基于電氣控制的礦山設備干式變壓器結構技術性能比較

李高清，薛 彪

（隴東學院電氣工程學院，甘肅 慶陽 745000）

現今，我國主要采用的礦山設備干式變壓器主要有兩種，分別為樹脂澆注式干式變壓器與浸漆式干式變壓器。其中樹脂澆注式干式變壓器主要是由歐洲制造的，浸漆式干式變壓器主要是由美國制造。這兩種干式變壓器均采用的是電氣控制系統。為了判斷哪種干式變壓器更適用于采礦，根據礦山采礦過程的環境以及干式變壓器的結構技術性能進行綜合的比較，然后對干式變壓器進行正確的選擇。

1 干式變壓器結構技術性能比較

本文主要對現今使用較為廣泛的樹脂澆注式干式變壓器與浸漆式干式變壓器的性能進行比較。其中，樹脂澆注式干式變壓器主要的性能是高絕緣強度、強抗短路性能、高防災性能、優越的環保性能，同時還具有安裝過程簡單、高度要求較低、維護工程簡單，不需要建立單獨的空間對其進行安裝、運行效率高、體積小、成本低等優勢。浸漆式干式變壓器主要的性能包括高靈活性、強過載性能、較好的防火、防潮性能、環保性能等，同時還具有體型小、安裝簡便的優勢。下述對兩種干式變壓器的性能進行比較，為采礦作業干式變壓器的選擇提供有力的支撐。

1.1 耐受短路性能比較

對于樹脂澆注式干式變壓器來說，樹脂在一定溫度條件下具有很好的流動性，此種變壓器主要采用先進的澆筑工藝對樹脂進行澆筑，在干式變壓器周圍形成完整的剛體線圈，因此，在發生短路情況時，該干式變壓器的電動力具有強大的耐受能力。

另外，樹脂澆注式干式變壓器結構中不存在墊塊，導線在其中不會受到彎曲應力。根據調查發現，樹脂澆注式干式變壓器極少因為短路性能差出現損壞。所以，樹脂澆注式干式變壓器具有極強的耐受短路性能。

而浸漆式干式變壓器最大的優勢就是強抗壓性能，在巨大的壓力下，浸漆式干式變壓器產生的變形情況很小，并且具有很強的撓性，在浸漆固話后，其表面很堅固，采用鋼絲球在上面進行擦拭也不會留下痕跡。浸漆式干式變壓器結構主要是采用的是餅式線圈，而餅式線圈之間是采用墊款進行間隔與支撐的，導線與鐵心之間采用的是電調進行連接與支撐，導致導線會受到較強的彎曲應力，出現耐受短路故障。

通過上述敘述可以看出，樹脂澆注式干式變壓器的耐受短路性能明顯的強于浸漆式干式變壓器。在采礦過程中，干式變壓器設備會出現比較大的晃動，因此，對其耐受短路性能的要求比較高，因此，選擇樹脂澆注式干式變壓器更合適。

1.2 絕緣耐壓性能比較

對于干式變壓器來說，其絕緣性能主要是由多種電介質絕緣結構決定的。多層絕緣結構的電場分布情況為：每層電介質所受到的場強與介電強度成正相關，這種情況下，若是每層絕緣結構可以得到充分的利用，則干式變壓器的絕緣耐壓性能就會更高。

通常情況下，干式變壓器的絕緣耐壓性能主要是根據絕緣結構的介電常數來判斷的[1]。本文采用的兩種干式變壓器，浸漆式干式變壓器的絕緣結構介電常數比樹脂澆注式干式變壓器的低。相對來說，浸漆式干式變壓器絕緣結構的電場分布更加均勻，并且該干式變壓器的生產過程比較簡單，這對局部放電與絕緣老化情況可以進行大幅度的減緩。

而樹脂澆注式干式變壓器主要采用的是樹脂絕緣結構，由于澆注工藝的要求不能在高真空的狀態下進行生產，這會導致澆注過程中絕緣結構會存在大量的稀薄空氣，再加上該干式變壓器的工藝比較復雜，若是在生產的過程中不能嚴格的執行工藝要求，出現處理不當的情況，就會導致樹脂倒灌的現象，從而導致絕緣結構中存在大量的氣泡，影響絕緣耐壓的性能。氣泡會使部分樹脂絕緣結構在長時間的工作下產生龜裂，從而降低樹脂澆注式干式變壓器的絕緣耐壓性能。

通過上述敘述可以看出，浸漆式干式變壓器的絕緣耐壓性能明顯的強于樹脂澆注式干式變壓器。

1.3 耐熱阻燃性能比較

浸漆式干式變壓器采用的是C級絕緣材料，其不但具有極好的絕緣耐壓性能，還具有良好的耐熱性能。浸漆式干式變壓器的絕緣材料可以在220度溫度以下保持長期的穩定狀態，即使溫度為250度，該絕緣材料也具有很好的穩定性，不會出現助燃、流動和熔融的情況，耐熱阻燃性能可以達到正常性能的98%。當溫度達到350度時，該絕緣材料可以保持短時間的穩定運行[2]。

此外，從絕緣材料與溫度之間的關系可以看出，浸漆式干式變壓器絕緣材料的阻燃性能遠遠的優于樹脂澆注式干式變壓器。

由此可見，兩種干式變壓器相比較，浸漆式干式變壓器具備更高的耐熱阻燃性能。

1.4 過載性能比較

根據研究發現，樹脂澆注式干式變壓器采用的是薄絕緣的澆注結構，這樣的結構中，導線能量可以直接傳向線圈的外表面，同時，該干式變壓器根據自身容量的大小設置軸向散熱風道，散熱風道主要安裝在線圈的內層，可以達到雙向散熱的功能。樹脂澆注式干式變壓器的熱點溫升與平均溫升比值為1.2，符合標準。

而浸漆式干式變壓器由于絕緣結構的復雜性，無法對其熱點溫升與平均溫升比值進行計算。但是根據研究發現，由于浸漆式干式變壓器絕緣結構具有極強的熱裕度，因此，其過載性能也很高，熱點溫升與平均溫升比值可以達到1.0，其完全取決于絕緣結構的材料選擇。

通過上述描述可以知道，浸漆式干式變壓器的過載性能高于樹脂澆注式干式變壓器。

1.5 耐腐蝕性能比較

樹脂澆注式干式變壓器的線圈導體是由樹脂絕緣層進行包裹的，可以很好的隔離潮氣，并可以避免導體被化學成分、有害體等物質的腐蝕，所以，樹脂澆注式干式變壓器具有極好的耐腐蝕性能。在多年的實際應用中可以證明，無論環境如何惡劣，樹脂澆注式干式變壓器的耐腐蝕性能均表現的很好。

而浸漆式干式變壓器主要是采用浸漆工藝和Nomex紙絕緣材料對設備內部進行包裹，但是其耐腐蝕性能較差，這是浸漆式干式變壓器結構所決定的。

將樹脂澆注式干式變壓器與浸漆式干式變壓器浸泡在5000ml的鹽酸溶液中，觀察干式變壓器的重量變化，判斷其耐腐蝕性能。干式變壓器重量變化情況如圖1所示。

圖1 干式變壓器重量變化情況圖

如圖1所示，隨著時間的變化，干式變壓器會發生腐蝕作用，出現重量下降的情況，但是明顯可以看出浸漆式干式變壓器重量下降的速度小于樹脂澆注式干式變壓器重量下降的速度，因此，浸漆式干式變壓器具備更好的耐腐蝕性能。

通過上述耐受短路性能、絕緣耐壓性能、耐熱阻燃性能、過載性能與耐腐蝕性能的比較，發現浸漆式干式變壓器結構技術性能優于樹脂澆注式干式變壓器，因此在采礦作業推廣浸漆式干式變壓器的使用。

2 結語

通過干式變電器結構技術性能的比較，發現浸漆式干式變壓器的整體性能較優，可以為采礦作業提供更好的安全性與穩定性，因此，在采礦作業對浸漆式干式變壓器進行推廣使用。