干式配电变压器的使用及技术发展

彭凯

摘要：随着现代化工业的不断发展，传统的手工作业早已被电气设备所取代，在人们的生产生活当中，都离不开电力的使用。

关键词：干式配电变压器;使用性能;技术特点;发展

现如今，随着我国科学技术的不断进步，干式配电变压器也取得了飞速发展。当前市场中的变压器类型非常多，基于铁芯材质可分为硅钢片与非晶合金变压器;基于绝缘介质可分为环氧树脂与Nomex纸绝缘变压器;基于内部结构可分为包封式与非包封式;基于铁芯结构可分为立体式与平面式[1]。

1 不同类型干式配电变压器的使用性能与技术特点分析

1.1 非晶合金与硅钢片变压器

早在20世纪70年代，非晶合金变压器便已研制成功，是一种节能型的变压器，同硅钢片变压器相比，非晶合金变压器的有着一定的优势，主要表现为：①制造能耗更低。从原材料制造来看，非晶合金加热只需要1次，而硅钢片需要6次;非晶合金铁芯退火处理温度为380℃，而硅钢片为800℃，不难看出非晶合金铁芯制造能耗更低。②空载损耗更低。非晶合金铁芯有着较高的磁感应强度与较低的损耗，其空载损耗仅仅为硅钢片铁芯的1/4。③耐谐波电压特性更好。硅钢片铁芯受谐波电压入侵时会产生较大损耗与噪音，而由于良好的磁特性，非晶合金在高频时的损失只有硅钢片的1/10[2]。当然，非晶合金也存在一定的弊端，如：①成本高。非晶合金变压器铁芯是由0.02mm厚的非晶合金带材绕制而成，厚度只有硅钢片的1/10，非晶合金片的磁通密度大概是1.56T，比硅钢片略小，芯柱填充系数只有0.87左右，致使芯柱面积大，而需要用到的线材更多。并且，非晶合金铁芯材料对张力以及弯曲应力等机械应力极为敏感，其损耗会由于压力的增大而加大，该变压器结构的设计工艺要求非常高，因此非晶合金变压器的市场价格会比同级别的硅钢变压器要贵。（②噪声大。由于非晶合金带材对机械应力极为敏感，并且极薄且脆，也因此导致其噪声会比硅钢变压器大。此外，非晶合金铁芯质量与截面积会比同规格传统铁芯变压器要大40%左右，也会造成噪音加剧，但是随着消音工艺的技术提升，现如今的干式非晶合金变压器噪声控制已有明显改善，其噪声水平已从60分贝降至50～55分贝。③容量小。由于非晶合金带材具有薄、脆以及无结构钢性等特性，所以不可将铁芯作为主承重;结构，导致其产品容量无法做大。

1.2 环氧树脂浇注与Nomex纸绝缘变压器

时下干式配电变压器有两种主流类型，一种是欧洲代表的环氧树脂浇注式干式配电变压器，另一种是美国代表的Nomex纸绝缘浸漆式干式配电变压器，其中要属Nomex纸绝缘变压器性能更好。从以下使用性能与技术特点对比便可得知：

（1）可靠性。环氧树脂是一种化学性质极为稳定的材料，有着防潮防尘的特性，在极为恶劣的环境甚至于100%湿度下都可正常运行，停止运行后不需要干燥便可继续运行。树脂浇注主要是将环氧树脂在模具中进行浇注并固化成完整刚体，有着极高的机械强度，但同时有着复杂的工艺程序，浇注处理不当会导致环氧树脂在长时间的运行之后出现局部龟裂现象。而Nomex纸同样具有很高的化学稳定性、电气性能以及高机械性能，不会出现老化与龟裂现象，即便是在220℃环境下都能保持优越性能长达10年之久;利用C级材料与H级材料之间的绝缘温升裕度，变压器则拥有较强的过负载能力。利用真空压力浸渍工艺，使得变压器具备良好的防潮、防霉等性能。

（2）耐火性。Nomex紙绝缘变压器总质量的%%以上都是由钢、铜、陶瓷等不燃材料组成，剩余的则是由难燃材料Nomex纸组成，而这种材料即便是在750℃高温下也不会释放有害气体，在对防火要求高的场所应用居多。

（3）环保性。Nomex纸环保性好，使用年限过后的回收工艺简单且成本低，而环氧树脂浇注干式配电变压器在使用年限后的回收工艺极为繁杂且成本偏高。

（4）后期维护。Nomex纸绝缘变压器属于敞开式的变压器，其结构较为特殊，若变压器出现故障，只需对受损段重新绕制便可，后期维修工艺简单。而环氧树脂浇注干式配电变压器若出现故障，需要将线圈破开或直接将线圈报废，维修工艺复杂，且成本较高。

1.3 立体卷铁芯与平面铁芯变压器

（1）三相平衡。平面铁芯的三个芯柱磁路长度不相同，而立体卷铁芯的三个芯柱则呈等边三角形排列，磁路完全一致，所以三相空载电流也完全平衡。

（2）空载损耗与电流。立体卷铁芯主要由硅钢带材绕制而成，不存在缝隙且磁路分布均衡，因此也不会出现畸变现象，磁阻则大幅降低，所以空载电流也就相应减小。在同等净截面积的前提下，铁芯直径可相应减小，那么绕制的线圈长度也会相应减少，不仅节省材料，还可有效降低负载损耗，铁芯质量也可降低15%～20%[3]。此外，在同等铁芯截面积、窗高、芯柱距离的条件下，立体卷铁芯变压器要比平面铁芯变压器的铁轭用量少25%。

（3）噪音与电磁辐射。由于立体卷铁芯采用的是无接缝连续卷绕结构，其硅钢带结构紧密，运行状态下振动较小，噪音可降至45分贝，该音量相当于室内空调一般，对居民生活不会造成任何不适影响。

（4）谐波。立体卷铁芯与Dynll联结组别的结合，为谐波提供了双重回路，不管是来自于低压侧或是高压侧的谐波，都能够进行循环回路，避免了向另一侧扩散的情况，谐波电流也相应减少了OV%。

（5）生产工艺。采用铁芯无接缝连续卷绕工艺，大幅降低了因人工叠片、叠装、拆插上铁轭等生产带来的质量问题，优化了生产工序，提升了生产效率。随着对干式配电变压器的能效要求越来越高，硅钢片越做越薄，其“卷”的形式是未来的技术发展方向。

2 干式配电变压器的发展趋势

从当前的发展形势来看，干式配电变压器在未来几年仍然是变压器领域的主要产品，有着良好的发展前景。然而从环保的视角来看，当前干式配电变压器仍大多采用成本较为低廉的硅钢片，因此首先要逐步选用更为优质的硅钢片，同时还应采用先进的硅钢片剪切线，改进叠片工艺，进一步提升干式配电变压器的质量。其中以Nomex绝缘材料制造而成的非包封式干式配电变压器是当前全新一代的干式变压器，凭借其永不开裂、无危害、环保等优越特性，已成为当前干式配电变压器市场中的宠儿，在世界范围内都有广泛的应用，主要应用于机场、地铁、发电厂等防火等级要求高的场所。Nomex纸绝缘干式配电变压器有着替代环氧树脂浇筑干式配电变压器的发展趋势，是当前最为安全环保的干式变压器产品。

3 结束语

综上所述，随着科技发展的速度逐渐加快，变压器的使用与技术发展虽然已经成熟，但仍然有许多的发展空间。积极掌握与了解现今的先进技术，采用新型材料、工艺、结构去不断提升干式配电变压器的性能，是今后变压器市场的发展趋势。掌握先进技术并能够切实应用先进技术与产品的企业，不仅会在竞争激烈的市场中屹立不倒，同时对变压器行业与社会进步也做出很大的贡献。

参考文献

[1]高富贵.浅谈干式配电变压器的运行维护[J].科学与财富，2015（20）：89-89.

[2]朱晔.配电变压器的故障诊断和实例分析[J].电世界，2016，57（12）：12-13.