【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(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。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(shí)際阻抗百分?jǐn)?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(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； （1）額定分接時(shí)電壓比較核，即 （212）式中——額定相電壓；——計(jì)算的相電壓。而 （213）式中——額定分接時(shí)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(jì)算的最大，最小分接下的電壓。當(dāng)分接的數(shù)目較多時(shí)，每個(gè)分接下都需要進(jìn)行校核。另外，在進(jìn)行各分接下的電壓比較核時(shí)，應(yīng)計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后的三位數(shù)字。 繞組相關(guān)尺寸和銅重的計(jì)算（1） 輻向尺寸的計(jì)算 式中 ——沿輻向的導(dǎo)線并聯(lián)根數(shù)； ——每段匝數(shù)； ——制造裕度，； ——帶絕緣導(dǎo)線厚度。（2） 軸向尺寸的計(jì)算 式中 ——帶絕緣導(dǎo)線寬度； ——沿軸向?qū)w的總根數(shù)。 對(duì)于連續(xù)式（糾結(jié)式），n=總段數(shù)；對(duì)于單螺旋（一次標(biāo)準(zhǔn)換位、二次特殊換位），n=匝數(shù)+4；對(duì)于雙螺旋，n=2（匝數(shù)+1）；對(duì)于四螺旋，一側(cè)出線，n=4（匝數(shù)+1）；對(duì)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(jì)算 式中 ——軸向尺寸； ——壓板至鐵軛間空隙。 （4） 繞組銅重的計(jì)算 ， 式中 ——繞組銅重； ——繞組平均匝長(zhǎng)； ——繞組平均直徑； ——繞組導(dǎo)線截面； ——繞組匝數(shù)。 考慮到引出線及導(dǎo)線絕緣的重量，一般按上述計(jì)算的結(jié)果還要增加5%10%的重量。 關(guān)于H級(jí)干式變壓器的絕緣結(jié)構(gòu) 概述眾所周知，H級(jí)干式變壓器較之F級(jí)干式變壓器，平均溫升可以高出25%，所以設(shè)計(jì)時(shí)電流密度可以取得較高，從而可以相應(yīng)縮小變壓器的尺寸。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。下面首先就H級(jí)干式變壓器的分類(lèi)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(kāi)敞通風(fēng)式（OVDT）；②真空壓力浸漬包封式（VPE，又稱(chēng)VDT）。2）非浸漬式。 （3）不用NOMEX紙的OVDT浸漬式H級(jí)干式變壓器（180℃絕緣系統(tǒng)）。 關(guān)于NOMEX紙的技術(shù)性能NOMEX紙是美國(guó)杜邦公司的專(zhuān)利產(chǎn)品，它是一種芳香聚酰胺聚合物，發(fā)明于20世紀(jì)60年代。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。N0MEX的優(yōu)越性能主要表現(xiàn)在如下幾點(diǎn)。(1)電氣性能。N0MEX紙無(wú)論在工頻或沖擊下均具有較高的抗電強(qiáng)度，例如它的工頻擊穿場(chǎng)強(qiáng)為2040kV／mm，明顯高于環(huán)氧樹(shù)脂。從表31中幾種絕緣材料的相對(duì)介電常數(shù)值的比較來(lái)看，NOMEX紙的值較低，更接近于空氣。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。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(dāng)用于干式變壓器時(shí)，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(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)156(2)耐熱性能。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。NOMEX紙屬于C級(jí)絕緣材料，在220℃的溫度下，可以保持長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，國(guó)際上公認(rèn)它屬于220℃的絕緣系統(tǒng)。即使溫度達(dá)到250℃，N0MEX紙也不會(huì)熔融、流動(dòng)和助燃，其電氣性能仍可達(dá)到額定值的95％，甚至當(dāng)溫度達(dá)到350℃時(shí)，NOMEX紙仍可短期運(yùn)行。另外，NOMEX紙板還可承受較大的溫度梯度，過(guò)載能力較強(qiáng)，除了適合制造H級(jí)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(duì)過(guò)載能力要求較高的電氣機(jī)車(chē)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(jiàn)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(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/℃220130200180220220240130200130200105155(3)機(jī)械性能。NOMEX紙具有很高的抗張強(qiáng)度與抗撕裂強(qiáng)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(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，又可以保證長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。此外，NOMEX紙還具有很高的抗壓強(qiáng)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(jī)械應(yīng)力作用下，整個(gè)線圈結(jié)構(gòu)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(duì)濕度為95％的狀態(tài)下，仍可保持90％的完全干燥時(shí)的介質(zhì)強(qiáng)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(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(shù)脂與PET薄膜。 用NOMEX紙做原料的H級(jí)干式變壓器（1）真空壓力浸漬式 （VPI）VPI H級(jí)干式變壓器是在原有的浸漬式干式變壓器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)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(qiáng)度。這種變壓器一般做成開(kāi)敞通風(fēng)式(OVDT)結(jié)構(gòu)，通風(fēng)散熱情況較好。由于采用C級(jí)(220X2絕緣系統(tǒng))的NOMEX紙來(lái)制造H級(jí)(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(guò)載熱裕度，因而過(guò)載能力很強(qiáng)。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。目前，OVDT式VPI H級(jí)干式變壓器在世界上已得到了廣泛應(yīng)用。OVDT式VPI H級(jí)干式變壓器有如下主要特點(diǎn)。1)高壓線圈可以是餅式、層式等多種結(jié)構(gòu)。2)線圈為開(kāi)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(zhǎng)期過(guò)載能力的提高與耐受熱沖擊負(fù)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(shí)的沖擊短路電流，線圈參數(shù)可設(shè)計(jì)為低X／R結(jié)構(gòu)。（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(shù)脂漆(或聚脂漆)的NOMEX紙加以包封，就形成了VPE H級(jí)干式變壓器。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。 溫升計(jì)算 無(wú)論是油浸式變壓器還是干式變壓器，它們?cè)谶\(yùn)行的過(guò)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(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。經(jīng)過(guò)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?chē)橘|(zhì)中去。這就叫做熱平衡狀態(tài)。上述過(guò)程是受“傳熱學(xué)”的規(guī)律所決定的?？偟膩?lái)說(shuō)，干式變壓器的溫升計(jì)算其理論基礎(chǔ)與處理方法與油浸式是基本相同的。只不過(guò)走味對(duì)流散熱的介質(zhì)不是油，而是空氣。另外一個(gè)特點(diǎn)就是干式變壓器沒(méi)有油箱，并且由于干變的類(lèi)型很多，結(jié)構(gòu)各異。所以干變的溫升計(jì)算更為繁雜。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。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。 開(kāi)敞通風(fēng)式干式變壓器的溫升計(jì)算原則 [2]開(kāi)敞通風(fēng)式干變（OVDT）的結(jié)構(gòu)和象一個(gè)沒(méi)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(duì)流來(lái)散熱。其溫升計(jì)算的原則為：（1）不考慮發(fā)熱體之間的熱交換時(shí)的溫升計(jì)算① 鐵心及內(nèi)、外繞組的溫升計(jì)算式。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： （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(fù)荷，② 鐵心以及內(nèi)、外繞組的單位表面熱負(fù)荷的計(jì)算。（當(dāng)內(nèi)、外繞組均為圓筒式繞組時(shí)）。 ， ， （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(jì)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(jì)算方法。，取二者間隙的一半作為每個(gè)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(yīng)是該發(fā)熱體所有氣道寬的算術(shù)平均值。⑤氣道高，的計(jì)算方法?！¤F心窗高與內(nèi)繞組電抗高的算術(shù)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(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。①確定兩發(fā)熱體之間的溫差。 （220）式中下標(biāo)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(yīng)的熱負(fù)荷。 （221）③用于相互交換的熱負(fù)荷（當(dāng)內(nèi)、外繞組均為圓筒式繞組時(shí)）。 （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