DQZHAN技術(shù)訊：節(jié)能型變壓器在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用與分析
變壓器是電力系統(tǒng)中重要的電氣設(shè)備。它不僅是電能傳輸設(shè)備，同時(shí)也是耗能設(shè)備。因此對(duì)變壓器的性能及品質(zhì)參數(shù)必須做充分的了解，以利于科學(xué)、合理的選用變壓器。
1.節(jié)能型變壓器的概念
“節(jié)能型變壓器”是性能參數(shù)空載、負(fù)載損耗均比GB/T6451平均下降10%以上的三相油浸式電力變壓器(10kV及35kV電壓等級(jí));產(chǎn)品性能參數(shù)空載、負(fù)載損耗比Gwr10228(組I)平均降低 10%以上的干式變壓器。
2.節(jié)能變壓器的類(lèi)型和優(yōu)點(diǎn)
我國(guó)變壓器的發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)階段，國(guó)家在節(jié)能方面的重視從未發(fā)生過(guò)改變。上世紀(jì)80年代中期，我國(guó)政府強(qiáng)制性地采用S7系列低損耗配電變壓器在國(guó)內(nèi)范圍內(nèi)淘汰正在電網(wǎng)運(yùn)行的JB1300-73和JB500-64標(biāo)準(zhǔn)的高能耗變壓器。從1998年開(kāi)始，我國(guó)政府又不惜代價(jià)地在國(guó)內(nèi)推行兩網(wǎng)改造，用S9系列配電變壓器取代S7系列。與S9一樣，作為第七代節(jié)能產(chǎn)品的還有非晶合金變壓器、卷鐵心變壓器、全密封變壓器等。
但這先后兩次國(guó)內(nèi)大規(guī)模的更新?lián)Q代，新產(chǎn)品僅比老產(chǎn)品降低空載損耗約8～15。目前市場(chǎng)上已出現(xiàn)了比S9系列更節(jié)能的產(chǎn)品，如S10、S11系列等。節(jié)能在變壓器領(lǐng)域仍在繼續(xù)。
卷鐵心配電變壓器(sll型)。
這種變壓器早在60年代已被一些發(fā)達(dá)國(guó)家所采用，近年來(lái)在我國(guó)逐漸推廣，在國(guó)家電網(wǎng)**期農(nóng)網(wǎng)改造中尤為突出。卷鐵心變壓器的優(yōu)點(diǎn)：降低變壓器空載損耗約10-25%，依變壓器容量而變;降低空載電流，一般為疊片鐵心的5O%;變壓器噪音顯著降低，小型變壓器可做到37-42dB，減少對(duì)城鎮(zhèn)噪音污染。
a.單相配電變壓器(D1O型)
此類(lèi)變壓器多為柱上式，便于安裝并靠近負(fù)荷中心，通常為少維護(hù)的密封式。與同容量三相變壓器相比，空載損耗和負(fù)載損耗都小，有效材料用量也少，價(jià)格低20—30%。
b.非晶合金配電變壓器
非晶合金配電變壓器的空載損耗昆硅鋼片的下降70—80%，至今未**推廣使用的根本原因是價(jià)格較高。
c.干式配電變壓器
由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、防火阻燃、防塵等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在對(duì)**運(yùn)行有較高要求的場(chǎng)合。主要有兩類(lèi)產(chǎn)品;環(huán)氧樹(shù)脂干式變壓器和浸漬式干式變壓器(或稱(chēng)做Nomex紙型)。
3.干式配電變壓器(SCB系列)的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)
3.1干式變壓器的概念
干式變壓器是依靠空氣對(duì)流進(jìn)行冷卻，一般用于局部照明、電子線路、機(jī)械設(shè)備等變壓器，在電力系統(tǒng)中，一般汽機(jī)變壓器、鍋爐變壓器、除灰變壓器、除塵變壓器、脫硫變壓器等都是干式變壓器，變比為6000V/400V和10KV/400V，用于帶額定電壓380V的負(fù)載。簡(jiǎn)單的說(shuō)干式變壓器就是指鐵芯和繞組不浸漬在絕緣油中的變壓器。
3.2干式變壓器形式
a.開(kāi)啟式：是一種常用的形式，其器身與大氣直接接觸，適應(yīng)于比較干燥而潔凈的室內(nèi)，(環(huán)境溫度20度時(shí)，相對(duì)濕度不應(yīng)超過(guò)85%)，一般有空氣自冷和風(fēng)冷兩種冷卻方式。
b.封閉式：器身處在封閉的外殼內(nèi)，與大氣不直接接觸 (由于密封，散熱條件差，主要用于礦用它屬于是防爆型的)。
c.澆注式：用環(huán)氧樹(shù)脂或其它樹(shù)脂澆注作為主絕緣，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，適用于較小容量的變壓器。
3.3干式變壓器特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)
相對(duì)于油式變壓器，干式變壓器因沒(méi)有油，也就沒(méi)有火災(zāi)、爆炸、污染等問(wèn)題，故電氣規(guī)范、規(guī)程等均不要求干式變壓器置于單獨(dú)房間內(nèi)。特別是新的系列，損耗和噪聲降到了新的水平，更為變壓器與低壓屏置于同一配電室內(nèi)創(chuàng)造了條件。
a.干式變壓器的溫度控制系統(tǒng)
干式變壓器的**運(yùn)行和使用壽命，很大程度上取決于變壓器繞組絕緣的**可靠。繞組溫度超過(guò)絕緣耐受溫度使絕緣破壞，是導(dǎo)致變壓器不能正常工作的主要原因之一，因此對(duì)變壓器的運(yùn)行溫度的監(jiān)測(cè)及其報(bào)警控制是十分重要的。
b.干式變壓器的防護(hù)方式
根據(jù)使用環(huán)境特征及防護(hù)要求，干式變壓器可選擇不同的外殼。通常選用IP23防護(hù)外殼，可防止直徑大于12mm的固體異物及鼠、蛇、貓、雀等小動(dòng)物進(jìn)入，造成短路停電等惡性故障，為帶電部分提供**屏障。若須將變壓器安裝在戶(hù)外，則可選用IP23防護(hù)外殼，除上述IP20防護(hù)功能外，更可防止與垂直線成60°角以?xún)?nèi)的水滴入。但I(xiàn)P23外殼會(huì)使變壓器冷卻能力下降，選用時(shí)要注意其運(yùn)行容量的降低。
c.干式變壓器的冷卻方式
干式變壓器冷卻方式分為自然空氣冷卻(AN)和強(qiáng)迫空氣冷卻(AF)。自然空冷時(shí)，變壓器可在額定容量下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行。強(qiáng)迫風(fēng)冷時(shí)，變壓器輸出容量可提高50%。適用于斷續(xù)過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，或應(yīng)急事故過(guò)負(fù)荷運(yùn)行;由于過(guò)負(fù)荷時(shí)負(fù)載損耗和阻抗電壓增幅較大，處于非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，故不應(yīng)使其處于長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。
d.干式變壓器的過(guò)載能力
干式變壓器的過(guò)載能力與環(huán)境溫度、過(guò)載前的負(fù)載情況(起始負(fù)載)、變壓器的絕緣散熱情況和發(fā)熱時(shí)間常數(shù)等有關(guān)，若有需要，可向生產(chǎn)廠索取干變的過(guò)負(fù)荷曲線。
目前，我國(guó)樹(shù)脂絕緣干式變壓器年產(chǎn)量已達(dá)10000MVA，成為世界上干式變壓器產(chǎn)銷(xiāo)量*大的國(guó)家之一。隨著低噪(2500kVA以下配電變壓器噪聲已控制在50dB以?xún)?nèi))、節(jié)能(空載損耗降低達(dá)25%)的SC(B)9系列的推廣應(yīng)用，使得我國(guó)干式變壓器的性能指標(biāo)及其制造技術(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)水平。
4.干式變壓器的發(fā)展前景
隨著干式變壓器的推廣應(yīng)用，其生產(chǎn)制造技術(shù)也獲得長(zhǎng)足發(fā)展，可以預(yù)測(cè)，未來(lái)的干式變壓器將在如下幾方面獲得進(jìn)一步發(fā)展。
a.節(jié)能低噪：隨著新的低耗硅鋼片，箔式繞組結(jié)構(gòu)，階梯鐵芯接縫，環(huán)境保護(hù)要求，噪聲研究的深入，以及計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)等新材料、新工藝、新技術(shù)的引入，將使未來(lái)的干式變壓器更加節(jié)能、更加寧?kù)o。
b.高可靠性：提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，將是人們的不懈追求。
c.環(huán)保特性認(rèn)證：以歐洲標(biāo)準(zhǔn)HD464為基礎(chǔ)，開(kāi)展干式變壓器的耐氣候(C0、C1、C2)、耐環(huán)境(E0、E1、E2)及耐火(F0、F1、F2)特性的研究與認(rèn)證。
d.大容量：從50～2500kVA配電變壓器為主的干式變壓器，向10000～20000kVA/35kV電力變壓器拓展，隨著城市用電負(fù)荷不斷增加，城網(wǎng)區(qū)域變電所越來(lái)越深入城市中心區(qū)、居民小區(qū)、大型廠礦等負(fù)荷中心，35kV大容量的小區(qū)中心供電電力變壓器將獲廣泛應(yīng)用。
e.多功能組合：從單一變壓器向帶有風(fēng)冷、保護(hù)外殼、溫度計(jì)算機(jī)接口、零序互感器、功率計(jì)量、封閉母線及側(cè)出線等多功能組合式變壓器發(fā)展。
f.多領(lǐng)域發(fā)展：從以配電變壓器為主，向發(fā)電站廠用變壓器、勵(lì)磁變壓器、地鐵牽引整流變壓器、大電流電爐變壓器、核電站、船用及采油平臺(tái)用等特種變壓器及多用途領(lǐng)域發(fā)展。其中，用于城市地鐵及軌道交通的干式牽引變壓器，電壓有10、20和35kV三個(gè)等級(jí)，容量有800、2500和3300kVA，為減少諧波污染，從12脈波整流發(fā)展到24脈波整流;舉世矚目的長(zhǎng)江三峽世界*大的840000kW發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁變壓器，已由順特廠研制成功，并通過(guò)了國(guó)家驗(yàn)收。
可以預(yù)言，21世紀(jì)的配電變壓器將屬于性能優(yōu)越、低噪聲及節(jié)能的樹(shù)脂絕緣干式變壓器。
