电力变压器|干式变压器|隔离变压器|三相变压器

随着电力技术的发展和科技进步， 人们对电力变压器运行的安全、防火、无污染、少维护和使用寿命等要求越来越高。由于干式变压器采用阻燃型绝缘材料，不存在液体泄漏和污染环境的问题，且干式变压器结构简单，维护和检修较油浸变压器方便，同时因其具有体积小、重量轻、占用空间少、安装方便、低损耗及使用寿命长等特点， 因而得到了越来越广泛的应用。近两年来，新建变电站的站用变一般采用干式变压器。

1 干式站用变压器运行现状及存在的问题

　　1.1 温升对干式变压器的运行寿命的影响

　　树脂干式变压器绕组主要由导体(铜导线、铜箔等)、基体(环氧体系)和增强材料构成，经热固化成型。温度能够改变各构成间的界面物理特征，降低物理强度。如果绕组匝间出现微观裂痕，则会增加变压器的局部放电量， 局部放电量的大小决定变压器的寿命长短。一般干式变压器的绝缘等级为F 级，其理论上的耐受温度极限为155℃。超过这一极限绕组的物理强度会发生本质的转折，也视为寿命终结。在实际应用中，由于结构、工艺等差异的影响，实际标准要低于理论上的155℃标准， 一般以110℃为安全极限。

　　1.2 中置式开关柜的散热问题

　　从以往干式变压器的事故分析可以看出， 主要是由于开关柜内通风不畅、散热效果不好、环境温度过高造成的。对平顶山供电公司汇源变电站两台干式变压器运行状况进行监测，汇1号、2 号站用变分别安装在35kV 和10kV 的开关柜内，没有装设温控器和散热通风装置，站用变间隔后柜箱体温度，夏季达到40℃～50℃，里面的热气散不出来。通过查看使用说明书和《干式电力变压器负载导则》，发现干式变压器必须保证良好的自然通风， 干式变压器按标准应配置温度控制箱。运行中的变压器发生异常声响或超温报警，应予重视并采取相应的措施。而汇源变两台站用变压器不具备这些条件， 如果负载比较大， 中置式开关柜采用全封闭型结构， 对散热很不利，一旦变压器因高温使绝缘老化击穿，可能引起开关柜故障。

　　1.3 柜体间距小带来的弊病

　　将干式变压器布置于开关柜中， 可以减少占用面积，为了减小柜体尺寸，厂家通常采用复合绝缘材料等措施减小间距。然而，由于高压开关柜内电场强度复杂，一定气候条件会产生结露，发生闪络后果严重。《3kV～110kV 高压配电装置设计规范》对屋内配电装置的安全净距按照电压等级有明确的规定。近年来，电网建设速度加快，开关柜不断增多，减小间距所带来的弊病也日益凸现。

　　1.4 两台变比不同的变压器不能并联运行的问题

　　将一台站用变设于10kV I 段母线，另一台站用变设于35kV I 段母线(或35kV I 段母线某一小电源线路)。由于有电势差的存在，在两台变压器的二次绕组间便有环流产生，它不是负载电流，但却要占据变压器的容量，增加了变压器的损耗，使变压器的效率降低。当变比不相等时，由于环流的出现，不能使所有并联的变压器同时带上额定负载， 使得并联运行的变压器容量得不到充分利用。所以分别设于35kV 母线和10kV 母线的两台变压器由于变比不同，站用电低压系统不能并联运行。但实际上低压系统往往需要双路供电， 又不能做到每处都设置机械联锁，所以不能完全杜绝并联的情况。

2 干式变压器设计选型及安装的改进建议

　　2.1 干式变压器应采取可靠的温度控制保护措施

　　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被破坏， 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， 由于变压器结构从内到外依次为：铁心、低压绕组和高压绕组。而发热源为铁心和低压绕组， 外表面的高压绕组由于电流小而发热很少。因此，使用普通的轴流式风扇吹变压器表面和空调降温效果不好。变压器在制造时，已预留专用散热风道， 只有配用专用的干变风冷温控装置，才能达到预期的效果。为适应变电站无人值班的要求， 建议对现有的干式站用变安装风冷温控系统，并对开关柜进行通风改造，温度过高时应能自动启动通风散热装置。
　　
　　3.1.1 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。变压器负载增大， 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110℃) 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。

　　3.1.2 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155℃)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跳闸信号，应使变压器迅即跳闸。

　　3.1.3 温度显示系统

　　通过预埋在低压绕组中的Pt100 热敏电阻测取温度变化值，直接显示各相绕组温度(三相巡检及值显示，并可记录历史温度)，可将温度以4mA~20mA 模拟量输出， 若需传输至远方(距离可达1 200m)计算机，可加配RS232C 计算机接口。系统的超温报警、跳闸也可由Pt100 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。

　　3.2 变压器相间及对地安全净距必须符合要求

　　对柜内布置的变压器应根据《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》要求，高压开关柜应选用“五防”功能完备的加强绝缘型产品，其外绝缘应满足以下条件：空气绝缘净距离：≥125mm ( 对12kV)，≥360mm(对40.5kV)。爬电比距：≥18mm/kV(对瓷质绝缘)，≥20mm/kV(对有机绝缘)。在代庄变电站、申楼变电站投运前验收时，曾发现变压器柜内安全净距不符合要求的情况， 建议对柜体进行了改正。所以在设备验收时，对变压器柜体内相间及对地电气距离必须严格验收， 保证符合要求。建议在以后的设计中， 变电站内应配置箱变或非封闭式干式变压器， 条件允许时， 可设置站用变室，站用变单独安装在室内。对设置于变电所内的非封闭式干式变压器，应符合《10kV 以下变电所设计规范》要求，应装设高度不低于1.7m 的固定遮栏，遮栏网孔不应大于40mm×40mm。变压器的外廓与遮栏的净距不宜小于0.6m，变压器之间的净距不应小于1.0m。

　　3.3 合理选型配置减少投资及损耗

　　变电站没有10kV 电压等级，可选择两台35kV电压等级的油浸变压器，室外布置。35kV 与10 kV电压等级都有， 鉴于35kV 干式变压器质量的不确定性和35kV 与10kV 变压器变比不同，站用电低压系统不能并联的问题。建议在变电站建设初期，只在10kV I 段母线设一台变压器，35kV 站用变尽量不设置， 可采取保留变电站施工电源配电变压器作为站用变临时电源的措施。在变电站扩建两台主变后，在10kV Ⅱ段母线上再新设一台与原10kV 变压器接线组别相同的10kV 变压器，取代配电变压器。这样既符合国网公司实践科学发展降耗节支和“三节约”活动要求，又保证了变电站用电的可靠性。

　　随着干式变压器的大量推广应用、不断开拓创新，其生产制造技术也获长足发展，未来的干式变压器预计将获得进一步发展和应用。

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