1 发展
自1964 年德国AEG公司研制出第一台400kVA/ 20kV 环氧浇注干式变压器起,干式变压器就进入一个大发展的阶段,与此同时,美国也发现了Nomex绝缘纸,可作为H 级干式变压器的绝缘材料,这样当前干式变压器就有两大类,一类为环氧型,另一类为Nomex纸型。
[1]
当前在美国、德国、日本等发达国家,干式变压器的产量已经占据配电变压器产量的20%以上,成套变电站中,干式变压器已经占80~90%。
[2]
《2013-2017年中国干式变压器行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》显示,我国至今已成为世界上干变产销量最大的国家。目前国外的各种高低压电器产品,占据着国内的一些重要市场,唯独干式变压器从20 世纪末以后,几乎再没有从国外进口,在国内的重点项目和重大工程中,难觅国外干变的踪影。在我国输电网现行组织构建模式下,10k V干式变压器占比逐年增大。
[3]
当前,城乡电网建设步伐加速,我国发电量和用电量与日俱增。通常而言,每增加1kW 的发电量,需要增加11kVA 的变压器总容量;而其中Satons配电变压器约占全部变压器总容量的1/3-1/2。据估计,干式配电变压器约占全部配电变压器的1/5-1/4。受电网建设投资的拉动,变压器行业景气度较高,2010 年以后产量将保持20%左右的增速。按照历史经验和变压器电压等级结构变化,配电变压器比例在40%左右,按照40%的比例计算,我国新增干式变压器产量将达2亿KVA 左右。
干式变压器(6张)
在我国,1966年沈阳变压器厂研制成功ZSG-1800/10导向风冷H级干式变压器,上海变压器厂研制成功SG3-800/10/1.2/0.4三线圈自冷H级干式变压器,70年代末上海变压器厂自行设计开发SCL-630环氧浇注变压器。
[4]
近20年来,随着世界经济的发展,干变在全世界取得了迅猛的发展,尤其是在配电变压器中,干变所占的比例愈来愈大,据统计,在欧美等发达国家中,它已占到配变的40~50%。在我国,约占到50%左右。从产量上来看,我国自1989年第二次城网改造会议之后,干式变压器的产量有了显著的增长,从20世纪90年代起,每年大致以20%左右的速度递增,1999年的总产量已逼近一万MVA(该值已大大超过了10年前预测四千五MVA),而2002年的总产量达二万MVA,2004年已达三万二千MVA。这样的增速,在世界上也是前所未有的。
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从上述数据可见,目前我国已成为世界上干式变产销量最大的国家之一,无论在工厂规模、产品的容量、电压等方面均已处于世界领先水平。
2 结构类型
主要由硅钢片组成的铁芯和环氧树脂浇注的线圈组成, 高低压线圈之间放置绝缘筒增加电气绝缘, 并由垫块支撑和约束线圈, 其零部件搭接的紧固件均有防松性能。
构造性能:
⑴固体绝缘包封绕组
⑵不包封绕组
绕组:两个绕组中,电压较高的是高压绕组,较低的是低压绕组。
从高、低压绕组的相对位置看,高压可分为同心式、交迭式。
同心式绕组简单,制造方便,均采用这种结构方式。
交迭式,主要用于特种变压器。
3 结构特点
由于干式变压器具有抗短路能力强、维护工作量小、运行效率高、体积小、噪音低等优点, 常用于防火、防爆等性能要求高的场所。
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1.安全,防火,无污染,可直接运行于负荷中心;
2.采用国内先进技术,机械强度高,抗短路能力强,局部放电小,热稳定性好,可靠性高,使用寿命长;
3.低损耗,低噪音,节能效果明显,免维护;
4.散热性能好,过负载能力强,强迫空冷时可提高容量运行;
5.防潮性能好,适应高湿度和其他恶劣环境中运行;
6.干式变压器可配备完善的温度检测和保护系统。采用智能信号温控系统,可自动检测和巡回显示三相绕组各自的工作温度,可自动启动、停止风机,并有报警、跳闸等功能设置;
7.体积小,重量轻,占地空间少,安装费用低。
铁芯
干式隔离变压器
采用优质冷轧晶粒取向硅钢片,铁芯硅钢片采用45度全斜接缝,使磁通沿着硅钢片接缝方向通过。绕组形式
⑴缠绕;
⑵环氧树脂加石英砂填充浇注;
⑶玻璃纤维增强环氧树脂浇注(即薄绝缘结构);
⑷多股玻璃丝浸渍环氧树脂缠绕式(一般多采用3,因为它能有效的防止浇注的树脂开裂,提高了设备的可靠性)。
高压绕组
一般采用多层圆筒式或多层分段式结构。
4 形式
⒈开启式:是一种常用的形式,其器身与大气直接接触,适应于比较干燥而洁净的室内,(环境温度20度时,相对湿度不应超过85%),一般有空气自冷和风冷两种冷却方式。
⒉封闭式:器身处在封闭的外壳内,与大气不直接接触(由于密封、散热条件差,主要用于矿用,属于防爆型)。
⒊浇注式:用环氧树脂或其它树脂浇注作为主绝缘,它结构简单、体积小,适用于较小容量的变压器。
5 特点结构
6 技术参数
1、使用频率:50 / 60HZ ;
2、空载电流:< 4 % ;
3、耐压强度:20000V / min无击穿;测试仪器:YZ1802 耐压试 验仪(20mA) ;
4、绝缘等级:F级(特殊等级可定制);
5、绝缘电阻:≥2M欧姆测试仪器:ZC25B 一4 型兆欧表<1000 V);
6、连接方式:Y/Y 、△/Y0 、Yo/△,自耦式(可选);
7、线圈允许温升:I00K;
8、散热方式:自然风冷或温控自动散热;
9、噪音系数:≤30dB。
7 工作环境
1.0 - 40( ℃ ),相对湿度<70%;
2.海拔高度:不超过2500 米;
3.避免遭受雨水、湿气、高温、高热或直接日照。其散热通风孔与周边物体应有不小于40cm 的距离;
4.防止工作在腐蚀性液体、或气体、尘埃、导电纤维或金属细屑较多的场所;
5.防止工作在振动或电磁干扰场所;
6.避免长期倒置存放和运输,不能受强烈的撞击。
8 产品选用
9 选型
10 检查
⒈有无异常声音及振动。
⒉有无局部过热.有害气体腐蚀等使绝缘表面爬电痕迹和碳化现象等造成的变色。
⒊变压器的风冷装置运转是否正常。
⒋高、低压接头应无过热.电缆头应无漏电、爬电现象。
⒌绕组的温升应根据变压器采用的绝缘材料等级,监视温升不得超过规定值。
⒍支持瓷瓶应无裂纹.放电痕迹。
⒎检查绕组压件是否松动。
⒏室内通风、铁芯风道应无灰尘及杂物堵塞,铁芯无生锈或腐蚀现象等。
11 区别
变频器:通过它调整能够达到所需要的用电频率(50hz,60hz等),来满足我们对用电的特殊需要。变压器:一般为“降压器”,常见于小区附近或工厂附近,它的作用是将超高的电压降到我们居民正常用电电压,满足人们的日常用电。
干式变压器和油浸式变压器是使用最多的两种变压器,与油浸式变压器相比较,干式变压器的防火性能更好,多用于对于防火要求较高的场所,如医院、机场、车站等场所,但相对来说价格更高,对环境也有一定的要求,比如不能太潮湿、不能有太多的灰尘和污秽等。另外,干式变压器的运行成熟度不如油浸式变压器。
12 未来
随着干式变压器的推广应用,其生产制造技术也获得长足发展,可以预测,未来的干式变压器将在如下几方面获得进一步发展:
⑴节能低噪:随着新的低耗硅钢片,箔式绕组结构,阶梯铁芯接缝,环境保护要求,噪声研究的深入,以及计算机优化设计等新材料、新工艺、新技术的引入,将使未来的干式变压器更加节能、更加宁静。
⑵高可靠性:提高产品质量和可靠性,将是人们的不懈追求。
⑶环保特性认证:以欧洲标准HD464为基础,开展干式变压器的耐气候(C0、C1、C2)、耐环境(E0、E1、E2)及耐火(F0、F1、F2)特性的研究与认证。
⑷大容量:从50~2500kVA配电变压器为主的干式变压器,向10000~20000kVA/35kV电力变压器拓展,随着城市用电负荷不断增加,城网区域变电所越来越深入城市中心区、居民小区、大型厂矿等负荷中心,35kV大容量的小区中心供电电力变压器将获广泛应用。
⑸多功能组合:从单一变压器向带有风冷、保护外壳、温度计算机接口、零序互感器、功率计量、封闭母线及侧出线等多功能组合式变压器发展。可以预言,21世纪的配电变压器将属于性能优越、低噪声及节能的树脂绝缘干式变压器。
13 保护装置
干式变压器微机保护装置是用于测量、控制、保护、通讯一体化的一种经济型保护;针对配网终端高压配电室量身定做,以三段式无方向电流保护为核心,配备电网参数的监视及采集功能,可省掉传统的电流表、电压表、功率表、频率表、电度表等,并可通过通讯口将测量数据及保护信息远传上位机,方便实现配网自动化;装置根据配网供电的特性在装置内集成了备用电源自投功能,可灵活实现进线备投及母分备投功能。
干式变压器微机保护装置采用了国际先进的DSP和表面贴装技术及灵活的现场总线(CAN)技术,满足变电站不同电压等级的要求,实现了变电站的协调化、数字式及智能化。此系列产品可完成变电站的保护、测量、控制、调节、信号、故障录波、电度采集、小电流接地选线、低周减载等功能,使产品的技术要求、功能、内部接线更加规范化。产品采用分布式保护测控装置,可集中组屏或分散安装,也可根据用户需要任意改变配置,以满足不同方案要求。
14 H级干式变压器
SG(B)10非包封H级干式变压器是采用绝缘纸为基础的绝缘系统
干式变压器
。在变压器的整个使用寿命期都保持极佳的电气性能和机械性能。绝缘纸不易老化,耐收缩剂抗压缩,加上弹力特强,因此可以确保变压器即使使用数年之后线圈仍保持结构紧密,并且能够承受短路的压力。15 未来发展大方向
(1)节能低噪:低损耗硅钢片,阶梯步迭铁心接缝,箔式绕组结构,噪声研究的深入,环境保护要求,计算机优化设计等新材料、新工艺、新技术的引入及其发展,将使未来的干式变压器更加节能、更加宁静。然而,对于单纯靠材料的投入来降低铁损或铜损,我们认为是不可取的。
(2)高可靠性:电气产品,尤其是变压器,其运行可靠性是特别重要的。在电磁场理论及其计算、波过程、浇注工艺、热点温升、局放机理、质保体系、可靠性工程等方面进行大量的基础研究,积极进行可靠性认证,进一步提高干式变压器的可靠性,将是人们的不懈追求。
(3)环保特性认证:以欧洲标准HD464为基础,开展干式变压器的耐气候(C0、C1、C2)、耐环境(E0、E1、E2)、耐火(F0、F1、F2)特性的研究与认证。
(4)大容量:配电变压器容量通常在2,500KVA以下。随着城市用电负荷不断增加,城网区域性变电所越来越深入城市中心区、居民小区、大中型厂矿等负荷中心,35KV大容量的区域供电干式电力变压器将获得广泛应用。顺特已经生产了近十台35KV 16,000/24,000KVA超大容量的干变。
(5)多功能组合及智能化:从单一只具变电功能的变压器,向带有强迫风冷、保护外壳、功率计量、计算机接口、封闭母线、各种低压侧向出线等多功能组合式变压器发展;引入TTU智能化接口,具有数据处理、状态控制、状态显示等功能,从而使变压器成为一种多功能智能化、随时处于最佳运行状态的电气设备。
(6)多领域发展:从以配电变压器为主,向发电厂励磁变、厂用变、轨道交通牵引整流变、大电流电炉变、核电站、船用、采油平台用等特种变压器及多用途多领域发展。近几年顺特电气已在诸多领域中研发并批量生产了这些特殊产品。
(7)多材料、多品种:80年代环氧树脂浇注变压器的年产量约1000MVA,到90年代已经突破10000MVA;干式变压器的绝缘等级已经覆盖了B级、F级、H级、C级。
在我国,环氧树脂真空浇注干式变压器占据着主导市场。
干式变压器应符合的要求:
a) 变压器与低压配电柜并列安装时其外壳的防护等级不低于IP3X,分列安装时不低于IP2X;
b) 铁芯,套管表面无火花放电痕迹;
c) 套管,绝缘子外部无破损,裂纹;
d) 变压器绕组浇注体无裂纹和附着脏物;
e) 铁芯,套管表面无严重积污现象;
f) 变压器声响正常。