干式变压器线圈开裂原因分析及临时处置措施

检查线圈表面环氧树脂是否存在开裂现象是干式变压器清扫保养中的一个非常重要的项目，造成线圈表面发生放电现象或局部放电量超标，如长期带病运行会使得变压器发生绝缘损坏事故。

备注：如线圈表面环氧树脂开裂后，即便预防性试验无异常，也要在运行环境清洁、环境湿度较低的条件下方可继续运行。如运行环境不满足，应立即进行处理。

根据经验及数据统计，开裂的部位绝大部分出现在凸台，硅钢片和线圈中上部约高度的三分之二处。清扫保养过程中，应重点检查以上部位。

一、原因分析

线圈表面环氧树脂开裂是局部内应力导致的，而局部内应力主要由以下两点导致：

1、由于温度不均匀度过大，中心与边沿热膨胀程度不一，导致内应力。

2、树脂的热膨胀系数远大于铜材、玻璃纤维的热膨胀系数，各类材料的热膨胀程度不一，导致内应力的产生。

由以上分析可知，线圈表面环氧树脂开裂现象主要与温度有关。而引起变压器的温度变化的原因就比较多了，将在下篇文章中介绍。

二、临时措施

1、用毛刷和酒精擦拭，排查并找出裂缝具体位置及范围。

2、用钢锯条扩大裂缝至2毫米。

3、用砂纸打磨裂缝的毛疵部分，然后用酒精擦拭干净。

4、挤入硅橡胶至裂缝里面，然后用锯条使其涂抹均匀。

5、静置半小时后再次处理，最后裂缝需完全填充满硅橡胶，并涂抹均匀。

处置前：

处置后：

注意：破镜难圆，此为临时处置措施。处置完毕后，确保安全起见，需立即联系厂家，更换变压器。预防性试验通过后，经过临时处置的变压器可继续运行，以满足供应商所需的生产周期。

 

拓展：

谈到开裂，就不得不提到老式的厚绝缘环氧浇注到新式的薄绝缘环氧浇注的历史变迁。造成这一历史变迁的重要原因就是环氧树脂的开裂。

1、厚绝缘

早期的环氧浇注式干变都采用的是厚绝缘的浇注绕组，在环氧树脂内加有石英粉作为填料，树脂层厚度一般为6mm，也有厚达15mm的。耐热等级多为B级（130℃）。

制造工艺如下：

高压绕组一般采用玻璃丝包铝扁线绕制成分段圆筒式绕组，采用绝缘薄膜作为层间绝缘，绕组的两端用玻璃布板（条），作为绝缘端圈。绕好的分段圆筒式绕组在浸漆处理后装入模具，然后在真空状态下进行环氧树脂浇注。

由于上文中提到的原因（树脂的热膨胀系数大于铝材、玻璃丝的热膨胀系数），所以在变压器运行后产生的热量极易导致环氧浇注层的开裂，并形成小的气隙，以致局部放电，这将严重威胁变压器的运行可靠性，加之由于局部放电所引起的电腐蚀还将大大缩短变压器的使用寿命。

说明：

高压绕组是玻璃丝包铝扁线，有些同学一看的铝材就开始大骂黑心厂家了，在老式的厚绝缘环氧浇注式干变采用铝材是有技术上的考量的。

铜材的热膨胀系数为6*10-6/℃,铝材的热膨胀系数为24*10-6/℃，石英粉为填料的环氧树脂层的热膨胀系数为40*10-6/℃，显然铝的热膨胀系数与树脂较为接近，所以后期的厚绝缘干变一般都采用铝绕组，以减少热应力。

2、薄绝缘

与厚绝缘结构最大的不同就是高低压绕组导体都被玻璃纤维增强的薄层树脂（俗称玻璃钢）所包封。

当树脂不加填料时的绝缘层的厚度为1.5~2mm。由于采用了玻璃钢，大大加强了树脂包封层的机械强度，这种既韧又薄的树脂包封层富有弹性可随绕组一起膨胀和收缩，因而不再担心发生开裂。

当树脂添加填料（一般用石英粉）时，绝缘层的厚度将变为2.5~4mm。由于填料的价格大大低于树脂的价格，加填料后可使变压器的制造成本降低，并对改善树脂的导热性能有利，而且加填料后，变压器的外观也更加光洁。

但是添加填料必须在严格的工艺下来进行，否则如果搅拌不均匀或者在浇注过程中发生石英粉沉积现象，就可能使树脂的各部分膨胀系数不同，这样的绕组在温度变化时就可能开裂，并使变压器的抗短路强度降低。为了增强这种结构的绕组的机械强度，一般在绕组浇注层内埋设有增强玻璃纤维网格布板。

另外由于包封绝缘层的厚度很薄，既达到了包封效果，又减少了包封层的温差，因而对改善浇注绕组的热传导是非常有益的。另外，薄绝缘结构还可以在绕组内设置轴向气道，这样就可以增加散热面，所以现今干式变压器的耐热等级多为F级（155℃）或H级（180℃）。