干式變壓器的工程規格選擇及運用

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摘要：目前，我國樹脂絕緣干式變壓器年產量已達10000MVA，成為世界上干式變壓器產銷量最大的國家之一。隨著低噪(2500kVA以下配電變壓器噪聲已控制在50dB以內)、節能(空載損耗降低達25%)的SC(B)9系列的推廣應用，使得我國干式變壓器的性能指標及其制造技術已達到世界先進水平。

關鍵字：干式變壓器溫度控制防護出線方式

1、干式變壓器的溫度控制系統

干式變壓器的安全運行和使用壽命，很大程度上取決于變壓器繞組絕緣的安全可靠。繞組溫度超過絕緣耐受溫度使絕緣破壞，是導致變壓器不能正常工作的主要原因之一，因此對變壓器的運行溫度的監測及其報警控制是十分重要的，今對TTC-300系列溫控系統作一簡介。

(1)風機自動控制：通過預埋在低壓繞組最熱處的Pt100熱敏測溫電阻測取溫度信號。變壓器負荷增大，運行溫度上升，當繞組溫度達110℃時，系統自動啟動風機冷卻；當繞組溫度低至90℃時，系統自動停止風機。

(2)超溫報警、跳閘：通過預埋在低壓繞組中的PTC非線性熱敏測溫電阻采集繞組或鐵心溫度信號。當變壓器繞組溫度繼續升高，若達到155℃時，系統輸出超溫報警信號；若溫度繼續上升達170℃，變壓器已不能繼續運行，須向二次保護回路輸送超溫跳閘信號，應使變壓器迅速跳閘。

(3)溫度顯示系統：通過預埋在低壓繞組中的Pt100熱敏電阻測取溫度變化值，直接顯示各相繞組溫度(三相巡檢及最大值顯示，并可記錄歷史最高溫度)，可將最高溫度以4～20mA模擬量輸出，若需傳輸至遠方(距離可達1200m)計算機，可加配計算機接口，1只變送器，最多可同時監測31臺變壓器。系統的超溫報警、跳閘也可由Pt100熱敏傳感電阻信號動作，進一步提高溫控保護系統的可靠性。

2、干式變壓器的防護方式

根據使用環境特征及防護要求，干式變壓器可選擇不同的外殼。通常選用IP20防護外殼，可防止直徑大于12mm的固體異物及鼠、蛇、貓、雀等小動物進入，造成短路停電等惡性故障，為帶電部分提供安全屏障。若須將變壓器安裝在戶外，則可選用IP23防護外殼，除上述IP20防護功能外，更可防止與垂直線成60°角以內的水滴入。但IP23外殼會使變壓器冷卻能力下降，選用時要注意其運行容量的降低。

3、干式變壓器的冷卻方式

干式變壓器冷卻方式分為自然空氣冷卻(AN)和強迫空氣冷卻(AF)。自然空冷時，變壓器可在額定容量下長期連續運行。強迫風冷時，變壓器輸出容量可提高50%。適用于斷續過負荷運行，或應急事故過負荷運行；由于過負荷時負載損耗和阻抗電壓增幅較大，處于非經濟運行狀態，故不應使其處于長時間連續過負荷運行。

4、干式變壓器的過載能力

干式變壓器的過載能力與環境溫度、過載前的負載情況(起始負載)、變壓器的絕緣散熱情況和發熱時間常數等有關，若有需要，可向生產廠索取干變的過負荷曲線。

如何利用其過載能力呢?筆者提出兩點供參考：

(1)選擇計算變壓器容量時可適當減小：充分考慮某些軋鋼、焊接等設備短時沖擊過負荷的可能性--盡量利用干式變壓器的較強過載能力而減小變壓器容量；對某些不均勻負荷的場所，如供夜間照明等為主的居民區、文化娛樂設施以及空調和白天照明為主的商場等，可充分利用其過載能力，適當減小變壓器容量，使其主運行時間處于滿載或短時過載。

(2)可減少備用容量或臺數：在某些場所，對變壓器的備用系數要求較高，使得工程選配的變壓器容量大、臺數多。而利用干變的過載能力，在考慮其備用容量時可予以壓縮；在確定備用臺數時亦可減少。變壓器處于過載運行時，一定要注意監測其運行溫度：若溫度上升達155℃(有報警發出)即應采取減載措施(減去某些次要負荷)，以確保對主要負荷的安全供電。

5、干式變壓器低壓出線方式及其接口配合

干式變壓器因沒有油，也就沒有火災、爆炸、污染等問題，故電氣規范、規程等均不要求干式變壓器置于單獨房間內。特別是新的SC(B)9系列，損耗和噪聲降到了新的水平，更為變壓器與低壓屏置于同一配電室內創造了條件。為適應這一情況，順德特種變壓器廠1996年在推出SC(B)8系列新產品的同時，在其《干式變壓器技術手冊》上首先向客戶推出了標準封閉母線、標準橫排側出線以及標準立排側出線等多種低壓出線方式，1998年出版的《SC(B)9系列干式變壓器技術手冊》中，使上述低壓出線方式得到肯定和進一步完善，受到客戶、設計單位的普遍歡迎。近年來，設計單位逐漸熟悉并予選用，在此作簡要介紹。

(1)低壓標準封閉母線：工程配線若選用封閉母線(也稱插接式母線或密集型母線槽)，相應之變壓器可提供標準封閉母線端子，方便與外部母排的聯接。

帶外殼(IP20)產品，在外殼頂蓋上配套提供封閉母線法蘭；不帶外殼(IP00)產品，只提供封閉母排接線端子。

(2)低壓標準橫排側出線：當變壓器與低壓配電屏并排放置時，為方便其端子間的聯接，變壓器可提供低壓橫排側出線，通常與GGD、GCK、MNS等低壓屏相配，變壓器廠與開關廠要簽署接口配合紀要，確認配合接口詳盡尺寸，保證現場安裝順利。

(3)低壓標準立排側出線：與橫排側出線相似，當選用多米諾屏等母排為豎向布置的低壓配電屏時，變壓器可提供低壓立排側出線。

目前，我國樹脂絕緣干式變壓器年產量已達10000MVA，成為世界上干式變壓器產銷量最大的國家之一。隨著低噪(2500kVA以下配電變壓器噪聲已控制在50dB以內)、節能(空載損耗降低達25%)的SC(B)9系列的推廣應用，使得我國干式變壓器的性能指標及其制造技術已達到世界先進水平。

由中國建筑標準設計研究所負責組織，中國紡織工業設計院主編、順德特種變壓器廠協編的國家建筑標準設計圖集《干式變壓器安裝》已經編制完成并出版，經國家建設部批準的圖集號為《99D268》。，由各省市建筑設計標準站在全國公開發行。圖集提供了適用于各種場所的干式變壓器布置、安裝方式，針對變壓器與低壓PC屏的接口配合列出了多種方案供設計、施工選擇。

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：隨著新的低耗硅鋼片，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，以及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。在電磁場計算、波過程、澆注工藝、熱點溫升、局放機理、質保體系及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，進一步提高干式變壓器的可靠性和使用壽命。

(3)環保特性認證：以歐洲標準HD464為基礎，開展干式變壓器的耐氣候(C0、C1、C2)、耐環境(E0、E1、E2)及耐火(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：從單一變壓器向帶有風冷、保護外殼、溫度計算機接口、零序互感器、功率計量、封閉母線及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，向發電站廠用變壓器、勵磁變壓器、地鐵牽引整流變壓器、大電流電爐變壓器、核電站、船用及采油平臺用等特種變壓器及多用途領域發展。

其中，用于城市地鐵及軌道交通的干式牽引變壓器，電壓有10、20和35kV三個等級，容量有800、2500和3300kVA，為減少諧波污染，從12脈波整流發展到24脈波整流；舉世矚目的長江三峽世界最大的840000kW發電機的勵磁變壓器，已由順特廠研制成功，并通過了國家驗收。

可以預言，21世紀的配電變壓器將屬于性能優越、低噪聲及節能的樹脂絕緣干式變壓器。