SF6气体绝缘干式变压器在我国的应用前景探讨
对SF6天然气进行分类，并与传统油浸特性进行比较，讨论其优势，较后讨论其在中的应用前景。关键词：GIT；发展；优点；目前应用前景主要发展在两个方面：一是超大超高压的发展，二是节能、小型化、低噪声、高阻抗、防爆的发展。前者一般用于大型电站或输电，后者主要针对中小型产品。随着我城市化的发展，大城市人口更加密集，高层建筑众多，用电量迅速增加，干式变压器的数量也在不断增加。传统的大容量油浸式变压器油量大，一旦因故障着火，将对高层建筑的安全和人民的生命财产构成严重威胁。因此，不燃干式变压器的研究和应用越来越受到人们的重视。不燃干式变压器根据绝缘介质的不同可分为硅干式变压器、环氧树脂浇注干式变压器、气体绝缘干式变压器和SF6气体绝缘干式变压器。GIT以其先特的优势吸引了人们的注意力，自20世纪60年代以来在日本和欧洲得到了广泛的应用和发展。1 GIT分类GIT根据冷却介质的不同可分为气体绝缘、气体冷却、气体绝缘和液体冷却。容量小于60MVA的GIT热损失低，所以一般采用SF6气体循环冷却。这种类型的GIT与传统的油浸式变压器在结构上有许多相似之处，可供设计参考。而容量大于60MVA的GIT多采用液体(C8F18或c8f18)冷却和SF6气体绝缘分离结构。这类产品的结构与油浸式变压器有很大不同，通常是分层冷却、箔绕的GIT。相对于普通油浸式变压器，2 GIT大容量干式变压器基本都是油浸式变压器。随着大城市电力负荷的增加和集中，变电站的数量也在增加，干式变压器的容量和数量也在相应增加。在这个过程中，油浸式变压器在一些地区逐渐被GIT取代。与传统油浸式变压器相比，GIT与传统油浸式变压器的根本区别在于GIT使用SF6气体进行绝缘和冷却。对于GIT来说，罐内压力越大，冷却特性和保温性能越好。但更高的压力也对干式变压器本体的承压强度提出了更高的要求，会增加干式变压器的重量和形状。在冷却系统方面，GIT和油浸式变压器的主要区别在于冷却介质和冷却处理的不同。GIT采用SP6或C8F16O作为冷却介质，油浸式变压器采用干式变压器油作为冷却介质。三种冷却介质中，C8F16O物理特性较好，粘度低，比热高，沸点接近干式变压器本体运行温度，汽化热高，所以冷却效果也不错。GIT为了获得与油浸式变压器相同的冷却特性，采用空气压缩机，其循环率比强制油冷油浸式变压器高几倍。另一方面，一些小型自动冷却git也得到广泛应用。在中，可以采用无噪声自然冷却方式以及强制风冷方式的双模GIT也已经投入使用。绝缘结构方面，GIT根据不同的工作电压和容量，选择各种饼式绕组和箔式绕组。高低压绕组之间以及绕组与地之间的主绝缘的绝缘强度主要取决于SF6气体的绝缘强度，而SF6高度依赖于电场的均匀性，因此在设计中应严格控制气体中的电场强度。绝缘材料方面，油浸式变压器采用绝缘纸，GIT采用机械强度高、绝缘能力强的高密度塑料薄膜作为铜线的绝缘布。在保护方面，GIT取消了气体继电器，安装了相当于气体继电器的爆破压力继电器，测量上升的s #p#分页标题#e#
由于GIT气体容量大，除非故障能量很大，故障时间很长，否则内部故障引起的体压不会上升到危险状态，所以GIT不需要在油浸式变压器中安装泄压设备。油浸式变压器内部有一个储油柜，其作用是在干式变压器油量随温度变化时储存和补充油，以保证油箱充满油。GIT不需要这么巨大的SF6气体随着温度的变化而膨胀收缩，但这些体积变化会直接转化为压力变化，因此不需要额外的储油柜，降低了干式变压器的高度和占用成本，消除了干式变压器因呼吸器硅胶更换不及时而可能受潮的隐患，从而提高了安全性和可靠性。GIT采用SF6气体绝缘真空有载分接开关，利用真空开关切断有载开关切换机构的电流，采用滚子接触系统和无润滑轴承，防止电弧引起的SF6分解气体对干式变压器本体的影响。油浸式变压器切断干式变压器油中的电流，采用滑动接触。3GIT的优点与普通油浸式变压器相比，GIT具有以下优点：3.1良好的绝缘性能和冷却效果SF6具有良好的电气特性，主要表现在其绝缘特性和灭弧特性。由于其电负性(即吸收电子的能力)，SF6具有优异的介电和电绝缘性能。在均匀电场中，SF6的绝缘强度约为空气的2.5倍。当气压为0.2兆帕时，SF6气体的绝缘强度与绝缘油相当。同时，SF6在灭弧和瞬时放电(1500 ~ 5000 K)温度范围内具有优良的热交换特性。因此GIT具有良好的绝缘性能和冷却效果。3.2不易燃易爆SF6气体是惰性、五色、无味、无毒、不易燃的气体，其分子结构非常稳定。在室温阈值下，不会与接触的物质发生化学变化，从而大大简化了灭火设施的配置；GIT与GIS(气体绝缘开关设备)结合时，整个变电站处于气体绝缘环境，增强了整个变电站的不燃性。防爆方面，干式变压器出现电弧现象时，内部压力会被SF6气量的变化抵消。
因而GIT不需要附加压力释放设备。3．3安装方便，布局灵活GIT在出厂时完整组装，SF6气体也注入其中，在安装现场无需抽真空，且SF6气体由气罐直接输入到变压罐中，基本上不需要任何工具，因此装料时清洁、迅速。同时，由于SF6气体的密度仅为绝缘油密度的1／60，且黏性较低，因此在冷却管中压力降很小，这样冷却器可以水平安装，也可以脱离干式变压器垂直安装，从而使其布局相当灵活3．4 简洁、轻巧GIT不需要油枕和压力释放设备这些附文无需隔离墙，同时SF6气体密度比干式变压器油密多，从而显得简洁、轻巧。3．5噪声低SF6气体密度比干式变压器油密度小，声音通传送比较慢，中间铁心发出的声音很少能够传到罐体，这样，GIT产生的噪声比油浸式变压器的要小。3．6易于维护检查同样的环境下，SF6气体比油浸式变压器的变压油消耗慢得多。GIT无需使用有载调压开关的带电滤油器，同时也减少了油枕和压力释放设备，给维护检查带来了方便。3．7占地面积少GIT本身的结构简洁、轻巧，高度降低，相应的地下变电所的棚顶也降低，且无需隔离墙，安装占地面积少，整个空间得到了充分利用，大大降低了变电所的建设成本。尤其当GIT与GIS配合使用时，这些优势更加明显。4GIT在中的应用前景探讨与普通油浸式变压器相比，GIT的优势不言而喻的，因而，它的应用前景应该是很诱人的。GIT在日本应用已经比较广泛，而在我目前应用还很少。虽然早在1988年我的广州高压电器厂、北京二变、常州干式变压器厂都曾开发过，其中北京二变曾经小批量生产，在近十几年来也相继引进了日本东芝和三菱制造的110kVGIT共20余台，但是总的应用情况不是很乐观。GIT在中的应用受到限制主要有以下几个不利因素：1)基本上靠进口，价格昂贵；2)110kVGIT运行时的内部气压高达180kPa以上；3)SF6气体传势能力较干式变压器油差，在电场强度不均匀的情况下，绝缘强度会下降；4)SF6气体在金属过热时会被分解出一种SP4的极毒物质。较不确定的因素还是SF6气体，它是一种温室气体，且其分解物有毒。如果制造工艺不好，产生泄漏后对环境带来的后果将不堪设想。在越来越关注环保的2021-01-12 ，这一点也是必须考虑的。因此，很多内专家认为在制造工艺达不到一定水平时不应提倡在中发展这种干式变压器。基于上述原因，GIT在中的应用还只是处于一种探索和萌芽阶段，仅少数电站或工程选用。但是，这并不意味着GIT在中的市场走入了死胡同，相反，GIT在中的应用前景是很有潜力，也是很宽广的。先先，根据干式变压器需求与发电设备配比按1：11计算，“十五”期间，按年平均装机15600MW测算，“十五”期间平均每年所需干式变压器总量为171600MVA。而“十五”期间，中小型干式变压器继续向节能化、小型化、低噪声、高阻抗、防爆型发展。在这种情况下，对气体绝缘干式变压器(SF6干式变压器)本身就有一定的需要量。较重要的一点，如前所述随着我城市化进程的加快，城市高层建筑群越来越多，而与此同时，城市对电力的需求激增，原有的35kV及以下电压等级的供电设施已难以满足供电负荷增长的要求，110kV供电已成为大中城市区域性供电优选方案。同时，人们对供电安全性、供电可靠性、电能质量以及对城市环境保护等要求越来越高，特别是对防火、防爆、防污染以及降噪声等加倍关注。用电量迅猛增长后配电中心越来越靠近人们活动中心，众多的大型干式变压器在城市中心，此时安全是较好位的，而普通油浸式变压器出现的一些事故，如燃烧、爆炸，严重威胁着人们的生命财产安全。在这种情况下，人们对GIT的应用和开发也相应予以重视起来。至于SF6的温室效应，有关人士就SF6对大气的影响进行了调查研究，认为SF6对整个人为温室效应的相对影响可以忽略不计，对臭氧减少没有影响，只要采取适当措施回收利用，完全可以保证人身安全，对整个环境而言，SF6仍然是较理想的绝缘和灭弧介质。GIT的结构设计和制造工艺与传统的油浸干式变压器有很多相似之处。干式变压器制造厂不用很多的设备投入就可以去研究开发。我们可以注意到，目前中一些干式变压器生产厂家也在积极引进和开发GIT产品技术。如由保定天威保变电气股份有限公司、日本三菱电机株式会社、三菱电机(中)有限公司共同投资组建的保定保菱干式变压器有限公司充分运用天威保变成熟的油浸芯式干式变压器技术及具有先进水平的新型铁路平衡牵引干式变压器技术，引进了三菱具有际先进水平的SF6气体绝缘干式变压器、壳式干式变压器及壳式并联电抗器技术，生产出了低噪声、低能耗、低温升、高抗短路能力的电力产品。常州东芝干式变压器有限公司为了适应先都建设的需要，也在积极开发GIT，预计2004年交付工程使用。同样，2003年3月，顺德特种干式变压器厂与德西门子公司(SIEMENS)也就SF6气体绝缘全封闭中压开关成套设备的技术合作达成共识，并签署了技术合作协议，授权顺德特种干式变压器厂采用西门子技术进行产品制造，可以预见在不久的将来，由顺德特种干式变压器厂制造的具有际先进水平的SF6气体绝缘全封闭中压开关成套设备将提供给城网配电系统，将为广大用户提供高品质的GIT。成立于1991年的中美合资企业重庆三江干式变压器企业有限公司也引进了美、日本等际先进的干式变压器制造技术，该公司也可生产GIT。通过这一系列事实说明，随着“十五”计划的实现和西部大开发的发展，GIT在中的市场将会被看好，其应用也将会越来越广泛。( 来源：佳工机电网#p#分页标题#e#
