H级树脂浇注干式变压器技术说明

   干式变压器的绝缘耐热等级（热寿命等级）取决于其线圈所用的导体和绝缘材料。由于目前国内树脂浇注干式变压器绝缘材料采用了F级的环氧树脂浇注系统及相关F级固体绝缘材料，故其产品极限耐热温度为155℃，满负荷最高安全运行温度为140℃，即在设计温升100K的情况下，变压器允许最高环境温度为40℃（海拔1000m以下）。根据用户反映和走访，我们发现由于通风和容积达不到要求，在夏季变压器室温度往往大于40℃，甚至高达60℃以上。变压器若在这样的条件下运行，势必会降低其寿命（在环境温度60℃时，将会比设计寿命降低75%），并可能发生热击穿，否则只能降低其出力。
    而H级干式变压器产品极限耐热温度为180℃，满负荷安全运行温度为165℃，同样在设计温升100K的条件下，允许最高环境温度为65℃，大大提高了变压器的环境适应能力，这样即使在炎热的夏季，干式变压器仍可满负荷运行，而不影响其寿命。
    显然，采用H级绝缘材料生产的干式变压器（设计温升为100K）可靠性更高、更安全。
    由于铝导体动热稳定性能和导电能力差，其电流密度选取比铜体导体小得多（通常后者是前者的两倍），且铝导体的极限工作温度为200℃（铜导体为350℃），所以铝导体也不适合制造H级干式变压器。
    在箔式干式变压器中，不论其线圈浇注与否，两层箔之间的绝缘是一层聚脂薄膜，在一定的安全系数下，目前聚脂薄膜耐热只能达到150℃（改行聚脂薄膜，杜邦公司出品），所以箔式干式变压器只能达到F级。
    铜导体、薄绝缘树脂浇注干式变压器的线圈由三种成份组成：（1）铜导体（2）玻璃纤维（最高工作温度700℃）；（3）F级的环氧树脂系统材料。环氧系统对玻璃纤维渗透后形成久绝缘复合体，这种产品以其散热性能好，具有较高的电气和机械强度而成为当今干式变压器的主流产品。如果能以H级的环氧树脂系统取代原有的F级的环氧树脂系统的话，那么H级干式变压器的生产成为可能，前提是力学性能、电性能基本相当，浇注工艺性大致相同。
    德国BAKELITE公司生产的PUETAPOX（绿塔珀克斯）VE4518环氧浇注系统为不含填料的两组H级系统，其耐热温度指数可达186℃（失重法20000小时，IEC85）浇注工艺与F级的环氧系统大致相同，二者的典型性能比较见下表。从表中数据可以看出F级与H级的环氧系统的差异只要为耐热温度指数和热寿命等级，而力学性能和电性能基本相当。

    环氧树脂系统的粘度与温度和配比有关，在25℃（DIN53015）树脂与固化剂的粘度分别为（单位：mpas）：
                 F级                                 H级
    环氧树脂 8000—12000         8500—15000
     固化剂 130—170                 200—250
    同温度、同配比下H级树脂系统粘度较F级稍高一些。1996年以来。我们使用了海德里希自动树脂浇注设备，其主要功能为：（1）薄膜脱气；（2）静态混料；（3）程序控制配比；（4）高真空度。在该设备条件下采用H级环氧系统。上述树脂系统的粘度差别及配比的调整不会引起浇注工艺的改动，经试验大致相同。

    F级的环氧树脂系统与H级的环氧树脂系统的典型性能比较表

    如此，在对力学性能、电性能、浇注工艺进行充分论证试验的基础上，金曼克公司成功地以H级环氧树脂系统取代了F级环氧树脂系统，开发出可靠性更高、抗热老化能力更强的H级树脂浇注干式变压器。