关键词：高燃点绝缘油变压器；结构；
1 概述
当前,行业密切关注配电变压器的安全、环保的问题，高燃点油变压器采用普通绝缘纸和高燃点绝缘油配合的混合绝缘技术，对传统变压器进行改造，改造后的变压器容量显著增加，负载下降时损耗较低，负载高峰期又可提供较大容量。高燃点油变压器属于绿色环保型变压器，可广泛应用于城镇住宅区、地铁、机场等场所。
2高燃点绝缘油变压器的特点
1）高防火防爆性：高燃点绝缘油燃点达308℃；普通油为165℃。同时具有阻燃的特点。杜邦ＮＯＭＥＸ 绝缘纸绝缘耐热等级为Ｃ级（即２２０℃），燃点在限氧指数以下。因此高燃点绝缘油变压器具备环保安全性和长期的可持续运行性。
2）高绝缘性：高燃点绝缘油缘强度超过常规变压器油绝缘油都有大于300kV的典型值，而常规变压器油的最小规格为145kV，因此具有较高的绝缘可靠性和承受三相突发短路电动力的能力。
3）低安装成本：高燃点绝缘油变压器，由于产品完全密封，合各种环境，不需要安装额外的通风设备，可直接安装于户外。而且由于粘度明显高于普通变压器油，变压器运行中油箱不会过压，不易渗漏。长期使用可免换油、免维护，节约运行成本。
4）低噪声：由于油的粘度大，对变压器的噪音有一定抑制作用，可比普通油浸式变压器低（2～3）dB。
5）低运行成本：高燃点绝缘油变压器与干式变压器相比,重量轻、体积小、用油量少、可燃性低、安全性高、提高容量同时降低损耗。在销售价格上,高燃点油变压器只有干式变压器价格的0.6倍。
6）高的过载运行能力：高燃点绝缘油变压器与干式变压器相比，具有更好的闪电脉冲和开关电涌耐受能力以及系统长期超负荷运行的耐受能力。高燃点油抗冲击耐压水平优于普通变压器油。
7）绿色环保:高燃点绝缘油从石油中提炼出来的，其成分为１００％碳氢化合物，可完全生物降解，无毒性，对人体和环境无害，可循环利用。nomex寿命期后可分解回收。
3高燃点绝缘油变压器的结构特点
1）铁心采用三相式结构，铁心片采用全斜三级接缝的叠装工艺，为提高器身机械强度和抗突发短路能力，夹件采用槽钢整体焊接加强扳结构，增强夹件的抗弯强度，降低了漏磁通和铁心附加损耗。
2）器身套装时，高低压绕组间采用成型撑条撑紧，低压绕组与铁心间采用成型胶木棒撑紧，高低压绕组下部采用托板托起线圈，上部采用压板，通过上下夹件间的螺杆压紧线圈。保证器身的机械强度，设计时充分考虑安匝平衡提高抗突发短路能力。
3）10kV配电变压器：选用铜箔绕制，结构为圆筒层式；高压绕组也采用层式线圈，层式线圈的特点是填充系数高，抗冲击性能好,是小容量变压器最佳结构的线圈。
4) 35kV电力变压器：绕组选用饼式结构，结构为连续式，高压绕组放置锁撑条，按突发短路结构设计。根据绝缘油粘度，设计选择合适的绕组和铁心的散热面积。绕组中油道的选取，大了是一种浪费，小了不能满足散热的要求，通过试验得出了几种油道的散热关系。制作完成后得到了圆满效果，与计算十分相符。当原设计使用常规变压器油的变压器，改用高燃点绝缘油时，上层油温会升高。温度升高值取决于油的热有效性。绝缘油的热传递效果主要决定于绝缘油的粘度性。粘度的效果超过所有其它特性，如热膨胀系数、热容量和导热性。绝缘油的低粘度是卓越的热传递特性，以下表格说明这点，它对不同绝缘油的粘度和热传递性Nussult值进行比较。Nussult值是通过粘度、热容量、密度、热膨胀系数和导热性加上变压器线圈热流输入量引伸出来的，是测量热传递有效性的。绝缘油的热导性效果越好，Nussult值就越高。下表表明作为热传递液的粘度对材料的作用是十分显著的：
油导热效果的比较
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给原设计用矿物油的变压器加高燃点绝缘油时，变压器温升会稍微上升，容量为500kVA的变压器，其上层油温会比设计使用高燃点绝缘油的变压器高出3～6 度。在500-2500kVA范围内，上层温度还会高点。这些温度的变化因不同的变压器设计而不同。以下为高燃点油变压器线圈内部油道选取的部分数据：使用高燃点油的线圈其最大内部线圈油道，最小厚度如下表：
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在实际应用中：（1）用高燃点绝缘油代替常规变压器油时只需对变压器作少许改动。温升少许升高(温升一般高4～5K)，小于500KVA的变压器一般不需修改线圈设计。超过500kVA的变压器最好使用4mm或6mm冷却油道来提高变压器的冷却容量，更大的变压器需要额外或更大的冷却油道。（2）与常规矿物油设计相比，由于使用高燃点油，要对冷却散热表面设计作些改变。变压器在正常运行的温度范围内，线圈表面对油的温升τ1=kqn μ0.25 (其中k、n为与线圈结构与油速有关的参数，可用试验方法确定；μ为油的粘度)当油处在冷态时必须考虑油的粘度，并按线段附近油的平均温度来确定油的粘度。按以下为可能需要增大的冷却油道尺寸和设计为650C温升的散热器表面面积的指导方针。这些导则只是接近数值，不同的工程设计要对数值作改动。许多为变压器油设计的线圈在线圈的末端设有绝缘圈，它限制了绝缘油的流动。因此，高燃点油进出线圈的面积应有12mm高的开口，建议垂直线圈的油道使用最小的厚度。以下几条规定已经成功地应用在高燃点绝缘油的变压器的产品设计中。
1）将线圈内部油道的厚度从3.3mm改成6mm，垂直线圈油道的厚度增加2或3mm，比增加散热面积达到冷却目的更有效果。
2 ）如果设计人员能选择线圈高度，应尽量将线圈高度设计越低越合理。因绝缘油的流量随着线圈的高度增加而降低。
3 ）线圈油道进出口处，至少应有12mm的水平空间。
4高燃点绝缘油变压器的经济性
高燃点绝缘油变压器属节能环保变压器，体积小、重量轻，减小约30%～50%。另一方面增加了过载容量，降低噪音，提高了可靠性、减少了维护工作量。以20年变电成本投运计算,高燃点绝缘油变压器比环氧浇注干式变压器多耗电2140kWh，以每度电0.45元计算，折合电费1.926万元，但同变压器价格相比，节约成本4.574万元。高燃点绝缘油变压器价格是干式变压器的0.6倍，性价比更高，且安全环保。
5结束语
在变压器制造中，将nomex绝缘材料与传统的矿物油系统、新型耐高温油或高绝缘气体一起使用，可显著提高变压器性能，并且具有体积小、重量轻，增加过载容量和可靠性高的优点，而且环保安全，更具市场推广价值。
论文作者:伊新萍,王常平
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第19期
论文发表时间:2020/3/16
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