【摘　要】　介紹干式變壓器在我國(guó)的發(fā)展過程以及干式變壓器具有無(wú)油、防火、壽命長(zhǎng)、低噪、維護(hù)簡(jiǎn)單、安全可靠的特點(diǎn)。特別介紹了節(jié)能型干式變壓器的節(jié)電效果。

【關(guān)鍵詞】　干式變壓器　節(jié)能　選型

　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，城鄉(xiāng)用電負(fù)荷不斷增加，無(wú)油、防火、壽命長(zhǎng)、節(jié)能低噪、維護(hù)簡(jiǎn)單、安全可靠的干式變壓器得以越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本文僅就干式變壓器在我國(guó)的發(fā)展概況做粗線條的描述，重點(diǎn)放在節(jié)能型干式配電變壓器工程應(yīng)用選型中相關(guān)問題的系統(tǒng)介紹。

1　發(fā)展概況

　　據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，近20年來(lái)干式變壓器得到了迅猛發(fā)展，特別是在配電變壓器中，干式變壓器所占比例越來(lái)越大，發(fā)達(dá)國(guó)家已占50％以上；我國(guó)起步晚，近年大中城市中約占30％～40％，象北京、上海、廣州、深圳等城市已達(dá)60％以上。

　　1.1　產(chǎn)量遞增

　　在我國(guó)，80年代逐步使用干式變壓器，80年代末各地紛紛從國(guó)外引進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，并以此作為基礎(chǔ)，不斷開拓、創(chuàng)新，使我國(guó)干式變壓器制造水平上了新的臺(tái)階。從90年代開始，其產(chǎn)銷量逐年迅猛遞增，據(jù)行業(yè)有關(guān)資料分析統(tǒng)計(jì)，全國(guó)(除港、澳、臺(tái)外)干式變壓器每年以高達(dá)20％以上的增長(zhǎng)率遞增：1989年約700MVA，1991年就超過了1000MVA；1995年約6200MVA，1997年約8800MVA，2000年約10000MVA。

　　從上列數(shù)據(jù)可見，中國(guó)已經(jīng)成為世界上干式變壓器產(chǎn)銷量最大的國(guó)家之一。隨著我國(guó)城鄉(xiāng)中、低壓配電網(wǎng)建設(shè)和改造的步伐加快，干式變壓器面臨著新的發(fā)展機(jī)遇，預(yù)計(jì)近幾年其產(chǎn)銷量會(huì)有新的飛躍。

　　1.2　技術(shù)現(xiàn)狀

　　1.2.1　電壓水平

　　目前大批量生產(chǎn)主要集中于10kV電壓等級(jí)，各發(fā)電廠站多為6kV電壓。15～20kV產(chǎn)品也常有訂貨。目前國(guó)際上樹脂絕緣干式變壓器最高電壓為35kV，我國(guó)幾家大廠以生產(chǎn)近百萬(wàn)千伏安35kV產(chǎn)品在各地投往運(yùn)行。試制的110kV樹脂絕緣干式變壓器樣機(jī)已經(jīng)問世。

　　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(jìn)線開關(guān)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(chǎn)容量達(dá)20000kVA。1996年我國(guó)制造出容量達(dá)16000/24000kVA(AN/AF)、35kV亞洲第一臺(tái)容量最大、電壓最高的干式變壓器，標(biāo)志著我國(guó)在大容量變壓器制造技術(shù)上已處于世界先進(jìn)水平。

　　1.2.3　損耗和噪音

　　我國(guó)干式變壓器制造技術(shù)的研究、創(chuàng)新，主要集中在性能參數(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(guó)已經(jīng)取得了諸多可喜的成績(jī)，使得我國(guó)干式變壓器的損耗(特別是空載損耗)及噪音大幅度下降。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，SC(B)9系列干式變壓器比引進(jìn)技術(shù)的SC系列之總損耗水平下降達(dá)15％～20％，新的10系列總損耗比現(xiàn)行國(guó)標(biāo)下降約19％，其中空載損耗下降達(dá)33％。通過對(duì)噪音的系統(tǒng)研究，我國(guó)進(jìn)一步掌握了噪音產(chǎn)生的機(jī)理，并將其成果落實(shí)在新系列SC(B)9及SC(B)10系列產(chǎn)品上，目前SC(B)9系列產(chǎn)品比原SC系列噪音下降15％～20％，新的10系列噪音低于國(guó)標(biāo)14～23dB，2500kVA容量的配電變壓器，噪音一般可控制在50dB以內(nèi)；35kV特大容量(如10000、16000kVA)干式變壓器通?？煽刂圃?5dB左右。綜上所述，SC(B)9及SC(B)10系列干式變壓器的節(jié)能降噪等技術(shù)性能參數(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)水平。

　　1.2.4　有載調(diào)壓

　　我國(guó)對(duì)10kV干式配電變壓器的有載調(diào)壓，最大容量達(dá)2500kVA，使用臺(tái)數(shù)最多的為云南玉溪煙廠。

　　對(duì)35kV干式電力變壓器的有載調(diào)壓容量達(dá)16000kVA，其最大客戶是上海大眾汽車公司(3臺(tái)16000kVA有載調(diào)壓變壓器)。

　　1.2.5　整流、牽引變壓器

　　(1)整流勵(lì)磁變壓器。發(fā)電廠的勵(lì)磁變壓器，逐步用干式變壓器所取代。高低壓繞組電壓等級(jí)一般為20kV/1kV，通常采用單相結(jié)構(gòu)、高壓封閉母線進(jìn)線。為長(zhǎng)江三峽工程研制的世界上最大的840MW發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁變壓器，單相容量為3000kVA的三臺(tái)(構(gòu)成一組)。

　　(2)冶金電爐變壓器。特別是低壓大電流，如為江西貴冶制造的3500kVA干式變壓器，低壓相電流超過20000A。

　　(3)牽引變壓器。適用于城市地鐵及軌道交通的干式牽引變壓器，隨城市軌道交通的發(fā)展而得以大量應(yīng)用。電壓有10、20、35kV三個(gè)等級(jí)；從12脈波整流發(fā)展到24脈波，減少了諧波污染；容量有800、2500、3300、4000kVA等。

　　1.3　未來(lái)展望

　　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(zhǎng)足發(fā)展?？梢灶A(yù)測(cè)，未來(lái)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：新的低耗硅鋼片(階梯五步迭鐵心接縫)環(huán)境保護(hù)要求，噪聲研究的深入，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(lái)的干式變壓器更加節(jié)能，更加寧?kù)o。

　　(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。在完成引進(jìn)技術(shù)的消化吸收之后，在電磁場(chǎng)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、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。

　　(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)、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(lái)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)多功能組合及智能化：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、側(cè)出線等多功能組合式變壓器發(fā)展；引入FTU智能化接口，具有數(shù)據(jù)處理、狀態(tài)控制、狀態(tài)顯示等功能，從而使變壓器成為一種多功能、智能化、隨時(shí)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)的節(jié)能電氣設(shè)備。

　　(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。

2　干式變壓器特征

　　干式變壓器具有下列特征：

　　(1)無(wú)油、無(wú)污染、難然阻燃、自熄防火。

　　(2)絕緣溫升等級(jí)高：F級(jí)絕緣，變壓器溫升可達(dá)100K。SC(B)10系列溫升下降了17K，進(jìn)一步提高了變壓器的過載能力和使用壽命。

　　(3)損耗低、效率高：SC(B)10系列總損耗比現(xiàn)行新國(guó)標(biāo)(GB/T10228)平均降低19％。如1000kVA，Po=1550W。

　　(4)噪聲?。盒孪盗信潆娮儔浩魍ǔ？煽刂圃?0dB以下。

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

　　(6)抗裂、抗溫度變化，機(jī)械強(qiáng)度高，抗突發(fā)短路能力強(qiáng)。

　　(7)防潮性能好，可在100％濕度下正常運(yùn)行，停運(yùn)后不需干燥處理即可投入運(yùn)行。

　　(8)體積小、重量輕，據(jù)有關(guān)人士統(tǒng)計(jì)，油變的外形尺寸為干變的2倍多。

　　(9)不需單獨(dú)的變壓器室，不需吊芯檢修及承重梁，節(jié)約土建占地和占空；因無(wú)油，不會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，不要集油坑等附屬建筑，減少了土建造價(jià)。

　　(10)安裝便捷，無(wú)須調(diào)試，幾乎不需維護(hù)；無(wú)須更換和檢查油料，運(yùn)行維護(hù)成本低。

　　(11)配備有完善的溫度保護(hù)控制系統(tǒng)，為變壓器安全運(yùn)行提供可靠保障。

　　(12)從低噪、節(jié)能、防火、節(jié)省土建造價(jià)、運(yùn)行維護(hù)管理費(fèi)以及長(zhǎng)達(dá)30年的壽命等綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能比較，干式變壓器顯現(xiàn)出其明顯的優(yōu)越性。

3　干式變壓器的工程應(yīng)用選型

　　3.1　干式變壓器的冷卻方式

　　干式變壓器的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)，正常使用條件下，變壓器可在額定容量下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行。強(qiáng)迫風(fēng)冷時(shí)，正常使用條件下，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(zhǎng)時(shí)間連續(xù)過負(fù)荷運(yùn)行。

　　對(duì)自然空冷和強(qiáng)迫風(fēng)冷的變壓器，均需保證變壓器室具有良好的通風(fēng)能力。當(dāng)變壓器安裝在地下室或通風(fēng)能力較差環(huán)境時(shí)，須增設(shè)散熱通風(fēng)裝置，通風(fēng)量可按每1kW損耗(Po＋Pk)需2～4m3/min風(fēng)量選取。

　　新型的簾式風(fēng)機(jī)風(fēng)冷系統(tǒng)噪音降低，冷卻均勻，效果好；體積小，占用空間小，不超出變壓器本體外形輪廓尺寸；風(fēng)機(jī)容量小、2500kVA以下的配電變壓器風(fēng)機(jī)只180W～540W，且采用單相AC220V電源。但需注意此電源應(yīng)從低壓MCC或PC配電屏內(nèi)之?dāng)嗦菲饕?，而不能直接從變壓器低壓出線母排接取。

　　3.2　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、發(fā)熱時(shí)間常數(shù)等有關(guān)。若有需要，可向生產(chǎn)廠索取干式變壓器的過負(fù)荷曲線。

　　如何利用其過載能力呢?筆者提出兩點(diǎn)供設(shè)計(jì)人員參考：

　　(1)選擇、計(jì)算變壓器容量時(shí)可適當(dāng)減小：充分考慮某些軋鋼、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(chǎng)所，如供夜間照明等為主的居民區(qū)、文化娛樂設(shè)施，以供空調(diào)和白天照明為主的商場(chǎng)等，可充分利用其過載能力，使其主運(yùn)行時(shí)間處于滿載或短時(shí)過載，這樣就可以在計(jì)算、選配容量時(shí)，適當(dāng)減小變壓器容量。

　　(2)可減少備用容量或臺(tái)數(shù)：在某些場(chǎng)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。而利用干式變壓器的過載能力，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。例如，設(shè)計(jì)計(jì)算容量Sjs30=1400kVA時(shí)，可選配2臺(tái)(而不選配3臺(tái))1000kVA干式變壓器。當(dāng)其中1臺(tái)故障須退出運(yùn)行時(shí)，另1臺(tái)可以應(yīng)急承擔(dān)整個(gè)負(fù)荷；若負(fù)荷重，溫度超過110℃時(shí)，強(qiáng)迫風(fēng)冷系統(tǒng)將自動(dòng)投入，可使其過載能力提高到1.4～1.5倍。變壓器處于過載運(yùn)行時(shí)，一定要注意監(jiān)測(cè)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(減去某些次要負(fù)荷)措施，以確保對(duì)主要負(fù)荷的安全供電；而當(dāng)處理好故障，應(yīng)迅即投入停運(yùn)的變壓器，恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行。