干式电压变压器的全方位解析

定义与工作原理

干式电压变压器是一种利用电磁感应原理来改变交流电压的装置，主要构件有初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。其工作原理基于电磁感应，当交流电流通过初级线圈时，会在铁芯中产生交变磁场，这个交变磁场又会在次级线圈中感应出电动势，从而实现电压的变换。同时，干式变压器依靠空气对流进行冷却，其绝缘材料是耐高温的，能够适应高温环境，内部产生的热量可通过导热材料和外部散热器进行有效散热，以保持稳定运行。

分类

1. 按容量分类
   • 小型变压器：电压在10KV以下、容量在1～500KVA。
   • 中小型变压器：电压在35kV及以下、容量在630～6300kVA。
   • 大型变压器：电压在110kV及以下、容量在8000～63000kVA。
   • 特大型变压器：电压在220kV及以上、容量在90000KVA及以上。
2. 按用途分类
   • 电力变压器：用于输配电系统的升压、降压、配电和联络，或作为发电厂、变电所自用变压器。
   • 仪用变压器：如电压互感器、电流互感器，用于测量仪表和继电保护装置。
   • 电源变压器：用于一般机械设备的控制电源、照明、指示。
   • 电子变压器：用于开关电源、音频、脉冲、阻抗匹配等电子电路中。
   • 试验变压器：能产生高压，对电气设备进行高压试验。
   • 特种变压器：如电炉变压器、整流变压器、调压变压器等。
3. 按绕组的相数分类
   • 单相变压器：用于单相负荷和三相变压器组。
   • 三相变压器：用于三相系统的升、降电压。
   • 多相变压器：大多用在整流变压器中。
4. 按冷却形式分类：干式变压器依靠空气对流进行冷却，一般用于局部照明、电子线路等小容量变压器。
5. 按绕组联接形式分类
   • 双绕组变压器：用于连接电力系统中的两个电压等级。
   • 三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。
   • 自耦变压器：初级、次级绕组组合为一个，用于连接不同电压的电力系统，也可作为普通的升压或降压变压器用。
   • 多绕组变压器：分裂变压器，变压器低压绕组分裂为两或三部分，在电气上互不连接。
6. 按铁芯形式分类
   • 芯式变压器：如口型插片变压器、C型变压器、R型变压器。
   • 环形变压器：如接触式调压器等。
   • 非晶合金变压器：也叫节能变压器，采用新型导磁材料，空载电流下降约80%，是目前节能效果较理想的配电变压器，特别适用于农村电网和发展中地区等负载率较低的地方。
   • 壳式变压器：用于大电流的特殊变压器，如电炉变压器、电焊变压器；或用于电子仪器及电视、收音机等的电源变压器。
7. 按工作频率分类
   • 工频变压器：其工作频率在50Hz或60Hz。
   • 中频变压器：其工作频率在400～1000Hz。
   • 音频变压器：其工作频率在20Hz～20kHz。
   • 超音频变压器：其工作频率在20kHz以上，一般不超过100kHz。
   • 高频变压器：其工作频率在20Hz～100kHz以上。
8. 按防潮方式分类
   • 开放式变压器
   • 密封式变压器
   • 树脂包封式变压器

特点

1. 安全环保：相对于油浸式变压器可燃、可爆的特点，干式变压器没有油，也就没有火灾、爆炸、污染等问题，可直接运行于负荷中心，符合环保要求。
2. 性能优良：采用国内先进技术，机械强度高，抗短路能力强，局部放电小，热稳定性好，可靠性高，使用寿命长。
3. 节能低噪：低损耗、低噪音，节能效果明显，免维护。采用优质冷轧晶粒取向硅钢片，铁芯硅钢片采用45度全斜接缝，使磁通沿着硅钢片接缝方向通过，降低了空载损耗和噪音。
4. 散热与过载能力强：散热性能好，过负载能力强，自然空冷时，变压器可在额定容量下长期连续运行；强迫风冷时，变压器输出容量可提高50%，适用于断续过负荷运行或应急事故过负荷运行。
5. 防潮性好：适应高湿度和其他恶劣环境中运行，可配备完善的温度检测和保护系统，采用智能信号温控系统，可自动检测和巡回显示三相绕组各自的工作温度，可自动启动、停止风机，并有报警、跳闸等功能设置。
6. 体积小：重量轻，占地空间少，安装费用低。

应用领域

1. 发电环节
   • 风电：可通过变压器上置、内置等方法节省线缆成本，在大功率风机（3MW）、近海海风领域应用较多。海外风电干式变压器渗透率超90%，国内仅20%左右，国内主要用于3MW以上的陆上风机 + 6MW以上的海上风机。
   • 光伏：主要用于光伏电站和光伏产业链两大领域。光伏电站干变渗透率不高，主要用在草原、高温高海拔地区等环境恶劣或防火要求高的特殊场景；而光伏产业链的硅料、硅片制备环节基本以特种干式变压器为主。
2. 输配电环节：非晶合金干式变压器、三维立体卷铁芯变压器等是配电系统中的重要设备，主要功能是将电网电压转换成400V，供民用电系统使用。
3. 用电环节
   • 高效节能：干式变压器中的移相整流变压器，系高压变频器的重要部件，高压变频器在矿业、水泥、冶金、石化、建材等高耗能工业企业广泛应用。
   • 轨道交通：输配电及控制设备在轨道交通领域主要应用于高铁牵引供电系统、地铁牵引供电系统。
   • 数据中心：为数据中心的设备提供稳定的电力供应。

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