从油浸到环氧绝缘筒:无局放试验变压器经历了怎样的技术演进——武汉华能阳光电气产品背后的故事
上世纪七八十年代,做局放试验用的试验变压器基本是油浸式的。油浸变压器绝缘性能还行,但自身局放量不好控制,油里的气泡、纸绝缘的缺陷都会产生局部放电信号,在局放试验中这些信号叠加到被试品信号上,检测结果就容易失真。那时候试验人员为了降低背景局放,要在变压器制造工艺上花很多功夫——真空注油、脱气处理,每一步都耗时费力。
九十年代开始,环氧浇注绝缘技术逐渐应用到试验变压器领域。环氧绝缘筒替代了油浸绝缘结构,绝缘材料本身局放量就低很多,而且没有油中气泡的问题。但早期环氧浇注工艺还不够成熟,绝缘筒的质量稳定性有时不太理想,大容量、高电压规格的产品制造难度更大。
到了近十几年,工艺改进带来了新的变化。武汉华能阳光电气现在的无局放工频试验变压器,在筒体外面增加了一层RTV或PRTV材料构成的绝缘层。RTV是室温硫化硅橡胶,PRTV是持久性室温硫化硅橡胶,它们具有良好的憎水性和耐化学腐蚀能力,高硬度和耐磨耐冲击性能也不错。这层绝缘层的作用是减少高压绕组对外壳的绝缘距离——不需要靠加大绝缘间距来确保耐压,而是通过材料性能来补偿。这样做的好处很直接:体积减小了,重量减轻了,同时绝缘性能还提高了。
铁芯材料也在演进。早期用普通硅钢片,损耗大、励磁电流高,变压器自身发热会影响绝缘稳定性。现在武汉华能阳光电气用的是DQ130-30晶粒取向硅钢片,45度全斜接缝叠片工艺,铁芯损耗和励磁特性都优于普通硅钢片。这对局放试验有间接好处——铁芯损耗低意味着发热少,绝缘结构温升小,局放水平更稳定。
屏蔽设计方面也有发展。以前试验变压器不做专门的屏蔽处理,高压端和外壳之间的电场分布不均匀,容易在屏蔽不充分的区域产生局放。现在这台设备筒体上下部都加了屏蔽罩,上部屏蔽罩外还套了防晕罩,电场均匀化处理更完善了,从结构上抑制了自身局放的产生条件。
从油浸到环氧浇注,再到RTV/PRTV复合绝缘,无局放试验变压器的技术演进主线很清晰:降低自身局放、缩小体积、提高绝缘可靠性。武汉华能阳光电气的产品设计思路正好沿着这条线走——环氧绝缘筒保低局放,RTV绝缘层减体积增耐候性,晶粒取向硅钢片提铁芯性能,屏蔽罩和防晕罩均化电场。这套组合在当前阶段算是比较成熟的技术路线了。
未来趋势大概率会继续往体积更小、局放更低的方向走,新型绝缘材料和更精细的工艺控制可能带来进一步改进。但在现阶段,这套设计已经能满足大部分无局放试验的实际需求了。

