城市網新型變壓器及其相關的技術問題

摘要：隨城市化進程的加快，在老城區(qū)改造和新區(qū)建設中，為減少占地采用GIS，還要適應電纜進城，電纜人地，無油化以及防火阻燃的消防要求，部份變電站采用新型的110kV變壓器是一種不可回避的選擇。除現(xiàn)有的110kV油浸式變壓器之外，可以選擇的新型變壓器……

一、110kV變壓器選型

隨著城市化進程的加快，在老城區(qū)改造和新區(qū)建設中，為減少占地采用GIS，還要適應電纜進城，電纜人地，無油化以及防火阻燃的消防要求，部份變電站采用新型的110kV變壓器是一種不可回避的選擇。除現(xiàn)有的110kV油浸式變壓器之外，可以選擇的新型變壓器有：

1、干式變壓器。主要是樹脂澆注型的產品，目前在35kV配電系統(tǒng)中采用比較普遍，110kV級已有單相變壓器組產品在運行，存在的問題主要還在于三相變壓器線圈沿面設計場強過高，長期運行的絕緣可靠性及對環(huán)境的適應性還存在一些問題。IEC標準正在修改中，將要通過的新標準中提出的環(huán)境、氣候和燃燒三項試驗是考核干式變壓器絕緣性能的重要方法。

2、氣體絕緣變壓器。主要是指SF6氣體絕緣變壓器，今后還要發(fā)展環(huán)保性能更好的新型氣體絕緣介質。在密閉的變壓器外殼中充以一定壓力的氣體絕緣介質，并使氣體在氣泵的作用下循環(huán)散熱，要求本體和散熱器有較好的承壓密封性能，并保持年漏氣率在—個較低的水平。目前在國內已有進口產品在運行。有的廠家也在積極引技術爭取盡快實現(xiàn)國產化。IEC已有相應的技術標準。

3、耐高溫絕緣的液浸式變壓器。采用的固體絕緣材料有常規(guī)的紙絕緣或耐高溫的絕緣材料，充以硅油，β油等高燃點的液體絕緣介質，分為混合型、半混合型、復合型等不同的組合方式，對一般使用的配電變壓器可縮小體積，提高過載能力，改善其防火阻燃性能，是介于干式變壓器和常規(guī)的油浸式變壓器之間的一種選擇。由于其價格適中，環(huán)保陛能較好，有一定的發(fā)展空間。對110kV級變壓器，也不失為一種可供選用的產品。國內已有半混合型和混合型的耐高溫液浸式變壓器在應用。相應的IEC標準也在制定中。存在油色譜、瓦斯保護等問題，負載損耗好較高。

4、電纜變壓器，國外的一些大公司已推出實用化產品，國內已有一些變壓器制造廠和高校相結合正在開發(fā)類似產品，可望在110kV這個電壓等級較好的解決變壓器的無油化、防火阻燃性能。但主縱絕緣的概念和常規(guī)的繞組波過程理論，用于電纜變壓器已有根本的改變。其絕緣結構設計及試驗技術有待研究探討。

二、變壓器承受短路能力

城網用電力或配電變壓器，由于其電壓比較大，阻抗相對較低，故其承受短路能力也顯得十分重要。IEC標準和國標已于近期修改，對變壓器承受短路能力的試驗提高了要求，從過去的試三次改為試九次，而且短路試驗后的重復絕緣耐受試驗的電壓值也改為100％，雷電沖擊等型式試驗也要改在短路后進行。試驗考核更為嚴格。從而對城網用變壓器提出更高的要求，無疑對提前其運行可靠性是十分有利的。按老標準通過短路承受能力試驗的變壓器，是否能通過新標準的試驗要求是值得考慮的問題。當然標準的貫徹還需要一個過程。但從標準實行之日起，就應按新標準進行試驗，否則就違背了強制性標準的規(guī)定。

三、節(jié)能降耗

城網用變壓器的節(jié)能降耗問題，歷來受到廣泛的重視。從上世紀七十年代開始，國家推行淘汰高耗能產品的政策，配電變壓器己歷經2—3次大的升級換代過程，目前各種類型的干式和油浸變壓器都已接近國際較先進的水平。但距高效節(jié)能的要求尚存在一定差距。目前國家出于對資源和環(huán)境保護的緊迫要求，正在制定一系列的電工產品強制節(jié)能標準和引導對高效節(jié)能電工產品的節(jié)能標志認證工作，并輔以一定的政策鼓勵。配電變壓器也不例外。在節(jié)能降耗工作中應注意：

1、變壓器的節(jié)能降耗，必須以不犧牲產品運行可靠性為前提。任何情況下，必須堅持可靠性第一的思想，在兼顧產品各項技術性能的前提下，進一步降低損耗，提高產品性能指標，避免過去曾出現(xiàn)過的升級換代產品動穩(wěn)定性能下降，過勵磁能力和過載能力也有所降低的教訓。

2、變壓器的節(jié)能降耗，必須堅持重點突破的方針。首先解決量大面廣產品的節(jié)能降耗，帶動同類產品的節(jié)能工作。例如配電變壓器節(jié)能是否需要全系列強制要求，還是通過調查，確定一個通用一般的系列段產品，例如小容量段的產品制定限制損耗的標準。向國外發(fā)達國家學習，高度重視小容量配電變壓器的標準化、通用性和互換性要求，以此帶動其它產品的節(jié)能降耗設計。

3、變壓器的節(jié)能降耗必須兼顧低壓配電系統(tǒng)降低線損，減小電壓波動，提高供電質量的連帶效應，決不能孤立的看待配變節(jié)能工作。標準對配變的小型化，密布點，限制供電半徑，降低低壓配網線損，改善供電質量應有正確的引導，除了大功率集中供電負荷需要之外，應鼓勵建筑設計部門因地制宜地合理配置變壓器，在長期運行的經濟性、合理性和增大配電裝置一次性投資之間進行綜合比較，改變現(xiàn)在配變單臺容量越選越大的不正常的狀況。

[日期：2008-07-26]來源：作者：未知[字體：大中小]

4、銅鐵損耗比問題，即變壓器負載和空載損耗比，是由變壓器的負載率決定的。一般而言，負載率低，銅鐵耗比應增大：反之負載率高，銅鐵耗比應減小，但這都是建立在矽鋼片材料性能不斷進步的基礎之上。過去慣用的做法是搞兩個系列，一個系列適用于城網，負載率高：一個系列適用于農網，負載率低。能否在同一系列中，把握城、農網變壓器的典型容量不同的特點，選取不同銅鐵耗比的變壓器。即農網采用的變壓器，由于居住分散，容量一般較小，負載率低，可采用銅鐵耗比大的變壓器，而城網用變壓器—般居住較集中，負載率較高，選用容量稍大而銅鐵耗相對比較小的變壓器。即系列容量低端和高端的變樂器不必強求采用統(tǒng)一的銅鐵耗比。對變壓器損耗的評估，除有功損耗，即空載和負載損耗的總和之外，還應考慮無功損耗。在這方面目前采用的鐵心多級接縫工藝，可將空載電流降至較低水下。卷鐵心變壓器空載電流也很低，具有一定優(yōu)勢。阻抗電壓一般變化不大，對無功損耗影響不大，可不予考慮。對變壓器而言，有功損耗所占比例較大，是影響變壓器損耗的主要方面。

5、在推出一個新的節(jié)能型變壓器系列來的時候，不能不考慮該系列各種不同容量規(guī)格產品設計中的材料消耗問題，在節(jié)能的同時，也不能過份地增加材料的消耗，應將單位容量的材料消耗量作為評價系列產品技術先進性、經濟性的一個指標，進行綜合考慮。且不應單純追求材料性能指標要求，減少對國外材料供應商過份的依賴。

四、全密封變壓器

為減少配電變壓器運行維護工作量，已有相當部份的變壓器廠將油箱從扁管式散熱油箱或片式散熱器油箱改為波紋式散熱油箱或膨脹片式散熱器油箱，取消了油枕。其中波紋油箱采用帶氣墊或不帶氣墊兩種型式。變壓器研究所已制定了相應的技術標準。在實際生產過程中，應注意波紋油箱的吞吐量和油的膨脹量的協(xié)調一致的問題，不能讓油箱中產生過高的正壓或真空，否則在反復的正壓或真空作用下容易破壞運行中變壓器的密封。而油箱的吞吐量與所使用的波紋片或膨脹片式散熱器的鋼板彈性有很大關系。如果達不到預期的吞吐量，就應該采用適當?shù)挠捅蛐∮驼韥聿糠盅a償液面的過份下降。對帶氣墊的全密封變壓器也應注意油箱頂部結構的密封狀況，以適應長期運行冷熱交替的考驗。真正起到全密封的作用。

五、組件及材料

近年來，隨著改革開放的形勢發(fā)展，許多國外的先進技術被引人，在變壓器的組件及材料方面也不例外。例如套管，分接開關，散熱器等組件和換位導線，紙絕緣材料，絕緣油等，已有不少國外廠商在國內建廠生產、銷售。對變壓器組件及材料質量提高起到了很大的推動作用。除了傳統(tǒng)的結構形式之外，還有一些全新結構的組件制造技術被引入，例如插拔式電纜終端套管，從10kV到110kV已成系列供貨等，無疑給我們提供了更多的選擇。就是一些小的組件，例如溫控器、氣體繼電器、油流計、油位計以及油泵、風扇、壓力釋放閥等也有較好的產品被引進。整體上提高了變壓器的內在和外觀質量水平。但不容否認的是也有一些國內的小廠在生產質量低劣的組件及材料，例如灰粉和介損較高的絕緣紙，自粘性換位導線的自粘膠流淌，用再生油替代新絕緣油等。在目前市場價格競爭激烈的情況下，制造廠的贏利空間已經很小，有的變壓器廠管理水平低，為了達到贏利的目的，不惜犧牲變壓器的長期運行可靠性和使用壽命。造成良莠不分、以假亂真的局面。采用一些質量低劣的組件和材料制成的變壓器，出廠例行試驗照樣可以通過，而且在短期運行中間題也不會馬上暴露。而一旦暴露，就有同類事故頻發(fā)的癥狀，對電力系統(tǒng)的安全運行構成潛在威脅，我們必須對此保持警惕。重視組件和材料標準，加強人廠檢驗。

六、單相制供電和20kV高壓配網供電

日前國內已有單相制供電和20kV配網供電的試點。單相制供電對于居住比較分散的別墅小區(qū)和度假村的供電較為有利。而20kV高壓配網供電對于城市改善電網規(guī)劃，電源結點，擴大供電范圍是有利的。應該說這兩項試點對變壓器制造業(yè)來說均無太大的難度。特別是單相三線制供電的單相變壓器，采用卷鐵心結構，在節(jié)能降噪方面有較大優(yōu)勢。建議在新區(qū)建設中繼續(xù)擴大試點范圍。

七、110kV變壓器局放試驗

新的IEC標準和國標規(guī)定，110kV油浸變壓器應在感應耐壓試驗的同時增加局部放電測量要求，且把這作為變壓器出廠例行試驗項目，逐臺進行。這對控制變壓器產品的制造質量，提高產品的設計和工藝水平是有利的。目前110kV變壓器廠都在積極開展這項過去不曾做過的試驗。相信通過局部放電測量的變壓器產品將有更高的運行可靠陛。供電部門也應積極創(chuàng)造條件在交接驗收試驗中增加110kV變壓器局部放電測量的要求，以此控制變壓器的安裝質量。

八、城網新型配電裝置

在城網供電用電器產品中，近年來引進了很多新型配電變壓器類產品，例如箱式變電站和組合式變壓器，通稱歐式箱變和美式箱變。實際上美式箱變只是一種簡易組合的變壓器。還不具備箱式變電站的高低壓遠方操作的功能。但它與環(huán)網開關和電纜分支箱組合在一起。可以構成向小區(qū)供電的“積木式”供電網絡，在國外有成熟的運行經驗。國內有些供電部門和制造廠一起，又開發(fā)了很多不同類型的簡易組合的箱式變電站產品，滿足各方面不同的需要，他們將這種產品稱為“中式箱變”。有自己的特點并能適應國內不同地域的需求。此外，還引進了地埋式或半地埋式變壓器、箱變等，用于解決路燈等供電需要。干式變壓器也有澆注，纏繞和敝開通風式等不同類型產品。新型供電設備的引進和發(fā)展，滿足了城鄉(xiāng)電網建設對電器產品多元化選擇的需要，但目前的狀況是標準的制定速度往往趕不上設備制造和技術引進，應盡快制定新產品的標準，弄清其使用性能及電網對它的特殊要求。