【正文】 關(guān)于溫升 對(duì)考核干式變壓器溫升而言，一般都用電阻法測(cè)繞組的平均溫升，根據(jù)繞組冷熱電阻之差，推算出繞組的平均溫升。但在調(diào)整電流密度過(guò)程中，負(fù)載損耗不能超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值。 雙繞組干式變壓器的負(fù)載損耗為高壓繞組與低壓繞組負(fù)載之和。最后，應(yīng)當(dāng)指出的是，就全世界范圍來(lái)看， H級(jí)干變和環(huán)氧澆注干變這兩類(lèi)產(chǎn)品都是并存的，從“一分為二”的觀點(diǎn)看，它們都各有所長(zhǎng)與不足，加之某個(gè)產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能還與各個(gè)廠家的設(shè)備規(guī)模，技術(shù)、工藝與管理水平，制造經(jīng)驗(yàn)，營(yíng)銷(xiāo)狀況，售后服務(wù)等都有密切關(guān)系，所以這里所做的比較并不能對(duì)這兩類(lèi)產(chǎn)品簡(jiǎn)單地做出優(yōu)劣的結(jié)論。 (13)從制造成本來(lái)看，環(huán)氧澆注式與采用 NOMEX紙的 H級(jí)干變二者差不多，而且如果繞組的絕緣除匝絕緣外均不采用 NOMEX紙而采用其他種類(lèi)的 H級(jí)絕緣材料，則它的成本還可能低于環(huán)氧澆注式變壓器。 (6)從雷電沖擊過(guò)電壓波的分布來(lái)看，環(huán)氧澆注式也要優(yōu)越于 H級(jí) OVDT類(lèi)干式變壓器。 % 222239。2S? —— 包括繞組垂直氣道內(nèi)的全部表面積，但要除掉被撐條，撐板等所覆蓋的面積 。 12??? 有關(guān)參數(shù)的補(bǔ)充說(shuō)明 最后，再說(shuō)明一下當(dāng)應(yīng)用上述公式來(lái)進(jìn)行溫升計(jì)算時(shí)，鐵心及內(nèi)外繞組的幾何散熱面積的確定原則如 下： ① 鐵心。2 ???? ??? 注：當(dāng) 1? 0? 時(shí)，取 + 39。 12 )~( ?? ??? q? ⑤鐵心及內(nèi)、外繞組的最終溫升。 39。21S —— 內(nèi)、外繞組氣道內(nèi)，外繞組的表面積， 2m 。2239。120139。1039。 (2)考慮發(fā)熱體之間的熱交換的溫升計(jì)算 當(dāng)鐵心、內(nèi)、外繞組這三個(gè)獨(dú)立的發(fā)熱體之間的溫升不相等時(shí)，應(yīng)采用下列方法計(jì)算其相互熱交換關(guān)系，并最終確定其溫升。 ④系數(shù) 0a ， 1a ， 2a 的計(jì)算方法。00100 SkS Pq?， 2/mW ?? 39。許多計(jì)算方法是屬于專(zhuān)利技術(shù)，不可能公開(kāi)發(fā)表。最初，溫度上升很快，但隨著鐵心和繞組溫度的餓高，它們對(duì)周?chē)睦鋮s介質(zhì)（如油或者空氣）就有一 定的溫度差（又叫溫差或溫升），這時(shí)繞組及鐵心就將一部分熱量傳到周?chē)慕橘|(zhì)中去，從而使周?chē)慕橘|(zhì)溫度升高，此時(shí)，由于繞組及鐵心有一部分熱傳給周?chē)橘|(zhì)，故本身溫度上升將逐漸緩慢。 1)高壓線圈可以是餅式、層式等多種結(jié)構(gòu)。 表 31 幾種絕緣材料的相對(duì)介電常數(shù) ? 值 絕緣材料 空氣 NOMEX紙 變壓器油 油浸紙版 環(huán)氧樹(shù)脂 玻璃纖維 普通紙纖維 聚脂類(lèi)樹(shù)脂、漆 聚脂薄膜 硅油 相對(duì)介電常數(shù)? 1 .5 .6 56 表 32 幾種用于干式變壓器的絕緣材料的耐 熱溫度 絕緣材料 NOMEX紙 環(huán)氧樹(shù)脂 硅樹(shù)脂 云母 無(wú)機(jī)復(fù)合紙 玻璃增強(qiáng)聚脂 聚脂類(lèi)樹(shù)脂 耐熱溫度/℃ 220 130200 180220 220240 130200 130200 105155 (4)阻燃性能。耐熱溫度高是 NOMEX紙固有的特點(diǎn)，也是它最為突出的優(yōu)點(diǎn)之一。 由于 N0MEX紙具有優(yōu)越的化學(xué)、機(jī)械、電氣和物理性能，目前已被廣泛應(yīng)用于電氣設(shè)備制造、宇航設(shè)備、勞動(dòng)保護(hù)設(shè)備以及消防、環(huán)保等設(shè)備上。此外，它還適用于溫升較高的場(chǎng)所，隨著 NOMEX紙被應(yīng)用于 H級(jí)干式變壓器以及絕緣工藝的進(jìn)步， H級(jí)干式變壓器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能得到了大大提升。1n —— 沿輻向的導(dǎo)線并聯(lián)根數(shù)； 39。 ???nnnU UU??? （ 215） 式中 mU? ， nU? —— 規(guī)定的最大，最小分接下的電壓； 39。但考慮到制造和試驗(yàn)的偏差，因此在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí) 的電壓比容許偏差應(yīng)比規(guī)定值小一半，以保留一定的裕度。 → 湊成整數(shù)匝 fW （ 210） (5)計(jì)算高壓繞組各分接位置時(shí)的匝數(shù)。 第二步，由于低壓繞組匝數(shù)是從 239。 從上式可以看出，當(dāng)鐵心截面一旦確定后，每匝電勢(shì)的大小主要決定于所選擇的最 大磁密 mB 。為了鐵心散熱通暢，鐵心外的絕緣筒或繞組內(nèi)徑至鐵心外接圓的距離 通常不低于 15mm。目前采用的鐵心直徑與級(jí)數(shù)范 圍見(jiàn)表 23。例如對(duì)銅線雙繞組的配電變 壓器有的廠家建議平均可取 DK =，這樣可交好地節(jié)省硅鋼片。它的正確選定還涉及到變壓器材料消耗的銅鐵比，是影響優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要因素。但 IP23~~1殼會(huì)使變壓器冷卻能力下降，選用時(shí)要注意其運(yùn)行容量的降低。 (1)減少備用容量或臺(tái)數(shù)：在某些場(chǎng)所，對(duì)變壓器的備用系數(shù)要求較高，使得工程選配的變壓器容量大、臺(tái)數(shù)多。 當(dāng)冷卻空氣的溫度某一項(xiàng)超過(guò)上列限值但不超過(guò) 10K時(shí)，超過(guò)部分以 5K為一級(jí)，繞組溫升限值每級(jí)降低 5K。前 2個(gè)字母表示殼內(nèi)繞組和鐵心的冷卻方式，后 2個(gè)字母標(biāo)志外科的冷卻方式。冷卻介質(zhì)為空氣時(shí)，用字母 A表示；冷卻介質(zhì)為其他氣體時(shí)，用字母 G表示。封閉型干式變壓器，帶有封閉型外殼，外界空氣能夠以循環(huán)方式冷卻鐵心和繞組。 干式變壓器的分類(lèi) 下表列出了各溫度等級(jí)絕緣材料的最高允許溫度： 表 11 各溫度等級(jí)絕緣材料的最高允許溫度 干式變壓器按繞組、外殼和絕緣材料的溫度等級(jí)進(jìn)行分類(lèi)。我們相 信在中國(guó)加入 WTO之后，隨著開(kāi)放程度的進(jìn)一步提高，干式變壓器領(lǐng)域?qū)⒊霈F(xiàn)更為廣闊的市場(chǎng)空間和未來(lái)。 干式變壓器在世界范圍內(nèi)得到迅速發(fā)展，是要追溯到 20世紀(jì)中后期。 當(dāng)今世界范圍內(nèi)電力變壓器以油浸式變壓器 (即絕緣介質(zhì)使用礦物油 )為主，尤其在電壓等級(jí)超過(guò)66kV時(shí)，幾乎全部采用這類(lèi)產(chǎn)品。完成此總成的設(shè)計(jì)主要包括三方面的工作第一是方案的選擇，第二是設(shè)計(jì)計(jì) 算，第三是結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。變壓器主要包括油箱，線圈，絕緣和結(jié)構(gòu)件等，變壓器的設(shè)計(jì)主要進(jìn)行的是變壓器的電磁計(jì)算和器身線圈，結(jié)構(gòu)件的計(jì)算。今后，隨著我國(guó)在新世紀(jì)中國(guó)民經(jīng)濟(jì)全面邁向小康水平，電力工業(yè)必將取得更快的發(fā)展。 干式變壓器，在 GB6450標(biāo)準(zhǔn)中定義為“鐵心和線圈不浸在絕緣液體中的變壓器”。從世界各國(guó)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。 (4)與居民住宅連體的和無(wú)獨(dú)立變壓器室的配電站，宜選用干式電力變壓器。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 。前者稱(chēng)為自冷式，后者稱(chēng)為風(fēng)冷式。 (2)對(duì)于全封閉型和密封型干式變壓器來(lái)說(shuō)，外界空氣不能以循環(huán)方式冷卻鐵心和繞組。從調(diào)研中得出，運(yùn)行溫度限值每超過(guò)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(guò)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。 表 12 各類(lèi)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(guò)載能力 當(dāng)干式變壓器安裝地點(diǎn)的海拔高度超過(guò) 1000m，但不超過(guò) 3000m時(shí)，超過(guò) 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 %。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。 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 21 鐵心直徑的經(jīng)驗(yàn)系數(shù) DK 值 變壓器類(lèi)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)。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。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(guò)螺栓來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 ? （ 24） 式中 te39。2239。 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。 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。 ? （ 213） 式中 NW —— 額定分接時(shí)的匝數(shù)。 繞組相關(guān)尺寸和銅重的計(jì)算 (1)輻向尺寸的計(jì)算 ?39。 (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(zhǎng)； d —— 繞組平均直徑； q —— 繞組導(dǎo)線截面 ； W —— 繞組匝數(shù)。 2）非浸漬式。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?chē)諝饨橘|(zhì)間的電場(chǎng)分布更為均勻，從而可以緊縮其絕緣尺寸，也避免了電場(chǎng)的過(guò)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。 (3)防潮性能。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。 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。只不過(guò)走味對(duì)流散熱的介質(zhì)不是油，而是空氣。 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。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)。 ⑤氣道高 0H ， 1H ， 2H 的計(jì)算方法。 39。39。39。 12 SS SSqq ????? ?? ）（或 式中 39。21S 與 39。 2139。 01139。 21??? ， + 39。 2S —— 外繞組外部的全部表面積。 ???????? ??Zmt AfBe V 低壓匝數(shù)： 39。