干式变压器的工程选型及应用

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1、干式变压器的工程选型及应用曾庆赣,张勖成(顺德特种变压器厂,广东 顺德 528300)摘要：结合干式变压器的技术特点,着重阐述工程中常有的配电变压器设计选型及应用中常遇到的几个技术问题。关键词：配电变压器; 干式变压器; 设计选型中图分类号：TM412;TM421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、免维护、安全可靠的干式变压器得以越来越广泛的应用。本文结合干式变压器的技术特点,阐述工程中常用的配电变压器的设计选型、应用及其相关问题,供工程技术人员参考。1 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防护外壳。通

2、常选用 IP20 型防护外壳,可防止直径大于 12 mm 的固体异物及鼠、蛇、猫、雀等小动物进入而造成的短路停电等恶性故障,为带电部分提供安全屏障。若需要将变压器安装在户外,则可选用 IP23 型防护外壳。它除具有上述 IP20 型的防护功能外,更可防止与垂直线成 60 角以内的水滴入。但 IP23 型防护外壳会使变压器冷却能力下降,运行容量略有降低。2 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,在很大程度上取决于变压器绕组绝缘的安全可靠性。绕组温度超过绝缘耐受温度会使绝缘破坏,是导致变压器不能正常工作的主要原因之一,因此对变压器运行温度的监测及其报警控制是十分重要的。现对 TT

3、C-300 系列温控系统作一介绍,参见图1。图1 TTC-300 系列温控系统原理接线(1) 风机自动控制：通过预埋在低压绕组最热处的 Pt100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 110时,系统自动启动风机冷却;当绕组温度降低至 90时,系统自动停止风机。(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 155 时,系统输出绕组超温报警信号;若温度继续上升达 170,变压器已不能继续运行,须向二次保护回路输送超温跳闸信号,应使变压器迅即跳闸。(3) 温度显示系统：通过预埋在低压

4、绕组中的 Pt100 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 420 mA 模拟量输出,若需传输至远方(距离可达 1200 m)计算机,可加配计算机接口。1只变送器,最多可同时监测 31台变压器。Pt100热敏传感电阻温度信号也可动作于系统的超温报警和跳闸,进一步提高温控保护系统的可靠性。3 干式变压器的冷却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(AF)。自然空气冷却时,变压器可在额定容量下长期连续运行。强迫空气冷却时,变压器输出容量可提高 50,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

5、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。4 干式变压器的过负荷能力干式变压器的过负荷能力与环境温度、过负荷前的负荷情况(起始负荷)、变压器的绝缘散热情况、发热时间常数等有关。若有需要,可向生产厂索取干式变压器的过负荷曲线。如何利用其过负荷能力呢,提出两点供参考。(1) 适当减小变压器计算容量：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较强的过负荷能力而减小变压器容量;对某些有不均匀负荷的场所,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,可充分利用其过负荷能力,适当减小变压器容量,使其主运行时间处于

6、满负荷或短时过负荷运行状态。(2) 减少变压器备用容量或台数：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。而利用干式变压器的过负荷能力,在考虑其备用容量时可予以压缩,备用台数亦可减少。变压器处于过负荷运行时,一定要注意监测其运行温度,当温度上升达 155(有报警发出)时即应采取减负荷措施(减去某些次要负荷),以确保对主要负荷的安全供电。5 干式变压器低压出线方式及其接口配合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 SC(B)9 系列干式变压器,损耗和噪声降低了新的水平,为其与低压屏置于同一

7、配电室内创造了条件。为适应这一情况,顺德特种变压器厂 1996 年在推出 SC(B)8 系列干式变压器新产品的同时,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;1998年出版的SC(B)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。(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),可为相应的变压器提供标准封闭母线端子,以方便与外部封闭母线排的连接。带外壳干式变压器(IP20型),在外壳顶盖上配套提供封

8、闭母线法兰;不带外壳干式变压器(IP00型),只提供封闭母线排接线端子。(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,为方便其端子间的连接,可为变压器提供低压标准横排侧出线,通常与 GGD、GCK、MNS 等低压屏相配,详见图2。变压器厂与开关厂要签署接口配合纪要确认配合接口详尽尺寸保证现场安装顺利。图2 变压器低压标准横排侧出线外形及其接口配合示意(3) 低压标准立排侧出线：与横排侧出线相似,若选用多米诺屏等母线排为竖向布置的低压配电屏时,可为变压器提供低压标准立排侧出线。目前,我国树脂绝缘干式变压器年产量已达10000 MVA,成为世界上干式变压器产销量最大的国家之一。随着低

9、噪(2500kVA 以下配电变压器噪声已控制在50dB 以内)、节能(空载损耗降低达 25)的SC(B)9系列干式变压器的推广应用,使得我国干式变压器的性能指标及其制造技术已达到世界先进水平。由中国建筑标准设计研究所负责组织、中国纺织工业设计院主编、顺德特种变压器厂协编的国家建筑标准设计图集干式变压器安装已经编制完成,并出版,经国家建设部批准的图集号为99D268,由各省市建筑设计标准站在全国公开发行。该图集提供了适用于各种场所的干式变压器布置、安装方式,针对变压器与低压 PC 屏的接口配合列出了多种方案,供设计、施工选择。6 结束语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

10、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。在电磁场计算、波过程、浇注工艺、热点温升、局放机理、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,进一步提高干式变压器的可靠性和使用寿命。(3) 环保特性认证：以欧洲标准 HD464 为基础,开展干式变压器的耐气候、耐环境、耐火特性的研究与认证。(4) 大容量：从502500kVA配电变压

11、器为主的干式变压器,向1000020000 kVA/35kV 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,35 kV 大容量的小区中心供电电力变压器将广泛应用。(5) 多功能组合：从单一变压器向带有风冷、保护外壳、温度计算机接口、零序互感器、功率计量、封闭母线、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,向发电厂厂用变压器、励磁变压器、地铁牵引整流变压器、大电流电炉变压器、核电站和船用及采油平台用特种变压器等多用途领域发展。其中,用于城市地铁及轨道交通的干式牵引变压器,电压有 10、20、35 kV 3个等级,容量有 800、2 500、 3 300 kVA,为减少谐波污染,从 12 脉波整流发展到 24 脉波整流举世瞩目的长江三峡世界最大的 84万 kW发电机的励磁变压器,已由顺德特种变压器厂研制成功,并通过了国家验收。作者简介： 曾庆赣(1959-),男,高级工程师,硕士副总工程师,从事干式变压器、电抗器、整流变压器和发电机励磁变压器的设计开发和研究工作。