变压器用静电板的结构改进及易发生问题的分析

赵 如 王 宁 刘科良

(特变电工沈阳变压器有限公司，辽宁 沈阳110144)

1 静电板的作用

静电板是一个有一定厚度的开口金属环，连接在变压器绕组首端或绝缘的中性点端，以及自耦变压器的中点端。静电板的主要作用是改善绕组端部电场分布目前，静电板已广泛应用于60 kV 及以上的变压器中。静电板的结构形式很多，本文只从我厂常用的结构及制造工艺加以介绍，并对设计中针对静电板的常见问题进行汇总分析。

2 静电板的基本结构

根据线圈结构的不同，静电板的结构也有所不同。对于饼式线圈，采用平静电板，当绕组的辐向较大时，采用中间断开的平静电板；对于不端平的螺旋式及层式线圈，采用斜静电板，绕组的辐向＞70 时，采用中间断开的斜静电板。静电板由绝缘圈、导体金属屏蔽层（金属化皱纹纸）、屏蔽线、引出线和绝缘层等构成。如图1,2 所示。

2.1 静电板关键控制点

2.1.1 加工公差。静电板内径Φ500-1000mm，内径偏差0～+1mm，外径偏差0～+2mm；Φ1001-2000 mm，内径偏差0～+1.5mm，外径偏差0～+2mm；Φ2000 mm 以上，内径偏差0～+2mm,外径偏差0～+4mm；厚度偏差均为0～+2mm。对于静电板辐向较小的，或直径大及开口的静电板，按图纸尺寸量长短轴六点，取平均值满足要求。

2.1.2 设计关键控制点

目前，在静电板设计时，要求给出的静电板内外径值为：静电板内径=线圈内径+2，静电板外径=线圈外径+2。

2.2 静电板引出线的焊接

2.2.1 静电板引出线与屏蔽线焊接方式

a.静电板引出线的方向要与其连接的线圈的绕制方向一致

b.静电板绝缘圈幅向A≥35 时，绝缘圈开槽口，静电板屏蔽线和引出线穿入绝缘圈槽口；

c.静电板绝缘圈幅向28≤A＜35 时，绝缘圈不开槽口，静电板屏蔽线和引出线用棉纬铜编织带缠绕焊牢；

2.2.2 静电板引出线焊接位置

a. 静电板引出线通常焊在距线圈出头前两个撑条间隔的位置，在展开图中标出，线圈在两个以上撑条间出头时，静电板引出线通常焊在距线圈最后一个出头前两个撑条间隔的位置。

图1

图2

b.静电板引出线焊在最外一根导线的内径侧，对于组合和换位导线焊在最外一小根导线的内径侧。

c.对于双层式线圈，静电板引出线焊在外层。

d.对于调压线圈，静电板引出线焊在中间分接导线上。焊接后保证引出线不得与非焊接导线连接。

3 静电板的结构改进

3.1 静电板骨架改进

目前我公司的静电板结构是将静电板引线焊接在短路环上，焊长80mm 后磨平焊牢后，埋入开好的槽中，此结构的焊接位置并不受力，为了提高焊接和打磨效率，将焊长改为40mm。焊长改为40mm 后，每件静电板引线焊接和打磨能节约20 分钟，通常每天能制作此结构静电板6～7 件，即静电板制作效率能提高30%左右。

设计时，将静电板骨架中引线开口的长度由80 改为40(见图3), 并在图纸中给出“引线与短路环的焊接长度不小于30mm”（见图4）。

图3

图4

3.2 静电板引出线改进

为减少静电板引出线与线圈导线焊接工作量，避免因焊接不良造成短路，我们将引出线改为6mm2铜电刷线TS 引出，并与线圈出头一起用套筒采用冷压方式与电缆连接，长度根据线圈出头冷压位置进行核算。

此种结构虽然减少了引出线与线圈导线的焊接，但是由于在铜电刷线与短路环焊接时，需加倍小心，否则电刷线容易断丝，为了确保产品的安全可靠性，我们又进一步将引出线进行更改。仍采用原来的引出线（1.4×5 铜扁线TBR），只是将引出线加长，不与线圈导线焊接，而是直接与线圈出头一起采用冷压的方式与电缆连接。

4 易发生问题汇总分析

4.1 开口静电板引出线与线圈垫块相碰

问题描述：开口静电板引出线焊接位置L 一般距线圈出头3档处，计算方法为：L=（静电板骨架外直径*π/N(档位)）*4+46。当线圈的档间距较小时，静电板引出线与短路环焊接处可能与线圈中的垫块相碰，在线圈加压时，使得焊接处受力，造成短路。预防措施：在设计时，按比例画出焊接位置，将L 的计算值适当增加，保证引出线的位置距离垫块10mm 以上。

4.2 双层静电板引出线位置不合理

问题描述：静电板引出线在距出头三档处引出焊接，且内外层引至在一档。实际由于线圈档距较小无法实现内外层无法在一档进行焊接，同时由于计算有误，静电板出头焊接位置实际在距离线圈出头两档处，如果将内外层静电板焊接位置错开，内层焊接位置距离线圈出头太近。

解决方法：外层开口静电板在距离线圈出头两档处焊接，将内层静电板逆时针旋转，焊接位置移至距离线圈出头四档处。预防措施：对双层静电板，当引至一档引出时，需先核算档距保证一档能够焊接，当不能在一档引出时，将内外引出线引至不同档进行焊接。

4.3 调压线圈静电板引出线位置焊错

问题描述：对于带静电板的调压线圈，当线圈的辐向导线并绕根数大于两根，且每根导线的电位不一致时，需仔细考虑静电板等位线的焊接位置，避免造成放电。

预防措施：①要求调压线圈中的静电板引出线焊接位置在调压线圈的中间分接焊接。静电板等位线可焊在4'或6'分接导线上。②调压线圈静电板等位线焊接后，必须保证等位线不得与非焊接导线连接，即当等位线与4' 焊接后，不能与2',6',8' 分接线连接。

5 结论

鉴于静电板在大型超高压变压器中的重要作用，我们不仅要了解静电板的结构形式和基本原理，更要保证设计时静电板的选用及静电板焊接位置、开口尺寸等的正确性。同时，我们在设计过程中不能固步自封，还需进一步吸收先进的结构对原有结构进行改进，从而提高产品性能的同时达到省时、省力、优质的静电板，将对确保变压器质量起到一定作用。