壓Uw和局部放電量及電場強度的關系。

利用研究結果進行產品的絕緣結構設計，使繞組段間和層間的電場分布均勻；為保證大容量產品繞組內部不出現應力裂紋和繞組表面無裂紋，設計時合理地布置高壓繞組的冷卻風道及調壓分接凸臺結構；利用前期35 kV產品制造經驗，摸索出了一套成功的澆注方法、固化曲線及成品繞組的特殊工藝處理，改善和消除了線圈的內部應力；在產品繞組的繞制過程中，調整繞組內部絕緣材料的放置方法使其在力學上更趨合理。從而防止了繞組內部裂紋的出現，使成品繞組的外觀及放電量達到了預期的目的，其局放一般為5～8 pC，保證了產品的安全運行及使用壽命。

35 kV產品的澆注工藝中最顯著的特點是：準確、耐磨損的高壓計量泵技術，靜態混料器連續混料方式，全自動定量澆注技術；連續的在線脫氣技術，真空澆注后加壓滲透技術，有效地控制了產品的局部放電量。

3 結構設計要點

3.1 鐵心結構

鐵芯選用優質冷軋硅鋼片，45°階梯全斜接縫結構，利用五級步進剪片與疊鐵工藝，改善了接縫處的磁通分布，減少了鐵芯的振動能量。鐵芯進行一體固化與表面用絕緣樹脂密封工藝，有效地降低了空載損耗、空載電流和鐵芯噪音。

3.2 繞組結構

高、低壓繞組均采用無氧銅導線繞制，絕緣采用無堿玻璃絲布帶增強，薄絕緣，真空加壓澆注。環氧澆注接地變壓器的高壓繞組采用Z型接法，且每相的兩部分繞組徑向排列，稱為內繞組和外繞組。由于對產品局部放電量的控制，該產品內、外繞組做成兩個獨立繞組。繞組的結構型式為多段分層式，這樣繞組的電場分布更加均勻。

繞組的導體采用優質無氧銅桿經多次冷拉成矩形的線材，其面與面的交接處都做成較大的圓弧狀，不存在尖角毛刺，繞組內導體沿面處電場分布較為均勻，畸變系數小。

繞組采用Z形接法，由于電壓等級較高和局部放電量的要求，對于連接線之間絕緣距離也有很高的要求。筆者公司設計了多種接線方式，并在模型繞組上進行反復試驗，最后確定了如圖1所示出線示意圖。

4 實測數據

筆者公司生產的DKSC-800/35-200/0.4干式接地變壓器，經過試驗所有數據均合格，測試數據如表1所示。

該產品自2013年7月投入運行至今運行狀況良好。

參考文獻

[1] 張奕.環氧澆注接地變壓器局部放電量的控制[J].變壓器，2004，41（4）：27-29.

[2] 崔立君，張茂魯，張洪，等.特種變壓器理論與設計[M].北京：科學技術文獻出版社，1996.