變壓器用靜電板的結構改進及易發生問題的分析

趙 如 王 寧 劉科良

(特變電工沈陽變壓器有限公司，遼寧 沈陽110144)

1 靜電板的作用

靜電板是一個有一定厚度的開口金屬環，連接在變壓器繞組首端或絕緣的中性點端，以及自耦變壓器的中點端。靜電板的主要作用是改善繞組端部電場分布目前，靜電板已廣泛應用于60 kV 及以上的變壓器中。靜電板的結構形式很多，本文只從我廠常用的結構及制造工藝加以介紹，并對設計中針對靜電板的常見問題進行匯總分析。

2 靜電板的基本結構

根據線圈結構的不同，靜電板的結構也有所不同。對于餅式線圈，采用平靜電板，當繞組的輻向較大時，采用中間斷開的平靜電板；對于不端平的螺旋式及層式線圈，采用斜靜電板，繞組的輻向＞70 時，采用中間斷開的斜靜電板。靜電板由絕緣圈、導體金屬屏蔽層（金屬化皺紋紙）、屏蔽線、引出線和絕緣層等構成。如圖1,2 所示。

2.1 靜電板關鍵控制點

2.1.1 加工公差。靜電板內徑Φ500-1000mm，內徑偏差0～+1mm，外徑偏差0～+2mm；Φ1001-2000 mm，內徑偏差0～+1.5mm，外徑偏差0～+2mm；Φ2000 mm 以上，內徑偏差0～+2mm,外徑偏差0～+4mm；厚度偏差均為0～+2mm。對于靜電板輻向較小的，或直徑大及開口的靜電板，按圖紙尺寸量長短軸六點，取平均值滿足要求。

2.1.2 設計關鍵控制點

目前，在靜電板設計時，要求給出的靜電板內外徑值為：靜電板內徑=線圈內徑+2，靜電板外徑=線圈外徑+2。

2.2 靜電板引出線的焊接

2.2.1 靜電板引出線與屏蔽線焊接方式

a.靜電板引出線的方向要與其連接的線圈的繞制方向一致

b.靜電板絕緣圈幅向A≥35 時，絕緣圈開槽口，靜電板屏蔽線和引出線穿入絕緣圈槽口；

c.靜電板絕緣圈幅向28≤A＜35 時，絕緣圈不開槽口，靜電板屏蔽線和引出線用棉緯銅編織帶纏繞焊牢；

2.2.2 靜電板引出線焊接位置

a. 靜電板引出線通常焊在距線圈出頭前兩個撐條間隔的位置，在展開圖中標出，線圈在兩個以上撐條間出頭時，靜電板引出線通常焊在距線圈最后一個出頭前兩個撐條間隔的位置。

圖1

圖2

b.靜電板引出線焊在最外一根導線的內徑側，對于組合和換位導線焊在最外一小根導線的內徑側。

c.對于雙層式線圈，靜電板引出線焊在外層。

d.對于調壓線圈，靜電板引出線焊在中間分接導線上。焊接后保證引出線不得與非焊接導線連接。

3 靜電板的結構改進

3.1 靜電板骨架改進

目前我公司的靜電板結構是將靜電板引線焊接在短路環上，焊長80mm 后磨平焊牢后，埋入開好的槽中，此結構的焊接位置并不受力，為了提高焊接和打磨效率，將焊長改為40mm。焊長改為40mm 后，每件靜電板引線焊接和打磨能節約20 分鐘，通常每天能制作此結構靜電板6～7 件，即靜電板制作效率能提高30%左右。

設計時，將靜電板骨架中引線開口的長度由80 改為40(見圖3), 并在圖紙中給出“引線與短路環的焊接長度不小于30mm”（見圖4）。

圖3

圖4

3.2 靜電板引出線改進

為減少靜電板引出線與線圈導線焊接工作量，避免因焊接不良造成短路，我們將引出線改為6mm2銅電刷線TS 引出，并與線圈出頭一起用套筒采用冷壓方式與電纜連接，長度根據線圈出頭冷壓位置進行核算。

此種結構雖然減少了引出線與線圈導線的焊接，但是由于在銅電刷線與短路環焊接時，需加倍小心，否則電刷線容易斷絲，為了確保產品的安全可靠性，我們又進一步將引出線進行更改。仍采用原來的引出線（1.4×5 銅扁線TBR），只是將引出線加長，不與線圈導線焊接，而是直接與線圈出頭一起采用冷壓的方式與電纜連接。

4 易發生問題匯總分析

4.1 開口靜電板引出線與線圈墊塊相碰

問題描述：開口靜電板引出線焊接位置L 一般距線圈出頭3檔處，計算方法為：L=（靜電板骨架外直徑*π/N(檔位)）*4+46。當線圈的檔間距較小時，靜電板引出線與短路環焊接處可能與線圈中的墊塊相碰，在線圈加壓時，使得焊接處受力，造成短路。預防措施：在設計時，按比例畫出焊接位置，將L 的計算值適當增加，保證引出線的位置距離墊塊10mm 以上。

4.2 雙層靜電板引出線位置不合理

問題描述：靜電板引出線在距出頭三檔處引出焊接，且內外層引至在一檔。實際由于線圈檔距較小無法實現內外層無法在一檔進行焊接，同時由于計算有誤，靜電板出頭焊接位置實際在距離線圈出頭兩檔處，如果將內外層靜電板焊接位置錯開，內層焊接位置距離線圈出頭太近。

解決方法：外層開口靜電板在距離線圈出頭兩檔處焊接，將內層靜電板逆時針旋轉，焊接位置移至距離線圈出頭四檔處。預防措施：對雙層靜電板，當引至一檔引出時，需先核算檔距保證一檔能夠焊接，當不能在一檔引出時，將內外引出線引至不同檔進行焊接。

4.3 調壓線圈靜電板引出線位置焊錯

問題描述：對于帶靜電板的調壓線圈，當線圈的輻向導線并繞根數大于兩根，且每根導線的電位不一致時，需仔細考慮靜電板等位線的焊接位置，避免造成放電。

預防措施：①要求調壓線圈中的靜電板引出線焊接位置在調壓線圈的中間分接焊接。靜電板等位線可焊在4'或6'分接導線上。②調壓線圈靜電板等位線焊接后，必須保證等位線不得與非焊接導線連接，即當等位線與4' 焊接后，不能與2',6',8' 分接線連接。

5 結論

鑒于靜電板在大型超高壓變壓器中的重要作用，我們不僅要了解靜電板的結構形式和基本原理，更要保證設計時靜電板的選用及靜電板焊接位置、開口尺寸等的正確性。同時，我們在設計過程中不能固步自封，還需進一步吸收先進的結構對原有結構進行改進，從而提高產品性能的同時達到省時、省力、優質的靜電板，將對確保變壓器質量起到一定作用。