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干式變壓器的工程選型及應(yīng)用論文
摘要：目前，我國樹脂絕緣干式變壓器年產(chǎn)量已達(dá)10000MVA，成為世界上干式變壓器產(chǎn)銷量最大的國家之一。隨著低噪（2500kVA以下配電變壓器噪聲已控制在50dB以內(nèi)）、節(jié)能（空載損耗降低達(dá)25%）的SC（B）9系列的推廣應(yīng)用，使得我國干式變壓器的性能指標(biāo)及其制造技術(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)水平。
關(guān)鍵詞：干式變壓器；溫度控制；防護(hù)；出線方式
1、干式變壓器的溫度控制系統(tǒng)
干式變壓器的安全運(yùn)行和使用壽命，很大程度上取決于變壓器繞組絕緣的安全可靠。繞組溫度超過絕緣耐受溫度使絕緣破壞，是導(dǎo)致變壓器不能正常工作的主要原因之一，因此對(duì)變壓器的運(yùn)行溫度的監(jiān)測及其報(bào)警控制是十分重要的，今對(duì)TTC—300系列溫控系統(tǒng)作一簡介。
�。�1）風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制：通過預(yù)埋在低壓繞組最熱處的Pt100熱敏測溫電阻測取溫度信號(hào)。變壓器負(fù)荷增大，運(yùn)行溫度上升，當(dāng)繞組溫度達(dá)110℃時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)冷卻；當(dāng)繞組溫度低至90℃時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停止風(fēng)機(jī)。
�。�2）超溫報(bào)警、跳閘：通過預(yù)埋在低壓繞組中的PTC非線性熱敏測溫電阻采集繞組或鐵心溫度信號(hào)。當(dāng)變壓器繞組溫度繼續(xù)升高，若達(dá)到155℃時(shí)，系統(tǒng)輸出超溫報(bào)警信號(hào)；若溫度繼續(xù)上升達(dá)170℃，變壓器已不能繼續(xù)運(yùn)行，須向二次保護(hù)回路輸送超溫跳閘信號(hào)，應(yīng)使變壓器迅速跳閘。
（3）溫度顯示系統(tǒng)：通過預(yù)埋在低壓繞組中的Pt100熱敏電阻測取溫度變化值，直接顯示各相繞組溫度（三相巡檢及最大值顯示，并可記錄歷史最高溫度），可將最高溫度以4～20mA模擬量輸出，若需傳輸至遠(yuǎn)方（距離可達(dá)1200m）計(jì)算機(jī)，可加配計(jì)算機(jī)接口，1只變送器，最多可同時(shí)監(jiān)測31臺(tái)變壓器。系統(tǒng)的超溫報(bào)警、跳閘也可由Pt100熱敏傳感電阻信號(hào)動(dòng)作，進(jìn)一步提高溫控保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。
2、干式變壓器的防護(hù)方式
根據(jù)使用環(huán)境特征及防護(hù)要求，干式變壓器可選擇不同的外殼。通常選用IP20防護(hù)外殼，可防止直徑大于12mm的固體異物及鼠、蛇、貓、雀等小動(dòng)物進(jìn)入，造成短路停電等惡性故障，為帶電部分提供安全屏障。若須將變壓器安裝在戶外，則可選用IP23防護(hù)外殼，除上述IP20防護(hù)功能外，更可防止與垂直線成60°角以內(nèi)的水滴入。但I(xiàn)P23外殼會(huì)使變壓器冷卻能力下降，選用時(shí)要注意其運(yùn)行容量的降低。
3、干式變壓器的冷卻方式
干式變壓器冷卻方式分為自然空氣冷卻（AN）和強(qiáng)迫空氣冷卻（AF）。自然空冷時(shí)，變壓器可在額定容量下長期連續(xù)運(yùn)行。強(qiáng)迫風(fēng)冷時(shí)，變壓器輸出容量可提高50%。適用于斷續(xù)過負(fù)荷運(yùn)行，或應(yīng)急事故過負(fù)荷運(yùn)行；由于過負(fù)荷時(shí)負(fù)載損耗和阻抗電壓增幅較大，處于非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，故不應(yīng)使其處于長時(shí)間連續(xù)過負(fù)荷運(yùn)行。
4、干式變壓器的過載能力
干式變壓器的過載能力與環(huán)境溫度、過載前的負(fù)載情況（起始負(fù)載）、變壓器的絕緣散熱情況和發(fā)熱時(shí)間常數(shù)等有關(guān)，若有需要，可向生產(chǎn)廠索取干變的過負(fù)荷曲線。
如何利用其過載能力呢？筆者提出兩點(diǎn)供參考：
（1）選擇計(jì)算變壓器容量時(shí)可適當(dāng)減�。撼浞挚紤]某些軋鋼、焊接等設(shè)備短時(shí)沖擊過負(fù)荷的可能性——盡量利用干式變壓器的較強(qiáng)過載能力而減小變壓器容量；對(duì)某些不均勻負(fù)荷的場所，如供夜間照明等為主的居民區(qū)、文化娛樂設(shè)施以及空調(diào)和白天照明為主的商場等，可充分利用其過載能力，適當(dāng)減小變壓器容量，使其主運(yùn)行時(shí)間處于滿載或短時(shí)過載。
�。�2）可減少備用容量或臺(tái)數(shù)：在某些場所，對(duì)變壓器的備用系數(shù)要求較高，使得工程選配的變壓器容量大、臺(tái)數(shù)多。而利用干變的過載能力，在考慮其備用容量時(shí)可予以壓縮；在確定備用臺(tái)數(shù)時(shí)亦可減少。變壓器處于過載運(yùn)行時(shí)，一定要注意監(jiān)測其運(yùn)行溫度：若溫度上升達(dá)155℃（有報(bào)警發(fā)出）即應(yīng)采取減載措施（減去某些次要負(fù)荷），以確保對(duì)主要負(fù)荷的安全供電。
5、干式變壓器低壓出線方式及其接口配合
干式變壓器因沒有油，也就沒有火災(zāi)、爆炸、污染等問題，故電氣規(guī)范、規(guī)程等均不要求干式變壓器置于單獨(dú)房間內(nèi)。特別是新的SC（B）9系列，損耗和噪聲降到了新的水平，更為變壓器與低壓屏置于同一配電室內(nèi)創(chuàng)造了條件。為適應(yīng)這一情況，順德特種變壓器廠1996年在推出SC（B）8系列新產(chǎn)品的同時(shí)，在其《干式變壓器技術(shù)手冊(cè)》上首先向客戶推出了標(biāo)準(zhǔn)封閉母線、標(biāo)準(zhǔn)橫排側(cè)出線以及標(biāo)準(zhǔn)立排側(cè)出線等多種低壓出線方式，1998年出版的《SC（B）9系列干式變壓器技術(shù)手冊(cè)》中，使上述低壓出線方式得到肯定和進(jìn)一步完善，受到客戶、設(shè)計(jì)單位的普遍歡迎。近年來，設(shè)計(jì)單位逐漸熟悉并予選用，在此作簡要介紹。
�。�1）低壓標(biāo)準(zhǔn)封閉母線：工程配線若選用封閉母線（也稱插接式母線或密集型母線槽），相應(yīng)之變壓器可提供標(biāo)準(zhǔn)封閉母線端子，方便與外部母排的聯(lián)接。
帶外殼（IP20）產(chǎn)品，在外殼頂蓋上配套提供封閉母線法蘭；不帶外殼（IP00）產(chǎn)品，只提供封閉母排接線端子。
�。�2）低壓標(biāo)準(zhǔn)橫排側(cè)出線：當(dāng)變壓器與低壓配電屏并排放置時(shí)，為方便其端子間的聯(lián)接，變壓器可提供低壓橫排側(cè)出線，通常與GGD、GCK、MNS等低壓屏相配，變壓器廠與開關(guān)廠要簽署接口配合紀(jì)要，確認(rèn)配合接口詳盡尺寸，保證現(xiàn)場安裝順利。
�。�3）低壓標(biāo)準(zhǔn)立排側(cè)出線：與橫排側(cè)出線相似，當(dāng)選用多米諾屏等母排為豎向布置的低壓配電屏?xí)r，變壓器可提供低壓立排側(cè)出線。
目前，我國樹脂絕緣干式變壓器年產(chǎn)量已達(dá)10000MVA，成為世界上干式變壓器產(chǎn)銷量最大的國家之一。隨著低噪（2500kVA以下配電變壓器噪聲已控制在50dB以內(nèi)）、節(jié)能（空載損耗降低達(dá)25%）的SC（B）9系列的推廣應(yīng)用，使得我國干式變壓器的性能指標(biāo)及其制造技術(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)水平。
由中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究所負(fù)責(zé)組織，中國紡織工業(yè)設(shè)計(jì)院主編、順德特種變壓器廠協(xié)編的國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集《干式變壓器安裝》已經(jīng)編制完成并出版，經(jīng)國家建設(shè)部批準(zhǔn)的圖集號(hào)為《99D268》。，由各省市建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)站在全國公開發(fā)行。圖集提供了適用于各種場所的干式變壓器布置、安裝方式，針對(duì)變壓器與低壓PC屏的接口配合列出了多種方案供設(shè)計(jì)、施工選擇。
隨著干式變壓器的推廣應(yīng)用，其生產(chǎn)制造技術(shù)也獲得長足發(fā)展，可以預(yù)測，未來的干式變壓器將在如下幾方面獲得進(jìn)一步發(fā)展。
（1）節(jié)能低噪：隨著新的低耗硅鋼片，箔式繞組結(jié)構(gòu)，階梯鐵心接縫，環(huán)境保護(hù)要求，噪聲研究的深入，以及計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)等新材料、新工藝、新技術(shù)的引入，將使未來的干式變壓器更加節(jié)能、更加寧靜。
�。�2）高可靠性：提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，將是人們的不懈追求。在電磁場計(jì)算、波過程、澆注工藝、熱點(diǎn)溫升、局放機(jī)理、質(zhì)保體系及可靠性工程等方面進(jìn)行大量的基礎(chǔ)研究，積極進(jìn)行可靠性認(rèn)證，進(jìn)一步提高干式變壓器的可靠性和使用壽命。
（3）環(huán)保特性認(rèn)證：以歐洲標(biāo)準(zhǔn)HD464為基礎(chǔ)，開展干式變壓器的耐氣候（C0、C1、C2）、耐環(huán)境（E0、E1、E2）及耐火（F0、F1、F2）特性的研究與認(rèn)證。
�。�4）大容量：從50～2500kVA配電變壓器為主的干式變壓器，向10000～20000kVA/35kV電力變壓器拓展，隨著城市用電負(fù)荷不斷增加，城網(wǎng)區(qū)域變電所越來越深入城市中心區(qū)、居民小區(qū)、大型廠礦等負(fù)荷中心，35kV大容量的小區(qū)中心供電電力變壓器將獲廣泛應(yīng)用。
�。�5）多功能組合：從單一變壓器向帶有風(fēng)冷、保護(hù)外殼、溫度計(jì)算機(jī)接口、零序互感器、功率計(jì)量、封閉母線及側(cè)出線等多功能組合式變壓器發(fā)展。
�。�6）多領(lǐng)域發(fā)展：從以配電變壓器為主，向發(fā)電站廠用變壓器、勵(lì)磁變壓器、地鐵牽引整流變壓器、大電流電爐變壓器、核電站、船用及采油平臺(tái)用等特種變壓器及多用途領(lǐng)域發(fā)展。
其中，用于城市地鐵及軌道交通的干式牽引變壓器，電壓有10、20和35kV三個(gè)等級(jí)，容量有800、2500和3300kVA，為減少諧波污染，從12脈波整流發(fā)展到24脈波整流；舉世矚目的長江三峽世界最大的840000kW發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁變壓器，已由順特廠研制成功，并通過了國家驗(yàn)收。
可以預(yù)言，21世紀(jì)的配電變壓器將屬于性能優(yōu)越、低噪聲及節(jié)能的樹脂絕緣干式變壓器。
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