高電壓大容量變壓器絕緣技術(shù)及其應(yīng)用

孫斌

摘要

當(dāng)前社會(huì)，科技發(fā)展迅速，保障電力企業(yè)供電安全尤為重要，而作為電力企業(yè)重要設(shè)備的高電壓大容量變壓器，其絕緣技術(shù)發(fā)展應(yīng)用越來越受到人們的重視。本文介紹了應(yīng)用于變壓器絕緣技術(shù)的材料，絕緣技術(shù)研究中存在的問題和研究思路，詳細(xì)介紹了高電壓大容量變壓器絕緣技術(shù)應(yīng)用，對變壓器絕緣技術(shù)的發(fā)展，具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】高電壓大容量變壓器 絕緣技術(shù) 應(yīng)用

在科技發(fā)展的今天，電力資源已經(jīng)成為人類生產(chǎn)、生活必不可少的部分，所以電力企業(yè)能否安全、有效的保證供電正常，越來越受到人們的重視。在電力設(shè)備中，高電壓大容量變壓器是一類非常重要的設(shè)備，它能否正常運(yùn)行直接關(guān)系到供電系統(tǒng)是否正常。對高電壓大容量變壓器的絕緣技術(shù)研究，在近幾年，隨著電力技術(shù)的發(fā)展，也越來越為研究人員所重視。一些高新絕緣技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠降低設(shè)備投資成本，同時(shí)大幅度提高電力企業(yè)效益，具有重要意義。

1 絕緣材料種類介紹

應(yīng)用于變壓器的絕緣材料品種較多，其中電工陶瓷作為最早的電工用絕緣材料，具有機(jī)械性能高的特點(diǎn)，為早期的研究人員所青睞。但是電工陶瓷又具有不抗沖擊、拉伸性差且易碎的缺點(diǎn)，漸漸的被新型絕緣材料所取代。在國內(nèi)，目前應(yīng)用于高電壓大容量變壓器的絕緣材料多為復(fù)合材料，其中，主要有乙丙橡膠和硅橡膠，另外脂環(huán)族環(huán)氧樹脂和聚四氟乙烯的應(yīng)用也比較多，在國際上一些新型的材料也逐漸出現(xiàn)，并因?yàn)槠涓髯缘膬?yōu)良性能，逐漸被人們接受并應(yīng)用，比如丁基橡膠、烯烴混合物和聚合物混凝土等。另外，具有高強(qiáng)抗氧化能力的硅膠，因?yàn)橥瑫r(shí)具有憎水性和遷移性，近些年來，也開始逐漸應(yīng)用于高電壓大容量變壓器絕緣領(lǐng)域。除此之外，一些氣體絕緣材料、電工塑料、電工絕緣膠和絕緣漆管等，也開始被人們廣泛應(yīng)用到絕緣領(lǐng)域。

2 絕緣技術(shù)研究存在的問題

（1）國內(nèi)的變壓器絕緣設(shè)計(jì)研究一般主要是針對中小型的變壓器，針對大型變壓器的絕緣設(shè)計(jì)研究相對匱乏。雖然近些年來，國內(nèi)眾多研究學(xué)者越來越重視大型高電壓大容量變壓器的絕緣技術(shù)研究，并且取得了一定的成果，但是目前還是存在一定的問題。

（2）變壓器鐵芯損耗的計(jì)算一般通過斯坦梅茲公式計(jì)算，或者鐵芯損耗分離法計(jì)算，這兩種計(jì)算方法都是將鐵芯運(yùn)行時(shí)的磁通頻率和密度，代入斯坦梅茲公式，再將鐵芯體積計(jì)算入內(nèi)，從而得到結(jié)果。但是對于大型的變壓器而言，其運(yùn)行時(shí)，鐵芯各個(gè)部位的磁通密度是不同的，按照一般計(jì)算方法，將會(huì)產(chǎn)生較大偏差。

（3）在繞組損耗計(jì)算的研究中，目前主要有兩種方法，一種是一維Dowell，另一種是二維有限元法，由于兩者均采用了大量簡化措施，進(jìn)行一些簡單的定性分析尚可，如果要反映真實(shí)的情況，這種計(jì)算方法是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

（4）目前，高電壓大容量變壓器已開始大范圍的應(yīng)用，但是相關(guān)的絕緣設(shè)計(jì)能力并未跟上，其中主絕緣設(shè)計(jì)是薄弱環(huán)節(jié)，另外對絕緣薄弱部位的研究工作做得也不夠。

3 變壓器絕緣設(shè)計(jì)研究思路

（1）建立一個(gè)計(jì)算模型，用于準(zhǔn)確計(jì)算變壓器鐵芯損耗，分析不同材質(zhì)鐵芯的磁通密度和頻率變化;

（2）建立三維損耗模型，計(jì)算出繞組損耗，研究繞組損耗的影響因素;

（3）根據(jù)繞組結(jié)構(gòu)對絕緣性能的影響，以及變壓器的絕緣電場特征，最后開發(fā)出適用于高電壓大容量變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)。

4 高電壓大容量變壓器絕緣技術(shù)的應(yīng)用

4.1 環(huán)氧VPL技術(shù)

環(huán)氧VPI技術(shù)是變壓器絕緣技術(shù)中相對復(fù)雜的一類，不僅要考慮絕緣材料的結(jié)構(gòu)性能和特點(diǎn)，還需要綜合實(shí)際需求選擇稀釋比例，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的絕緣效果。一般來說，這項(xiàng)技術(shù)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是VB2645樹脂，通過對樹脂進(jìn)行技術(shù)改造，從而充分發(fā)揮出樹脂的性能。當(dāng)然，為滿足實(shí)際需要，還應(yīng)該運(yùn)用VPI技術(shù)對樹脂進(jìn)行稀釋，稀釋完成后繼續(xù)進(jìn)行合成，合成的過程中，為使樹脂成型，還需要添加固化劑。在應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)時(shí)，需要重點(diǎn)關(guān)注的是樹脂的稀釋參數(shù)，因?yàn)樗苯佑绊懥私^緣系數(shù)，而絕緣系數(shù)又影響了絕緣效果，一旦選擇不當(dāng)，甚至可能損壞變壓器，給電力企業(yè)造成損失。

4.2 多膠膜壓技術(shù)

多膠膜壓技術(shù)以多膠粉云母為原料，進(jìn)行燒包和模壓成型，它的技術(shù)原理與環(huán)氧VPI技術(shù)使用少膠粉云母類似，成型質(zhì)量比較高，能達(dá)到絕緣效果。多膠模壓技術(shù)在現(xiàn)階段已經(jīng)發(fā)展的比較完善，在各個(gè)電力系統(tǒng)中都得到了廣泛應(yīng)用，能夠較好的保護(hù)設(shè)備。而在高電壓大容量變壓器中，它的應(yīng)用能提供給變壓器高質(zhì)量的保護(hù)，以保障變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4.3 LD.F絕緣技術(shù)

LD.F絕緣技術(shù)在經(jīng)歷了相當(dāng)長的一段時(shí)間的發(fā)展之后，目前已經(jīng)形成了較為完善的絕緣體系，而且類型繁多。其中比較常用的技術(shù)是低電壓機(jī)電絕緣技術(shù)，而同步電動(dòng)機(jī)和變頻電機(jī)又是其中具有代表性的低壓機(jī)電絕緣技術(shù)。對于高電壓大容量變壓器而言，LD.F絕緣技術(shù)具有非常明顯的應(yīng)用優(yōu)勢，其優(yōu)勢不僅體現(xiàn)在電器性能優(yōu)良，同時(shí)具有非常好的穩(wěn)定性和優(yōu)良的耐熱性能，而且絕緣厚度相對較小。在實(shí)際應(yīng)用中，LD.F絕緣技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)更為顯著，性能可靠、綠色節(jié)能而且工藝簡單。另一方面，LD.F絕緣技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，也在逐漸改進(jìn)、發(fā)展，其發(fā)展的方向，一個(gè)向耐更高電壓發(fā)展，另一個(gè)就是向更薄的厚度發(fā)展。隨著變壓器的發(fā)展，LD.F絕緣技術(shù)也在持續(xù)完善中，以適應(yīng)更高的絕緣要求。

5 結(jié)論

綜上所述，絕緣技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用是保障高電壓大容量變壓器正常運(yùn)行，從而保障電力系統(tǒng)的平穩(wěn)安全運(yùn)行的關(guān)鍵，是關(guān)系人民能否正常生產(chǎn)、生活的關(guān)鍵。所以，作為相關(guān)研究人員，應(yīng)該不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，開發(fā)更多的絕緣材料和應(yīng)用技術(shù)，不斷提高高電壓電容量變壓器的安全性能和穩(wěn)定性，從而推進(jìn)我國的電力企業(yè)不斷向前發(fā)展。

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