【文章內(nèi)容簡介】 定的電壓比的容許偏差如表26所示。但考慮到制造和試驗的偏差，因此在設計計算時的電壓比容許偏差應比規(guī)定值小一半，以保留一定的裕度。表26 GB 所規(guī)定的電壓比容許偏差電壓比的容許偏差適用范圍取下列二值中較小者1）規(guī)定電壓比的177。%2）實際阻抗百分數(shù)的177。1/10*主分接按協(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，因而會產(chǎn)生更小的偏差，故2）項不能適用 通常，電壓比較核可按下列程序進行； （1）額定分接時電壓比較核，即 （212）式中——額定相電壓；——計算的相電壓。而 （213）式中——額定分接時的匝數(shù)。 （2）最大及最小分接下的電壓比較核：1）最大分接： （214）2）最小分接： （215）式中 ，——規(guī)定的最大，最小分接下的電壓； ，——計算的最大，最小分接下的電壓。當分接的數(shù)目較多時，每個分接下都需要進行校核。另外，在進行各分接下的電壓比較核時，應計算到小數(shù)點后的三位數(shù)字。 繞組相關尺寸和銅重的計算（1） 輻向尺寸的計算 式中 ——沿輻向的導線并聯(lián)根數(shù)； ——每段匝數(shù)； ——制造裕度，； ——帶絕緣導線厚度。（2） 軸向尺寸的計算 式中 ——帶絕緣導線寬度； ——沿軸向?qū)w的總根數(shù)。 對于連續(xù)式（糾結式），n=總段數(shù)；對于單螺旋（一次標準換位、二次特殊換位），n=匝數(shù)+4；對于雙螺旋，n=2（匝數(shù)+1）；對于四螺旋，一側(cè)出線，n=4（匝數(shù)+1）；對于四螺旋，前后兩側(cè)出線，n=4（匝數(shù)+1/2）。 （3） 鐵心窗口高度計算 式中 ——軸向尺寸； ——壓板至鐵軛間空隙。 （4） 繞組銅重的計算 ， 式中 ——繞組銅重； ——繞組平均匝長； ——繞組平均直徑； ——繞組導線截面； ——繞組匝數(shù)。 考慮到引出線及導線絕緣的重量，一般按上述計算的結果還要增加5%10%的重量。 關于H級干式變壓器的絕緣結構 概述眾所周知，H級干式變壓器較之F級干式變壓器，平均溫升可以高出25%，所以設計時電流密度可以取得較高，從而可以相應縮小變壓器的尺寸。此外，它還適用于溫升較高的場所，隨著NOMEX紙被應用于H級干式變壓器以及絕緣工藝的進步，H級干式變壓器的技術經(jīng)濟性能得到了大大提升。下面首先就H級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)）。（2）以NOMEX紙為原料的產(chǎn)品（220℃絕緣系統(tǒng)）。1）浸漬式。包括①真空壓力浸漬（VPI）開敞通風式（OVDT）；②真空壓力浸漬包封式（VPE，又稱VDT）。2）非浸漬式。 （3）不用NOMEX紙的OVDT浸漬式H級干式變壓器（180℃絕緣系統(tǒng)）。 關于NOMEX紙的技術性能NOMEX紙是美國杜邦公司的專利產(chǎn)品，它是一種芳香聚酰胺聚合物，發(fā)明于20世紀60年代。由于N0MEX紙具有優(yōu)越的化學、機械、電氣和物理性能，目前已被廣泛應用于電氣設備制造、宇航設備、勞動保護設備以及消防、環(huán)保等設備上。N0MEX的優(yōu)越性能主要表現(xiàn)在如下幾點。(1)電氣性能。N0MEX紙無論在工頻或沖擊下均具有較高的抗電強度，例如它的工頻擊穿場強為2040kV／mm，明顯高于環(huán)氧樹脂。從表31中幾種絕緣材料的相對介電常數(shù)值的比較來看，NOMEX紙的值較低，更接近于空氣。因而，當干式變壓器采用N0MEX紙作為絕緣介質(zhì)時，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，并相應使整個絕緣結構體系更加合理，降低了局部放電量，提高了運行可靠性。此外，NOMEX紙的沿面放電起始電壓與局部放電起始電壓均較高，當用于干式變壓器時，可使繞組與鐵軛間的距離縮小，從而降低鐵心柱的高度并減小鐵心的質(zhì)量。表31 幾種絕緣材料的相對介電常數(shù)值絕緣材料空氣NOMEX紙變壓器油油浸紙版環(huán)氧樹脂玻璃纖維普通紙纖維聚脂類樹脂、漆聚脂薄膜硅油相對介電常數(shù)156(2)耐熱性能。耐熱溫度高是NOMEX紙固有的特點，也是它最為突出的優(yōu)點之一。NOMEX紙屬于C級絕緣材料，在220℃的溫度下，可以保持長期穩(wěn)定運行，國際上公認它屬于220℃的絕緣系統(tǒng)。即使溫度達到250℃，N0MEX紙也不會熔融、流動和助燃，其電氣性能仍可達到額定值的95％，甚至當溫度達到350℃時，NOMEX紙仍可短期運行。另外，NOMEX紙板還可承受較大的溫度梯度，過載能力較強，除了適合制造H級干式變壓器外，它還適用于制造散熱條件較差的SF6氣體絕緣變壓器以及對過載能力要求較高的電氣機車牽引變壓器等。NOMEX紙與其他干式變壓器絕緣材料的耐熱能力比較見表32。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)氧樹脂硅樹脂云母無機復合紙玻璃增強聚脂聚脂類樹脂耐熱溫度/℃220130200180220220240130200130200105155(3)機械性能。NOMEX紙具有很高的抗張強度與抗撕裂強度，以及很高的抗磨擦和抗割穿性能，所以它既可以防止制造過程中出現(xiàn)問題，又可以保證長期運行過程中具有足夠的機械強度。此外，NOMEX紙還具有很高的抗壓強度，在壓力作用下的變形小、撓性好，從而保證了在短路和其他機械應力作用下，整個線圈結構的穩(wěn)定和牢固。(4)防潮性能。NOMEX紙不吸水，具有很好的防潮性能，即使在相對濕度為95％的狀態(tài)下，仍可保持90％的完全干燥時的介質(zhì)強度。因此，用NOMEX紙制造的干式變壓器在潮濕的環(huán)境中仍能安全地工作。(5)阻燃性能。NOMEX紙的限氧指數(shù)高，在220℃時，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。 用NOMEX紙做原料的H級干式變壓器（1）真空壓力浸漬式 （VPI）VPI H級干式變壓器是在原有的浸漬式干式變壓器的基礎上發(fā)展起來的，由于采用了全新的真空壓力浸漬工藝，大大增加了產(chǎn)品的防潮性能與耐電強度。這種變壓器一般做成開敞通風式(OVDT)結構，通風散熱情況較好。由于采用C級(220X2絕緣系統(tǒng))的NOMEX紙來制造H級(180X2絕緣系統(tǒng))的干式變壓器，使得這種變壓器具有約20％的過載熱裕度，因而過載能力很強。再加上NOMEX紙在防火、防潮、環(huán)保、安全方面所具有的諸多優(yōu)點，大大提高了其技術性能。目前，OVDT式VPI H級干式變壓器在世界上已得到了廣泛應用。OVDT式VPI H級干式變壓器有如下主要特點。1)高壓線圈可以是餅式、層式等多種結構。2)線圈為開敞通風式，散熱情況良好，熱點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荷。3)依靠良好的真空壓力浸漬工藝，可保證其優(yōu)質(zhì)的防潮性能以及較低的局放值。4)為降低突發(fā)短路時的沖擊短路電流，線圈參數(shù)可設計為低X／R結構。（2） 真空壓力浸漬包封式(VPE或VDT)為了提高VPI變壓器的環(huán)保與防潮性能，在真空壓力浸漬后，再用涂有硅樹脂漆(或聚脂漆)的NOMEX紙加以包封，就形成了VPE H級干式變壓器。VPE H級干式變壓器基本結構與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℃溫度下運行。 溫升計算 無論是油浸式變壓器還是干式變壓器，它們在運行的過程中，由于有鐵耗和銅耗的存在，這些損耗都將轉(zhuǎn)化成熱能而向外發(fā)散，從而引起變壓器不段發(fā)熱和溫度升高。具體而言，鐵耗和銅耗所產(chǎn)生的熱量將首先使鐵心和繞組的溫度逐步升高。最初，溫度上升很快，但隨著鐵心和繞組溫度的餓高，它們對周圍的冷卻介質(zhì)（如油或者空氣）就有一定的溫度差（又叫溫差或溫升），這時繞組及鐵心就將一部分熱量傳到周圍的介質(zhì)中去，從而使周圍的介質(zhì)溫度升高，此時，由于繞組及鐵心有一部分熱傳給周圍介質(zhì)，故本身溫度上升將逐漸緩慢。經(jīng)過一段時間后，繞組及鐵心溫度最終達到穩(wěn)定狀態(tài)，而再不升高，這時繞組和鐵心繼續(xù)產(chǎn)生的熱量將全部散到周圍介質(zhì)中去。這就叫做熱平衡狀態(tài)。上述過程是受“傳熱學”的規(guī)律所決定的。總的來說，干式變壓器的溫升計算其理論基礎與處理方法與油浸式是基本相同的。只不過走味對流散熱的介質(zhì)不是油，而是空氣。另外一個特點就是干式變壓器沒有油箱，并且由于干變的類型很多，結構各異。所以干變的溫升計算更為繁雜。許多計算方法是屬于專利技術，不可能公開發(fā)表。因此，這里的計算方法只是一些通用的經(jīng)驗或者法則，也是屬于一些基礎性的介紹。 開敞通風式干式變壓器的溫升計算原則 [2]開敞通風式干變（OVDT）的結構和象一個沒有油箱的油浸式變壓器的器身。但冷卻介質(zhì)為空氣，主要依靠輻射和對流來散熱。其溫升計算的原則為：（1）不考慮發(fā)熱體之間的熱交換時的溫升計算① 鐵心及內(nèi)、外繞組的溫升計算式。鐵心以及內(nèi)、外繞組三者都有損耗，因而可認為是三個獨立的發(fā)熱體，當不考慮它們之間的相互熱交換時，起溫升計算式為： （216） 式中 ，——鐵心以及內(nèi)、外繞組的溫升，K； ，——鐵心以及內(nèi)、外繞組的單位熱負荷，② 鐵心以及內(nèi)、外繞組的單位表面熱負荷的計算。（當內(nèi)、外繞組均為圓筒式繞組時）。 ， ， （217） ， 式中，——鐵心及內(nèi)、外繞組的損耗，；，——鐵心及外繞組露在外面的散熱面，； ，——鐵心及內(nèi)、外繞組被遮蔽的散熱面，；，——鐵心及內(nèi)、外繞組被遮散熱面的散熱系數(shù)。③系數(shù)，的計算方法。 （218）式中，——鐵心及內(nèi)、外繞組的平均氣道寬，mm；，——鐵心及內(nèi)、外繞組氣道高，mm。④系數(shù)，的計算方法。，取二者間隙的一半作為每個發(fā)熱體的氣道寬。，取發(fā)熱體至絕緣筒間的間隙作為該發(fā)熱體的氣道寬。，可按下式確定鐵心的等效直徑 （219）式中——鐵心柱的有效截面。，應是該發(fā)熱體所有氣道寬的算術平均值。⑤氣道高，的計算方法?！¤F心窗高與內(nèi)繞組電抗高的算術平均值，mm。、外繞組的氣道高——分別取內(nèi)、外繞組的電抗高度，mm。（2）考慮發(fā)熱體之間的熱交換的溫升計算 當鐵心、內(nèi)、外繞組這三個獨立的發(fā)熱體之間的溫升不相等時，應采用下列方法計算其相互熱交換關系，并最終確定其溫升。①確定兩發(fā)熱體之間的溫差。 （220）式中下標0、2分別表示鐵心、內(nèi)繞組、外繞組。②根據(jù)上述溫差值，求與之相應的熱負荷。 （221）③用于相互交換的熱負荷（當內(nèi)、外繞組均為圓筒式繞組時）。 （222）式中 ——鐵心與內(nèi)繞組氣道內(nèi)，鐵心等效直徑的表面積，；——鐵心與內(nèi)繞