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1、干式变压器技术发展及设计选型 随着我国经济建设的迅速发展,人民生活水平的不断提高,城乡用电负荷不断增加，无油、防火、寿命长、维护简单、安全可靠的干式变压器得以越来越广泛的应用。本文仅就干式变压器在我国的发展概况作粗线条的描述,重点放在配电变压器设计选型中相关问题的系统介绍。.发展概况 世界上第一台变压器诞生于 187年，这台变压器即是干式的。但直到二十世纪中叶,干式变压器仅局限于低电压和小容量的变压器制造中。二十世纪五十年代末六十年代初，随着环氧树脂等新材料的出现,世界上研制成功了环氧树脂真空浇注的干式变压器,并迅速在5k及以下电压等级的配电变压器等诸多领域获得广泛应用。据有关资料统计，近0
2、年来干变得到了迅猛发展，特别是在配电变压器中，干变所占比例愈来愈大，如欧美发达国家已占 5%以上;我国起步晚,近年约占到 35%,大中城市中约占 203,象北京、上海、广州、深圳等城市已达 50%以上。产量递增 在我国，由于种种原因，八十年代中才逐步推广使用干式变压器,八十年代末各地纷纷从国外引进技术和设备,并以此作为基础，不断开拓、创新，使我国干式变压器制造水平上了新的台阶。从 90 年开始,其产销量逐年迅猛递增，据行业有关资料分析统计,全国(除港澳台外)干式变压器每年以高达0%以上的增长率递增：989 年约0MV,1991 年就超过了 1000 MV；1995 年-20 V，1年750 M
3、VA,199年-800,199年近 10000 V。从上列数据可见,中国已经成为世界上干式变压器产销量最大的国家之一。随着我国城乡中、低压配电网建设和改造的步伐加快,干式变压器面临着新的发展机遇,预计近几年其产销量会有新的飞跃。1.2 技术现状 1.2.电压水平：目前大批量生产主要集中于0k电压等级,各发电厂站多为kV 电压。520kV 产品也常有订货。目前国际上树脂绝缘干式变压器最高电压为 35k,我国几家大厂已生产了近百万千伏安 35k产品在各地投网运行。.容量:(1）配电变压器:.4k以及 20/4kV、35/04kV 的配电变压器容量02500 kVA，受低压屏进线开关遮断容量的限制,
4、目前尚未见超过50 kVA 这一容量的；()电力变压器:、20、35V 的电力变压器可生产容量达 2，0 kVA。99年我国制造出容量达 160024000 kV(AN/AF）、35kV亚洲第 1 台容量最大、电压最高的干式变压器,标志着我国在大容量变压器制造技术上已处于世界先进水平。12 损耗和噪声：我国干式变压器制造技术的研究、创新,主要集中在性能参数的优化等方面，特别是在变压器的损耗及声级水平这些世界性课题的研究上,我国已经取得了诸多可喜的成绩，使得我国干变的损耗(特别是空载损耗)及噪声大幅度下降。据有关资料统计,C(B)9 系列比引进技术的 SC 系列之总损耗水平下降达 1520%,其
5、中空载损耗下降达 25；通过对噪声的系统研究，我国进一步掌握了噪声产生的机理，并将其成果落实在新系列 SC(B)8 及 SC(B)9 产品上,C（)9 系列产品比原 S系列噪声下降 12。50 kVA 及以下容量的配电变压器,噪声一般可控制在 5d左右;35特大容量(如 1000、100 kV)干式变压器通常可控制在dB 以内。综上所述，C(）9 系列干式变压器的性能参数已达到世界先进水平。顺德特种变压器厂即将推出智能化低噪节能的 SC（B)0 系列新产品。2 有载调压:我国对kV 干式配电变压器的有载调压，最大容量达 250 kVA，使用台数最多的为云南玉溪烟厂。对 35V 干式电力变压器的
6、有载调压容量达16000 kVA，其最大客户是上海大众汽车公司(3 台 16000 kV有载调压变压器)。1.2.5 整流、牵引变:()整流励磁变:水力发电厂的励磁变，逐步用干式变压器所取代,高低压绕组电压等级一般为 20kV/V,通常采用单相结构、高压封闭母线进线。顺德特种变压器厂为长江三峡研制世界最大的4 万W 发电机得到励磁变，9 年底已通过国家验收，其单相容量为000 A。进来,火力发电厂的励磁也由动态转向静态用干式变压器作励磁变。(2)冶金电炉变：特点是低压大电流，如为江西贵冶制造的 3500 kVA 干变，低压相电流超过 20,0安。(3)牵引变：适用于城市地铁及轨道交通的干式牵引
7、变,随城市轨道交通的发展而得以大量应用。电压有0、20、35三个等级;从 12 脉波整流发展到4 脉波，减少了谐波污染；容量有 800、20、330 VA 等。13 未来展望 随着干式变压器的推广应用，其生产制造技术也获得长足发展,可以预测,未来的干式变压器将在如下几方面获得进一步发展。）1（节能低噪：新的低耗硅钢片,箔式绕组结构,阶梯铁心接缝，环境保护要求，噪声研究的深入，计算机优化设计等新材料、新工艺、新技术的引入，将使未来的干式变压器更加节能更加宁静。（2)高可靠性:提高产品质量和可靠性，将是人们的不懈追求。在完成引进技术的消化吸收之后,将在电磁场计算、波过程、浇注工艺、热点温升、局放机
8、理、质保体系、可靠性工程等方面进行大量的基础研究,积极进行可靠性认证，进一步提高干变的可靠性。）3（环保特性认证：以欧洲标准 HD464 为基础,开展干式变压器耐气候(C0、C1、)、耐环境(E0、E1、)、耐火(、F、F2）特性的研究与认证。.）4（大容量：从 502500V配电变压器为主的干式变压器,向 10000000 kA/5V 电力变压器拓展，随着城市用电负荷不断增加，城网区域变电所越来越深入城市中心区、居民小区、大型厂矿等负荷中心，35kV 大容量的小区中心供电电力变压器将获广泛应用。(5）多功能组合：从单一变压器向带风冷、保护外壳、温度计算机接口、零序互感器、功率计量、封闭母线、
9、侧出线等多功能组合式变压器发展。(6)多领域发展:从以配电变压器为主，向发电站厂用变、励磁变、地铁牵引整流变压器、大电流电炉变、核电站、船用及采油平台用等特种变压器及多用途领域发展。2干式变压器的特点 （1)无油、无污染、难燃阻燃、自熄防火。(2）绝缘温升等级高:级绝缘,变压器温升可达 10K。（3)损耗低、效率高:SC()9 系列损耗比现行新国标(G/T10228)降低1。)4（噪声小:SC(B)系列配电变压器通常可控制在 50以下。(5）局部放电量小(通常在 1以下)，可靠性高,可保证长期安全运行，寿命可达 30 年。(6）抗裂、抗温度变化，机械强度高，抗突发短路能力强。（7)防潮性能好,
10、可在00%湿度下正常运行，停运后不需干燥处理即可投入运行。）8(体积小、重量轻,据有关人士统计，油变的外形尺寸为干变的 2 倍多。()不需单独的变压器室，不需吊芯检修及承重梁，节约土建占地和占空;因无油，不会产生有毒气体,不会对环境造成污染,不要集油坑等附属建筑，减少了土建造价。（1)安装便捷,无须调试，几乎不需维护；无须更换和检查油料,运行维护成本低。（11）配备有完善的温度保护控制系统,为变压器安全运行提供可靠保障。从低噪、节能、防火、节省土建造价、运行维护管理费以及长达 30 年的寿命等综合技术经济性能比较，干式变压器显现出其明显的优越性。.干式变压器的设计选型 3 1 干式变压器的冷却
11、方式 干式变压器冷却方式分为自然空气冷却(AN）和强迫空气冷却（A)。自然空冷(AN)时,正常使用条件下,变压器可在额定容量下长期连续运行。强迫风冷（AF）时，正常使用条件下,变压器输出容量可提高%，适用于断续过负荷运行,或应急事故过负荷运行；由于过负荷时负载损耗和阻抗电压增幅较大，处于非经济运行状态，故不应使其处于长时间连续过负荷运行。对自然空冷(A）和强迫风冷(F)的变压器，均需保证变压器室具有良好的通风能力。当变压器安装在地下室或通风能力较差环境时，须增设散热通风装置，通风量可按每 1kW 损耗(POK)需 2m3in 风量选取。新型的帘式风机风冷系统噪音降低，冷却均匀，效果好；体积小,
12、占用空间小,不超出变压器本体外形轮廓尺寸;风机容量小,2500kVA 以下的配电变压器风机只 180540W，且采用单相 AC20V 电源。但需注意此电源应从低压 M或C 配电屏内之断路器引取，而不能直接从变压器低压出线母排接取。3.2 干式变压器的过载能力 干式变压器的过载能力与环境温度、过载前的负载情况(起始负载）、变压器的绝缘散热情况、发热时间常数等有关。若有需要,可向生产厂索取干变的过负荷曲线。如何利用其过载能力呢?笔者提出两点供设计人员参考:(1）选择计算变压器容量时可适当减小：充分考虑某些轧钢、焊接等设备短时冲击过负荷的可能性-尽量利用干式变压器的较强过载能力而减小变压器容量；对某
13、些不均匀负荷的场所,如供夜间照明等为主的居民区、文化娱乐设施、以供空调和白天照明为主的商场等，可充分利用其过载能力,使其主运行时间处于满载或短时过载,这样就可以在计算、选配容量时,适当减小变压器容量。）2(可减少备用容量或台数：在某些场所，对变压器的备用系数要求较高，使得工程选配的变压器容量大、台数多。而利用干变的过载能力，在考虑其备用容量时可予以压缩；在确定备用台数时亦可减少。例如,设计计算容量js30100kVA 时,可选配 2 台（而不用选配 3 台）100 kV干式变压器。当其中 1 台故障须退出运行时，另 1 台可以应急承担整个负荷；若负荷重,温度超过1时，强迫风冷系统将自动投入,可
14、使其过载能力提高到 1.41.5 倍。变压器处于过载运行时，一定要注意监测其运行温度:若温度上升达5（有报警发出)即应采取减载措施（减去某些次要负荷）,以确保对主要负荷的安全供电；而当处理好故障，应迅即投入停运的变压器，恢复系统正常运行。3.3 干式变压器的防护方式 根据使用环境特征及防护要求,干式变压器可选择不同的外壳。通常选用 I20 防护外壳,可防止直径大于 1的固体异物进入，为带电部分提供安全屏障。可防止小动物（鼠、蛇、猫、雀等)进入,造成短路停电等恶性故障。若须将变压器安装在户外,则可选用23 防护外壳，除上述 I20 防护功能外，更可防止与垂直线成0角以内的水滴入。但P2外壳会使变
15、压器冷却能力下降，选用时要注意其运行容量的降低:容量较小的下降约 5,容量较大的下降约 10%。工厂通常提供的是铝合金外壳,美观耐用，各生产厂都可根据客户的实际需要提供各种防护等级、各类材质（如铝合金、钢板等)的防护外壳。若变压器不带外壳,通常可以00 防护表示。34 干式变压器的温度控制系统 干式变压器的安全运行和使用寿命,很大程度上取决于变压器绕组绝缘的安全可靠。绕组温度超过绝缘耐受温度使绝缘破坏,是导致变压器不能正常工作的主要原因之一,因此对变压器的运行温度的监测及其报警控制是十分重要的。今对 TTC-3系列温控系统作一简介:参见图 1.3.1 风机自动控制:通过预埋在低压绕组最热处的
16、P1热敏测温电阻测取温度信号。变压器负荷增大，运行温度上升，当绕组温度达某一数值(此值可调,对 F 级绝缘干变一般整定为 1)时，系统自动启动风机冷却；当绕组温度降低至某一数值(此值也可调,对 F 级绝缘干变一般整定在 90)时，系统自动停止风机。34.2 超温报警、跳闸:通过预埋在低压绕组中的 PTC 非线性热敏测温电阻采集绕组或铁心温度信号。当变压器绕组温度继续升高，若达到某一高温度值(此值也可根据工程设计调整，通常整定在 F 级绝缘所标称温度 15)时，系统输出超温报警信号；若温度继续上升达某值（此值也可按工程设计调整，通常整定在 170),变压器已不能继续运行，须向二次保护回路输送超温
17、跳闸信号，应使变压器迅即跳闸。34温度显示系统：通过预埋在低压绕组中的 Pt10 热敏电阻测取温度变化值,直接显示各相绕组温度（三相巡检及最大值显示,并可记录历史最高温度)，可将最高温度以 420mA 模拟量输出，若需传输至远方(距离可达 1200m)计算机，可加配 RS232C 计算机接口。系统的超温报警、跳闸也可由 Pt1热敏传感电阻信号动作,进一步提高温控保护系统的可靠性。若工程需要，为确保温显计算机讯号的可靠传输,可将 TT-30温控器分由两路电源提供:风机及其控制回路可由 MC屏提供；温显 Pt1传感系统则可由 PC 柜C 电源提供。3干式变低压出线方式及其接口配合 为适应市场需要，
18、各主要生产厂除产品样本、手册所列的常规标准系列外,还可按客户的需要来生产-这就要求在订货时,设计方要将技术要求提清楚。干式变压器因没有油，也就没有火灾、爆炸、污染等问题，故电气规范、规程等均不要求干式变压器置于单独房间内。特别是新的C（)8 及 SC(B)系列,损耗和噪声降到了新的水平,更为变压器与低压屏置于同一配电室内创造了条件。为适应这一情况,顺德特种变压器厂 16 年在推出 SC(B）系列新产品的同时,在其干式变压器技术手册上首先向客户推出了标准封闭母线、标准横排侧出线以及标准立排侧出线等多种低压出线方式，99年出版的 SC()9 系列干式变压器技术手册 中,使上述低压出线方式得到肯定和进一步完善，受到客户、设计单位的普遍欢迎。近年来，设计单位逐渐熟悉并予选用，在此作简要介绍。3.5 1 低压标准封闭母线：工程配线若选用封闭母线（也称插接式母线或密集型母线槽)，相应之变压器可提供标准封闭母线端子，方便与外部封闭母排的联接。带外壳(I2)产品，在外壳顶盖上配套提供封闭母线法兰；不带外壳（I00）产品，只提供封闭母排接线端子。详见图 2:封闭母线变压器外形及其接口配合图。3.5 2 低压标准横排侧出线:当变压器与低压配电屏并排放置时,为方便其端子间的联接,变压器可提供低压标准横排侧出线,通常与 GGD、G、MS 等低压屏相配,详见图 3：标准横排侧出线变压器外形及其接口配合图。