中小型全密封整流变压器的技术措施吕元华

中小型全密封整流变压器的技术措施吕元华

吕元华

（南通盛洋电气有限公司江苏南通226000）

摘要：分析了中小型全密封整流变压器和普通电力变压器的工作特性差异，基于变压器的特性，提出使用全密封结构用于整流变压器。并根据变压器结构，对制作工艺和材料采取技术措施进行了探讨。

关键词：密封变压器；技术措施

引言：

整流变压器和常规电力变压器都是油浸变压器，从外观上看，相同的容量，其体积没有太大变化，但使用场合却有相当大的差异。整流变压器应用于电镀、电解、石化、励磁、牵引、电力传动等特殊行业。因使用的整流设备上大量的高次谐波电流存在，要求整流变压器的设计，从导线电流密度、铁心磁密的选取，空负载损耗、线圈温升等关键指标，都要根据实际情况进行调整。由于工厂测试时基于正弦交流电，因此变压器线圈的温升不是通过实际温升而是通过直流电阻计算的。特别是当整流变压器在满负荷运行时，如采用常规的设计，其温升往往超过国家相关标准，特别是在夏季时，由于环境温度较高，其温升会远超标准，因温升高，变压器油会溢出，压力释放阀喷油，吸湿器充满了变压器油油，整流器运转不正常，经常发生故障。在本文中，整流变压器采用完全密封结构，并根据变压器的实际设计，讨论了结构和材料采取的技术措施。

一、整流变压器特点

为了获得一定的整流直流电压,必须有相应的交流整流电源。而电力网的交流电压，往往满足不了这种需要，通常采用变压器把电力网的交流电压变换为所需要的直流整流电源。这种用来获得整流电源的变压器叫做整流变压器，它的工作原理和电力变压器相同，但具有以下的特点：

1、虽然整流变压器用正弦波从一次侧供电，但是由于二次线圈每一相只在部分周期才能有电流，因此，在同一周期中导通元件，通过整流臂的电流变为整流变压器的各相线圈的波形为大致矩形波，而不是正弦波，这个特点确定了整流变压器二次容量大于一次容量。

2、整流变压器的二次电流较大，而电压较低，因而线圈和引线都要求较高的机械强度。

3、整流变压器做单相、三相、六相还可多相，相数越多直流脉动越小，输出波形越平直。

4、随着晶闸管增加控制角，尤其是在低电压和大电流整流器中，电流的脉动振幅变大，高次谐波成分和涡流损耗变大。

5、整流变压器的体积、重量，一般都比电力变压器大。

6、整流变压器的电气性能，阻抗电压降、短路损耗、空载损耗等参数，目前没有统一标准。但与同容量电力变压器相比，因其总损耗约增加4％，更严重时整流变压器损耗约比电力变压器高14％，因此，可以取同容量电力变压器的参数或稍取大些。如果不放大设计余量，将会导致整流变压器的故障率增加，不仅是维护负荷增加，变压器寿命年数也将很短。

二、全密封变压器简介

全密封型变压器意味着没有变压器油储存和吸湿性。因为已完全密封的变压器油，变压器油和空气之间的接触较少，绝缘油的老化或绝缘材料是缓慢的，因此变压器寿命更长。传统的全密封结构为箱盖和油箱直接焊接在一起，而不是用常规的螺栓连接，所以不需要在产品操作之前检查产品，而且不需要保养和维护。从产品结构设计和原材料/辅助材料选择的角度考虑产品的可靠性是必要的，应采取技术上有效的措施。

三、防止泄漏的技术措施

密封件泄漏是解决泄漏问题的关键，具体措施如下：

（一）在油箱焊接后，将其送至暗室。在焊接部分的罐内涂上荧光检漏液试漏。使用荧光灯找到外面的东西，然后用木锤轻轻敲击焊接部分。焊接后，重复荧光泄漏测试，直到没有泄漏。

（二）负压试验。按照施加测试泄漏后，油箱被密封，以应用0.045MPa压缩空气，继续寻找荧光灯，并用木锤撞它，请检查泄漏。电焊停止后，重复上述测试操作直至无泄漏。

（三）最终装配泄漏测试。利用箱盖上的法兰孔或螺栓连接气压表及通气管接头，全部密封后，打开充气阀门，向油箱内充以无水无油的压缩空气至15kPa。若压力在10min内有变化，用刷子蘸试漏液，逐条刷密封焊线，将泄漏处用粉笔做好记号，待解除压力后进行补焊。处理后，重复最后的组装泄漏测试操作，直到没有泄漏。

（四）保证连接法兰的平整度和光洁度，法兰接触面采用防渗漏的结构设计；产品装配中只由一个操作工完成密封部分的最后工作，并使用扭力扳手，保证法兰面受力均匀无变形，延长橡胶件的弹性寿命。

（五）变压器箱沿法兰采用双密封结构，外层密封橡胶既是阻止渗漏油的第二道防线，又有效地隔开外部环境阳光、大气、紫外线等，使内部密封圈的弹性寿命得以延长，密封更可靠。

（六）箱体进行整体喷丸，彻底清除加工过程中的尖角毛刺焊渣，并使油漆的附着力加强；箱沿焊接及油箱成型焊接在平台上进行。

（七）采用“0”型密封整体结构；密封件用丙烯酸脂橡胶代替丁晴橡胶，可耐臭氧，耐高温，抗老化；

（八）整理变压器铁心材料采用优质冷轧取向硅钢制成。由于铁心是阶梯式的、多级搭接，因此磁路结构得到了改进，磁阻减小。与常规的结构相比，空载损耗降低5％至6％，空载电流降低20％至30％时，噪声水平已降低了约6％。考虑到整流变压器的特性，由于电流波形是DC偏置磁场而不是正弦波，因为在电网运行时的总损耗增加5％至15％，因此推荐电流密度低于3.1〜3.3A/mm2。

（九）高压绕组的导线采用QQ-2缩醛漆包线，采用层式线圈，为了进一步改善绕组的机械强度，在首层，外层、和油道的外层用每个0.08mm的电缆纸加强，层间纸采用绝缘点胶纸。在低压绕组换位和爬层处加垫DMD纸以增强绝缘性，用胶带固定绕组的端部绝缘。采用高低压套绕的结构，需特别要注意，因为低压绕组的端部的不均匀性，因此，要求绕制时高低压保持水平，以保证轴向压力是均匀。

（十）变压器器身下部通过焊接在箱底的四个定位钉确定位置。上部由连接到上夹件左右的吊板支撑（间隙控制在5mm内）。所有紧固件必须用防松螺母固定，并用厌氧胶固定。严格控制清洁度，防止金属异物和外部金属的侵入。由于采用六点刚性定位，保证了变压器在运输及运行时器身不产生位移，变压器在现场时可不吊心检查即运行。

（十一）变压器油必须符合国内标准的要求，所有物理和化学指示剂在装箱前均经过认证。必须采用真空注油以使排气最大化，因为在从完全密封的变压器产品的制造到操作的整个过程中不可能排出器身中的气泡和水分。另外，通过将高压瓷套顶部的小瓷盖更换为黄铜并使外径略大于瓷盖，不仅可以承受密封橡胶圈的压力，还可以防止紫外线的照射。

四、结束语

与普通电力变压器相比，整流变压器由于其自身的工作特性，在运行过程中故障率较高，不仅增加了维护工作量，而且缩短了变压器的使用寿命。采用全密封结构的整流变压器，探讨了设计、工艺、结构和材料的技术措施。

参考文献：

[1]刘鹏程.浅谈全密封变压器的发展和特点及使用中存在的问题分析[J].科技促进发展:应用版,2010(10):146.

[2]陈敏.密封变压器与开放式变压器解析[J].中国高新技术企业,2017(11):108-109.

[3]陈敏.密封变压器与开放式变压器解析[J].中国高新技术企业,2017(11):108-109.