环氧固封式大容量高频变压器温度-应力场分布与优化

环氧固封式高频变压器采用环氧材料实现设备整体绝缘,可大幅降低设备体积,有效提高功率密度。大容量高频变压器内部温度分布不均,环氧树脂热应力分布集中致使整机开裂,导致绝缘失效。文中以10 kV高压大容量环氧固封式高频变压器为研究对象,建立了温度仿真模型和应力计算模型;获得了在额定运行工况下高频变压器热应力分布,其热应力主要集中在铁芯和绕组之间的环氧层;提出了降低局部热应力方法:通过材料改性提升环氧树脂导热系数降低高频变压器热点温度,可降低铁芯和绕组之间环氧树脂应力,安全系数由0.965提高至1.035;通过添加玻璃纤维增强材料和应力缓冲层双重措施,可大幅度降低应力集中区域材料弹性模量,降低内部最大应力,安全系数由1.035提高至2.691。研制了10 kV/200 kVA样机,通过–30~120℃高低温冲击试验,验证了其抗开裂性能和降低热应力方法的有效性。