专家:城市供电干式变压器的发展趋势

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文章来源:北京创联汇通电气       发布时间: 2021-04-30 16:30
导读:110千伏干式变压器选型随着城市化进程的加快,在旧城改造和新区建设中,采用GIS全封闭组合电器,减少占地面积,同时也要满足电缆入城、电缆入地、无油、防火阻燃的消防要求。部

110千伏干式变压器选型随着城市化进程的加快,在旧城改造和新区建设中,采用GIS全封闭组合电器,减少占地面积,同时也要满足电缆入城、电缆入地、无油、防火阻燃的消防要求。部分变电站采用新型110千伏干式变压器是不可避免的选择。除了现有的110千伏油浸式变压器外,新型干式变压器的选择如下:1。干式变压器目前广泛应用于35kV配电系统,主要是树脂浇注产品。110千伏级单相干式变压器已经投入运行,主要问题是三相干式变压器沿线线圈设计场强过高,长期运行中绝缘可靠性和对环境的适应性仍存在一些问题。国际电工委员会标准正在修订,新标准中建议通过的环境、气候和燃烧试验是评估干式变压器绝缘性能的重要方法。2.气体绝缘干式变压器主要是指SF6气体绝缘干式变压器,未来将开发环保性能更好的新型气体绝缘介质。密封干式变压器外壳内充有一定压力的气体绝缘介质,气体在气泵的作用下循环散热。要求机体和散热器有较好的承压密封性能,保持年漏风率在较低水平。目前,北京、上海、深圳已经有进口产品在运营。一些厂商也在积极引进技术,尽快实现国产化。IEC已经有了相应的技术标准。3.耐高温绝缘液浸干式变压器中使用的固体绝缘材料包括常规纸绝缘或耐高温绝缘材料,填充硅油、9油等高燃点液体绝缘介质,分为混合、半混合、复合等不同组合。它可以减小体积,提高过载能力,提高常用配电干式变压器的耐火阻燃性能,是干式变压器和常规油浸式变压器之间的一种选择。因为价格适中,环保性能好,有一定的发展空间。110kV干式变压器也是可选产品。半混合式和混合式耐高温液浸干式变压器已在中国得到应用。相应的IEC标准也在制定中。这种干式变压器存在油色谱、气体保护粘度高、负荷损失大等问题。4.电缆干式变压器,国外一些大公司已经推出实用产品,ABB也有这类产品在运营,国内一些干式变压器厂家和高校也在开发类似产品,有望更好的解决110kV电压等级下干式变压器的无油、阻燃、阻燃性能。然而,对于电缆干式变压器来说,主绝缘和纵向绝缘的概念以及传统的绕组波过程理论已经发生了根本的变化。其绝缘结构设计和测试技术有待研究和探讨。干式变压器的短路容差城市电力或配电干式变压器的短路容差也很重要,因为它们的电压相对较大,阻抗相对较低。国际电工委员会标准和国家标准最近进行了修订,新标准自2004年1月1日起实施。干式变压器的耐短路能力试验有所提高,从过去的3次试验提高到9次试验,短路试验后重复绝缘耐压试验的电压值也改为100%,短路后还要进行雷电冲击等型式试验。试验考核更加严格,对城市电网使用的干式变压器提出了更高的要求,无疑有利于提高其运行可靠性。按照旧标准通过短路承载能力试验的干式变压器能否通过新标准的试验要求值得考虑。当然,标准的实施仍然需要一个过程,但是从 #p#分页标题#e#

目前,由于资源和环境保护的迫切要求(国家发改委将出台政策),国家正在制定一系列强制性的电气产品节能标准,并指导高效节能电气产品节能标志认证,辅以一定的政策鼓励。配电干式变压器也不例外。节能降耗工作要注意:1。干式变压器的节能降耗必须以不牺牲产品运行可靠性为前提。无论如何,都要坚持可靠性第一的思想,在兼顾产品技术性能的前提下,进一步降低损耗,提高产品性能指标,避免过去升级产品的动态稳定性能和励磁过载能力下降的教训。2.干式变压器节能降耗,必须坚持重点突破的方针。首先解决量大面广产品的节能降耗,带动同类产品的节能工作。比如配电干式变压器的节能是否需要全方位的强制性要求,或者通过调研,确定一个通用系列的产品,比如小容量的产品,制定限制损耗的标准。借鉴国外发达国家,高度重视小容量配电干式变压器的标准化、通用化、互换性,带动其他产品的节能设计。3.干式变压器的节能降耗必须兼顾低压配电系统中降低线损、降低电压波动、提高供电质量的共同作用(干式变压器占电力线损的1/3,其余在配电网中),配电变压器的节能工作切不可孤立看待。该标准应对配电变压器小型化、配电点密集化、限制供电半径、降低低压配电网线损、提高供电质量给予正确指导。除了需要大功率集中供电负荷外,应鼓励建筑设计部门因地制宜合理配置干式变压器,综合比较长期运行和增加配电设备一次性投资的经济性和合理性,改变单台配电变压器容量越来越大的异常情况。4.铜铁损耗比问题,即干式变压器的负载与空载损耗之比,是由干式变压器的负载率决定的。一般来说,负荷率低的情况下要提高铜铁消耗比;相反,当负载率较高时,铜铁消耗比应该降低,但这些都是基于硅钢片材料性能的不断提高。以前习惯搞两个系列,一个系列适合城市电网高负荷率,一个系列适合农村电网低负荷率。能否把握同系列城乡电网干式变压器不同典型容量的特点,选择不同铜铁耗比的干式变压器:即农村电网使用的干式变压器,由于居住分散,可以使用铜铁耗比大的变压器,而城市电网使用的干式变压器一般活得比较好。

集中,负载率较高,选用容量稍大而铜铁耗相对比较小的干式变压器,即系列容量低端和高端的干式变压器不必强求采用统一的铜铁耗比。对干式变压器损耗的评估,除有功损耗,即空载和负载损耗的总和之外,还应考虑无功损耗。在这方面目前采用的铁心多级接缝工艺,可将空载电流降至较低水平。卷铁心干式变压器空载电流也很低,具有一定优势。阻抗电压一般变化不大,对无功损耗影响不大,可不予考虑。对干式变压器而言,有功损耗所占比例较大,是影响干式变压器损耗的主要方面。5、在推出一个新的节能型干式变压器系列来的时候,不能不考虑系列各种不同容量规格产品设计中的材料消耗问题,在节能的同时,也不能过份地增加材料的消耗,应将单位容量的材料消耗量作为进行综合考虑。且不应单纯追求材料性能指标要求,减少对国外材料供应商过份的依赖。全密封干式变压器为减少配电干式变压器运行维护工作量,已有相当部份的干式变压器厂将油箱从扁管式散热油箱或片式散热器油箱改为波纹式散热油箱或膨胀片式散热器油箱,取消了油枕。其中波纹油箱采用带气垫或不带气垫两种型式。有关干式变压器研究所已制定了相应的技术标准。在实际生产过程中,应注意波纹油箱的吞吐量和油的膨胀量的协调一致的问题,不能让油箱中产生过高的正压或真空,否则在反复的正压或真空作用下容易破坏运行中干式变压器的密封。而油箱的吞吐量与所使用的波纹片或膨胀片式散热器的钢板弹性有很大关系。如果达不到预期的吞吐量,就应该采用适当的油杯或小油枕来部分补偿液面的过份下降。对带气垫的全密封干式变压器也应注意油箱顶部结构的密封状况,以适应长期运行冷热交替的考验,真正起到全密封的作用。组件及材料近年来,随着改革开放的形势发展,许多国外的先进技术被引入,在干式变压器的组件及材料方面也不例外。例如套管,分接开关,散热器等组件和换位导线,绝缘材料,绝缘油等,已有不少国外厂商在国内建厂生产、销售。这对干式变压器组件及材料质量提高起到了很大的推动作用。除了传统的结构形式之外,还有一些全新结构的组件制造技术被引入,例如插拔式电缆终端套管,从lOkV到110kV已成系列供货等,无疑给我们提供了更多的选择。就是一些小的组件,例如温控器、气体继电器、油流是一些小的组件,例如温控器、气体继电器、油流计、油位计以及油泵、风扇、压力释放阀等也有较好的产品被引进。整体上提高了干式变压器的内在和外观质量水平。但不容否认的是也有一些国内的小厂在生产质量低劣的组件及材料,例如灰分和介损较高的绝缘纸,自粘性换位导线的自粘胶流淌,用再生油替代新绝缘油等。在目前市场价格竞争激烈的情况下,制造厂的赢利空间已经很小,有的干式变压器厂管理水平低,为了达到赢利的目的,不惜牺牲干式变压器的长期运行可靠性和使用寿命,造成良莠不分、以假乱真的局面,采用一些质量低劣的组件和材料制成的干式变压器,出厂例行试验照样可以通过,而且在短期运行中问题也不会马上暴露。而一旦暴露,就有同类事故频发的症状,对电力系统的安全运行构成潜在威胁,我们必须对此保持警惕,重视组件和材料标准,加强人厂检验。1lOkV干式变压器局放试验新的IEC标准和国标规定,1l0kV油浸干式变压器应在感应耐压试验的同时增加局部放电测量要求,且把这作为干式变压器出厂例行试验项目,逐台进行。这对控制干式变压器产品的制造质量,提高产品的设计和工艺水平是有利的。目前1lOkV干式变压器厂都在积极开展这项过去不曾做过的试验。相信通过局部放电测量的干式变压器产品将有更高的运行可靠性。供电部门也应积极创造条件在交接验收试验中增加1lOkV干式变压器局部放电测量的要求,以此控制干式变压器的安装质量。城网新型配电装置在城网供电用电器产品中,近年来引进了很多新型配电干式变压器类产品,例如箱式变电站和组合式干式变压器,通称欧式箱变和美式箱变。实际上美式箱变只是一种简易组合的干式变压器,还不具备箱式变电站的高低压远方操作的功能。但它与环网开关和电缆分支箱组合在一起,可以构成向小区供电的"积木式"供电网络,这在国外有成熟的运行经验。国内有些供电部门和制造厂一起,又开发了很多不同类型的简易组合的箱式变电站产品,满足各方面不同的需要,他们将这种产品称为"中式箱变",有自己的特点并能适应国内不同地域的需求。此外,还引进了地埋式或半地埋式干式变压器、箱变等,用于解决路灯等供电需要。干式变压器也有浇注,缠绕和敞开通风式等不同类型产品。新型供电设备的引进和发展,满足了城乡电网建设对电器产品多元化选择的需要,但目前的状况是标准的制定速度往往赶不上设备造和技术引进,应尽快制定新产品的标准,弄清其使用性能及电网对它的特殊要求。干式变压器接法:城市供电用干式变压器一般有Yyn0、Dynll、Yznll等接法。如负荷为非线性时,三相负荷分配不平衡率较高时宜规定Dynll接法。三相不平衡负荷率较大而选用Yyn0时,高压中点会偏移,其零序阻抗较大,约60%。在空载时,Dynll接法的二次感应电压波形的正弦性较好,零序阻抗接近正序阻抗。干式变压器损耗:目前国内都在推广生产低损耗干式变压器,其中铁心采用非晶合金时,空载损耗最低:最高效应点的负载率也较低,可按损耗评价与干式变压器本体价格选用什么水平的干式变压器。耐受短路机械力能力及短路短时热稳定:当采用Yznll时(一般多雷地区选用)单相短路电流产生的机械力可能会比三相短路电流产生的机械力大。因为配电干式变压器的短路阻抗较大,故短路电流的峰值较大,短路2s热稳定绕组平均温度也较高,当起始温度为105℃。短路2s后绕组平均温度很高。为防止过高绕组温度,当用具有重合闸功能的断路器切除短路电流,要防止重合闸后绕组温度的继续升高。所以,包括重合闸到再次切断短路电流的时间在内,不应超过2s。国内每个制造厂只有做过实际短路试验的Um 126kY的干式变压器才能在电网中挂网。噪声标准:噪声有环境效应,现在干式变压器性能中有噪声水平要求。现在都控制在规定测量轮廓线上测得的声压级或声强级水平(二种方法都有效)平均值,折到声功率级水平作为噪声保证标准。对自冷油浸配电干式变压器而言,测量轮廓线离噪声发射轮廓距离为0.3m,冷油浸配电干式变压器,此距离为2m。这是考核产品的声级标准。实际运行中,远离声源,噪声在衰减,故要求在指点定地点干式变压器的声级水平为多少时,应根据离声源的距离而折算;有多个声源时,应按声功率级之和折算到指定地点的声功率级。安全性:要防火的地点,如地铁、大楼、机场等到,可选用干式变压器。干变有环氧浇注型、敞开通风型(如Nomex或玻璃丝作匝绝缘型)、绕包型等。绝缘系统都选用高耐热等级(F级与H级)绝缘材料,这些材料在遇着火时能自熄、不助燃、无毒。环氧浇注型在应用中还不能开裂。干式变压器还应在绝缘试验的局部放电测量时,局部放电量应低于规定的值,10kY级干变一般为5pC。接地干式变压器与消弧线圈:Um≤72.5kY的国内系统都是中点绝缘系统。要限制高压侧对地弧光接地电流时,一般要在系统上装接地干式变压器,再在接地干式变压器中点上接消弧线圈以补偿容性接地电流。组合式干式变压器与预装式变电站:组合式干式变压器可供环网供电或终端供电,高压侧内装负荷开关与熔断丝,用插拔式电缆供电,低压侧可分几路出线。预装式变电站的中部有油浸式或干式变压器,一侧装高压开关柜,另一侧装低压配电柜。这二种产品一接上线即可供电。地埋式干式变压器:这种产品埋入地下,以电缆馈电与配电,可增加城市美观。过电压保护:对10kY配变而言,应在电站中加避雷器作过电压保护。在低压侧也应装压敏电阻等以防过电压反击到高压侧。超铭牌容量运行:当运行中要求干式变压器能超铭牌容量运行时,应考虑其安全性,如油浸式变压器导线温度不能超过140℃,因为超过时干式变压器油要裂解而产气,会影响安全运行。另外,绝缘年平均温度为98℃的油浸式变压器具有正常预期寿命,如20年或30年。如超铭牌容量运行时,绝缘温度每增减6k,预期寿命将缩短或增加一倍。所以超铭牌容量运行时应估计以上两点。当干式变压器为用风机冷却时应有可靠电源给风机供电,因冷却风机电源停电后,干式变压器要限制输出容量;油浸式变压器应制造成全密封结构,使干式变压器油不与外界空气接触,可防止吸入潮气而影响油的品质。这也是免维护的重要条件之一。高短路阻抗干式变压器:当系统中短路电流超过断路器短路电流开断能力时,在10kV系统中常选用高短路阻抗干式变压器以降低短路电流。对高短路阻抗干式变压器而言,因漏磁较大,应防止漏磁引起的局部过热,产生的负载损耗会比正常短路阻抗同容量干式变压器要大。干式变压器并联运行条件:两台干式变压器并联运行条件是1、短路阻抗实际值相差≤10%;2、电压比相同;3、分接范围与每级电压相同;4、接法相同。高原地区用干式变压器:套管间、套管对地空气间隙要按实际海拔高度校正;温升限值也应按实际海拔高度校正;带外壳干式变压器更应注意温升限值的校正(一般要降低铭牌容量运行)。发展是人类永恒的主题。全国两会刚过,大家关注最多、思考最多、学习最多的,可能就是中央提出的关于科学发展观的问题。科学发展观的核心是既要有较快的经济速度和较高的经济效益,又不能以牺牲安全、能源和资源环境为代价。企业作为GDP的主要贡献者和社会财富的主要创造者,坚持科学发展观十分必要。有数据显示,1985年至2000年的15年是我国经济的高速增长期,GDP年均增长率为8.7%。但如果扣除损失成本和生态赤字,这期间我国的"真实国民财富"仅为名义财富的78.2%。这就意味着,过去15年我国GDP的实际年均增长率只有6.5%。另有统计显示,我国每创造1美元所消耗的能源,是美国的4.3倍、德国和法国的7.7倍、日本的11.5倍。由此可见,我们不少企业的发展依然处在较低水平上的扩张,还谈不上是科学发展。再从行业的发展来看,自1998年国务院发出进一步加强城市电网建设与改造的通知以来,全国几乎所有的大中型城市,都为了解决电网的供电能力投入了大量资金和人力,但由于城市发展迅速,用电负荷剧增,并且对电能质量、供电可靠性要求不断提高,城网系统建设改造严重滞后的矛盾依然十分突出,城市电网中比较薄弱、改造难度较大的中低压配电网正面临着极大压力。主要表现在:城市电力负荷增长迅猛,但城市电网建设滞后;电网设备陈旧,且可靠性不高;电能浪费严重,尤其是对环保的重视不够,配变使用后的回收和污染问题,已成为城市建设中必须引起高度重视的问题。因此,树立科学的发展观,使用安全、可靠、环保、节能型配电设备,实现城网改造的健康发展,是提高城网供电质量的必然选择。尤其是解决电网终端设备配电干式变压器的安全、环保、防火防爆问题,更是城网改造中特别现实、特别值得关注的问题。发达国家的电力发展也经历了这样的阶段,他们花费了多年时间解决了这个问题。在解决配电干式变压器的问题上,其主要做法有两种:其一,采用NOMEX纸和普通油配合的混合绝缘技术对传统干式变压器进行改造。其二,使用NOMEX纸和高燃点油配合的高绝缘等级干式变压器。已经采用上述方法实施增容改造的国家有:美国,英国、印度、加拿大、澳大利亚、德国等十几个国家。最近,韩国和台湾已经成功地在配电网上运行了采用耐高温绝缘技术的配电干式变压器。NOMEX纸是一种芳香聚酰胺聚合物,美国杜邦公司发明于20世纪60年代,广泛应用于电气制造、宇航设备、劳动保护及消防保护等领域,有卓越的化学、机械、电气及物理特性。是全球公认的高品质电绝缘材料,在220℃高温下,可承受短期超负荷运行;在很广的温度和湿度范围内,保持性能稳定;在250℃温度下,不会熔融、流动和助燃;在750℃温度下,不会释放有毒或腐蚀性气体。而6液是美国DSI公司生产的一种性能优良的高科技环保变压绝缘液,其最大的特点是燃点高,防火性好(公安部消防科研所测试,其燃点为308℃,而普通干式变压器矿物油为165℃)。8液浸干式变压器的优良特性是:它具有耐高温(F级绝缘)、过载能力强、难燃、安全、环保、节能、噪声低、免维护、寿命长等一系列优点。在城网中广泛使用p液浸干式变压器,将有利于迎峰度夏,减少因高温引发的干式变压器故障,大大改变目前的配变使用状况:(1)短期超负荷没有问题;(2)长期使用不需换油,免维护,降低运行成本:(3)9液与普通干式变压器油相比,其粘度明显增加,不易渗漏;(4)极低的空载损耗,运行特别经济;(5)噪音比常规产品低两个容量级,置放于居民区不会扰民;(6)良好的安全防火特性,降低了运行风险;(7)能够满足日益严格的环保要求。NOMEX纸在寿命期后可生物降解,9液的成分为100%碳氢化合物,可完全生物降解,无毒性,对人体和环境无害,p液浸干式变压器的工作温度远远低于6液的耐温等级,寿命期后回收的9液经过处理可再循环使用。在自然界30天内可自然分解。箱变在城市供用电中一直大批使用,目前配套的干式变压器有油变也有干变,油变缺陷之一就是定期换油,干变的缺陷是防护等级低,不宜户外运行,而且箱变内环境温度高,供电部门对其中干式变压器的负载能力一直忧心忡忡,无法确定其实际负载率。而β液浸干式变压器则克服了这些缺点,既可以户外运行,又有较强的过载能力。#p#分页标题#e#

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