干式變壓器技術發展及設計選型

隨著我國經濟建設的迅速發展，人民生活水平的不斷提高，城鄉用電負荷不斷增加，無油、防火、壽命長、維護簡單、安全可靠的干式變壓器得以越來越廣泛的應用。本文僅就干式變壓器在我國的發展概況作粗線條的描述，重點放在配電變壓器設計選型中相關問題的系統介紹。

1．發展概況

　　世界上第一臺變壓器誕生于1876年，這臺變壓器即是干式的。但直到二十世紀中葉，干式變壓器僅局限于低電壓和小容量的變壓器制造中。二十世紀五十年代末六十年代初，隨著環氧樹脂等新材料的出現，世界上研制成功了環氧樹脂真空澆注的干式變壓器，并迅速在35kV及以下電壓等級的配電變壓器等諸多領域獲得廣泛應用。據有關資料統計，近20年來干變得到了迅猛發展，特別是在配電變壓器中，干變所占比例愈來愈大，如歐美發達國家已占50％以上；我國起步晚，近年約占到3~5％，大中城市中約占20~30％，象北京、上海、廣州、深圳等城市已達50％以上。

　　1．1產量遞增

　　在我國，由于種種原因，八十年代中才逐步推廣使用干式變壓器，八十年代末各地紛紛從國外引進技術和設備，并以此作為基礎，不斷開拓、創新，使我國干式變壓器制造水平上了新的臺階。從90年開始，其產銷量逐年迅猛遞增，據行業有關資料分析統計，全國(除港澳臺外)干式變壓器每年以高達20％以上的增長率遞增：1989年約700MVA，1991年就超過了1000MVA；1995年-6200MVA，1996年-7500MVA，1997年-8800MVA，1998年近10000MVA。
　　
　　1．2技術現狀

　　1．2．1電壓水平：目前大批量生產主要集中于10kV電壓等級，各發電廠站多為6kV電壓。15~20kV產品也常有訂貨。目前國際上樹脂絕緣干式變壓器最高電壓為35kV，我國幾家大廠已生產了近百萬千伏安35kV產品在各地投網運行。

　　1．2．2容量：(1)配電變壓器：10/0.4kV以及20/0.4kV、35/0.4kV的配電變壓器容量30~2500kVA，受低壓PC屏進線開關遮斷容量的限制，目前尚未見超過2500kVA這一容量的；(2)電力變壓器：10、20、35kV的電力變壓器可生產容量達20,000kVA。1996年我國制造出容量達16000/24000kVA(AN/AF)、35kV亞洲第1臺容量最大、電壓最高的干式變壓器，標志著我國在大容量變壓器制造技術上已處于世界先進水平。

　　1．2．3損耗和噪聲：我國干式變壓器制造技術的研究、創新，主要集中在性能參數的優化等方面，特別是在變壓器的損耗及聲級水平這些世界性課題的研究上，我國已經取得了諸多可喜的成績，使得我國干變的損耗(特別是空廝鷙?及噪聲大幅度下降。據有關資料統計，SC(B)9系列比引進技術的SC系列之總損耗水平下降達15~20％，其中空載損耗下降達25％；通過對噪聲的系統研究，我國進一步掌握了噪聲產生的機理，并將其成果落實在新系列SC(B)8及SC(B)9產品上，SC(B)9系列產品比原SC系列噪聲下降15~20％。2500kVA及以下容量的配電變壓器，噪聲一般可控制在50dB左右；35kV特大容量(如10000、16000kVA)干式變壓器通常可控制在55dB以內。綜上所述，SC(B)9系列干式變壓器的性能參數已達到世界先進水平。順德特種變壓器廠即將推出智能化低噪節能的SC(B)10系列新產品。
　
　　1．2．4有載調壓：我國對10kV干式配電變壓器的有載調壓，最大容量達2500kVA，使用臺數最多的為云南玉溪煙廠。對35kV干式電力變壓器的有載調壓容量達16000kVA，其最大客戶是上海大眾汽車公司(3臺16000kVA有載調壓變壓器)。 　

　　1．2．5整流、牽引變： 　　

　　(1)整流勵磁變：水力發電廠的勵磁變，逐步用干式變壓器所取代，高低壓繞組電壓等級一般為20kV/1kV，通常采用單相結構、高壓封閉母線進線。順德特種變壓器廠為長江三峽研制世界最大的84萬KW發電機得到勵磁變，99年底已通過國家驗收，淶ハ噯萘課?000kVA。進來，火力發電廠的勵磁也由動態轉向靜態――用干式變壓器作勵磁變。 　

　　(2)冶金電爐變：特點是低壓大電流，如為江西貴冶制造的3500kVA干變，低壓相電流超過20,000安。

　　(3)牽引變：適用于城市地鐵及軌道交通的干式牽引變，隨城市軌道交通的發展而得以大量應用。電壓有10、20、35kV三個等級；從12脈波整流發展到24脈波，減少了諧波污染；容量有800、2500、3300kVA等。

　　1．3未來展望 　

　　隨著干式變壓器的推廣應用，其生產制造技術也獲得長足發展，可以預測，未來的干式變壓器將在如下幾方面獲得進一步發展。

　　（1）節能低噪：新的低耗硅鋼片，箔式繞組結構，階梯鐵心接縫，環境保護要求，噪聲研究的深入，計算機優化設計等新材料、新工藝、新技術的引入，將使未來的干式變壓器更加節能更加寧靜。

　　（2）高可靠性：提高產品質量和可靠性，將是人們的不懈追求。在完成引進技術的消化吸收之后，將在電磁場計算、波過程、澆注工藝、熱點溫升、局放機理、質保體系、可靠性工程等方面進行大量的基礎研究，積極進行可靠性認證，進一步提高干變的可靠性。 　

　　（3）環保特性認證：以歐洲標準HD464為基礎，開展干式變壓器耐氣候(C0、C1、C2)、耐環境(E0、E1、E2)、耐火(F0、F1、F2)特性的研究與認證。 　

　　（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，隨著城市用電負荷不斷增加，城網區域變電所越來越深入城市中心區、居民小區、大型廠礦等負荷中心，35kV大容量的小區中心供電電力變壓器將獲廣泛應用。

　　（5）多功能組合：從單一變壓器向帶風冷、保護外殼、溫度計算機接口、零序互感器、功率計量、封閉母線、側出線等多功能組合式變壓器發展。 　

　　（6）多領域發展：從以配電變壓器為主，向發電站廠用變、勵磁變、地鐵牽引整流變壓器、大電流電爐變、核電站、船用及采油平臺用等特種變壓器及多用途領域發展。

2．干式變壓器的特點 　

　　（1）無油、無污染、難燃阻燃、自熄防火。

　　（2）絕緣溫升等級高：F級絕緣，變壓器溫升可達100K。

　　（3）損耗低、效率高：SC(B)9系列損耗比現行新國標(GB/T10228)降低10％。

　　（4）噪聲小：SC(B)9系列配電變壓器通常可控制在50dB以下。

　　（5）局部放電量小(通常在10PC以下)，可靠性高，可保證長期安全運行，壽命可達30年。