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　　新型電纜繞組變壓器綜述王世山，傅晨釗，李彥明西安交通大學，陜西西安710049纜變壓器。這種變壓器的顯著特點是采用高壓電力電纜作為變壓器繞組，從而可以省卻變壓器油介質，由此產生系列與傳統變壓器的許多異同點。通過比較認為，電纜變壓器可能是21世紀電力變壓器的主流。

　　1刖目變壓器是電力系統中重要的設備之。隨著變壓器電壓等級和額定容量的不斷提高，其結構也在逐漸改進。它的主要變化在于鐵心，而促使鐵心改進的因素則是材料特性和鐵心制造工藝。近，沿用了近1個世紀的這類變壓器終于開始打破這觀念，這就是種干式變壓器聚乙烯絕緣電纜變壓器，1.采用壓電纜技術與變壓器技術相結合，填補了高壓干式變壓器的空白1.

　　2基本構思及相關特性2.1結構電1變壓器其獨無的新穎之處在于其絕緣全部由交聯聚乙烯，組成，而鐵心與傳統變壓器相同，要求刷防銹漆。線圈是用層式同軸電纜絕緣繞組取代傳統的油紙絕緣繞組，而且每層繞組電纜外面的半導電層接地，它的作用在于有效消除局部放電或電暈，提高人身安全可靠性。

　　2.2優點據初步使用來看，這種電纜變壓器存在如下些優點①變壓器和變電所的靈活布置②使用的組件更少，可靠性更，維護花費少；普通附件少，安裝簡單，沒有易燃易爆的液體或有毒氣體存在，消除火災或爆炸引起的危害，消除環境污染接，周圍無泄漏電場；⑨電纜終端任意放置；⑩短路阻抗的靈活選擇，強的抗突發短路能力，材料的可循環重復利用。

　　2.3應用場所由于不使用變壓器油，而采用直接與電纜連接，因此，電纜變壓器適合在各種不同的條件和場所下使用，它完全符合對電力變壓器的各種要求。例如①新建或現存的鄉鎮或城市變電站②沿海或對油污染敏感的地方，對電場有較強敏感的地方；潮濕或高溫場所⑤易腐蝕的環境。

　　2.4試驗目前，瑞典人88公司已經通過電纜變壓器的系列試驗以校驗它的性能，例如，例行試驗變比極性繞組電阻空載損耗負載損耗勵磁電流外施耐壓試驗和感應電壓試驗局放和短路阻抗。

　　型式試驗雷電沖擊溫升和噪聲。特殊試驗短路能力和測量。

　　2.5相關標準生產的電纜變壓器提供針對不同用戶的說明，并且符合ANSI，IEC，NEMA等主要工業標準。

　　電力變壓器和電抗器的額定值，容量方式強制風冷；工作溫度70，噪聲70，9018，阻抗從小于1到很高的值；基本電壓36，145；基本3兒650.

　　特殊選擇，風扇轉速控制；空余繞組；③第繞組④輔助繞組⑤降低噪聲⑥磁屏蔽。2.6樣品參考數據額定容量娜額定電外體積總重空載損負載損阻抗電壓3技術原理3.1鐵心鐵心設計可以參考樹脂絕緣千式變壓器的設計原則和工藝。由于冷卻方式有差別，鐵心中間需要合理布置散熱氣道，并要刷防銹漆。

　　3.2同軸電纜絕緣繞組繞組是電纜變壓器區別于傳統變壓器的主要部分，由交聯聚乙烯，1電纜繞制而成。在瑞典的也，干式變壓器使用的是人88的局壓電纜。

　　高壓電纜分為4層導體內半導屏蔽層絕緣層外半導屏蔽層。高壓電纜在外屏蔽層接地時的電力線與等電位線分布2.

　　3.3導體為了減少繞組的附加損耗，導體要分割為相互絕緣的細圓導體束，圓束狀導線要用薄層半導體材絕緣作等電位線圍2高壓電纜電力線與等電位錢料纏繞，以清除導線束產生的電場的不均勻性。由于變壓器的電流密度低，導線直徑很大，則渦流損耗很大。若不考慮這點，則會導致設計的電纜變壓器的損耗無任何優勢。至少要考慮低壓繞組必需將導體細化并絕緣。可采用的方法是絞合束的單根圓柱導體采用純鋁，純鋁與空氣接觸，面會形成致密的氧化物，該氧化物能起到局部絕緣的作用其次是電流密度的合理選擇，導線的截面積根據希望的電流密度來確定。

　　3.4內半導電屏蔽層添加在XLPE中的碳黑要足夠細而且均勻，從而起到良好的屏蔽作用。以這種方式可使電場完全包含在固體介電材料中。

　　3.5絕緣層首先是電纜的測試標準問。根據正0標準，電壓等級為0，5讓的電纜高電壓為123讓，相電壓為64讓。

　　其次是絕緣厚度問①對中性點直接或間接接地的，接的變壓器繞組聯結，中性點電壓比終端電壓低例如國內llOkV級電力變壓器為分級絕緣，可以適當減小絕緣厚度來減小體積，提高經濟性。絕緣厚度根據工頻電壓和沖擊電壓來分別計算，然后取大值來決定，具體計算可以參考相關文獻3.6外半導電屏蔽層外半導電層電阻率必須控制在特定范圍，般約為40若電阻率太大，則繞組面電勢高，易引起繞組面局部放電；若電阻率太小，則外半導電層電流大，引起外半導層的附加損耗增大。

　　3.7短路特性在變壓器短路時，主要考慮軸向力和輻向力。對于電纜變壓器，繞組為自撐，并不像常規油變壓器依靠上軛支撐。在通常運行中，電纜截面的負荷是繞組自重，單位作用力般小于2，3kNm2.在電纜繞組設計中，在繞組層間放置面有定厚度導電橡膠輻向環氧板用螺栓聯接后，在輻向環氧板槽內填充環氧樹脂。短路輻向力由繞組通過無磁圓拉桿及環氧板傳遞到鐵心骨架。

　　無磁圓拉桿均布的擋位間放置定數量的凹形鋁條，主要是保證繞組層間的通道，以便形成繞組少凹形鋁條的渦流損耗，人88可能采用鋁和塑料4性能4.1短路阻抗干式變壓器和油浸式變壓器樣，運行時都產生低頻磁場。盡管鐵心提供給磁場個連續的回路，但是由于繞組會產生少量漏磁，導致阻抗的存在，這就是變壓器漏磁場產生的原因。

　　通常，常規油浸式變壓器為了提突發短路能力而適當增加短路阻抗。短路阻抗增加后有兩點不足是電網電壓調整率下降，是由于漏磁增大，導致繞組雜散損耗增大，負載損耗增大。

　　與常規油浸式變壓器相比，電纜變壓器漏磁較大，短路阻抗較大。

　　電纜變壓器有很好的抗突發短路能力，所以不必要求過高的短路阻抗。電纜變壓器的短路阻抗從1到很大。這是因為電纜繞組面接地，低壓和高壓繞組可以緊挨放置或交替放置⑷。

　　4.2空載損耗與負載損耗與同規格的油變壓器比較，由于窗高和中心距大，電纜變壓器的空載損耗要大些，這可以通過選擇合適的導磁材料來解決。空載損耗的計算同普通氣道的布置。

　　由于電纜變壓器漏磁在外殼產生的雜散損耗很小，而且導線很細并絞合，附加損耗也很小，所以負載損耗比油變壓器要小的多。就總損耗而言，電纜變壓器有的節能優勢。如果導線線芯不能細化和絕緣，則電纜變壓器的優勢就不太明顯。

　　4.3過載與溫升常規的油浸式變壓器過載能力受絕緣油紙和絕緣油本身的使用壽命的限制，而且遵循6丈原則，局部溫度設計不能超過98丈。高于這個溫度，使用壽命會減少，高允許溫度是140丈。根據0354標準，油浸式變壓器的熱點可由線圈的溫升計算得到。過載能力是通過比較短時期的過載運行和連續正常運行241得到。

　　用交聯聚乙烯電纜繞成的干式變壓器。它的高過載能力不受絕緣系統老化的影響，而僅受溫度性。干式變壓器的工藝設計允許限時工作溫度上限是80丈，70可連續工作。這樣聚乙烯的老化是可以忽略的。這意味著，在高過載持續溫度90的情況下不減少使用壽命。油浸式變壓器的熱點可通過線圈的溫升計算得到，而干式變壓器是通過，1 100傳感器直接測量線圈的溫度，再運用調速風機可以更準確地控制熱點溫升環境溫度30丈時，熱點溫度設計為60，干式變壓器能超載5持續運行，而熱點為70丈，屬于安全溫度范圍，變壓器可以長時間運行。

　　4.4電氣性能人88經過詳細計算和試驗，選擇合適的電纜，電纜變壓器不需要采用餅式繞組，采用層式繞組即可2.繞組采用避雷器進行保護4.5可靠性電纜變壓器以簡單的設計有望能達到被改進的常規變壓器的可靠性。盡管已除去或重新設計了許多部件，整體可靠性已被證明。

　　據報道，經0，此6，664對600臺油浸式變壓器故障的研究，故障有繞組分接開關不明故障雷擊或開關放電匝間故障和套管故障等。

　　對于干式變壓器，所有故障中處于上升趨勢的繞組故障有望通過以下方式解決①通過使用高壓電纜控制電磁場使之處于預期狀態②進入到變壓器車間之前的電纜在出廠前要通過預檢。

　　為獲得這種干式變壓器可靠性的綜合情況，將各個部分統計起來的故障率加到起，就得到個變壓器的綜合故障率，從而建立時間與故障間的關系。

　　4.6噪聲由于沒有絕緣油和油箱等噪聲阻尼，由鐵心磁滯伸縮和冷卻設備產生的噪聲比同型的油變壓器要大些，可以采用電子降噪儀或外殼內敷石棉等材料有效降低噪聲。人88經過計算分析，25，150肘電纜變壓器風冷噪聲分別為50，7，出。

　　4.7中間接頭和終端電纜變壓器的高壓和低壓繞組都采用預制接頭，對于高壓則要用絕緣帶進行纏繞。終端采用干式樹脂浸漬紙質電容式，外絕緣好采用硅橡膠，它具有自潔和防爆等優點。

　　4.8外殼普通電力變壓器的油箱是由鋼做成約6，厚，它對磁場有很強的削弱能力，主要作用是盛裝變壓器油。干式變壓器也有個鋼做的外殼約1厚。實際上，它的作用是保護變壓器不受外界環境的影響，它迫使空氣通過繞組，并起降低噪聲和漏磁屏蔽的作用。外殼由電鍍鋼制成并額外加強變壓器的機械強度，不但對外界的破壞提供保護，而且有效解決了腐蝕問。

　　4.9冷卻系統干式變壓器的冷卻系統是不同于傳統變壓器的另個主要部分。兩個彼此獨立的風扇系統用來抽取各層線圈的空氣以使其維持在正常溫度。這樣設計是為了旦有個風扇出了故障仍能確保另個風扇為變壓器正常降溫。如果整個出了故障，對于絕緣材料來說也并沒有危險，因為主要的熱源損失不再產生。另外，因為冷卻介質是空氣，它可以得到持續的補充，而不存在老化的問。

　　考慮鐵心產生的空載損耗和繞組產生的負載損耗，電纜變壓器采用吸風和抽風的調速風機進行冷卻。利用，00熱電阻傳感器進行繞組電纜熱點直接測量，并調節風機速度，以便更加準確地控制熱點。為了提高可靠性，般配備兩組風機組風機工作，組風機備用。

　　干式變壓器的風扇電動機可任意選擇。超載運行時可增加風扇轉速制冷，在正常超載的情況下，不會影響風扇的運行和產生噪聲。這樣在周圍環境溫度為30時，可以維持設備的安全。

　　5結論1傳統的高電壓交聯聚乙烯1電纜已經用于干式變壓器的制造，并己初步取得成功。

　　電纜變壓器省卻油介質可以大大減少對環境的污染，也使得變壓器的安裝場所選擇范圍更廣。

　　電力電纜的制造技術，甚至專用繞組電纜的采用會充分提高變壓器的整體性能。

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　　如果在測量脈沖電暈電流的同時，通過測量絕緣子串的泄漏電流對絕緣子串的絕緣狀況進行初步檢測，并加入些影響測量判斷準確性的外界因素，采用現有已知的有關外界因素，如污穢潮濕溫度冰雪覆蓋等對絕緣子串泄漏電流影響的數學模型，采取分別賦予不同外界干擾因素以不同隸屬度的方法，并利用模糊集理論綜合考慮絕緣子的運行情況，則可以終實現全天候的絕緣子在線檢測。

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　　為傳感器智能檢測及儀。