下载文档原格式
变压器用环氧浇注树脂体系研究发布时间：2021-05-14T08:18:33.226Z 来源：《防护工程》2021年3期作者：赵成龙1 谭明华2 廖智斐1 刘志远1 龚桂胜3 [导读] 通过改变环氧树脂中硅微粉的含量，以改善环氧浇注树脂的性能1．桂林赛盟检测技术有限公司桂林 5410042.桂林君泰福电气有限公司桂林 5410043.桂林电器科学研究院有限公司桂林 541004摘要：通过改变环氧树脂中硅微粉的含量，以改善环氧浇注树脂的性能。
当硅微粉含量为60%时，线性膨胀系数为34.9×10-6/℃，导热系数为0.740W/m?K，弯曲强度、导热性能较好。
引言环氧树脂干式变压器具有较低的运行噪音及绝缘强度等优点，得到了大量的应用[1]。
但由于在变压器运行中存在散热不佳的情况导致浇注的环氧树脂受热膨胀出现开裂情况，同时温升也会加速变压器的老化、降低使用寿命[2]。
因此，提高环氧树脂的导热性能并降低膨胀系数具有很重要的现实意义。
硅微粉作为一种常见填料，自身具有较好的尺寸稳定性及耐热性，起到降低成本、改善树脂性能的作用【3】。
本文通过改变环氧树脂中硅微粉含量，以期改善热膨胀系数及导热系数。
但填料的变化也会影响到树脂的电气性能、机械强度、防潮性能，所以同时引入较重要的弯曲强度、电气强度测试，通过结果比较，综合考虑选取较合适的配比。
1、试验1.1原材料硅微粉DGH600，中位粒径7.01-7.69μm，纯度99.65%； EPIKOTETM Resin 845树脂，EPIKURETM Curing Agent 845固化剂，EPIKURETM Catalyst 100促进剂。
1.2试样制备各组分的质量配比为，EPIKOTETM Resin 845树脂：EPIKURETM Curing Agent 845固化剂：EPIKURETM Catalyst 100促进剂：硅微粉=100：82：0.16：k，改变k的值分别为241，273，310，则硅微粉含量对应为57%，60%，63%。
Tonxukui 分析10kV浇注干式变压器的内外线圈各种作用电压下的主绝缘备注：标准端部气隙38±2mm 例某成熟经验证产品其空道绝缘体系组成为低压1mmDMD，空气29mm，中间1.1绝缘筒，高压3mm填料树脂绝缘。
一．工频耐压状态下的绝缘状态推算：1. 假设耐压升到一定程度，空气已经击穿状态下则电压由高低压外表面固体绝缘材料承受：现场试验状态为耐压噪声极大(空气电离)。
推算前提：将DMD与树脂作为一个体系，其相对介电常数差异及曲面场强畸变和耐压值则算为一个常数0.75；认为中间绝缘筒对提高端部畸变起效，；认为高压导线绝缘起到了屏蔽导线R角则高压体系也相当于一个平行板电极。
树脂瞬时耐压许用场强按19kV/mm；中间绝缘筒不计入当前绝缘体系DMD与树脂体系工频许用耐受场强19×0.75×0.75=10.69 kV/mmDMD与树脂体系工频许用耐受(带入0.75常数)10.69×4mm×0.75=32.06 kV这样则解释了10kV干式变压器工频耐压32kV以下无严重放电声为合格的缘由。
若将中间绝缘筒计入当前绝缘体系则有：10.69×5.1mm×0.75=40.89 kV其值比上工频试验电压35kV有1.17裕度，按照成熟工厂的工艺裕度1.1则是合适的。
2. 推算空气完全击穿场强：2.1×2×U树脂+29×4×U树脂+3×U树脂=32kV 则树脂应为U树脂=32000/123.2=259.4则空气完全击穿场强259.4×4=1039V按变压器杂志2005.12期《浅谈国内干式变压器的几个问题》一文的“10kV干变经验数据空气工频耐压下平均耐压场强取1500以下”，考虑端部的电场集中1.3则1039×1.3=1350V与1500仍有1.1倍的工艺裕度，则认为是合理的。
樹脂澆注絕緣幹式變壓器設計的計算本章以樹脂澆注幹式變壓器SCB10-1000/10的設計為例，詳細列出了樹脂澆注幹式變壓器的設計計算過程，以及每一步計算所涉及到的公式和原理。
該變壓器具有以上所述的樹脂澆注幹變的各項優點，是樹脂澆注幹變設計的典型實例。
3.1變壓器設計計算的任務變壓器設計計算的任務是使產品設計符合國家標準，或者用戶在合同中提出的標準和要求。
在合同中通常包括以下一些技術規範：a.變壓器的型式：相數、繞組數、冷卻方式、調壓方式、耦合方式。
b.額定容量，各繞組的容量，不同冷卻方式下的容量。
c.變壓器額定電壓、分接範圍。
d.額定頻率。
e.各繞組的首末端的絕緣水準。
f.變壓器的阻抗電壓百分值。
g.繞組結線方式及連接組標號。
h.負載損耗、空載損耗、空載電流百分值。
i.安裝地點海拔高度。
此外，用戶可能還有一些特殊參數。
變壓器計算的任務，就是根據上述技術規範，按照國家標準，如《電力變壓器》、《三相油浸式電力變壓器技術參數和要求》、《高壓輸變電設備的絕緣配合及高電壓試驗技術》和其他專業標準，確定變壓器電磁負載，幾何尺寸、電、熱、機械方面的性能數據，以滿足使用部門的要求。
對方案進行優化計算，在滿足性能指標前提下，具有良好的工藝性和先進的經濟指標。
3.2變壓器設計計算步驟以下主要針對電力變壓器而言，特種變壓器的計算基本與之相同，只需考慮特殊要求和自身特點即可。
1)根據技術合同，結合國家標準及有關技術標準，決定變壓器規格及相應的性能參數，如額定容量、額定電壓、聯結組別、短路損耗、負載損耗、空載損耗及空載電流等。
2)確定矽鋼片牌號及鐵心結構形式，計算鐵心柱直徑，計算心柱和鐵軛截面。
3)根據矽鋼片牌號，初選鐵心柱中磁通密度，計算每匝電勢。
4)初選低壓匝數，湊成整匝數，根據此匝數再重算鐵心柱中的磁通密度及每匝電勢、再算出高壓繞組額定分接及其他各分接的匝數。
5)根據變壓器額定容量及電壓等級，計算或從設計手冊中選定變壓器主、從絕緣結構。
环氧树脂浇注干式变压器技术条件北京供电局一九九七年十一月十二日环氧树脂浇注干式变压器技术条件一、环境条件1.海拔高度 <1000M ,户内安装2.环境温度— 15℃﹣﹣+40℃3.日温差 25℃4.相对温度≦ 95%(+25℃5.抗震能力水平加速度 0.3g (正弦波 3周垂直加速度 0.15g (正弦波 3周安全系数 1.67二、电力系统条件1.额定电压 10KV2.额定频率 50HZ3.最高工作电压 11.5KV4.中性点接地方式目前中性点不接地(经消弧线圈接地或中性点经小电阻接地。
三、型式树脂浇注固体绝缘配电变压器(环氧树脂选用进口材料,变压器制造厂须提供环氧树脂材料技术参数及制造厂家。
四、电变压器的主要参数1.额定容量(按定货合同执行 KV A2.外壳保护等级 IP203.冷却方式 AN (空气自冷或 AF (风冷4.一次额定电压 10KV5.一次最高工作电压 11.5KV6.二次额定电压 400V7.额定频率 50HZ8.相数 3相9.阻抗电压 UK% 500KV A 及以下 4% 630﹣﹣ 1600KV A6% 2000KV A 及以上8% 10.联结组别 Dyull11.线圈导体高压铜线 /低压铜箔 (进口铜箔 12.铁芯硅钢片型号及厚度:铁芯采用的硅钢片性能应不低于 Z10-0.30(进口日本新日铁或川崎硅纲片13.绝缘等级 F/F14.温升 100K/100K15.最热点温度小于 150℃ /150℃16.工频耐压(有效值 35KV5min/35KV5min17.冲击耐压(峰值 75KV18.电压调节:(1 无励磁调压(2 电压调节范围 ±2×2.5%;(3 主分接过电压 10%时,可连续无负荷运行过电压 5%时,可连续满负荷运行(环境温度 +40℃。
注:小容量变压器的电压变比调整螺栓须大于 M10 19.局部放电水平小于 10Pc(试验方法按国际 GB6450-86 20.噪音水平250KV A 及以下:--55DB 315— 630KV A :--58DB 800KV A 及以上:--62DB 21.损耗:(由用户提供要求或回标时厂家提供(1空载损耗 W(2负载损耗 75℃值 W120℃值 W22.承受短路能力:试验方法按国际 GB1094.5-8523.变压器带外壳运行时其额定容量不应降低。
环氧树脂浇注干式变压器的绕组浇注工艺1、概述环氧树脂浇注干式变压器由于具有难燃、安全、运行可靠、维护方便、体积小等特点，已在城市的高层建筑和电站等场所得到广泛的应用。
近几年来，我国干式变压器的生产有了较大的发展，生产厂家由20世纪90年代初的七、八家迅速增加到了近百家，生产能力也从3000~4000MVA提高到了20000MVA以上。
产品的性能和外观都有了较大的改进。
环氧树脂浇注干式变压器的绕组绝大多数是采用环氧树脂浇注成型（许多厂家的低压绕组采用铜箔绕制）的，成型后绕组的内在性能也随之确定，一旦成型后的绕组性能达不到规定的标准，就只好报废。
所以，为了保证绕组的浇注质量，要求预浇注绕组的结构必须可靠。
同时，要求绕组浇注材料配方要合理，且浇注工艺要先进。
2、环氧树脂浇注工艺特点环氧树脂浇注工艺属于模注成型技术，是干式变压器中浇注绕组较为成熟的一种工艺，世界许多国家都已广泛使用。
其主要特点是：（1）绕组被固定在金属模内，注入的环氧树脂混合料渗透至绕组各层间，将其固化成型，使之与导线、绝缘材料牢固地结合成一体，固化成型后的绕组具有极高的机械强度。
（2）由于绕组和树脂混合料均在高真空状态下脱气，所以固化成型后，绕组的局部放电量（实测结果一般在10pC 以下）很低。
（3）在凝胶过程中，保持一定的压力，使补偿罐内的树脂流入模腔内，以补偿因树脂固化收缩引起的缺料，防止出现浇注缺陷。
（4）在固化过程中，采用阶梯固化工艺，使绕组的内应力降到最低，避免绕组开裂。
3、环氧树脂浇注材料的选择和配方设计3.1 环氧树脂混合料的选择环氧树脂混合料的选择应从对产品的性能要求和浇注工艺性两方面加以考虑。
对于干式变压器来讲，由于绕组体积大，对电气性能、机械强度要求高，所以，所选用的浇注材料必须满足变压器的各方面性能要求，且绝缘等级一般要求达到3 级以上。
就工艺性而言，主要是要求在一定的工艺条件下，混合料具有较高的流动性、易浸性以及混合料的适用性，即在一定条件下可以控制混合料的浇注时间。
树脂干式变压器规范一、依据标准:树脂干式变压器之设计、制造及试验依据最新标准之IEC 726及VDE 0523等相关标准之规定。
二、使用状况:1、责务: 连续性负载2、装置厂所: 屋内3、海拔高度: 1000公尺以下4、周围温度: 最低-5℃,最高温度不得超过40℃5、相对湿度: 100%三、型式:冷却方式: 空气自然冷却及强迫风冷绕组方式: 双绕组、高低压线圈一体成型四、技术说明:4.1.温升:变压器在周围温度40℃及额定负载下连续运转,以电阻法测定之绕组温升不得高于100℃,其绝缘材质须使用F级绝缘材质。
4.2.额定容量a、变压器在全容量之最低分接头位置满载运转时,各绕组之温升不许超过4.1节之规定。
b、额定KVA之计算,以二次侧电压为准。
该电压之维持,由调整一次侧电压,以补偿因变压器调整率而产生之影响。
c、连续输出额定KVA不得因附加外箱而减低输出容量。
4.3.短路标准:变压器耐受短路能力应能符IEC726-PART5之标准或其它同等规范规定。
4.4.超载标准:在周温40℃之下,须能承受150%额定负载15分钟及120%额定负载60分钟而不受损。
另在强制风冷下,最高可承受140%之连续运转。
4.5.阻抗:变压器在自然冷却条件使用时,测试其阻抗值为:24KV级2500KVA以下:6%4.6.噪音标准:变压器造成之噪音在额定电压和频率下应低于NEMA TR-1、IEC或其它同等规范所规定之限制。
4.7.耐压强度:变压器须能耐受IEC-726标准所规定之感应电压、商用频率电压及冲击电压。
五、材料及构造:5.1.铁心及夹件:变压器铁心采用高导磁性之冷轧延伸方向性硅钢片所堆栈而成,脚铁和继铁相接方式采45°裁剪以获得较佳之磁路,达到减少铁心损失及降低噪音。
铁心之固定安装使用具足够强度且表面涂有树脂漆处理之钢板所制之夹件,以承受变压器因运输、安装及运转时可能产生之振动。
上夹件附有吊耳,以利整台变压器吊起之用,铁心表面涂有树脂漆,以防止硅钢片之吸湿及氧化生锈。
SC（B）系列环氧树脂浇注干式变压器1.适用范围主要适用于商业大厦、高层建筑、机场、工矿企业、发电厂、石油平台、地铁和隧道等重要及具有特殊防火要求的场所，也可和开关柜组组成箱式变电站。
2.执行标准IEC76 《电力变压器》IEC726 《干式电力变压器》GB6450-1986《干式电力变压器》GB/T10228-1997《干式电力变压器技术参数和要求》3.正常使用条件最高气温：＋40℃最高日平均气温：＋30℃最高年平均气温：＋20℃最低气温：－5℃（适用于户内式变压器）最低气温：－30℃（适用于户外式变压器）海拔高度：≤1000m4.电压等级(kV)额定容量(kV A)性能水平代号铜箔绕线圈浇注式三相变压器5.环氧树脂浇注干式变压器主要特点(样本总汇21页)5.1性能特点5.1.1安全，防火，无污染，可直接运行于负荷中心；5.1.2机械强度高，抗短路能力强，局部放电小，热稳定性好，可靠性高，使用寿命长；5.1.3低损耗、低噪音，节能效果明显，免维护；5.1.4散热性能好，过负载能力强，强迫风冷时可提高容量运行；5.1.5防潮性能好，适应高湿度和其他恶劣环境中运行；5.1.6具有节能、环保、阻燃、防爆、防潮、免维护、超铭牌运行能力强和优异的抗短路冲击能力等特点；5.1.7体积小，重量轻。
5.2结构特点5.2.1低压线圈为箔式绕组结构，采用优质铜箔绕制，高压线圈为层式结构，真空环氧绕注成型；5.2.2环氧树脂浇注干式变压器的高压是采用“梯形结构”的分段层式绕组，层间电压低，具有较强的承受过电压能力，使用H级复合漆包铜线，过载能力强；5.2.3低压采用圆筒式或箔式绕组。
环氧树脂真空浇注后的线圈具有阻燃、防潮等性能；5.2.4环氧树脂浇注干式变压器防护外壳的防护等级一般为IP20或IP23。
IP20可以防止直径不小于12.5mm的固体异物进入壳体。
IP23外壳除具有IP20的防护功能外，还可以防止与垂直面在60°范围内淋水无有害影响；5.2.5铁心材料采用优质冷轧取向硅钢片，全斜接缝叠片式结构；5.2.6环氧树脂浇注干式变压器铁心采用进口优质冷轧晶粒取向硅钢片，全自动铁心剪切线加工而成，采用45°全斜接缝结构；5.2.7心柱采用特殊的绑扎工艺绑扎而成。
浅谈环氧树脂浇注干式变压器CEF试验摘要：为验证产品在气候(C)、环境(E)、燃烧(F)三方面的可靠性，我公司选取了一台容量为315kvA的干式变压器进行C2,E2,F1，三项特殊试验，且顺利通过。
本文主要介绍了环氧树脂浇注干式变压器进行C2、E2、F1试验相关试验方法、试验过程及合格标准。
关键词：环氧树脂浇注；变压器；CEF试验1.引言随着城市建设的发展，干式变压器需求量越来越大，与此同时对产品安全环保的要求也日益提高。
由于干式变压器主要用于人们生活的和工作场所，如商场、机场、地铁、医院、学校和居民小区。
因此人们对干式变压器的安全、可靠和环保的要求越来越高。
2017年1月，我公司依据IEC60076-11以及GB/T1094.11标准，经过充分的可行性分析后，进行了《基于C2、E2、F1的干式配电变压器耐候、防腐和阻燃性能研究》新产品立项，并制作样机送往国家变压器质量监督检验中心进行CEF试验验证。
2.试验参数及试验标准简介2.1 试品规格参数额定容量：315 kVA额定电压：10/0.4 kV额定电流：18.19/454.7 A额定频率50 HZ相数：三相分接范围：（10±2×2.5%）/0.4 kV联结组别：Dyn11耐热绝缘等级：F级绝缘水平： h.v 线路端子 L1/AC 75/35 Kvl.v 线路端子 AC 3 kV冷却方式：AN2.2 试验标准2.2.1 依据标准：IEC60076-11：2004、GB/T1094.11-20072.2.2 有关规定：气候等级:C1级：变压器适合于在不低于-5℃的环境温度下运行，但其运输和贮存时的环境温度可低至-25℃。
C2级：变压器适合于在不低于-25℃的环境温度下运行、运输和贮存时的环境温度可低至-25℃。
环境等级：E0级：变压器上没有凝露，且污秽可以被忽略。
对于清洁、干燥的户内式安装，通常可以达到这一等级。
E1级：变压器上偶尔有凝露。
干式变压器热时间常数的计算和试验方法０概述变压器短时过负荷（以下简称过载）运行是一种发热的过渡过程。
过载某一时刻的绕组温升可按下式计算：θ＝θ■＋（θ■－θ■）（１－ｅ■）（1）式中t——过载时间，min；θ——过载时间为t所对应的绕组平均温升，K；θ■——t=0时绕组平均温升，即正常运行时绕组初始温升，K；θ■——过载稳定后绕组的平均温升，K，与变压器过载倍数有关；τ——在过载状态下的热时间常数，min。
干式变压器和油浸变压器不同的是没有油，因此在讨论干式变压器短时过负荷能力时仅需考虑干式变压器高、低压绕组的短时过负荷能力。
由（1）可知，绕组短时过负荷能力的大小取决于绕组的热时间常数，而热时间常数和绕组的热容量、损耗水平以及额定温升等因素密切相关。
１热时间常数的计算干式变压器的热时间常数（理想值）是指干式变压器在恒定负债条件下，温升达到变化值的63.2%所需经历的时间，也等于变压器从稳定温升状态下断开负载，在自然冷却状况下，温升下降63.2%所需的时间，对于干式变压器，其高低压相互独立，故计算时需分别处理。
根据IEEE C57.96-1999（R2005）IEEE Guide for Loading Dry-Type Distribution and Power Transformer中A.8.3提供的公式：τ■＝■（2）式中：τ■——额定负载下的热时间常数，min；C——比热容，W·min/K；Δθ■——额定负载下的稳定温升，K；θ■——铁心引起的温升对线圈的影响，对于内线圈，取20K，外线圈，取0K;Ｐ■——线圈的负载损耗，W。
对于比热容C的计算，通常采用以下公式：Ｃ＝Ｃ■*m■+C■*m■（3）式中：Ｃ■——导体的比热值，Cu取6.42（W·min）/（kg·K），Al取14.65（W·min）/（kg·K）；m■——导体质量，单位kg；C■——绝缘材料的比热，对于树脂取24.5（W·min）/（kg·K）；m■——绝缘材料质量，单位kg。
干式变压器技术参数及相关要求一、变压器主要参数要求:所提供的干式变压器结构形式为：SCB13型低损耗环氧树脂浇注干式变压器，具体参数见下表：SCB13-1250/10/0.4二、技术性能要求1）局放水平低：高、低压绕组的局部放电量小于10PC。
2）抗短路能力强：要求变压器能够承受当高压电网按无穷大电源考虑时，低压侧出口处三相短路。
变压器绕组热能定能力应满足在短路3S后的热点温度低于350℃，同时绕组不发生变形。
3）外观质量好：树脂浇铸干式变压器的绕组外观质量好，浇注完成后的线圈表面不允许涂漆。
4）防火性能好：变压器高压线圈采用高填料比例（不低于50%）的环氧树脂真空浇注而成，具有使绕组免于维护，防潮、抗湿热、阻燃、和自熄特性。
在电弧的高温燃烧下，不致产生任何有毒气体。
5）散热性能好，变压器使用寿命长：变压器本体使用寿命不少于30年。
6）变压器防潮能力强：变压器应能够随时投入运行，停止运行后一段时间可不经干燥而直接投入，并允许在正常环境温度下，承受80%的突加负载。
7）变压器的噪声低：变压器的噪声水平应低于标准JB/T 10088-2004及环境保护的有关规定。
8）变压器整体性能可靠、稳定：厂家至少应具备二十年以上的干式浇注变压器制造及运行经验；设计软件、设计图纸均为自主研发；试验设备需拥有但不限于独立的电磁屏蔽室等。
三、变压器主要部件、结构的技术要求1、线圈结构：低压线圈采用于电抗高度等高的整张铜箔绕制，高压线圈采用分段多层铜线结构。
2、高、低压绝缘结构：高压线圈采用不低于50%比例的石英粉填料树脂浇注，环氧树脂须采用知名国际品牌。
低压线圈层间绝缘采用树脂预浸复合绝缘材料。
3、铁芯：铁心原材料采用低损耗优质的冷轧晶粒取向硅钢片为保证铁芯剪切质量，加工线需采用乔格公司的铁芯横剪线。
为有效控制噪声和空载损耗，铁心应采用步进搭接结构。
4、变压器绝缘件应经防潮处理，铁心零件应经防锈处理。
5、变压器铁心和金属件均应可靠接地(铁轭螺杆除外)。
环氧树脂绝缘干式变压器的设计摘要：环氧树脂绝缘干式变压器具有绝缘性强、重量轻、能耗低的特点，应用范围十分广泛。
优化此类变压器的设计制造流程对于提高生产效率和设备稳定具有重大意义。
由于高聚物新材料的不断发展，我们注意到环氧树脂（EP）有着良好的电绝缘性能，所以被广泛地用于干式变压器的制造生产。
这种类型的变压器其线圈外环绕着一层EP，隔绝内部线圈与空气，从而有着优异的电绝缘性以及防水防潮等性能，从而能够减少对电气设备的常规维修次数，这类变压器也在电网改造中得到了大量的运用，广泛地运用于楼层建筑、医院、工厂核电站等多种有着严格的防火防爆要求的场所。
本文针对环氧树脂浇注干式变压器外绝缘以及内绝缘结构的设计，通过对环氧树脂的绝缘老化特性分析，进行干式变压器套管以及避雷器的合理选择，以满足变压器出厂前的工频交流耐压、操作冲击电压以及雷电过电压测试，为高电压技术创新提供支持。
关键词：环氧树脂绝缘干式变压器；ＳＣＢ１０－１６００／１０；电磁理论；电磁参数1环氧树脂的特性EP作为一种不导电且有着优异散热功能的固态高分子材料。
由于其中包含有化学性能活泼的环氧基，能够与多种固化剂实现交联，且交联后的产物有着良好的机械性能、电气特性和绝缘性能。
2 环氧树脂浇注干式变压器的外绝缘设计2.1 环氧树脂浇注变压器套管的选择干式变压器套管采用由玻璃纤维浸渍的环氧树脂绝缘材料制成。
玻璃纤维增强缠绕，抗弯强度高，机械性能优异。
硅橡胶复合外套防污性能优异，无须定期维护，使用寿命长，运行成本低。
2.2 环氧浇注干式变压器的内部绝缘设计环氧浇注干式变压器的绕组选择，有关设计参数如下：高压侧电压为110kV，低压侧为10kV，容量为20MVA，绝缘耐热等级为F级。
3 环氧树脂浇注干式变压器的绝缘老化分析环氧树脂的老化分为电应力老化和热应力老化，环氧树脂的电应力老化是由于生产制造时的微小缺陷，在电场作用下时，电场强度会集中分布这些微小缺陷上，当电场强度高于某一数值时，细微的缺陷就会导致出现局部放电，这一情况会使得绝缘层被腐蚀，从而破坏其结构。
图1 树脂浇注干式变压器绝缘结构热寿
命曲线示意图
一方面，X倍（X取值应当为1.5、2、3、4）高于正常运行状态下低压指标的耐高压试验动作；另一方面，Y倍（Y 取值应当为1、1.5、2、3）高于正常运行状态下耐脉冲max数值水平。
特别需要注意的一点是：为确保整个耐热评定试验统计数据的有效性与可靠性，应当将试验样本个数控制在5个以上，按照分周期的方式进行三点法试验作业。
各相应周期应当重点包括以下几个方面的具体内容。
（1）从热老化试验的角度上来说，需要将试验样品放置于烘箱装置内部进行热老化反应试验。
需要注意的是：对于热老化反应时间以及反应温度指标的选取应当结合干式变压器绝缘结构的预定标准予以参照。
机 电 工 程 技 术 第４９卷 第１１期ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ＆ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖｏｌ ４９ Ｎｏ １１收稿日期：２０２０－０５－０７ ＤＯＩ：１０ ３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００９－９４９２ ２０２０ １１ ０７５ 张军海，彭景伟，余小平，等 环氧树脂特性分析及变压器绕组浇注工艺优化措施［Ｊ］ 机电工程技术，２０２０，４９（１１）：２４３－２４６环氧树脂特性分析及变压器绕组浇注工艺优化措施张军海，彭景伟，余小平，廖冬虹，叶 彪（广州市一变电气设备有限公司，广州 ５１１４５０）摘要：局部放电量是衡量变压器质量的一个重要指标，局部放电量过大，会缩短变压器运行寿命。
目前国内变压器厂家在浇注绕组时，凝胶阶段绕组纵向温度相同，凝胶时绕组纵向同时释放出大量应力，树脂易开裂，且绕组内微量气泡不易排除，会增大绕组局部放电量。
通过对环氧树脂成分比例、收缩率、导热率、玻璃化转变温度、填料沉淀、机械性能等特性的分析，在凝胶时沿绕组纵向方向温度从下到上逐渐降低，绕组从下往上分阶段凝胶，树脂释放的应力大大降低，有效防止绕组开裂，降低绕组的局部放电量，局部放电量可控制在５ｐＣ以内，低于国家标准规定的１０ｐＣ限值。
关键词：环氧树脂；特性分析；工艺；开裂；局部放电量中图分类号：ＴＭ４０５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００９－９４９２（２０２０）１１－０２４３－０４ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＥｐｏｘｙＲｅｓｉｎａｎｄＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＭｅａｓｕｒｅｓｆｏｒＰｏｕｒｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓｏｆＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒＷｉｎｄｉｎｇＺｈａｎｇＪｕｎｈａｉ，ＰｅｎｇＪｉｎｇｗｅｉ，ＹｕＸｉａｏｐｉｎｇ，ＬｉａｏＤｏｎｇｈｏｎｇ，ＹｅＢｉａｏ（ＧｕａｎｇｚｈｏｕＹｉｂｉａｎＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＣｏ ，Ｌｔｄ ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１１４５０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐａｒｔｉａｌｄｉｓｃｈａｒｇｅｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｄｅｘｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ，ｅｘｃｅｓｓｉｖｅｐａｒｔｉａｌｄｉｓｃｈａｒｇｅｗｉｌｌｓｈｏｒｔｅｎｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ．Ａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ｗｈｅｎｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓａｒｅｐｏｕｒｉｎｇｔｈｅｗｉｎｄｉｎｇｓ，ｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｗｉｎｄｉｎｇｉｎｔｈｅｇｅｌｓｔａｇｅｉｓｔｈｅｓａｍｅ，ｗｈｅｎｔｈｅｇｅｌｉｓｅｘｐｏｓｅｄ，ａｌａｒｇｅａｍｏｕｎｔｏｆｓｔｒｅｓｓｉｓｒｅｌｅａｓｅｄｉｎｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｗｉｎｄｉｎｇ，ｔｈｅｒｅｓｉｎｉｓｅａｓｙｔｏｃｒａｃｋ，ａｎｄｔｈｅｍｉｃｒｏｂｕｂｂｌｅｓｉｎｔｈｅｗｉｎｄｉｎｇａｒｅｎｏｔｅａｓｙｔｏｂｅｅｌｉｍｉｎａｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｗｉｌｌｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｌｏｃａｌｄｉｓｃｈａｒｇｅｏｆｔｈｅｗｉｎｄｉｎｇ．Ｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｒａｔｉｏ，ｓｈｒｉｎｋａｇｅｒａｔｅ，ｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ｇｌａｓｓｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｆｉｌｌｅｒｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎ，ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｇｅｌｗａｓｇｒａｄｕａｌｌｙｄｅｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍｔｈｅｂｏｔｔｏｍｔｏｔｈｅｔｏｐ，ａｎｄｔｈｅｓｔｒｅｓｓｏｆｔｈｅｒｅｓｉｎｗａｓｇｒｅａｔｌｙｒｅｄｕｃｅｄｆｒｏｍｔｈｅｂｏｔｔｏｍｔｏｔｈｅｔｏｐ，ｔｈｅｃｒａｃｋｉｎｇｏｆｔｈｅｗｉｎｄｉｎｇｗａｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｐｒｅｖｅｎｔｅｄａｎｄｔｈｅｌｏｃａｌｄｉｓｃｈａｒｇｅｏｆｔｈｅｗｉｎｄｉｎｇｗａｓｒｅｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｐａｒｔｉａｌｄｉｓｃｈａｒｇｅｃａｎｂｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｗｉｔｈｉｎ５ｐＣ，ｗｈｉｃｈｉｓｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈｅｌｉｍｉｔｏｆ１０ｐＣｓｔｉｐｕｌａｔｅｄｂｙｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌｓｔａｎｄａｒｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎ；ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓ；ｐｒｏｃｅｓｓ；ｃｒａｃｋｉｎｇ；ｐａｒｔｉａｌｄｉｓｃｈａｒｇｅ０ 引言干式变压器的局部放电是引起绝缘老化并导致击穿的主要原因。
武钢冷轧新脱脂机组项目10kV干式变压器招标技术附件二0一一年三月目录1 概述及通用说明2 技术资格3 技术规格4 供货范围5 设计、制造、检验标准6 资料交付7 设备监制及验收8 设备制造进度和保证措施9 功能指标、保证值和考核方法10 技术服务1．概述及通用说明本招标技术附件涉及武钢冷轧新脱脂机组配套用SCB10-10和ZSCB10-10系列环氧树脂浇注干式电力变压器和整流变压器。
其各项性能指标均应符合GB、IEC、DIN、ZBK等最新标准。
该产品应具有下述特点：●阻燃能力强，不会污染环境。
●防腐、防潮性好，可在100％湿度下正常运行，定运后不需处理即可再次进网运行。
●局部放电量小于8Pc（对SCB8），SCB10应好于此值。
●空载损耗比国际ZBK41003技术条件组I所规定的数值下降10％（对SCB8）以上，SCB10应好于此值，散热性能好，过载能力强，强迫风冷时可使额定容量提高50％。
●低压采用铜箔绕组，匝间电容增大，安匝分布平衡，抗短路、耐雷电冲击性好。
●高压绕组须在真空状态下进行浇注，浇注后线圈无气泡，不会因温度骤变导致线圈开裂，机械强度高。
●体积小，质量轻，安装方便，经济性能好。
SCB10-10和ZSCB10-10系列环氧树脂浇注干式电力变压器和整流变压器应好于上述性能指标。
所有干式变压器采用F级绝缘，一次、二次均采用电缆进/出线，采用标准的附件和安装材料，制造和试验按照GB和IEC标准，（若有标准不一致时，取高值）。
要求损耗小，过载能力强，环保性能好，具有防潮和抗环境温度突变的能力，运行可靠，维护方便。
2．技术资格卖方应具有生产干式变压器设备的经验和能力。
卖方应提交其过去参加和已建厂的厂名、厂址、性能指标，包括可靠性和可用性的数据，以及其提供设备实际所具有的特性指标和保证数值的证书，并具有切实可行的质量体系及管理制度。
卖方应提供所投标设备的生产（制造）的许可证。
卖方主要人员的资格：拥有执行本合同项目设备的管理、设计、试验、制造、工艺、质量控制与保证的能力。
3树脂浇注绝缘干式变压器设计的计算本章以树脂浇注干式变压器SCB10-1000/10的设计为例，详细列出了树脂浇注干式变压器的设计计算过程，以及每一步计算所涉及到的公式和原理。
该变压器具有以上所述的树脂浇注干变的各项优点，是树脂浇注干变设计的典型实例。
3.1变压器设计计算的任务变压器设计计算的任务是使产品设计符合国家标准，或者用户在合同中提出的标准和要求。
在合同中通常包括以下一些技术规范：a.变压器的型式：相数、绕组数、冷却方式、调压方式、耦合方式。
b.额定容量，各绕组的容量，不同冷却方式下的容量。
c.变压器额定电压、分接范围。
d.额定频率。
e.各绕组的首末端的绝缘水平。
f.变压器的阻抗电压百分值。
g.绕组结线方式及连接组标号。
h.负载损耗、空载损耗、空载电流百分值。
i.安装地点海拔高度。
此外，用户可能还有一些特殊参数。
变压器计算的任务，就是根据上述技术规范，按照国家标准，如《电力变压器》、《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》、《高压输变电设备的绝缘配合及高电压试验技术》和其它专业标准，确定变压器电磁负载，几何尺寸、电、热、机械方面的性能数据，以满足使用部门的要求。
对方案进行优化计算，在满足性能指标前提下，具有良好的工艺性和先进的经济指标。
3.2变压器设计计算步骤以下主要针对电力变压器而言，特种变压器的计算基本与之相同，只需考虑特殊要求和自身特点即可。
1)根据技术合同，结合国家标准及有关技术标准，决定变压器规格及相应的性能参数，如额定容量、额定电压、联结组别、短路损耗、负载损耗、空载损耗及空载电流等。
2)确定硅钢片牌号及铁心结构形式，计算铁心柱直径，计算心柱和铁轭截面。
3)根据硅钢片牌号，初选铁心柱中磁通密度，计算每匝电势。
4)初选低压匝数，凑成整匝数，根据此匝数再重算铁心柱中的磁通密度及每匝电势、再算出高压绕组额定分接及其他各分接的匝数。
5)根据变压器额定容量及电压等级，计算或从设计手册中选定变压器主、从绝缘结构。
6)根据绕组结构形式，确定导线规格，进行绕组段数、层数、匝数的排列，计算出段数、层数、总匝数及每层的匝数、每段匝数。
7)计算绕组的轴向高度及辐向尺寸。
计算绕组几何高度、电气高度及窗高。
8)计算绝缘半径，确定变压器中心距M0，高、低压绕组平均匝长L。
9)初算短路阻抗无功分量，大型变压器无功分量值应与短路阻抗标准值接近。
10)计算绕组负载损耗，算出短路阻抗有功分量（主要指中小型变压器），检查短路阻抗是否符合标准规定值。
11)计算绕组对油温升，不合格时，可调整导线规格、或调整线段数及每段匝数的分配，当超过规定值过大时，则需要调整变更铁心柱直径。
12)计算短路机械力及导线应力，当超过规定值时，应调整安匝分布或加大导线截面。
13)计算空载性能及变压器总损耗，计算变压器重量。
3.3树脂浇注干式变压器设计的详细计算本毕业设计主要任务为设计SCB10-1000/10B变压器。
3.3.1技术条件产品型号：SCB10-1000/10额定容量：1000kVA电压比：(10±5%)/0.4kV频率：50Hz联结方法：Dyn11额定电压电流：高压侧 1000V/57.74A 低压侧 400V/1443.38A短路阻抗：6％空载损耗：2200W负载损耗：8180W硅钢片牌号：Q120-30执行标准： GB/T10228，GB64503.3.2 铁心计算铁心直径：Pt 为三相变压器每相容量，故 P t =P n /3=1000/3kVAK 为经验系数， 取K=57根据经验公式： D=K 4P '=5743/1000=243.5mm由于铁心直径的位数取0或者是5，所以变压器的铁心直径为：D=245mm 。
铁心净横截面积：根据公式42D S π= ， 计算可得： S =471.196cm 2。
3.3.3绕组计算○1初选磁密：B =1.50 T ○2初算匝电压: f=50Hz 铁心净横截面积经查表得出：A t=436.306cm 2由公式 4.4445t t t BA e fBA == , 计算可得 t e =14.5435V ○3低压匝数：因为低压侧是Y接，故 231U V Φ=== , 计算可得W =15.883 ， 由公式23115.88314.5434t U W e Φ===，取整得W=16 ○4重算匝电压：23114.437516t U e W Φ===V○5重算磁密： 454514.4375 1.49436.306t t e B T A ⨯===○6高压匝数：高压绕组一般均设有分接线匝，这样就应根据各分接的相电压求出各分接匝数高压侧D 接 故L U U Φ==10000V 高压绕组为0.5%U Φ±调压，共3级 则1U Φ=() 15%U Φ⨯+=10500V 2U Φ= L U U Φ==10000V3U Φ=() 15%U Φ⨯-=9500V由公式i i t U W e Φ=, 计算可得1110500727.2714.4375t U W e Φ=== 2210000692.6414.4375t U W e Φ=== 339500658.014.4375t U W e Φ===取整：W1=727 W2=693 W3=658○7电流：a 、高压侧 D 接I Φ=， 1000N P kVA =, 10000L U U V Φ== 计算可得57.74I A == b 、低压侧 Y 接 ΦI =L N L U P I 3= , 1000N P kVA =, 400L U V =计算可得1443.38I A ==⑧低压绕组计算：从浇注干式变压器的设计、工艺和生产现状来看，低压绕组一般采用箔式绕组结构。
箔式绕组，一层就是一匝，也就是只有一段，每段的长度即为导线宽度795mm 。
同时，根据实际需要，我们选低压侧端绝缘为10mm ，空气距离为45mm ，层间绝缘为0.18mm表面绝缘0.36mm.前面已经计算出总匝数为16，我们可以分为三层（5+5+6=16），相临两层之间加气道，气道厚度分别为8mm 和10mm 。
具体计算如下：○8-1初选电流密度：δ=2.0 A/mm2○8-2 算导线截面积：21443.38721.692.0I S mm δ=== ， 根据计算得出的导线截面积，查表找出最接近的导线规格。
○8-3选线规：1.01⨯795∥802.95 ,导线截面积 S =802.95 mm2○8-4重算电流密度： 由公式 ：S I =δ ， 计算可得21443.38 1.80/802.95I A mm S δ===○8-5 低压绕组轴向尺寸计算：795 ——箔式导线高度，即轴向长度，mm+10×2 ——端绝缘高度,mm815 ——绕组轴向总高度,mm+45×2 ——绕组到上下铁轭距离,mm905 ——铁心窗高,mm○8-6 低压绕组辐向尺寸计算：辐向有16层，被两个气道隔开，分为：5层、5层、6层1.01 1.01 ——箔式导线厚度，mm× 5 × 6 ——总层数5.056.06+0.18×4×1.1 +0.18×5×1.1 ——绝缘总厚度（δ=(m N -1）×层绝缘缘),mm5.842 7.05×（1+2%） × （1+2%） ——辐向裕度取2%5.95884 7.191+0.36 +0.36×2 ——表面绝缘厚度,mm6..31884(6.31)7.911（7.91）低压绕组辐向总厚度： 6.31+8+6.31+10+7.91=38.5 mm高压绕组采用分段层式绕组，前面已经计算出高压绕组的匝数为727-693-658，计算时，用最大的匝数727来计算。
高压绕组可分为4段，每段182匝，，分7层，每层26匝，中间夹一个气道（3+4+0=7）。
另外其余参考数据如下：表面绝缘3.00mm,段间距离20mm,端间距20mm,空气距离45mm ，气道厚度为16mm 。
具体计算如下：○9-1初选电流密度：δ=2.0 A/mm 233.3362A = ○9-2 算导线截面积：233.336216.66812.0IS mm δ=== ， ○9-3 选线规：3.00×6.30∥0.16 ,导线截面积 S =1×18.35=18.35 mm 2 ○9-4 重算电流密度：233.3362 1.82/18.35I S A mm δ=== ， ○9-5 高压绕组轴向尺寸计算 高压线圈轴向电气长度=带绝缘高压线圈导线宽度×（每层匝数+起末宽度）×轴向裕度×段数+（段数-1）×段间距 单位 mm高压线圈窗高=高压线圈轴向几何长度+2×空气距离=高压线圈轴向电气长度+2×端绝缘+2×空气距离 单位mm; 6.30+ 0.166.46 ——带绝缘导线宽度，mm×(26+1) ——每层匝数加上起末头高度,mm174.42× 1.02 ——轴向裕度，单根导线取2%177.91（178） ——每段长度（取整数），mm× 4 ——总共有4段712+20×3 ——3个段间距772（775）——轴向长度，mm+45×2 ——空气距离,mm865+ 20×2 ——端间距,mm905 ——铁心窗高，mm○9-6 高压绕组辐向尺寸计算辐向有7层，被一个气道隔开，分为：3层、4层3.00 3.00 ——箔式导线厚度，mm× 3 × 4 ——总层数9.00 12.00N-1）×层绝+0.56×2×1.1 +0.56×3×1.1 ——绝缘总厚度（ =(m缘缘),mm10.232 13.848×（1+2%）×（1+2%）——辐向裕度取2%10.4366 14.125+0.56×3×1.1+3.00 +0.56×3×1.1+3.00 ——表面绝缘厚度,mm 15.2818.97高压绕组辐向总厚度： 15.28+16+18.97=50.3 mm3.3.4绕组绝缘半径及平均匝长的计算:=235/2=122.5 mm前面已经计算出，铁心直径D =245mm，则铁心外接圆半径R其余相关数据如下：低压-铁心：10mm 高压-低压：40mm 相间距离：41mm具体计算如下：,mm122．5 ——铁心外接圆半径R+ 10 ——低压绕组至铁心距C,mm132．5 ——低压绕组内半径R 2,mm+ 38．5 ——低压绕组辐向厚度B 2,mm171 ——低压绕组外半径R 3,mm+ 40 ——高低压绕组间主绝缘距a 12,mm（211-3-0.5）207.5 ——高压绕组内半径R 4,mm+ 50．0 ——高压绕组辐向尺寸B 3,mm257.5（258） ——高压绕组外半径R 5,mm× 2516 ——高压绕组外径D,mm+ 41 ——相间距离（干变取40左右）A ，mm 557 - 3.00×2 ——高压线圈表面绝缘，mm551（550） ——铁心柱中心距离（为10或5的倍数）M 0，mm故：低压线圈内径：265 外径：342高压线圈内径：415 外径：516中心距： 550 （单位mm ）绕组平均匝长l 的计算：145[()0.5][207.52580.5]1462.24m L R R mm ππ=++=⨯++==1462mm （取整）223[()0.5][132.51710.5]953.56m L R R mm ππ=++=⨯++==953mm （取整） 12()/2(1462953)/21207.5m m m L L L mm =+=+=3.3.5参考温度（120C ）下绕组每相电阻及导线重量的计算高压绕组电阻（120℃） ： ()'1m1L =L 1462727693658/31012G N m ⨯=⨯++=；2118.35A mm =11012R =0.02445 1.3518.35⨯=Ω; 高压绕组铜导线重：[]11(4152 3.0015.28)34109L mm π=+⨯+⨯=3-611Cu =38.910 4.10918.910=207kg ⨯⨯⨯⨯⨯[]()1L 2=516-20.56-1646265mm π⨯⨯⨯=3-612Cu =38.910 6.26518.910=316kg ⨯⨯⨯⨯⨯所以 Cu 11=207 kg Cu 12=316 kg Cu 13=0高压绕组导线重：Cu 1=207+316=523kg高压绕组电阻损耗（120℃）:2cu1P =3 1.35(57.744512W ⨯⨯= 低压绕组电阻（120℃） ： '220.9541615.264m D L L N m =⨯=⨯= ； 22802.95A mm =4215.264R =0.02445 4.5710802.95-⨯=⨯Ω; []21(26520.36 6.34)54271L mm π=+⨯+⨯= 3-621Cu =38.910 4.271802.9510=91kg ⨯⨯⨯⨯⨯ []()2L 2=2652(68)65=4694mm π⨯+⨯++⨯ 3-622Cu =38.910 4.694802.9510=99kg ⨯⨯⨯⨯⨯ []()2L 3=342-20.18-1066248mm π⨯⨯⨯= 3-623Cu =38.910 6.248802.9510=132kg ⨯⨯⨯⨯⨯ 低压绕组导线重：Cu 2=91+99+132=322kg 低压绕组电阻损耗（120℃）:42cu2P =3 4.57101443.382859W -⨯⨯⨯= 导线总重：523+322=845kg3.3.6负载损耗的计算0905H mm = // H0:窗高2I 1443.38A= // 低压额定电流 D=245mm // 铁心直径B0=D-5=245-5=240mm// B0:最大片宽; 为省去查表麻烦,近似等2Sb=[/1.8+0.5/5+1]=/5+15=805mm ⨯（1443.38）（802）; // Sb:铜排截面积;高压绕组电阻损耗（120℃）: 2cu1P =3 1.35(57.744512W ⨯⨯= 低压绕组电阻损耗（120℃）: 42cu2P =3 4.57101443.382859W -⨯⨯⨯=杂散损耗、引线损耗及附加损耗分别如下：()z P 0.0545122859368.5518973717371663.3910010010010071313%213.93100r r y rf f r K P WK P P W K P P W ==⨯+=⎛⎫==⨯+=⨯= ⎪⎝⎭==⨯=∑ 低压绕组为箔绕，所以连接及附加损耗百分比K PsupPercent=0.006×I2=8.66。
