一、抗短路能力

当玻璃纱束和环氧树脂以8:2的比例成形固化后,其抗拉强度可达600~700MPa,是铜(230MPa)的2，8倍。在导线和层间绝缘、段间绝缘、端部绝缘交替缠绕时,玻璃纱束、环氧树脂、导线已经紧密地相互交连在一起。高强度的玻璃钢绝缘结构牢固地把每匝、每层导线固定在相对位置。当变压器突发短路时,在绕组上产生的轴向、辐向机械力不会使导线产生位移和变形,过剩的机械强度保证了绕包绝缘结构的绕组具有可靠的抗短路能力。

二、绕组温升

由玻璃纱束和环氧树脂固化后形成的玻璃钢体,除了具有很高的机械强度,同时还具有优良的耐电强度,其击穿电压值可达20~22MVPm。在绕组的内、外径和气道的内、外层包绕时,由于是随形包绕,所以就不会产生包绕厚度不均匀问题。根据这一特点,包绕厚度取1，0~1，5mm,可提高绕组散热面的散热效率。同时又根据绕包绝缘结构灵活这一特点,在绕组轴向散热气道设置上根据绕组内外温差采用分级设置(见图2)。这样能够有效地控制绕组最热点温升,减少绕组内外温差,使绕组各部分温升趋于平衡,增强了过载能力,保证了变压器的使用寿命。

 

我厂设计生产的630kVA绕包绝缘变压器绕组设计温升值为95K,实测值89，9K,其变压器温升曲线如图3所示。

三、电场分布

变压器绕组绕制时采用高低压联体绕制工艺(见图4)。主空道采用F级矩形引拔条沿圆

 

 

周支撑,主空道距离均匀、准确,避免了高低压分体结构由于套装引起的工艺性偏差,使高低压绕组之间电场分布均匀,同时有效地控制局部放电量。

四、耐冲击性能

变压器高压绕组采用分段多层圆筒式结构,如图5所示。

这种结构可改善层间电压分布。因绕组纵向电容较大,当变压器遭受雷电冲击和操作过电压时,冲击电压梯度比较均匀,接近于线性,从而绕组具有较好的耐受冲击电压性能。

五、抗冷热冲击性能

变压器绕组抗冷热冲击性能好坏由三个方面的因素决定:

(a)绝缘材料的机械强度;

(b)导体与绝缘材料的热应力;

(c)固化后绕组内部的应力。

当三个因素中有一个因素满足不了要求时,绕组将会在变压器运行时,在冷热交变的温度变化中产生龟裂。尤其是当变压器突发短路时,绕组中导线短时温度急聚升高。在F级绝缘系统中,允许达350 e。这将会在导线与绝缘系统上产生很大的短时温差,同时会产生正常运行状态下2~3倍的热应力。该力作用在绕组的绝缘系统上,这时如果绝缘材料强度不够,或是内部应力不均,存在薄弱环节或是材料膨胀系数差异过大,都将会使绝缘系统破坏,产生微裂或龟裂。绕包绝缘绕组首先在机械强度上满足要求,绝缘玻璃钢体以铜导体2，8倍的抗拉强度抵抗热应力的破坏。

导体材料和绝缘材料膨胀系数相接近(见表1),绕组内部热应力小。

 

绕组固化时,由于环氧树脂存在固有的收缩特性,绕组内部将产生收缩应力,尤其是当材料不同或材料含胶量不同或结构差异较大时,收缩应力的破坏性更加明显,即使固化时没发生破坏,但由于应力存在也将会在整体强度上产生薄弱环节。纯环氧树脂固化时,收缩率一般为1%~1，5%,加玻璃纤维填料时,其固化收缩率降至0，5%~0，7%。绕包绝缘绕组采用旋转固化方式,树脂固化全过程一直处于旋转运动之中,这非常有利于绕组内部收缩应力的均匀分配,不会因应力集中而产生机械强度的薄弱的问题,从而保证了绕组在交变的冷热冲击和突发短路热应力冲击时不遭破坏。经模拟试验证明,绕包绝缘在-40~+150 e五次冷热交变状态下不产生微裂和龟裂。这证明绕包绝缘结构有着优良的抗冷热冲击性能。

六、局部放电

绕包绝缘干式变压器局部放电一直是人们所讨论的焦点问题。我厂多年来生产经验和干式变压器实测结果证明,绕包绝缘结构干式变压器局部放电问题,是完全可以得到控制和解决的。绕包绝缘绕组在设计时,首先计算各部位的电场强度,使各部位电场强度均低于绝缘介质的起始放电电压水平,可保证绕组不会因结构上的原因产生局部放电。同时,绕包绝缘的工艺过程分析和实践证明,在绝缘结构中容易产生微量气隙、气泡。气泡的部位在线匝之间,而匝间电压很低,通常几十伏到十几伏,电场强度较低。当线匝之间可能存在气隙、气泡时,也不会因此产生局部放电。当然,还要有良好的工艺措施和精良的缠绕设备,来保证绕组缠绕时内部不产生气隙、气泡。我厂引进的德国百事达公司的数控缠绕机,具有恒温浸胶、恒定张力缠绕玻璃纱束和导线、数控排线、包纱和自动排除气泡等多种功能,有效地保证了浸胶的纱束的缠绕质量。

由于玻璃纱束缠绕时采用恒定张力控制,在缠绕层间绝缘、端部绝缘、段间绝缘时气体全部排除,可能产生局部放电的部位没有气隙、气泡存在。同时由于张力的作用,对线匝之间间隙进行了有效的充填。绕线时由于施加恒定的导线张力,导线平面与层绝缘紧密结合,无气隙存在。缠绕玻璃纱束时,缠绕尺寸、角度、速度均由计算机控制,每一层玻璃纱束不产生重叠和分离,达到了包绕厚度均匀一致、排列紧密无空隙的效果,充分保证了树脂和玻璃纤维复合材料的绝缘性能。同时,严格控制凝胶时间,按设定的固化温度曲线用微机控制固化过程,以保证固化质量。由于采取旋转固化,离心作用和胶在旋转中的流动性对可能残留的气隙进行了充填。总之,通过设计控制、工艺控制和采用先进的缠绕设备绕制,绕包绝缘绕组是完全可以达到国家标准规定的局部放电要求的。几年来,我厂生产的绕包绝缘干式变压器经测试局部放电量均在10pC以下。

近几年来,由于不断地采用新技术、新材料、新工艺和引进先进的缠绕设备,绕包绝缘干式变压器结构更加完善,性能更加优越。由于绕包绝缘有灵活、简单的技术特点,除普通干式变压器采用外,将在大容量干式变压器、特种干式变压器和其他干式电器设备的开发中得到更加广泛的应用。（正航仪器整理编辑）http://www.zhsysb.com