【正文】 第 4章 需要探討的一些問題 H級(jí)干變和環(huán)氧澆注干變的比較 (1)H級(jí) OVDT類干式變壓器的突出優(yōu)點(diǎn)之一是過載能力強(qiáng)。 ???????? ??Zmt AfBe V 低壓匝數(shù)： 39。 第 3章 10KV干式變壓器的設(shè)計(jì)計(jì)算 技術(shù)參數(shù) 型號(hào) SG1000/10 額定容量 1000KVA 一次電壓 10177。 2S —— 外繞組外部的全部表面積。 0S —— 包括上鐵軛的上部水平表面面積，上下鐵軛的側(cè)面積和端面面積。 21??? ， + 39。 10??? ， 39。 01139。 39。 2139。 1039。21S 與 39。 注：在計(jì)算時(shí)，可在 39。 12 SS SSqq ????? ?? ）（或 式中 39。39。39。 01 S SSqq ???? ?? ）（或 39。39。39。 39。 ①確 定兩發(fā)熱體之間的溫差。 ⑤氣道高 0H ， 1H ， 2H 的計(jì)算方法。 兩發(fā)熱體間無絕緣筒時(shí)，取二者間隙的一半作為每個(gè)發(fā)熱體的氣道寬。2S? —— 鐵心及內(nèi)、外繞組被遮蔽的散熱面， 2m ； 0?k ， 1?k ， 2?k —— 鐵心及內(nèi)、外繞組被遮散熱面的散熱系數(shù)。1111 SkPq? ， 2/mW （ 217） ??? 39。 鐵心以及內(nèi)、外繞組三者都有損耗，因而可認(rèn)為是三個(gè)獨(dú) 立的發(fā)熱體，當(dāng)不考慮它們之間的相互熱交換時(shí)，起溫升計(jì)算式為： )~( q?? )~( q?? （ 216） )~( q?? 式中 0? ， 1? ， 2? —— 鐵心以及內(nèi)、外繞組的溫升， K； 0q ， 1q ， 2q —— 鐵心以及內(nèi)、外繞組的單位熱負(fù)荷， 2/mW ② 鐵心以及內(nèi)、外繞組的單位表面熱負(fù)荷的計(jì)算。因此，這里的計(jì)算方法只是一些通用的經(jīng)驗(yàn)或者法則，也是屬于一些基礎(chǔ)性的介紹。只不過走味對(duì)流散熱的介質(zhì)不是油，而是空氣。經(jīng)過一段時(shí)間后，繞組及鐵心溫度最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，而再不升高，這時(shí)繞組和鐵心繼續(xù)產(chǎn)生的熱量將全部散到周圍介質(zhì)中去。 VPE H級(jí)干式變壓器基本結(jié)構(gòu)與 VPI OVDT式基本相同，絕緣材料也都是 220℃的絕緣系統(tǒng)，不同的是前者防潮性能極好，且最高可容許到 250℃溫度下運(yùn)行。 2)線圈為開敞通風(fēng)式，散熱情況良好，熱點(diǎn)溫升與平均溫升間的差值小，有助于長期過載能力的提高與耐受熱沖擊負(fù)荷。再加上 NOMEX紙?jiān)诜阑?、防潮、環(huán)保、安全方面所具有的諸多優(yōu)點(diǎn)，大大提高了其技術(shù)性能。 NOMEX紙的限氧指數(shù)高，在 220℃時(shí)，其限氧指數(shù) LOI20． 8％，因此，其阻燃性能要優(yōu)越于環(huán)氧樹脂與 PET薄膜。 (3)防潮性能。 NOMEX紙屬于 C級(jí)絕緣材料，在 220℃的溫度下，可以保持長期穩(wěn)定運(yùn)行，國際上公認(rèn)它屬于 220℃的絕緣系統(tǒng)。因而，當(dāng)干式變壓器采 用 N0MEX紙作為絕緣介質(zhì)時(shí)，將使絕緣體與周圍空氣介質(zhì)間的電場分布更為均勻，從而可以緊縮其絕緣尺寸，也避免了電場的過分集中，并相應(yīng)使整個(gè)絕緣結(jié)構(gòu)體系更加合理，降低了局部放電量，提高了運(yùn)行可靠性。 N0MEX的優(yōu)越性能主要表現(xiàn)在如下幾點(diǎn)。 2）非浸漬式。下面首先就 H級(jí) 干式變壓器的分類情況介紹如下： (1)環(huán)氧澆注式（ 180℃絕緣系統(tǒng)）。 (4)繞組銅重的計(jì)算 ??? LqWG cu ， dL ?? 式中 cuG —— 繞組銅重； L —— 繞組平均匝長； d —— 繞組平均直徑； q —— 繞組導(dǎo)線截面 ； W —— 繞組匝數(shù)。2n —— 每段匝數(shù)； ? —— 制造裕度，取 ； a —— 帶絕緣導(dǎo)線厚度。 繞組相關(guān)尺寸和銅重的計(jì)算 (1)輻向尺寸的計(jì)算 ?39。mU? ， 39。 ? （ 213） 式中 NW —— 額定分接時(shí)的匝數(shù)。 (1)額定分接時(shí)電壓比較核，即 %39。 1/10* 按協(xié)議，但不低于上述 1）、 2）中的較小者 其他分接 注 * 由于自耦變壓器及增壓變壓器的阻抗較小，因而會(huì)產(chǎn)生更小的偏差，故 2）項(xiàng)不能適用 通常，電壓比較核可按下列程序進(jìn)行； 眾所周知，根據(jù)變壓器并聯(lián)運(yùn)行的要求，對(duì)并聯(lián)運(yùn)行的變壓器之間的變比偏差要求是極嚴(yán)格的。 對(duì)于一般只帶177。 5%或更多的分接頭，所以要對(duì)各分接位置的匝數(shù)分別進(jìn)行計(jì)算，其一般步驟為： (1)先計(jì)算出額定相電壓及各分接位置時(shí)的相電壓 ； (2)按下式求出高壓繞組最小分接位置時(shí)的匝數(shù) nW ，即 tnn eUW?39。W 湊成 2W 的，所以每匝電壓 te 有了變化，應(yīng)再按下式重算一次，才能得出實(shí)際的每匝電壓 te ，即 繞組材料 絕緣耐熱等級(jí) 電流密度（ A/ 2mm ） 內(nèi)繞組 外繞組 銅導(dǎo)線 B H 23 鋁導(dǎo)線 B H 22WUe Nt ?? ， V/匝 （ 26） 用上式重新計(jì)算 te 值時(shí)，必須計(jì)算至小數(shù)點(diǎn)后三位有效數(shù)字。2239。而在設(shè)計(jì)時(shí)的最大磁密值 mB 的選擇是一項(xiàng)比較復(fù)雜的問題，它涉及到鐵心材料的特性、材料的用量、運(yùn)行損耗和發(fā)熱、電勢(shì)波形、噪聲以及正常和故障運(yùn)行方式的要求等多方面的因素。 ? （ 24） 式中 te39。為了固定絕緣筒或內(nèi)部繞組，通常采用四個(gè)撐板，分別布置在主級(jí)和小級(jí)疊片組的外側(cè)。鐵軛的夾緊，通常是考夾件和用不導(dǎo)磁鋼板制成的拉帶通過螺栓來實(shí)現(xiàn)的。 表 22 鐵心級(jí)數(shù)與填充系數(shù)的關(guān)系 級(jí)數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 填充系數(shù) .637 .787 .851 .866 .908 .923 .934 .942 .948 .953 .955 .958 .961 .967 .969 表 23 鐵心級(jí)數(shù)與鐵心直徑的關(guān)系 鐵心直徑 D （ mm） 80 90 95 120 125 195 200 225 230 240 245 265 270 290 400 560 580 680 700 980 980以上 級(jí)數(shù) 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15以上 鐵心疊片系數(shù) 由于硅鋼片表面的平整度、絕緣涂層厚度等的影響，使得硅鋼片實(shí)際通過磁力線的凈截面（有效截面）與其幾何截面（毛截面）并不相等，它們之間的關(guān)系，常引用疊片系數(shù) fdK 的概念來表示，其定義為： fdK =（通過磁力線的鐵心凈截面∕鐵心的幾何截面） 1 （ 23） 一般情況下， fdK 的值與硅鋼片的平整度、絕緣層厚度以及鐵心的綁扎程度、夾緊方式等有關(guān)。但是，隨著級(jí)數(shù)的增加，則鐵心的沖剪、疊片等的工時(shí)都大為增加。所以表 21中所推薦的 DK 值也并非一成不變的，在設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的發(fā)展、材料的價(jià)格以及各廠的具體條件來選擇最優(yōu)的 DK 值。 表 21 鐵心直徑的經(jīng)驗(yàn)系數(shù) DK 值 變壓器類別 三相雙繞組 三相三繞組 單相雙繞組 單相三繞組 自耦變壓器 鋁繞組 5054 4852 5054 4852 4852 銅繞組 5357 5155 5357 5155 5155 從表中可知： DK 值與結(jié)構(gòu)形式有關(guān)，在一般情況下，就 DK 值本身而言，具有銅線大于鋁線，雙繞組大于三繞組等特點(diǎn)。 鐵心直徑的選擇 選擇鐵心直徑的方法是較多的，如按照容 量、短路阻抗、損耗值等，這些在有關(guān)書籍（如電機(jī)設(shè)計(jì)）中均有介紹，但這些公式使用起來都比較復(fù)雜。 電壓等級(jí)（ KV） 工頻耐受電壓（有效值）（ KV） 雷電沖擊電壓（峰值）（ KV） Ⅰ Ⅱ ≦ 1 3 6 10 15 20 35 3 10 20 28 38 50 70 — 20 40 60 75 95 145 40 60 75 95 125 170 (3)該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)變壓器產(chǎn)品本身的環(huán)境指標(biāo)做出嚴(yán)格規(guī)定，進(jìn)一步從變壓器損耗、 噪音、局部放電、廢置產(chǎn)品回收特性等四個(gè)方面提出了具體的達(dá)到環(huán)保標(biāo)志產(chǎn)品要求。 表 13 絕緣水平 干式變壓器的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn) 國家環(huán)保局在廣泛調(diào)研、論證、征求意見的基礎(chǔ)上，于 2020年 1月 19日發(fā)布并開始實(shí)施干式變壓器的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn) HBC21— 2020《環(huán)保標(biāo)志產(chǎn)品認(rèn)證技術(shù)要求—— 干式電力變壓器》。通常選用 IP20防護(hù)外殼，可防 止直徑大于 12mm的固體異物及鼠、蛇、貓、雀等小動(dòng)物進(jìn)入，造成短路停電等惡性故障，為帶電部分提供安全屏障。而利用干式變壓器的過載能力，在考慮其備用容量和備用臺(tái)數(shù)時(shí)可以減少。 表 12 各類繞組絕緣溫度限值 絕緣的溫度等級(jí) A E B F H C 繞組溫升限值（ K） 60 75 80 100 125 150 性能參考溫度（℃） 80 95 100 120 145 170 干式變壓器的過載能力 當(dāng)干式變壓器安裝地點(diǎn)的海拔高度超過 1000m，但不超過 3000m時(shí)，超過 1000m的部分以每 500m為一級(jí)，干式變壓器工頻耐受電 壓每級(jí)增加 %。當(dāng)海拔超過 1000m時(shí)，超過部分以 500m為一級(jí)，自冷干式變壓器繞組溫升限值每級(jí)降 低 %，風(fēng)冷干式變壓器繞組溫升限值每級(jí)降低 5%。從調(diào)研中得出，運(yùn)行溫度限值每超過額定值 10℃，變壓器使用壽命降低一半，不論運(yùn)行環(huán)境溫度的變化如何，銘牌容量的 1． 5倍為該臺(tái)變壓器的應(yīng)急容量極限 繞組溫度超過絕緣耐受溫度使絕緣破壞，是導(dǎo)致變壓器不能正常工作的主要原因之一，因此對(duì)變壓器的運(yùn)行溫度的監(jiān)測(cè)及其報(bào)警控制是十分重要的。當(dāng)某一干式變壓器有二種冷卻方式時(shí)，可用這二個(gè)冷卻方式標(biāo)志中間加斜線的方法來標(biāo)志，例如： AF/AN。 (2)對(duì)于全封閉型和密封型干式變壓器來說，外界空氣不能以循環(huán)方式冷卻鐵心和繞組。冷卻介質(zhì)自然循環(huán)時(shí)，用字母 N表示；冷卻介質(zhì)強(qiáng)迫循環(huán)時(shí)，用字母F表示。前者稱為自冷式，后者稱為風(fēng)冷式。非封閉型干式變壓器，不帶外殼，外界空氣能夠以循環(huán)方式冷卻鐵心和繞組。密封型干式變壓器，帶有密封型保護(hù)外殼，殼內(nèi)充以空氣或某種氣體 。 (1)按繞組分類：分為包封繞組的干式變壓器和非包封繞組的干式變壓器二類。 (4)與居民住宅連體的和無獨(dú)立變壓器室的配電站，宜選用干式電力變壓器。 干式變壓器的應(yīng)用場合 干式電力變壓器的選用，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷狀況、工程特點(diǎn)、場所環(huán)境、發(fā)展規(guī)劃等因素，合理確定容量和臺(tái)數(shù)。從世界各國干式變壓器的發(fā)展?fàn)顩r去看 , 其產(chǎn)量及使用范圍逐漸擴(kuò)大。 1964年，第一臺(tái)環(huán)氧樹脂澆注的干式變壓器在德國誕生，這種干式變壓器易于批量生產(chǎn)，與早期的浸漬干式