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浅析干式变压器与油浸式变压器的优劣
双击自动滚屏 发布者:admin 发布时间:2016/10/28 阅读:1784
在建筑工程领域,变压器是电力系统输配电工程中不可缺少的设备之一,是改变电压等级,减少电能在输送过程中的损失和保证用电安全的重要设备。电力变压器按照冷却介质的不同分为油浸式变压器和干式变压器。 
  1. 油浸变压器的特点 
  (1)油浸式变压器是用变压器油作为散热介质的变压器,在输配电工程中油浸式变压器在电力系统中的应用已经有上百年历史。油浸式电力变压器由于产品结构简单,生产历史悠久,制造和运行经验丰富,运行可靠等特点,成为目前世界上应用最广泛的电气设备之一。在电力系统中运行的变压器绝大多数都是油浸式变压器。而干式变压器顾名思义就是不使用变压器油而以空气为散热介质的变压器。 
  (2)油浸式变压器用变压器油作为冷却介质,变压器运行时所产生的热量由变压器油传导至金属外壳而散发出去。有散热快、传导均匀、油的绝缘性能可恢复等优点。但是油本身又有耐热等级低、易燃和易老化的缺点,所以在使用变压器油作为冷却介质时有不少特定要求。如:放置变压器的建筑物必须满足建筑防火规范规定的耐火等级要求;必须有防止火灾情况下由于油液流动造成火灾蔓延的措施;必须有扑救油料火灾的灭火措施;必须有防止油料泄漏时污染环境的储油池设施;日常工作中应有监测绝缘油老化的检测工作和定期的油料再生工作等等。根据《10KV及以下变电所设计规范》规定:“可燃油油浸电力变压器室的耐火等级应为一级……非燃(或难燃)介质的电力变压器室的耐火等级不应低于二级。”“油浸电力变压器室应有挡油设施,室内变电所的每台油量为100Kg及以上的三相变压器应在单独的变压器室内。”而且,可燃油油浸变压器外廓与变压器室墙壁和门最小净距离也都有严格的距离要求。油浸电力变压器变电站的各种土建构筑物和防火隔离墙、储油池等都是因为油的可燃性和流动性等特性设计的。另外,“当变压器室位于建筑物内时,可燃油油浸电力变压器室的门应为甲级防火门。”这样,每座变电站为了防止火灾而设计的建筑投资自然就大了许多。 
  (3)随着科学技术的不断发展和材料科学的进步,近年来出现了全封闭油浸式变压器,如全密封S9-M、S10-M、S11-M等系列配电变压器,它采用波纹油箱,变压器油的热胀冷缩由波纹片的弹性调节,与空气隔绝,基本克服了油料渗漏问题;全封闭油浸式变压器没有呼吸器,解决了由于油与空气接触造成的油料氧化问题,延长了使用寿命;占地面积小,节能型,性能技术领先,采用优质高导磁晶粒取向冷轧硅钢片,与S9型同容量相比,空载损耗降低30%,空载电流降低40~70%,噪音降低5~8分贝(A)。但是,由于它还是以油料作为冷却介质。设计时还必须遵守油浸式变压器的相关规范要求。 
  2. 干式变压器的特点 
  干式变压器由于它的无油化,降低了建筑物的耐火等级要求等优点而受到广泛欢迎。而且在有些特殊的环境中,只能使用干式变压器。如规范规定“多层或高层主体建筑内的变电所宜选用不燃或难燃型的干式变压器”等。所以在许多不允许使用油浸变压器的场所,如地下、高层建筑物室内等对防火要求较高的场所都可设计为干式变压器。现在的环氧树脂浇注干式变压器已经克服了绝缘材料耐热等级低、绝缘材料易老化龟裂等问题。随着绝缘材料的不断发展和材料性能的不断提高,其绝缘耐热等级可以达到H级,这是油浸变压器不可达到的技术指标。其次干式变压器与传统油浸变压器相比,有无油、难燃、防尘、耐潮、局部放电量小等很多优点。 
  2.1干式变压器在应用中的特点: 
  (1)首先干式变压器的优点是,无油化和难然性,降低了火灾危险等级。可以减少在防止火灾方面的投资;节约了相应的防灾和土建投资。而且由于干式变压器没有漏油问题而减少了变压器日常运行的检修工作量,如不需要定期检测油质老化问题,不需要换油。降低了日常维修费用。 
  (2)其次,因为干式变压器无吊芯作业,放置干式变压器的房间可以降低建筑物高度,减少了土建工程造价。 
  (3)再次,根据规范规定“不带可燃油的高低压配电装置和非油浸电力变压器,可设置在同一房间内。”我们通常是将干式变压器与低压配电设备或高压配电设备共处一室,取消独立的变压器房间,这样做可以减少占地面积,节约工程总体造价。 
  2.2在工程应用中,干式变压器相对油浸变压器的不足: 
  2.2.1与油浸变压器比较,环氧树脂散热性能相对较差。不如油散热器散热性能均匀,导热性能更好些。 
  2.2.2干式变压器的温度监测是依靠预先埋设于变压器本体内的温度传感器,其测试点是固定的,所以得到的温度是特定位置的温度。对于可以出现的局部热量集中监测不到,那么,监测仪所反映的温度就不是准确的平均温度。而油浸变压器的绝缘油是可流动的,热传导是相对均匀的。监测仪所反映的温度可以认为是平均温度。 
  2.2.3与油浸变压器绝缘油性能的易修复性和可恢复性比较,干式变压器绝缘材料是环氧树脂整体浇注结构,其性能的损坏是不可恢复性的,而绝缘材料又有老化和缺陷累计的缺点。一旦发生故障,变压器将整体报废。 
  2.2.4干式变压器的制造工艺复杂、整体价格比油浸变压器高。 
  2.2.5最后,当油浸变压器报废后,可拆卸成原始材料进行回收利用。而干式变压器的报废旧设备回收性能差,环氧树脂浇注干式变压器目前还不可能回收。 
  3. 干式变压器在工程中的应用 
  干式变压器有很多优点,但是要在工程中合理使用就必须全面了解它所有的优缺点。因为干式变压器是一种新产品,还缺乏时间的考验;绝缘老化的问题目前有些数据只是试验室的数据,缺乏实际使用数据的统计。因此,在工程应用中一定要慎之又慎。根据我们在实际工程中使用干式变压器的体会,总结以下几点注意事项:   3.1干式变压器的结构决定了它的散热性能较差,导致过负荷能力不高。油浸变压器在过负荷160%的情况下允许运行15分钟;而“干式电力变压器,其最大运行极限电流,不应超过1.5倍铭牌额定电流”,否则就可能造成对变压器的损坏。在进行负荷计算时,一定要考虑各种不同类型变压器的这些特性。 
  3.2干式电力变压器运行时产生高温,直接影响变压器寿命,因此应特别注意监视。干式变压器运行时要求检测的温度与油浸变压器的油温不同,干式变压器即使在空载状态下,只要对铁芯温度有影响的数据都要求检测记录下来,因此它表明有部分温度附加在变压器上,干式变压器的整体温升与负载电流的增加不成比例。 
  3.3由于变压器运行时的铜损将变成热量散发出来,使变压器自身成为一个不间断的热源,散发到周围环境中,使环境温度不断升高。 
  (1)对于同室布置的干式变压器与低压配电装置,由于低压配电设备中的热保护元件的适应温度一般不宜超过40°C。当环境温度超过40°C时,低压保护设备因温度过高可能造成开关的误动作及缩短元件寿命。此时开关不能按标定的额定电流工作。如果采用降容使用的办法,又将带来环境温度恢复正常以后,开关保护定值恢复到额定值时,此时因开关定值已经增大而不能正确保护电气设备的问题。如果按照环境温度随时调整开关定值,不仅工作量太大,实际上因为温度是随时间变化的,所以随着温度变化随时调整开关定值是不可操作的。 
  (2)油浸式变压器室的建筑高度,是为了满足变压器的吊芯作业,建筑物空间较高,其进出风窗的中心高度差一般都比较大,满足空气对流的条件,可以用空气对流来降低变压器室室内温度。而干式变压器的变电站,因无变压器吊芯作业,所要求建筑物高度相对较低,不能满足空气对流条件,无法利用空气对流原理散热。 
  (3)根据《干式电力变压器选用、验收、运行及维护规程》规定“安装干式电力变压器的室内应有独立的通风系统。变压器应有以绕组温度来控制风冷装置适时投切的温控装置。”我们在实际设计时的做法就是在设计阶段就充分注意变压器室空气流通问题,采取相应措施,合理预留空气流通风道,保证室内良好通风,使变压器正常散热,使环境温度满足设备正常运行时所需。在实际工程设计中,可以采取的措施如:安装墙壁式通风机,加强室内通风,降低整个室内温度。或者在变压器上配置机械通风设备,直接将变压器产生的热量通过风管排出室外。另外,为了保证通风系统运行可靠,必须保证通风机电源的可靠。因此,规程要求干式变压器应配置“有独立电源的通风系统,当机械通风停止时,能发出远方信号。”以保证变压器室的通风良好。 
  (4)总之,必须将变压器散发出来的热量送到室外,避免变压器室室内温度不断升高,影响到其他配电设备的正常运行。 
  3.4在干式变压器的使用中,对不同容量的变压器,最好选用不同结构形式的变压器。如小功率的箔绕变压器有散热性能好、减少变压器纵向力、磁损少、噪音低等优点,但是随着变压器容量的不断增大,大容量变压器抗短路能力差的弱点就逐渐突出。超过2000KVA的变压器从理论上就不可以使用箔绕。所以,在工程应用时,一定要根据具体情况,分别选用不同结构形式的变压器。 
  3.5对于干式变压器绝缘耐热等级的选择。 
  (1)干式变压器绝缘耐热等级越来越高,目前F级产品基本普及,H级产品也多有生产。作为技术指标,这是一种科学技术的进步。但是在工程实际应用时,一定要考虑使用条件和周围环境的综合情况。当变压器选用H级时,与其连接的设备和其同处一室的其他设备是否也能承受H级绝缘的温度。例如,是否选用了H级绝缘的电缆等。如果相关设备不能满足H级,则设备运行时不允许达到H级温度,这样,H级绝缘就没有意义了。尤其是当变压器与其他设备同室布置时,虽然变压器耐热温度可达到180°C,而当变压器运行温度真达到180°C时,环境温度已远远超过了配电设备工作允许温度。特别是带有热保护元件的产品,由于产品工作原理就是在常温条件下检测温度变化,室温超过常温时,电气元件将受环境温度的影响而无法正常工作,造成保护失常。所以配电柜内的电气元件绝不可能允许环境温度达到180°C!如果为此而不将变压器与配电柜同室布置,将H级绝缘的变压器单独设在独立的变压器室内,那么就体现不出干式变压器变电站占地面积小的优点了。 
  (2)一般情况下只有变压器能达到H级绝缘而其他相关设备还达不到H级绝缘时,单是变压器达到H级绝缘就不能充分发挥它应有的作用,这实际上是一种浪费。对此,在实际工程中如果变压器选用哪一级绝缘,必须考虑其他配套设备的工作条件和耐热能力,并不一定越高越好。 
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