※ 产品描述:
扬州市苏博电气有限公司
风电箱变、油变， DDP-F，降成本
一、 引言
作为一种新型环保的发电方式，风力发电正在被多国采用。作为风力发电厂重要的接口设备，风力发电箱变也随之迅猛发展。 2007年9月中国政府公布了《再生能源中长期发展规划》。其中风电的目标是2010年装机500万千瓦，实际上在2007年底已经提前三年超额完成了， 2009年累计装机达2627万千瓦。根据《再生能源中长期发展规划》，到2020年将达到装机1亿千瓦。风电作为可再生能源，发展前景广阔，与之配套的风电箱变需求量剧增，竞争激烈。因此，有效的降低箱式变电站中变压器部分的成本使其更具市场竞争力具有重要意义。
二、 降成本的思路
油浸式变压器高低压绕组之间的主绝缘通常是由绝缘纸板和油隙组成的，目前主要有两种结构，*种是由一个厚纸筒将主空道的油隙一分为二的传统结构，第二种是由多个薄纸筒将主空道的油隙分为多个小油隙的结构。其中低电压等级的变压器主空道比较小，一般采用*种主绝缘结构；高电压等级的变压器主空道比较大，采用第二种主绝缘结构，能够降低电场强度，缩小主空道距离。目前35kV以上变压器普遍采用薄纸筒小油隙结构。由于薄纸筒小油隙结构需要在高低压绕组之间放置多层由绝缘纸板围成的纸筒，并用撑条间隔开，造成主绝缘幅向尺寸偏大，影响高压绕组的套装，设计时需人为放大套装的裕度，增加了变压器成本。
为了降低成本，经多方位、多角度的思考如何降低产品的成本。按以往的经验，电磁优化计算能降低一点成本，但较少，一般不超3％。按原则规定的绝缘进行计算，无论将高压线圈设计为多层圆筒式或连续式，还是进行椭圆线圈的设计，均不能明显的降低成本。经反复思考认为：只有在绝缘结构及尺寸尤其是主绝缘上进行大的改进才能有效的降低成本。改变主绝缘尺寸，必须考虑绝缘材料的电气绝缘强度及机械性能，充分考虑绝缘结构改变后的电磁场的分布。在此，经认真分析，相间采取了整体相间隔板，取消了铁轭隔板，主空道处采取了由绝缘纸板、DDp-F、皱纹纸、油道组成的绝缘结构，端部采用了皱纹纸角环结构，将主空道尺寸及层间绝缘尺寸进行了大幅度的压缩。绝缘纸板、皱纹纸的电气参数在一般资料上均容易查到，下面重点介绍一下DDP-F绝缘纸的性能。
三、DDP-F介绍
a） 材料名称：DDP-F
b） 适用范围及产品特点
DDP-F是将改性环氧树酯呈菱格状涂覆在DDP-F绝缘纸的绝缘材料，广泛应用于互感器、变压器等电气设备。
涂覆层在线圈干燥过程中达到一定温度开始溶化，产生粘附作用，随着温度的上升又开始固化，使绕组的相邻各层可靠的粘合成一个固定绕组单元。环氧树酯的粘合强度足以防止短路时绕组各层的位移，从而保证了绝缘结构长期的机械电气性能。
DDP-F的树酯涂层呈点状，未有涂层的通道十分有利于空气的排除和液态绝缘介质的进入，使电晕破坏和局放破坏减少到zui小值。由于DMD是在聚酯薄膜的两边得复合聚酯纤维无纺布后进行上胶处理，与菱格上胶绝缘薄膜相比，能够有效的防止由于单层聚酯薄膜容易产生的电晕破坏，而且能够克服单层聚酯薄膜表面容易划伤带来的产品局放增大的隐患。
DDP-F属于F级产品，与B级菱格点胶纸相比，可以将电气设备的耐温等级提高至F级，在同等容量下，变压器类产品的体积可以缩小，节省了钢材及铜材的使用量，降低了变压器类产品的综合成本。
DDP-F介电强度高于60kV/mm，可以有效的缩小绝缘的距离，提高变压器类产品的填充系数，有利于节约钢材和铜材，降低了变压器类产品的综合成本。
DMD介常数为2.0，接近于变压器油，通过电场分析计算可使变压器类产品内部电场分布更加合理，避免电场的过度集中，使产品运行更加安全可靠。
c） 0.1mm DDP-F主要性能参数
| 项目 | | 单位 | 检测结果 |
| 材料密度 | | g/cm3 | 0.95 |
| 单面胶粘剂厚度 | | μm | 17.5 |
| 水分 | | ％ | 0.84 |
| 灰分 | | ％ | 0.11 |
| 水抽出物电导率 | | mS/m | 0.95 |
| 水抽出物PH值 | | | 6.5 |
| 吸油性 | | ％ | 6.7 |
| 粘结强度 | 常态 | kPa | 815 |
| 100±2℃ | 589 |
| 拉伸强度 | 纵向 | N/10mm宽 | 69.3 |
| 横向 | 80 |
| 断裂伸长率 | 纵向 | ％ | 43.3 |
| 横向 | 52.2 |
| 撕裂强度 | 纵向 | mN | 940 |
| 横向 | 1400 |
| 击穿电压 | 空气 | kV | 8.7 |
| 油中 | 9.5 |
| 对变压器油的污染 | | | 1.2×10-4 |
| 介电强度 | 空气 | kV/mm | 72.5 |
| 油中 | 79 |
| 体积电阻率 | | Ω.m | 1.4×1014 |
| 介质损耗因数 | | | 4.6×10-3 |
| 相对介电常数 | | | 2.1 |
d）产品固化条件：
在90±5℃保持16小时的条件下固化，或在110±5℃保持6小时的条件下固化。固化后胶点不流失、不产生位移和变形。
e）产品规格
厚度：0.10 mm，0.17 mm，0.20 mm
幅宽：10~1100 mm
卷筒内径：76±2 mm
zui大外径：500 mm
f）储存条件：
应贮存在不超过35℃的干燥、洁净和通风良好的场所，不得靠近火源、暖气，避免日光直射。
储存期：常温下12个月。
四、 结构方案
本方案在缩减主空道的同时采用了长圆铁心结构。高压线圈为分段多层层式，低压线圈为箔式。主空道组成：油道＋固体绝缘＋皱纹纸＋油道。固体绝缘由0.5m厚的绝缘纸板与0.1mm厚的DDP-F绝缘纸组成，主空道所用皱纹纸与角环是一个整体，相间采用了U形成型相间隔板。层间绝缘全部采用了DDP-F绝缘纸，进一步缩小高压线圈的幅向尺寸并降低了层式绕组的校正温升。
工艺过程：低压线圈绕制完成后，在低压表面首先放置帘式撑条，其次将0.5mm绝缘纸板和0.1mmDDP-F绝缘纸按照一定的厚度比例交替绕制在撑条表面，然后再缠绕皱纹纸并放置帘式撑条，zui后绕制高压绕组。zui终，使高低压线圈成为连续绕制在一起的整体，既提高了套装的效率，又保证了高低压之间的绝缘强度要求。注油时需半真空注油。 图1绝缘结构
五、仿真分析
表1均匀电场下允许击穿场强（单位：kV/cm）
| 匝绝缘厚/mm | 油隙/mm |
| 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 0 | 141 | 123 | 113 | 101 | 94 | 88 | 84 | 79 |
| 0.45/2 | 147 | 127 | 117 | 107 | 100 | 94 | 89 | 84 |
| 0.95/2 | 159 | 140 | 127 | 117 | 109 | 102 | 96 | 90 |
| 1.35/2 | 162 | 143 | 131 | 120 | 112 | 105 | 99 | 94 |
由表2可查出高压绕组内侧油道为4mm、导线为漆包线时，击穿场强为123kV/cm,由仿真分析曲线图b）可查出主空道处zui大场强Emax=59kV/cm，安全系数=123/59/1.3＝1.6，远大于zui小安全系数1.35。
b）线圈轴向1/4处幅向电场分布图（V/m）
a）等电位线分布图 c）线圈端部幅向电场分布图（V/m）
d）高压线圈端部轴向电场分布图（V/m）
六．节材分析
| ZGS11-1600 | 原方案（圆线圈高压饼式低压线绕） |
| 硅钢片 | 23 | 1734 | 43350 |
| 铜线 | 60 | 796 | 50148 |
| 钢板 | 12 | 2500 | 30000 |
| 变压器油 | 10 | 2730 | 27300 |
| 小计 | | | 150798 |
| | 优化方案（长圆铁心高压多层层式低压箔绕） |
| | 单价 | 重量 | |
| 硅钢片 | 23 | 1265 | 31625 |
| 铜箔 | 67 | 295 | 20945 |
| 漆包扁铜线 | 66 | 315 | 22050 |
| 钢板 | 12 | 1780 | 21360 |
| 变压器油 | 10 | 1830 | 18300 |
| 小计 | | | 114280 |
通过以上分析，节材前后的成本差150798－114280＝36518元，节材效果明显。
七、计算与试验情况：
| | 空载损耗（W） | 负载损耗（W） | 短路阻抗（％） | 高压绕组温升（K） | 低压绕组温升（K） | 油面温升（K） |
| 计算值 | 1694 | 17240 | 6.56 | 64.9 | 63.6 | 49.3 |
| 实测值 | 1720 | 17480 | 6.86 | 64.1 | 64.5 | 51.2 |
本产品的样机一次通过了型试试验及出厂试验。
变压器的绝缘结构对变压器的安全运行及制造成本有着直接的影响。目前的市场竞争更加激烈，进一步改进主绝缘结构，缩小绝缘距离，降低变压器的材料成本，有利于企业扩大市场，争得更多的订单，同时符合国家对产品环保节能的要求。
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