高電壓大容量變壓器絕緣技術分析

戴永帥,崔查秀（內蒙古電力(集團)有限責任公司阿拉善電業局,內蒙古　阿拉善左旗　750306）

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高電壓大容量變壓器絕緣技術分析

戴永帥,崔查秀
（內蒙古電力(集團)有限責任公司阿拉善電業局,內蒙古阿拉善左旗750306）

摘 要：在高電壓大容量變壓器中使用最新的絕緣技術有助于提高效益，控制成本，并且環保、清潔能源的使用也是對低碳經濟的積極響應。本文主要圍繞高電壓大容量變壓器絕緣技術展開討論。

關鍵詞：變壓器；大容量；高電壓；絕緣

0　前言

經濟的快速發展要求機電行業適時的轉變發展模式，摒棄不合時宜的高能源生產模式以順應時代發展的要求[1]。在此背景下，絕緣技術從理論到具體的機電絕緣結構均得到了較大的發展與進步。絕緣技術的改進降低了火電投資比例，有助于低投入高效益的生產。其中，過電壓與絕緣技術、防護技術、測試技術、絕緣結構、高電壓和絕緣理論是研究高電壓絕緣技術的主要內容。

1　絕緣材料分析

（1）絕緣膠材料。變壓器使用的絕緣膠種類很多，具體包括環氧樹脂膠、聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯醇、酚醛樹脂、聚醋酸乙烯酯等。

（2）電工用塑料材料。填料、合成樹脂、各種添加劑組成了電工用塑料材料，這種材料主要呈纖維狀、粒狀或粉末狀，能夠當作電纜電線絕緣保護材料使用。在一定的壓力與溫度條件下加工后可得電工設備絕緣零部件，且形狀與規格多樣[2]。塑料中的主要構成是合成樹脂，合成樹脂對塑料制品基本特性有決定性的作用。塑料可分為兩種類型，熱塑性塑料與熱固性塑料，分類依據為樹脂類型的不同。在熱塑性塑料中，樹脂分子的線型結構不會受熱擠與熱壓影響，不會出現明顯的化學、物理性質變化，可溶性依然良好。而熱固性塑料則不同，樹脂分子受熱壓影響會變為網狀結構，得出不熔、不溶的固體。因此，熱塑性塑料具有反復多次成型的特征。

（3）絕緣漆管材料。玻璃纖維與面紗是絕緣漆管的兩種底材，絕緣漆管的樹脂主要有硅橡膠漿、硅有機漆、改性聚氯乙烯樹脂、醇酸清漆、油性絕緣清漆幾種類型。

（4）氣體絕緣材料。氣體絕緣材料不但能夠絕緣，還能夠發揮保護、冷卻、滅弧等作用，因此，氣體絕緣材料在電氣設備的使用比較常見，甚至氣體在部分設備中屬于主絕緣材料。液體固體絕緣中普遍存在氣體空隙，只是不同絕緣中使用的量不同[3]。氣體需具備來源豐富、價格低廉、惰性、熱導率高、不燃、液化溫度低、絕緣強度高等特點才能用作絕緣材料，其中惰性指的是不會同共存材料反應。

二氧化碳、氮氣、空氣、六氟化硫及混合氣體等是氣體絕緣材料的主要類型。氣體電介質使用最廣的是空氣，廉價、分布廣闊是空氣的特點，用作混合介質的優勢表現在物理化學性能穩定、擊穿后能自愈、液化溫度低等，因此，空氣絕緣介質在斷路器中使用較多。但空氣中存在雜質較多，其氧化作用會在接觸金屬材料時發生腐蝕反應，而氮氣在這方面的穩定性比空氣更高，惰性且不會助燃，因此，在電氣設備中氣體電介質常使用壓縮氮氣作為材料。六氟化硫擊穿場強很高，屬于電負性氣體，其絕緣強度在0.2MPa氣體壓力下與絕緣油相當。與空氣相比，六氟化硫在均勻電場中是其2.5倍，且滅弧能力是其數10倍，滅弧性能優良。此外，純凈的六氟化硫耐熱性與穩定性較好，無毒性，不會在500℃下分解，同鹵素、堿、酸、水、絕緣材料不會在150℃條件下作用。因六氟化硫有諸多優點，在高壓電氣設備中的使用日益受到重視，使用越來越廣泛。超過兩種以上的氣體組成了混合氣體，純六氟化硫與六氟化硫混合氣體二者的電氣強度相比，后者更優更明顯，且價格更為經濟，其中被認為有很大發展前景是六氟化硫與氮氣的混合氣體。

在放電電壓以下，氣體的絕緣電阻通常非常高，即使出現絕緣破壞也能自行恢復。其不足主要是絕緣屈服值較低，與固體相比較差。在電氣設備中氣體絕緣材料主要擔負著絕緣任務，適用于高頻、高壓絕緣，主要是因為這一材料具有小損耗、小介電常數以及小電導。

2　技術類型分析

（1）少膠粉云母脂環氧VPI絕緣技術。少膠粉云母脂環氧VPI絕緣實際作用的發揮需要輔助使用VB2645樹脂，并引進專門TMEIC絕緣，這一技術類型成品的獲得需經過稀釋、合成等操作，合成需有專門的工藝，成品獲得過程通常需要使用浸漬樹脂、固化劑。

（2）LD.F絕緣技術。這一絕緣技術有較多分類，主要得益于長期的發展與完善，其中包括抵壓機電絕緣，以變頻電機、同步電動機等作為低壓機電絕緣的代表[4]。LD.F絕緣有非常明顯的優勢，如電氣性能好、穩定性強、耐熱性強、絕緣厚度非常薄等，其優勢已然得到了普遍的認可，有助于降低安全隱患。LD.F絕緣工藝簡單，運行可靠安全，易于掌握，能夠實現凈化生產與能源的節約，是對當下無污染生產要求的積極貫徹，自然得到了大力的推廣與使用。在不斷的實踐與研究中，LD.F絕緣不斷的提升、不斷的創新，現階段其發展的方向為向6kv和10kv減薄機緣厚度，理想的減薄厚度為1.0mm，而低于2.0mm 為10kv單邊絕緣的理想厚度。現階段，雖LD.F絕緣的使用有較好的效果，但市場需求并不會停滯不前，因此仍需不斷的完善與發展，提高技術使用的適應性。

（3）多膠模壓絕緣體技術。這一體系的主要構成是通過多膠粉云母帶連續式繞包、模壓成型，在交流電機行業中推行，效果較好。雖多膠云母有諸多種類，但以環氧多膠粉云母帶使用最多，此外，VPI體系類型也較為常見。在我國，尤其是在機電制造業這一絕緣體非常受歡迎，國內大多數公司都選擇使用這一絕緣體。在經濟全球化影響下，技術合作交流增多，通過各國間的交流引進了不少關聯技術，國內的不少絕緣材料都是來自于國外公司。在技術更新日新月異的時代，新產品更新換代非常快，以LD-F絕緣體系為例，LD-F絕緣體系使用的材料是少膠單面補強高定量鱗片，這種材料比較稀有，此外，補強材料為聚酯薄膜材料與的玻璃纖維材料兩種。滲透性強、含量高是云母的優點，固化樹脂效果較好，能有效防止流失，作為備選材料十分優良。

3　結束語

單靠傳統的絕緣材料難以實現高壓大容量變壓器理想的穩定與可靠狀、運行，因此，需積極應用新的絕緣技術與絕緣材料，加大研發力度與投入，不斷的提高絕緣技術水平，優化絕緣體系性能，為高壓大容量變壓器運行的穩定與安全提供保障，更好的滿足生活生產的需求。

參考文獻：

[1]劉復林,韓延純.大型電力變壓器常見故障和狀態檢修要點[J].黑龍江科學,2015(03):21+25.

[2]常非,趙麗平.高壓大容量五電平變換器在RPC中的應用[J].電力系統及其自動化學報,2014(09):40-45.

[3]夏云永.變壓器線圈工藝改進對運行的影響[J].江蘇科技信息,2014(09):45-46.

[4]劉健犇,劉靜,代少君,張建功,張業茂,陳喬夫.磁通補償串聯APF采用多繞組變壓器的不必要性[J].高電壓技術,2015(07):2415-2420.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.184