关键词：环氧树脂；干式变压器；局部放电
引言
环氧树脂浇注干式变压器由于具有安全、运行可靠、维护方便、体积小无油污、免维护等特点应用日益广泛，尤其在用户35kV以下变电站、高层建筑、地下停车场、火电站、图书馆、体育馆等场所被普遍采用。但环氧浇注式绝缘往往更容易潜伏工艺性缺陷--局放，干式变压器的局放易引起绝缘击穿，变压器温升过高，甚至发展成为烧毁变压器的惨烈事故。所以在变压器生产期间，注重设计及工艺的控制，使生产车间干净无尘，采用科学的浇注工艺，引线装配时去除尖角毛刺，把局放量降低到最小极限。局放问题也一直是国内外干式变压器制造厂研究的重大课题，是树脂浇注干式变压器的关键制造技术。
一.产生局部放电的原因
由于变压器中的绝缘体、金属体等常会带有一些尖角、毛刺，致使电荷在电场强度的作用下，会集中于尖角或毛刺的位置上，从而导致变压器局部放电因为在高电场强度作用下，电荷容量集中到尖角的地方，从而引起放电。
环氧树脂浇注绝缘干式变压器在真空浇注时，如工艺控制不好也会造成内部有气泡而产生局部放电，环氧树脂绝缘体中一般情况下都存在一些微小空气间隙，通常气泡的介电系数要比绝缘体低很多，从而导致了绝缘体中气泡所承受的电场强度要远远高于和其相邻的绝缘材料，很容易达到被击穿的程度，使气泡先发生放电。
如果导电体相互之间电气连接不良也容易产生放电情况，该种情况在金属悬浮电位中最为严重。
空气湿度太大，器身部分区域绝缘强度不够，或安装时变压器绝缘有损坏；变压器闲置时间太长，绝缘材料含水量超标，器身整体受潮，也会影响局放量。
干式变压器绝缘结构在设计时层间或匝的场强过高，如绝缘结构设计不合理等；选择绝缘材料质量问题如果不是符合要求的伪质材料；绕线和烘燥及浇注工艺水平不到位；装配工艺水平装配得不好，如高低压引线的制作有毛刺或距离等都会影响局放量增大。
二、局部放电的危害
局部放电有多种放电类型。其中一种是发生在绝缘表面的局部放电形式。若能量较大，在绝缘体表面留下放电痕迹时，则影响试验变压器的寿命。第二种是放电强度较高，发生在气穴或尖角电极上，集中在少数几点的局部放电形式为腐蚀性放电。此放电能深入到绝缘纸板的层间和深处，最终导致击穿。
局部放电是引起绝缘老化并导致击穿的主要原因。短时间的放电不会造成整个通道的介质受损，而且放电的电解作用使绝缘加速氧化，并腐蚀绝缘，从而降低了试验变压器的寿命。其损坏程度，取决于放电性能和放电作用下绝缘的破坏机理。如干式变压器局放量严重超标其使用寿命一般在3~5年内出现内部绝缘老化而击穿烧毁，故我国国家标准对干式变压器局部放电量有严格要求。
三、局部放电的工艺措施
1.原材料的选择与控制
1.1电磁线的选择，可选用漆包线绝缘扁铜或圆铜线设计绕制；电磁线要求供应商在生产时，必须有专门去毛刺设备和检测装置，力求将毛刺减少到最小程度。
线圈的导线带有R角，则导线两两排列间留有R角间隙。这部分间隙在浇注中应由树脂完全进入填充。假设因材料、结构、制造因素导致的吸附不佳，导致树脂不能完全被吸入（渗入）R角间隙时，由于气隙部分的场强集中是树脂的4倍；则变压器运行时，气隙呈高场强放电并蚕食、破坏导线绝缘和层间绝缘，最终导致产品内部短路烧毁。具体如下图1：
图1线圈层间图
所以干式变压器高电场环境下使用材料的质量控制是非常重要、严肃的工作。
1.2环氧树脂材料的选择，不同的环氧树脂，其特性也各有不同，对产品的局放、综合性能的影响也很大，应选择粘度小、韧性好、绝缘强度高的树脂，对不同的树脂的技术部门要制定相应工艺规范。
1.3层间绝缘的选择
环氧树脂薄绝缘浇铸式干式变压器的层间绝缘材料，要从三方面考虑：耐热性、电气性能、便于浇铸料的渗透和流动。
目前F级浇铸干变使用的层绝缘主要有无碱玻璃纤维布、SD无纺布（聚砜纤维及聚酯纤维混抄非纺织布）、树脂浸渍无碱玻璃纤维网格布、DMD。前三种材料均表现出了对树脂的极好渗透性，但耐冲击电性能差；所以使用前三种材料作为干式变压器的层间绝缘时，需抬高层间的绝缘距离即降低层间的使用场强。
表1 几种材料在工程上的使用原则
从上表可以看出DMD除了在树脂的渗透性上稍落后，其他指标相对优于其他材料。所以干式变压器的材料应用原则上我们规定当每段线圈高度小于200时，采用DMD；在保证层间树脂渗透性的同时，以减少层间绝缘厚度降低产品成本。
DMD材料对环氧树脂的适应性、吸附性的好坏直接在于其两面的聚酯纤维布的质量。DMD材料对环氧树脂吸附性的差异会直接左右浇铸体局部放电量的的大小，所以聚酯纤维非织布的质量十分重要。
表2 聚酯纤维非织布外观质量判断
2.浇注工艺的控制
线圈的绕制、装模及真空浇注工艺控制干式变压器的线圈是最关键的，变压器使用好坏都线圈先发生故障。真空浇注的好坏对局放的影响也至关重要，哪怕是微小的气孔都影响到变压器的局放，因此线圈的制作和浇注的工艺必须严格控制。
3.1在绕制线圈时必须熟悉图纸和工艺，不能随意更改层间的匝数和层间的绝缘张数，绕制时必须保证所的材料清洁。
3.2装模引线端子焊接时，注意高温破坏线圈的绝缘，焊接好的线必须打磨尖角毛刺等。所有引线之间保证有足够的绝缘距离让环氧树脂填充，整个装配过程保持清洁。装好的带模线圈严格按干燥工艺执行烘燥。
3.3环氧树脂配料与脱气，配料过程中应严格遵守工艺守则，如材料的配比、温度及脱气的时间，整个过程度中应密切跟踪各自的粘度、真空度、温度及气泡现象，混料灌的温度及真空度时时观察，线圈（模具）温度控制在指定的工艺范围内，在浇注过程中速度不宜过快而产生气泡，动态浇注时应注意配料后到浇注完成的时间，防止树脂粘度过大。
3.总装引线的原因及控制
变压器绝缘布局中，引线安置是许多的。引线与引线之间的电场散布是极不均匀的。两根半径一样的引线彼此平行和笔直时其最大电场强度均出现在两根引线外表处。一样条件下（疏忽外包绝缘层）两根引线彼此笔直比对等安置的最大电场强度高出10%左右，因此不管高压还是低压引线除上紧固螺栓部分外，都必须套绝缘热缩管加强绝缘。
为了避免高电场的尖端放电，高压的引出铜排要做到无尖角毛刺外，还必须倒圆角和倒圆边，使电场更均匀。切记：除倒圆角外还必须倒圆边，有时倒圆边对局放的影响还比倒圆角还大。
图2 高压铜排倒角、倒边
四、结语
我们通过上述设计及工艺的控制，改进生产工艺和设计方案，以及生产实践中的反复摸索及论证，最终我厂生产出的环氧浇注干式变压器经批量投产，随机抽检SCB10-315/10和SCB10-1000/10各一台，经国家中低压配电设备质量监督检验中心的测试，局部放电测试结果为4-8Pc（1.5Um），完全达到国家标准中局放小于10pC的要求，其它技术指标也都符合相关国家标准要求。
参考文献：
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[4]陈智，张虹．环氧树脂浇注35kV干式变压器局部放电量的查找及排除[D]．供用电，2005，（4）．
作者简介：邓雪林（1984-），湖北襄阳人，广东科源电气有限公司变压器设计工程师，长期从事变压器研发设
论文作者:邓雪林
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/13
标签：引线论文; 局部论文; 环氧树脂论文; 变压器论文; 干式变压器论文; 电场论文; 工艺论文; 《基层建设》2018年第30期论文;