電網改造工程中配電變壓器選型的若干問題

　　隨著經濟的發展,沿海經濟發達地區中小城市的供電網的特點主要表現在:① 供電網的功能已經兼具城網和農網的雙重特點;② 電力負荷的組成中,城鎮用電、商業用電和居民生活用電的比例增加很快,對供電的可靠性和經濟性提出了更高的要求;③ 電源點建設和主網架得到加強,目前110kV級地區電網的主網架已初步形成,有的縣、市已有220 kV變電所;④ 新形勢下,在城網及農網改造工程中,提出了減少變電級次的要求,即從220kV到低壓之間逐步做到四個電壓等級即220/110(35)/10(20)/0.4kV和東北地區的220/63/10/0.4kV。⑤ 無油化、免維護和節能型設備的廣泛采用。本文就中小城市的城網和農網改造工程中,中壓等級配電變壓器的選型談幾點看法,順便對幾種新型變壓器的技術特點作些介紹,以供參考。
　　1優先選用低損耗的配電變壓器
　　1982年全國統一設計的S7和SＬ7系列變壓器曾在電網降損節能中發揮了一定的作用,但由于他們本身存在的過載能力差、機械強度低等弱點,將被新型節能系列變壓器所代替。近年來新開發的節能型低損耗電力變壓器有S8和S9兩大類,其節能效果更為顯著,已達到80年代初期的國際先進水平。
　　S9型低損耗變壓器的線圈全部用銅導線繞制,器身和絕緣采用新的設計和工藝,主要規格為10/0.4kV、200～1600kVA和10～35/3.15～10kV、2000～6300kVA的產品。其損耗值與S7系列比較,空載損耗可降低8%左右,短路損耗可降低25%左右,節能效果較為顯著。

　　2全面推廣少維護、全密封式電力變壓器
　　我國從1988年起開始研制全密封式配電變壓器,《機械工業2000年產品振興目標研究》中將開發全密封變壓器列為國家重點技術開發項目。并確定其產品規格為:高壓側額定電壓10～35kV,容量為6300kVA級以下。目前此類產品的規格范圍是:10kV級,30～2000kVA;35kV級,2000、2500、3150kVA。國內至少已有20多個北方和南方氣候條件不同的省份得到推廣應用,效果良好。
　　全密封變壓器的設計特點是:采用波紋油箱,不吊心結構,無儲油柜,真空注油,利用波紋油箱冷卻片(肋片)的彈性,來調節補償絕緣油熱脹冷縮引起體積的變化,以保持變壓器內部油面的穩定。對全密封電力變壓器在電網中推廣應用的看法如下:
　　(1) 運行可靠,變壓器使用壽命長。
　　由于油箱內的變壓器油與外界空氣隔絕,有效地防止了絕緣油因吸潮和氧化而加速老化的進程,同時也延緩了固體絕緣的老化,延長了變壓器的使用壽命。
　　(2) 便于維護,減少檢修工作量。
　　全密封變壓器的結構設計,按不需吊心檢查的要求來考慮,設備運到現場后即可進行安裝,經交接試驗投入運行后,在20～30年的壽命期內不需定期檢修,也不需進行絕緣油試驗和處理,很大程度上減少了安裝和檢修工作量。
　　(3) 減小了檢修備用容量,提高了利用率。
　　對整個供電單位來講,采用全密封變壓器可減少用于檢修替換的備用容量,增加了變壓器的年利用小時數。
　　(4) 技術經濟效益高。
　　目前全密封的BS7型產品與普通S7型產品的價格比為1.1:1,隨著工藝的改和批量的增加,其價格還在望持平或低于傳統產品。性能指標,外型尺寸和重量兩者相差不大,但可節省檢修和維修費用及由于變壓器停電而少送電的損失。
　　(5) 清潔美觀減少了對環境的污染
　　全密封變壓器不會漏油,對保持運行場所的潔凈將有好處。

　　3因地制宜選用干式電力變壓器
　　凡鐵心和高低壓線圈都不浸泡在絕緣油中的電力變壓器統稱“干式變壓器”,干式變壓器的線圈經過樹脂處理,其包封層象玻璃鋼一樣的堅固,它的力學強度,承受短路的能力,對冷熱交變的適應和防火阻燃性能比較好。因此,廣泛應用于對防火要求較高的電力負荷中心,高層建筑、機場、碼頭、車站、地下鐵道等場合和箱式變電所。我國于80年代開始
　　生產干式電力變壓器,1986年頒發了GB6450－86國家標準《干式電力變壓器》,1988年又頒發了《三相樹脂絕緣干式變壓器技術條件》(SBk41003－88)。
　　通過引進國外先進技術或技術合作,目前已有幾十多個廠家批量地生產出技術性能良好的干式電力變壓器,有些產品的性能同時可滿足國際電工委員會IEC726－82標準和德國工業標準DIN42523－87的要求,達到了國際上90年代的水平,目前干式變壓器產品高壓側的額定電壓可達35kV,單臺額定16000kVA,還開發了10kV以下、2000kVA以下有載調壓的干式變壓器。
　　干式變壓器的線圈絕緣的質量是保證變壓器安全運行的關鍵,國內產品可分為三大類:

　　(1) 環氧樹脂繞注式線圈:
　　低壓圈為鋁箔繞制的圓形線圈,高壓線圈亦用鋁導線繞制,線圈的包封層采用以石英粉為填料的環氧樹脂在真空條件下澆注而成,包封層厚度為6～15mm。設計上選用鋁線圈的原因是因為鋁的膨脹系數比銅大,與包封層樹脂的膨脹系數相差較小,有助于防止樹脂封層的開裂。

　　(2) 薄層環氧樹脂澆注式線圈:
　　低壓線圈為圓筒式,高壓線圈為分段式,采用銅導線,包封層為含80%玻璃纖維的環氧樹脂,在真空條件下澆制,厚度為1～2mm。這種包封層的韌度和彈性都很強,可隨線圈熱脹冷縮而不會開裂,有利于改善熱傳導,選用銅導線是為了提高短時間的過載能力。

　　(3) 纏繞式樹脂包封線圈:
　　此產品為70年代中期國外開發的產品,采用無模成型工藝,線圈用玻璃纖維絲交叉纏繞后,用加強型環氧樹脂對線圈進行包封,其絕緣結構具有良好的電氣、防潮、防開裂和防火的性能。
　　干式變壓器的標準型是不帶罩殼的,但根據用戶的要求可以提供不同類型的罩殼,加罩殼后會使線圈的溫升提高15%～20%。干式變壓器加裝軸流式風扇后,當風扇投入運行時,輸出容量要增加35%～50%。含玻璃纖維80%的環氧樹脂的抗拉強度不低于鋼材的水平,與石英粉為填料的環氧樹脂對比,熱膨脹系數只有其1/5左右,而抗拉強度要比其大8～10倍,因此防開裂和防潮性能都很好。干式變壓器的包封層具備阻燃和自熄的特點。根據計算分析,一臺1000kVA的SCR型干式變壓器完全燃燒后產生的熱量僅為同容量油浸式變壓器的5%左右,因此干式變壓器的防火性能是較滿意的。有載調壓的干式變壓器有九個以下分接頭,分別接到真空有載調壓開關上。

　　4對SF6氣體絕緣變壓器的應用
　　SF6氣體絕緣變壓器具有防火的特點,是現代城市電網改造和高層建筑、大型公共設施、電氣化鐵道、石油化工企業等供電的關鍵設備,為解決城市供電無油化創造了條件。建議在我國挑選出2～3個有代表性的中等城市電網中集中試點選用,以便進一步總結經驗加以推廣。

　　5進一步總結非晶合金變壓器掛網試點的經驗
　　非晶合金鐵芯主要用于小容量變壓器,上海1986年研制出我國第一臺非晶合金鐵芯變壓器,高壓繞組為10kV,單臺容量30kVA,三相無勵磁調壓,空載損耗僅27W,是同容量低損耗產品的1/5.7,空載電流僅為標準值的1/35,節能效果十分顯著,目前我國已有一些變壓器廠試生產非晶合金鐵芯變壓器,鐵芯主要從美國進口。非晶合金鐵芯變壓器的集中掛網試點已在河北涿州和甘肅天水兩地實施,總結運行經驗,運行效果是滿意的,主要問題是設備價格較貴,如何從節能效果上進行抵償尚須分析研究,建議在我國南方地區再安排1～2個試點城市,進一步總結經驗。

　　6箱式變電所的應用和存在問題
　　我國10/0.4kV變電所量大面廣,但幾十年來基本沿用傳統的土建變電所和桿上變臺兩種模式。由于土建變電所投資多、占地大、工期長,而桿上變臺的變壓器容量常常不能滿足負荷增長的需求,且安全性較差,又不夠美觀,不能適應現代化城市對供電網采用電纜配電的要求,有些地方已經到了非改不可的程序。近年來,在城網改造中,箱式變電所得到了廣泛的應用。其優點是投資省、安裝快、體積小、占地少、外形美觀、易于搬遷,有利于實現工廠化、系列化生產,有利于實現自動控制和無人值守。在實踐中,也存在一些問題,主要有以下幾方面:① 有些箱式變電所不能滿負荷運行,在夏季高溫時段,變壓器不到半負荷,箱變內部已經超過規定的溫度,如加裝排風扇,又使箱變內部積垢甚多,易于污閃;② 內部凝露引起閃絡問題,由于箱式變電所內部的元件和設備大部份只能用于戶內,為了防濕、防污穢、防鹽霧、防腐蝕性氣體及小昆蟲的侵襲,應對箱式變電所進行密封,密封空間內的絕對濕度是不變的,但對相同的絕對濕度來說,在不同環境溫度下,相對濕度則不一樣。例如絕對濕度為30.7G/m3時,在40℃時相對濕度為60%,35℃時相對濕度為75%,空間的空氣都是干燥的,但在30℃左右時相對濕度為100%就會發生凝露,即使日溫差只有10℃左右,長江以南的梅雨地區也會發生凝露。③ 高寒地區冬季難以保溫,有些箱式變電所內部溫度低于-30℃。基于以上情況對國內箱式變電所產品的發展方向,談幾點看法:
　　(1) 箱式變電所要向多品種發展,以適應不同氣候地區的需求。
　　(2) 農網用的箱式變電所可設計為架空進出線。
　　(3) 采用防凝露的國內專利,使箱體具有只能由內向外散熱,不能或很少地由外向內傳熱的功能,對寒帶地區應能自動保溫。
　　(4) 對箱內電器設備要進行篩選,簡化電氣接線。
　　(5) 質量上要力求做到至少維護20年內不檢修。