发电厂变电站低压厂用变压器的选择

发布时间：2022-03-14 15:16:48 浏览数：次

(北方联合电力有限责任公司呼和浩特金桥发电厂，内蒙古呼和浩特 0100 00)
摘要：文章从现代大型发电厂厂用干式变压器的结构入手，介绍了干式变压器的发展及其组成，并详细介绍了国产干式变压器的温控系统、防护方式、冷却系统、过载能力及运行中需注意的问题，供电厂、农电及工矿企业的电气人员参考。
关键词：变电站；干式变压器；发电厂
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2009)12—0053—02

目前，我国树脂绝缘干式变压器年产量已达10 000MVA，成为世界上干式变压器产销量最大的国家之一。随着低噪(2 500kVA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%)SC(B)9系列的推广应用，使得我国干式变压器性能指标及其制造技术已达到世界先进水平。
1 干式变压器结构简介

干式变压器铁芯采用优质冷轧晶粒取向的硅钢片加工而成，采用全斜接缝叠片式结构，铁心表面涂有防锈涂料。

变压器绕组为圆筒式，低压绕组用铜箔或铝箔绕制，可降低轴向短路冲击力，层(匝)绝缘为 F级，半固化绝缘材料；绕组外层用玻璃铝丝增强树脂包封，具有很强的承受短路的能力。

高压绕组采用H级漆包铜线绕制，在冲击电压作用下成线性分布，因此具有良好的抗冲击电压特性。高压绕组层间以及外层均用浸润树脂的玻璃纤维丝缠绕。由于玻璃纤维丝含量高达 80%，以及缠绕时加进的玻璃纤维丝直绕与交叉束绕的有机结合，因此经同化处理后绕组整体十分坚固，无论是径向的机构强度还是轴向的机构强度均十分高，绕组抗短路能力强，在高，低温度情况下的冷热冲击稳定性极佳；在变压器的整个使用过程中，消除了由于导体与固态树脂绝缘之间因热膨胀系数的差异或绕组内自身温度变化而造成的开裂危险，甚至在极端的条件下如环境温度极低并有突发性瞬间过载的情况下，也可避免此种危险。

为了散发变压器运行时产生的热量，必须采用适当的措施保持室内的通风，采用对角气流通过变压器，气流从下部进入室内有上部排出。

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，干式变压器将在如下几方面获得进一步发展。
1.1 节能低噪

随着新的低耗硅钢片，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，以及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。
1.2 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、质保体系及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。
1.3 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(C₀、C₁、C₂)、耐环境(E₀、E₁、E₂)及耐火(F₀、F₁、F₂)特性的研究与认证。
14 大容量

从50～2 500kVA配电变压器为主的干式变压器，向10 000～20 000kVA/35kV电力变压器拓展。
1.5 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、封闭母线及侧出线等多功能组合式变压器发展。
1.6 多领域发展

从以配电变压器为主，向发电站厂用变压器、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、船用及采油平台用等特种变压器及多用途领域发展。
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，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，因此对变压器的运行温度的监测及其报警控制是十分重要的。
2.1 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100℃时，系统自动启动风机冷却；当绕组温度低至80℃时，系统自动停止风机。
2.2 超温报警、跳闸

通过预埋在低压绕组中的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130℃时，系统输出超温报警信号；若温度继续上升达155℃，应使变压器迅速跳闸。
2.3 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(三相巡检及最大值显示，并可记录历史最高温度)。
3 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外壳。常选用IP20防护外壳，可防止直径大于12mm的固体异物及鼠、蛇、猫、雀等小动物进入，造成短路停电等恶性故障，为带电部分提供安全屏障。若须将变压器安装在户外，则可选用IP23防护外壳。
4 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)。自然空冷时，变压器可在额定容量下长期连续运行。强迫风冷时，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。
5 干式变压器的过载能力

干式变压器的过载能力与环境温度、过载前的负载情况(起始负载)、变压器的绝缘散热情况和发热时间常数等有关，若有需要，可向生产厂索取干变的过负荷曲线。
如何利用其过载能力呢？笔者提出2点供参考：
5.1 选择计算变压器容量时可适当减小

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的较强过载能力而减小变压器容量；对某些不均匀负荷的场所，如供夜间照明等为主的居民区、文化娱乐设施以及空调和白天照明为主的商场等，可充分利用其过载能力，适当减小变压器容量，使其主运行时间处于满载或短时过载。
5.2 可减少备用容量或台数

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。而利用干变的过载能力，在考虑其备用容量时可予以压缩；在确定备用台数时亦可减少。变压器处于过载运行时，一定要注意监测其运行温度：若温度上升达155℃(有报警发出) 即应采取减载措施(减去某些次要负荷)，以确保对主要负荷的安全供电。
6 干式变压器运行需注意的问题
6.1 运行电压规定

变压器的运行电压一般不应高于该运行分接额定电压的105％，特殊使用情况允许在不超过1 10％的额定电压下运行；施加在变压器各分接头上的电压，应不大于其相应额定值的105％。
6.2 负荷的规定

干式变压器在自然空气冷却下，可满负荷运行；开启冷却装置后，可带140％负荷长期运行。
6.3 冷却风机运行规定

干式变压器有六组冷却风机；正常情况下，冷却风机投自动位置，当变压器温度达到100℃ 时，冷却风机自动启动；当变压器温度降至80℃时，冷却风机自动停止(温度设定值由用方提供)。

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