基于電氣控制的礦山設(shè)備干式變壓器結(jié)構(gòu)技術(shù)性能比較與分析

王 敏

（甘肅能源化工學(xué)院，甘肅 蘭州 730207）

根據(jù)相關(guān)調(diào)查和研究可以發(fā)現(xiàn)：我國現(xiàn)階段主要使用的礦山設(shè)備干式變壓器主要有兩種方式，分別為樹脂澆注式和浸漆式干式變壓器。其中，樹脂澆注式干式變壓器是由歐洲研發(fā)并制造生產(chǎn)出來的，浸漆式干式變壓器是由美國生產(chǎn)制造的。對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析之后，可以發(fā)現(xiàn)：二者都采用了電氣控制系統(tǒng)[1]。因此，本篇文章在綜合了相關(guān)調(diào)查和研究之后，對(duì)這兩種干式變壓器進(jìn)行淺要分析。

1 干式變壓器結(jié)構(gòu)技術(shù)性能方面的比較

本篇文章主要選取的是目前階段應(yīng)用最為廣泛的樹脂澆注式干式變壓器和浸漆式干式變壓器兩種。具體來看，樹脂澆注式干式變壓器具備了較為明顯的環(huán)保性能、抗短路性能、高防災(zāi)性能優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，在安裝過程中，其操作相對(duì)較為簡單，對(duì)于高度要求較低，后期維修作業(yè)發(fā)生率相對(duì)較低。在運(yùn)行過程中，效率較高、體積較小，前期投入成本相對(duì)較低，這都是該變壓器所具備的優(yōu)勢(shì)。在浸漆式干式變壓器使用過程中，可以發(fā)現(xiàn)其靈活性較強(qiáng)、防火性能高、防潮性能好、環(huán)保性優(yōu)勢(shì)較為明顯。在安裝過程中，操作流程較為簡單。

因此，這也成為了這兩種干式變壓器得以在社會(huì)層面得到廣泛應(yīng)用的重要原因。針對(duì)上述內(nèi)容，文章在進(jìn)行了多次調(diào)查和研究之后，淺析這兩種變壓器的具體優(yōu)勢(shì)。在進(jìn)行文章寫作過程中，筆者還進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，希望能夠借助到科學(xué)、準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提升文章的說服力和可信度。希望能夠?qū)ο嚓P(guān)工作的順利開展產(chǎn)生一定指導(dǎo)性建議。

2 兩種干式變壓器在耐受短路性能方面的比較

在應(yīng)用樹脂澆注式干式變壓器時(shí)，對(duì)樹脂溫度提出了較高要求。一般來講，如果樹脂所處溫度相對(duì)較為適宜，那么便可以在一定程度上有效提升其流動(dòng)性。同時(shí)，還需要充分考慮到各種新式澆筑工藝在此過程中所產(chǎn)生的積極作用，達(dá)到高效處理的目的。從其特點(diǎn)來看，這種變壓器在運(yùn)行過程中會(huì)在其周圍地區(qū)形成一個(gè)較為完整的剛體線圈。因此，在這種剛體線圈的影響之下，使得變壓器具備了較大忍耐力。尤其表現(xiàn)在系統(tǒng)發(fā)生短路狀況時(shí)，能夠根據(jù)實(shí)際工作狀況，做出有效調(diào)整，從而避免了一些不必要問題的發(fā)生。另外，在該結(jié)構(gòu)中不會(huì)存在墊塊內(nèi)容，有效提升了導(dǎo)線伸屈能力。

根據(jù)相關(guān)調(diào)查和研究可以發(fā)現(xiàn)：在傳統(tǒng)礦山開采工作中，因?yàn)楦鞣N設(shè)備的綜合性能較差。如果在設(shè)備運(yùn)行過程中，出現(xiàn)了短路問題，將會(huì)對(duì)整個(gè)工作流程都產(chǎn)生較大影響，甚至還會(huì)出現(xiàn)機(jī)械設(shè)備損壞問題。在應(yīng)用樹脂澆注式干式變壓器開展礦山開采工作中，因其所受到的外界因素相對(duì)較少，能夠長時(shí)間保持在穩(wěn)定狀態(tài)中[2]。因此，即使在作業(yè)過程中出現(xiàn)了線路短路問題，也不會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生較大影響。從這方面特點(diǎn)來看，這種變壓器又具備了較為明顯的抗短路性能。

而浸漆式干式變壓器最為明顯的優(yōu)勢(shì)是在壓力的抵抗方面。在運(yùn)用該結(jié)構(gòu)開展礦山作業(yè)時(shí)，即使受到了巨大壓力，也不會(huì)對(duì)機(jī)器或者相關(guān)設(shè)備產(chǎn)生較大影響，并讓其處于較為平衡狀態(tài)中。相應(yīng)的，整個(gè)工作流程都能夠在設(shè)備的支撐下順利開展。另外，該變壓器在抗撓性方面也表現(xiàn)了突出優(yōu)勢(shì)。在完成浸漆固化作業(yè)之后，表面十分堅(jiān)固。即使是用鋼絲球在其表面上進(jìn)行擦拭，也不會(huì)留下較為明顯痕跡。從其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)進(jìn)行分析，這種變壓器主要結(jié)合了餅式線圈的積極作用。在其中，餅式線圈之間連接性作用的有效實(shí)現(xiàn)，需要墊塊來達(dá)到支撐目的。在導(dǎo)線和鐵心之間，主要是依助于電調(diào)來達(dá)到支撐和連線的目的。從這方面特點(diǎn)來看，導(dǎo)線在作業(yè)過程中，很容易受到彎曲應(yīng)力影響，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)中出現(xiàn)短路問題。

從上述相關(guān)分析中便可以得知：在耐受短路性能方面，樹脂澆注式干式變壓器表現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢(shì)。在開展采礦作業(yè)時(shí)，因設(shè)備受到外界環(huán)境影響較大。一旦設(shè)備出現(xiàn)了晃動(dòng)狀況之后，便會(huì)對(duì)整個(gè)作業(yè)都產(chǎn)生較大影響。從耐受短路性能角度進(jìn)行分析，選擇樹脂澆注式干式變壓器更能夠符合實(shí)際工作的需要。

3 兩種干式變壓器在絕緣耐壓性能方面比較

在開展礦山作業(yè)時(shí)，設(shè)備的絕緣耐壓性能也是需要重點(diǎn)考慮的一個(gè)因素，二者的差異具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

針對(duì)干式變壓器來講，其絕緣性能高低主要受到了內(nèi)部電介質(zhì)絕緣結(jié)構(gòu)的影響。就目前各種設(shè)備變壓器絕緣結(jié)構(gòu)電場分布狀況來看，在電介質(zhì)場強(qiáng)方面和其介電強(qiáng)度呈現(xiàn)出了明顯正相關(guān)的關(guān)系。如果在此過程中，能夠在最大程度上保障每層絕緣結(jié)構(gòu)都得到有效運(yùn)用。那么，便會(huì)在很大程度上提升變壓器的絕緣耐壓性能。一般狀況下，在進(jìn)行變壓器絕緣性能判斷時(shí)，需要充分考慮到絕緣結(jié)構(gòu)的介電常數(shù)對(duì)其所產(chǎn)生的影響。就本篇文章中研究的兩種變壓器來看，在絕緣耐壓性能方面，樹脂澆注式干式變壓器表現(xiàn)出了較為明顯的優(yōu)勢(shì)。具體來看，在浸漆式干式變壓器絕緣結(jié)構(gòu)中，其電場的分布更為均勻。相應(yīng)的，這也就在一定程度上提升了其絕緣耐壓性能。并且該變壓器在進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)時(shí)，其操作流程較為簡單，降低了外界環(huán)境對(duì)其所產(chǎn)生的各種影響。借助這種優(yōu)勢(shì)，便在一定程度上有效提升了其抗絕緣老化和局部放電的性能。在樹脂澆注式干式變壓器結(jié)構(gòu)中，其主要結(jié)合的是樹脂絕緣結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。從澆筑工藝特點(diǎn)來看，在高壓真空環(huán)境下，不能夠進(jìn)行相關(guān)作業(yè)。在進(jìn)行澆注作業(yè)時(shí)，便會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部絕緣結(jié)構(gòu)存在著大量稀薄空氣。另外，從整個(gè)變壓器生產(chǎn)工藝特點(diǎn)來看，內(nèi)容相對(duì)較多，并且設(shè)計(jì)過程、生產(chǎn)過程極為復(fù)雜。如果在生產(chǎn)過程中，不能夠嚴(yán)格按照既定工藝要求完成相關(guān)操作，便會(huì)對(duì)變壓器性能的有效發(fā)揮產(chǎn)生極大影響。另外，如果在某個(gè)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)了操作不當(dāng)問題，還會(huì)導(dǎo)致樹脂倒灌現(xiàn)象的發(fā)生。如果未對(duì)其進(jìn)行有效控制和管理，絕緣結(jié)構(gòu)中將會(huì)產(chǎn)生大量氣泡，從而影響了絕緣耐壓性能的有效發(fā)揮。除此之外，氣泡長期存在樹脂絕緣結(jié)構(gòu)中，還會(huì)出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象，降低了變壓器的絕緣耐壓性能。

通過對(duì)上述內(nèi)容的分析可以發(fā)現(xiàn)：在絕緣耐壓性能方面，浸漆式干式變壓器的優(yōu)勢(shì)更為明顯。

4 兩種干式變壓器在耐熱阻燃性能方面的比較

結(jié)合現(xiàn)階段市場狀況來看，C級(jí)絕緣材料在絕緣抗壓性能方面表現(xiàn)出了明顯優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，其還具備了較好的耐熱性能。而浸漆式干式變壓器便是依靠這種材料優(yōu)勢(shì)，使得其具備了較高的耐熱性能。具體來看，如果設(shè)備在220°的溫度中運(yùn)行，其也能夠保持較為穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，不會(huì)受到外界環(huán)境的較大干擾。如果溫度達(dá)到了250°，也不會(huì)出現(xiàn)一些助燃、流動(dòng)和熔融狀況。因此，從耐熱性能角度分析，該變壓器所具備的耐熱阻燃性已經(jīng)達(dá)到了正常性能的98%。如果溫度達(dá)到了350°時(shí)，絕緣材料也不會(huì)因外界溫度的升高出現(xiàn)較大變化，使得整個(gè)設(shè)備處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)中。從耐熱性能角度分析可以得知：浸漆式干式變壓器具備了較為明顯的優(yōu)勢(shì)。

5 兩種干式變壓器在過載性能方面的比較

結(jié)合對(duì)市場上所運(yùn)用的樹脂澆注式干式變壓器進(jìn)行分析可以得知：在澆注結(jié)構(gòu)選擇方面，該變壓器多是會(huì)運(yùn)用到一些薄性絕緣材料。在此結(jié)構(gòu)中，內(nèi)部導(dǎo)線的各種能量能夠直接借助于線圈作用，將各種能量快速傳遞到線圈外表面上。另外，這種變壓器在自我調(diào)節(jié)性能方面的優(yōu)勢(shì)較為明顯。如果礦山作業(yè)中，出現(xiàn)了需要調(diào)節(jié)散熱風(fēng)道的工作狀況時(shí)，該變壓器會(huì)根據(jù)其自身的容量，對(duì)于散射風(fēng)道進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)。一般來講，散熱風(fēng)道多是被安裝在線圈內(nèi)層機(jī)構(gòu)中。從其積極作用來看，這能夠保障各種作業(yè)需求在得到有效滿足的基礎(chǔ)之上，實(shí)現(xiàn)線圈雙向散熱的目標(biāo)。在熱點(diǎn)溫升和平均溫升方面，該變壓器的比值為1：2，符合相關(guān)要求。

在進(jìn)行對(duì)浸漆式干式變壓器研究中，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部絕緣結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，若想能夠?qū)狳c(diǎn)溫升和平均溫升的比值進(jìn)行確定，是一件極為困難的工作。但結(jié)合前期的各項(xiàng)調(diào)查和分析可以發(fā)現(xiàn)：該變壓器所運(yùn)用的絕緣結(jié)構(gòu)在熱裕度方面表現(xiàn)出了較為明顯的優(yōu)勢(shì)。相應(yīng)的，這種較強(qiáng)的熱裕度能夠有效提升其過載性能。這種比值的確定和數(shù)值的符合狀況，在很大程度上受到了絕緣結(jié)構(gòu)的材料選擇影響。

因此，從過載性能角度進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)浸漆式干式變壓器的優(yōu)勢(shì)更為明顯。

6 兩種干式變壓器在耐腐蝕性能方面的比較

結(jié)合對(duì)樹脂澆注式干式變壓器線圈導(dǎo)體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn)：其主要是通過樹脂絕緣層積極作用的有效發(fā)揮，來達(dá)到對(duì)線圈包裹的目的。借助線圈包裹的優(yōu)勢(shì)，便可以在一定程度上有效提升對(duì)潮氣的隔離效果。避免了其中一些化學(xué)成分、有害氣體的存在對(duì)于變壓器所產(chǎn)生的腐蝕作用。這不僅有效提升了變壓器的抗腐蝕性能，還在一定程度上提升了其使用壽命。在浸漆式干式變壓器中，其主要是通過浸漆工藝和Nomex絕緣材料來完成對(duì)設(shè)備內(nèi)部的包裹作業(yè)。在耐腐蝕性能方面，浸漆式干式變壓器并不具備優(yōu)勢(shì)。通過分析兩種干式變壓器的耐腐蝕性能可以發(fā)現(xiàn)，樹脂澆注式干式變壓器的優(yōu)勢(shì)明顯。

7 結(jié)束語

綜上所述，結(jié)合多種性能進(jìn)行研究和對(duì)比之后可以發(fā)現(xiàn)：浸漆式干式變壓器在整體性能方面的優(yōu)勢(shì)更為明顯。在今后工作中，相關(guān)工作人員可以有效借助于浸漆式干式變壓器優(yōu)勢(shì)，完成采礦作業(yè)。另外，研究人員還需要加大技術(shù)研究力度，根據(jù)該變壓器在運(yùn)用過程中所出現(xiàn)的各種問題，對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性解決，從而推動(dòng)浸漆式干式變壓器推廣工作的順利開展。