干式变压器的设计及制造

张海燕

（广州 510000）

干式变压器的设计及制造

张海燕

（广州 510000）

随着工业化的发展，工业上我国在对干式变压器的应用广泛，在市场的需求空间也不断变大；随着科技的快速发展，厂家们的生产能力及制造逐渐提升，竞争也日益激烈。目前国内不少的厂家的制造依旧还是停在手工设计计算的层次上，因此也产生了一系列的弊端，比如，制造效率低、成本高、时间长，不能设计出最佳方案。该文在手工设计的层次上，结合其优点，另外进行了优化设计。

干式变压器；优化设计；制造

1 前言

随着我国工业和经济的发展，很多场合都需要安装干式变压器。常见的场合有化工厂、发电厂、矿材开采区、一些建筑地、机场、高铁及地铁等场所。而且干式变压器的种类不同，有浇注式和绕包式两大类型，分为浸渍式干变、环氧树脂无溶剂胶与无碱玻璃丝增强绕制的绕包绝缘干变，树脂浇注的浇注绝缘干变。浸渍式干式变压器它的制造过程比较简单通常用导线绕制完成的浸渍，可以高温的绝缘漆，然后进行加热处理，其优、缺点都很容易知道；而在真空浇中采用金属模具对线圈进行浇注的是浇注绝缘干式变压器。它的制造过程十分复杂，资金设备的投入大，但它的性能好，外观美，承载力也强，而且防潮，不容易燃，采用无碱玻璃丝浸以无溶剂胶经特殊的绕线装置而成的绝缘千式变压器，有热稳定性好防潮，自熄，不易燃没有开裂的可能性等优点。生产过程中不需要过多的设备投入，减少了设备投资比如不用模具和真空设备。因此在我国现阶段，进行干式变压器的优化设计的研究是很值得的。

2 干式变压器优化设计研究概况

由于干式变压器和油浸式变压器有相同的主结构，它们在工作原理方面也大同小异，油浸式变压器优化设计的同样也能用干式变压器的优化设计。这样，既提出了干式变压器的优化设计方法，也提高优化速度，减少了搜索。

3 干式变压器的设计

3.1 设计任务

在设计条件和性能指标的限定下，依照产品的给定规格，计算出各类数据比如，工作数据，尺寸、大小，重量，用量、热和电等，这些就是电力变压器的设计。而所谓的优化设计则是在低制造成本，少用原料，简单的制造过程，创造出客户满意的产品，从而提高经济效益，获得收益。

3.2 结构组成

变压器是由几个线圈和一个公用的铁心相交链而成，是一种感应电气的设备。它的主要结构是铁心和线圈之间的空间位置构成的。暴露在空气中的是变压器的器身，也就是绝缘和引线。一些干式变压器在整体上面存在不同的要求比如要进行调压、冷却、保护、测温、出线，而且器身用金属壳体密封起来。如图1中的干式变压器的结构是这样的，三柱式三项的铁心设计，硅的钢片相互间采用全斜的接缝，芯柱，还有铁轭之间的净截面积几乎是一样的。线圈也是各不同的，有不同的形式，各具特色有各自的优点和缺点，比如有旋转式的线圈，层次式线圈，连续式的线圈以及箔式的。线圈式一般在一些方面用的连续式具有散热性能好，承受力大，强度好的结构的是高压线圈，因为能够有效的避免许多缺点，比如容易因为温度高而被击穿，在电压比较高的情况下。线卷式机械强度好适应范围广，缺点是冲击电压分布差，圆筒式跟螺旋式则卷制简单，导电流密度大，但换位复杂。在高压线圈的设计上，为了优化设计，便于引线的设计，使得绝缘的距离变大，绕制也变得更加方便，都将高压线圈设置在外侧。变压器的结构由排列体和基本体的组合决定的。从结构数据上干式变压器分为两类：第一类是基本体，也就是变压器的构成器件；第二类排列体，比如导线的根数，铁心的级数等等。

图1 干式变压器结构示意图

3.3 手工设计计算

估算设定初值→计算校核→调整设定→再计算。

设计的过程中，判断方案是否可行，是在同样的条件下用同样的公式下进行的，因此计算的次序也是固定的，这样浪费了大量的时间和精力，不利于更好方案的使用；所以在计算时可以多调整变量，以便更快找到最好的方案，从而达到最好效益。

3.4 设计的基本方法

通常情况下设计的基本方法有直接法，间接法和类比法。

效果好，目的明确的就是直接法，直接根据客户的需求和要求来确定工作数据，尺寸、大小，重量，用量、热和电等等，然后进行方案设计。

间接法则是在设计的过程中，它是根据原有的公式计算出所需的数据，尺寸等，最后通过参数来进行最优方案的设计。

类比法是根据已经出售的产品规格为参照，相近的干式变压器进行对比，然后进行设计的，从而实现新的设计。类比法的步骤有：

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（1）确定产品的型号和尺寸；

（2）确定干式变压器的设计方案；

（3）根据所设的方案进行设计与调整；

（4）进行结构优化设计；

（5）然后手工计算；

（6）绘制出外形图和总装图。

并实现了各种线圈形式的干式变压器产品设计以及温升计算部分。该部分是整个计算的核心部分。

3.5 故障案例分析

在干式变压器的设计中也存在很多故障案例分析。案例：如某公司在使用一台型号为SCB9-2000/10的干式变压器时，就出现了故障，A，B组绕线的温度过高，需要售后工作人员进行处理，在处理过程中进行了直流电阻的检测。但并没发现有问题，那么到底是什么原因导致A，B组绕线温度过高，引起变压器发生故障。由于在故障检查中有工作人员发现铁芯温度有点高，甚至烫手。因此依据这条线索发现原因在于铁芯多点接地导致的。为了解决这一问题，应该先解决外部存在的问题，现场可以采用吸尘器等工具对变压器进行清。由于没有确定故障位置的所在，只能在上夹件拆除进行检查，如果没问题，故障则可能出现在下夹件和铁芯拉板，但现场如果进行拆除，则不太可能。但我们可以采取以下方法进行处理：①交流电弧法。②放电冲击法。③大电流冲击法。现场我们采用了大电流冲击法，因为它操作方便，设备的配备容易，现场采用了一台容量较小的电焊机，容量为8KVA，次级输出60～160A将铁芯与接地点后断开，给铁芯加电流，瞬间在下夹件与铁芯间发生冒烟，断电后观察故障点的部位，然后再进行解决。

3.6 发展前景

（1）节能环保。随着科技的发展，我国在工业生产能源资源的使用上越来越追求低能环保了，因此变压器在环保制造上的研发有很大的发展空间。例如：新材料的使用，引用新的技术，对环保理论的加强，合理的结构，优化的设计方法。这些既有利于成本的降低，而且减少了能源的使用也，更加的环保。

（2）安全性能高。安全可靠的运行对于变压器使用时尤为重要的一点，如果不安全后果将无法想象。这些变压器一般有运用与重要的领域，比如工业生产，项目的开发，工程的实施上，都离不开变压器的使用。因此，对变压器的安全可靠性的至关重要，绝不能容得半点马虎，也那些廉价低劣产品在市场中销售。我国在大部分项目工程上，一般都采用环氧树脂浇注干式变压器变压器，它的安全性能极高，这是众所周知的，大体上没有的事故发生的可能性。目前我国环氧树脂浇注干式变压器的安全性能上，还有提高和发展的空间，可以在这方面进行研究。

（3）多方面，多种类。在世界变压器领域占重要比重的目前是环氧树脂真空浇注环氧树脂浇注干式变压器变压器。一般的企业对新的产品，新的材料，多的种类，作出了研发跟设计。希望能获得更多的经验和设计灵感。所以我们应该在多方面，多种类上作出研究和探讨，有利于给变压器的未来和发展创造新的发展，提供新的机遇。

（4）向多功能或者自动化发展。传统的变压器的功能比较单一，不具有多功能和自动化的功能，应该从单一的功能向多功能和自动化的方向发展。比如多功能的组合式能够进行数据分析，控制和显示状态，即能够保护外壳，有计算机的接口，强迫风冷功率计量、封闭母线、低压侧向出线、到引入TTU自动化终端。在技术和科学进一步变化中，实现变压器的多功能和自动化的发展，成为一种能有极好工作状态的电能设备。

（5）各领域发展。改变传统的单一发展模式，向各个领域进行发展。比如工厂使用，交通使用领域，发电厂使用，核电站、矿石开采等多领域设计和发展。

（6）大的容量。经济的发展人们生活中的用电越来越多，工厂，城市商业区，居民用电，重大工程，使得用电负荷越来越重，而我国的环氧树脂浇注干式变压器的生产为主。由于现实生活的需求。还可以，加大各种各样大容量的环氧树脂浇注干式变压器的设计和生产。

4 结语

随着科技的发展技术的不断提高我们国家的环氧树脂浇注干式变压器占了很大的比重，我国所研发生产的新的一系列环氧树脂浇注干式变压器产品在世界上已经达到了较高的水平。现在应该不断的进行推广，加大创新力度，促进环氧树脂浇注干式变压器结构更合理，安全性能更高，产品的质量更好，在以后的生产创造和设计中得到更深的发展。

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[3]封栋梁.干式变压器优化设计研究[D].东南大学，2005（3）：7.

TM412

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1004-7344（2016）16-0242-02

2016-5-5

张海燕（1987-），女，助理工程师，本科，主要从事干式变压器设计工作。