智能化節(jié)能型干式變壓器特點(diǎn)及選型應(yīng)用

摘要： SC(B)10新系列干式變壓器具有的低耗節(jié)能、智能終端、降噪環(huán)保、超低溫升、強(qiáng)負(fù)載能力、高可靠性等性能特點(diǎn)，對(duì)溫度控制、出線接口、聯(lián)結(jié)組別、TTU等選型要素進(jìn)行了分析總結(jié)。

關(guān)鍵詞：干式變壓器 性能 選型 節(jié)能 智能

　　二十世紀(jì)下半葉，干式變壓器在世界范圍內(nèi)得到迅速的發(fā)展。近幾年來，隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，城鄉(xiāng)電網(wǎng)負(fù)荷不斷增加，干式變壓器在我國得以廣泛的應(yīng)用，每年以高達(dá)20％以上的增長率迅猛增加，2001年產(chǎn)量約達(dá)20,000MVA，成為世界上干變產(chǎn)銷量最大的國家之一。隨著城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)和改造、西部大開發(fā)的步伐加快，特別是北京申辦2008年奧運(yùn)會(huì)的成功，使干式變壓器面臨著新的發(fā)展機(jī)遇，其產(chǎn)量必將有新的飛躍。

　　順特電氣于1989年從德國M&C公司引進(jìn)環(huán)氧樹脂真空澆注干式變壓器制造技術(shù)，并以此為起點(diǎn)，不斷開拓、創(chuàng)新，使干變制造水平上了新的臺(tái)階。從引進(jìn)技術(shù)的SC系列、96年開拓出性能參數(shù)優(yōu)越的SC(B)8系列、到98年提升技術(shù)水平的SC(B)9系列推向市場，到2000年嶄新一代節(jié)能型智能化的SC(B)10系列問世，短短十一、二年時(shí)間，其干變產(chǎn)銷量及其性能參數(shù)已躋身于世界前列(順特電氣2001年產(chǎn)銷量已超4,000 MVA)。

　　人們注意到一個(gè)不爭的事實(shí)：世界各國（特別是名牌）的高低壓電氣設(shè)備紛紛涌入中國之時(shí)，唯獨(dú)外國干式變壓器未在中國形成氣候。究其原因，難道不是因?yàn)橹袊约河衅湫阅芰己谩①|(zhì)量可靠的干式變壓器嗎？

　　今撰此文，簡要介紹SC(B)9及SC(B)10系列干式變壓器的特點(diǎn)及其選型中的相關(guān)問題。

1 損耗與噪聲

　　干式變壓器的開拓、創(chuàng)新，主要集中在節(jié)能、環(huán)保、性能參數(shù)的優(yōu)化等方面。特別是在變壓器的損耗及聲級(jí)水平這些世界性課題的研究上，我國已經(jīng)取得諸多可喜的成績。

　　1.1 損耗

　　變壓器的損耗包括空載損耗、負(fù)載損耗以及附加雜散損耗等。

　　空載損耗是指變壓器二次側(cè)開路、一次側(cè)加額定頻率與額定正弦波電壓時(shí)變壓器所吸取的功率。國際上很看重空載損耗P0值的下降，因變壓器一旦投運(yùn)，一年365天、一天24小時(shí)，時(shí)時(shí)刻刻都有損耗。而P0是一個(gè)不隨負(fù)載變化的損耗值，P0值每降低1kW，一年就可節(jié)省8760kWh（度）電費(fèi)。在工程招標(biāo)(特別是國際招標(biāo))中，看重性能價(jià)格比，對(duì)Po約合5000～6000美元/kW，Pk約合1000～2000美元/kW。

　　 負(fù)載損耗PK是指額定電流下、對(duì)應(yīng)某參考溫度而言的負(fù)載損耗。它是衡量產(chǎn)品損耗水平的一個(gè)參數(shù)，可用于考核該產(chǎn)品是否合格，但必須注意到損耗有計(jì)算值、標(biāo)準(zhǔn)值、保證值、實(shí)測值以及實(shí)際運(yùn)行值之不同：每臺(tái)變壓器運(yùn)行中的實(shí)際損耗并不等于標(biāo)定的額定負(fù)載損耗PK。這是因?yàn)椋\(yùn)行中負(fù)載電流是變量，溫度也是在變化的。空載損耗與溫度基本無關(guān)，而負(fù)載損耗是溫度的函數(shù)。干式變壓器F級(jí)絕緣材料參考溫度為120℃，H級(jí)為145℃。目前生產(chǎn)廠在樣本資料所提供的PK值多采用參考溫度為75℃，這或許是由油浸變壓器（A級(jí)絕緣）所帶來的習(xí)慣，便于兩者損耗值的比較吧。提請(qǐng)注意的是順特電氣在其《干式變壓器例行試驗(yàn)報(bào)告》中所提供的PK值，是按120℃的參考溫度（F級(jí)絕緣）給出的，自然要比75℃時(shí)的PK值高，二者換算關(guān)系為：

　　PKt2＝ ×PKt1

　　式中t1、t2為換算前后之溫度值，PKt1、PKt2為該溫度對(duì)應(yīng)之負(fù)載損失值。

　　若由PK（75℃）換算至PK（120℃），PK（120℃）＝1.145PK（75℃）

　　這里，要特別提及損耗偏差值的問題。任何產(chǎn)品生產(chǎn)出來后，其出廠例行試驗(yàn)實(shí)測值，與標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值或與合同書中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值或保證值對(duì)比，通常都會(huì)有偏差。對(duì)此，國家標(biāo)準(zhǔn)GB 1094.1中明確規(guī)定：空載損耗P0允許偏差值為+15%，負(fù)載損耗Pk允許偏差值也為+15%，而總損耗Pz(=P0+Pk)允許偏差值則為+10%。若其實(shí)際測試值在標(biāo)準(zhǔn)值加允許偏差(或稱保證值)之內(nèi)，即視為產(chǎn)品合格；若其實(shí)測值超過標(biāo)準(zhǔn)值加允許偏差值，則視為產(chǎn)品不合格，客戶有理由拒絕收貨，或按合同書規(guī)定予以處罰。

　　 為了降低損耗，順特電氣博采眾長、融匯多年的設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)，采取了一系列措施：選購優(yōu)質(zhì)低耗的晶粒取向冷軋硅鋼片，先進(jìn)的硅鋼片剪切線 ，階梯步進(jìn)鐵心接縫，合理的鐵心、線圈結(jié)構(gòu)，不迭上軛等先進(jìn)工藝，計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)等等，使得我廠新系列產(chǎn)品損耗值，達(dá)到世界先進(jìn)水平。 SC(B)10系列比現(xiàn)行國標(biāo)（GB/T10228）空載損耗P0下降33％，負(fù)載損耗平均下降15％，總損耗平均下降約19％。

　　 然而，值得注意的是，在原材料相同的情況下，苛求更低的損耗值是不盡合理的。此時(shí)，空載損耗的降低將導(dǎo)致用鐵(硅鋼片)量增加，負(fù)載損耗的降低將導(dǎo)致用銅量增加。收益與付出是需要精心權(quán)衡比較的。

　　1.2 聲級(jí)水平

　　 聲級(jí)水平是指額定電壓及額定頻率下，變壓器鐵心處于激磁條件時(shí)，在規(guī)定的輪廓線上測得的聲壓級(jí)水平(A)加權(quán)平均值。變壓器的聲壓級(jí)水平，其根源是由鐵心激磁時(shí)產(chǎn)生磁致伸縮所引起。國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的聲級(jí)水平dB(A)值，是指A加權(quán)聲壓級(jí)水平在空載時(shí)的值。

　　負(fù)載下噪聲值與負(fù)載電流大小有關(guān)，超銘牌容量運(yùn)行時(shí)，噪聲要增高，然而二者關(guān)系并未有定量的確切數(shù)據(jù)。在過激磁運(yùn)行時(shí)，聲級(jí)明顯增高，這往往是很多客戶反映夜間變壓器噪聲增大的主要原因。目前，由于電網(wǎng)容量增大，區(qū)域變電站已深入負(fù)荷中心，供電半徑減少，致使10KV側(cè)的供電電壓升高。若有這種情況，可建議客戶根據(jù)供電部門提供的確切資料，洽商將額定電壓設(shè)定成10.5KV。并根據(jù)實(shí)際運(yùn)行的記錄數(shù)據(jù)，分析確定一個(gè)合適的電壓分接頭位置，并適時(shí)對(duì)分接頭進(jìn)行調(diào)整，這樣就可把噪聲降低到最低，控制好噪聲擾民的情況。

　　 SC(B)10系列配電變壓器已將其噪聲比現(xiàn)行國標(biāo)（JB/T 10088--1999 6～220KV級(jí)變壓器聲級(jí)）降低達(dá)10～20dB(A)。新系列2500KVA及以下容量的配電變壓器，噪聲一般可控制在50dB(A)以內(nèi)（請(qǐng)見圖3.聲級(jí)水平比較）。35KV特大容量如16000KVA電力變壓器通常可控制在60dB(A)左右。SC(B)10新系列降噪環(huán)保的優(yōu)良特性受到設(shè)計(jì)單位及廣大客戶的歡迎。

 

　　 綜上所述，新的10系列干變的節(jié)能降噪主要技術(shù)性能參數(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)水平。

2 額定容量及負(fù)載能力

　　通常我們標(biāo)稱的變壓器容量，即是指額定容量，也是銘牌上標(biāo)注的容量。它是由在分接開關(guān)位于主分接時(shí)，由額定空載電壓與額定電流之乘積所決定的。這一容量是在正常使用時(shí)，變壓器能連續(xù)輸出的最大容量，某變壓器的實(shí)際輸出容量，則由其負(fù)載時(shí)的電壓和電流所決定。自然空氣冷卻（AN）時(shí)，正常使用條件下，變壓器可連續(xù)輸出100％的額定容量。

　　干式變壓器具有較強(qiáng)的超銘牌運(yùn)行能力。在應(yīng)急情況下，變壓器的實(shí)際負(fù)載能力可超過額定容量。SC(B)10系列產(chǎn)品，當(dāng)環(huán)境溫度20℃時(shí)，可長期過載1.16倍。若需過載1.5倍，其過載時(shí)間必須限定在30～60分鐘以內(nèi)（參見圖4）；或投入風(fēng)機(jī)，使變壓器在強(qiáng)迫風(fēng)冷狀態(tài)下運(yùn)行，可持續(xù)1.5倍過載運(yùn)行。

　　順特電氣的10系列新產(chǎn)品，平均溫升比國標(biāo)（F級(jí)絕緣100K）下降17K。這就帶來兩大好處：其一，按照干式變壓器壽命10℃法則，在額定負(fù)載下，使得10系列變壓器的使用壽命成倍增加；其二，在變壓器額定壽命期內(nèi)，有更強(qiáng)的過負(fù)載能力、更高的可靠性。

　　工程實(shí)踐中，設(shè)計(jì)院工程師常提出這樣的問題――干式變壓器風(fēng)冷時(shí)能否在1.5倍Se（額定容量）下長期運(yùn)行？ ①干式變壓器在風(fēng)冷狀態(tài)下，可以在1.5Se下長期運(yùn)行----但此時(shí)必須嚴(yán)密監(jiān)視變壓器的運(yùn)行溫度，絕不能使其超過額定溫度！②此種運(yùn)行狀態(tài)是不經(jīng)濟(jì)、不合理的。由于負(fù)載損耗與電流平方成正比，使其損耗大而效率降低；③阻抗電壓大，且風(fēng)機(jī)壽命不長； ④變壓器能否實(shí)際運(yùn)行在1.5Se情況下，還決定于變壓器高低壓進(jìn)出口總開關(guān)及母線（排）的配置。通常，設(shè)計(jì)院是按變壓器的額定容量Se來選配高低壓開關(guān)、母線等輸入輸出設(shè)備元件的，此時(shí)若出現(xiàn)強(qiáng)過載，這些元件將無法承接而跳閘。當(dāng)需要利用干變的過負(fù)載能力時(shí)，上述元件的選配就必須與其過負(fù)載能力相匹配。綜上所述，對(duì)這一問題的回答是：強(qiáng)迫空氣冷卻（AF）時(shí)，正常使用條件下，變壓器容量可提高50％，適用于各種應(yīng)急過負(fù)荷或斷續(xù)過負(fù)荷運(yùn)行；由于負(fù)載損耗和阻抗電壓增幅較大，風(fēng)機(jī)壽命不長，故不推薦強(qiáng)迫風(fēng)冷長時(shí)間連續(xù)過負(fù)荷運(yùn)行；此時(shí)，必須嚴(yán)密監(jiān)測變壓器的運(yùn)行溫度，絕不允許超過其額定溫度!

　　在工程實(shí)踐中，如何充分利用干式變壓器的超銘牌運(yùn)行能力呢？筆者曾在有關(guān)論文中提出過兩點(diǎn)參考意見（①可以在計(jì)算、選配容量時(shí)，根據(jù)負(fù)載性質(zhì)及重載時(shí)間段，適當(dāng)減小變壓器容量；②可減少備用容量或備用臺(tái)數(shù)），得到設(shè)計(jì)和使用單位的贊同和應(yīng)用。我們期望充分而合理的利用其超銘牌運(yùn)行能力，節(jié)省建設(shè)資金。

3 溫度控制系統(tǒng)

　　SC(B)10系列干變配備有完整的溫度保護(hù)控制系統(tǒng)，為其安全運(yùn)行提供可靠保障，參見圖5。