电网改造工程中配电变压器选型的若干问题

　　随着经济的发展,沿海经济发达地区中小城市的供电网的特点主要表现在:① 供电网的功能已经兼具城网和农网的双重特点;② 电力负荷的组成中,城镇用电、商业用电和居民生活用电的比例增加很快,对供电的可靠性和经济性提出了更高的要求;③ 电源点建设和主网架得到加强,目前110kV级地区电网的主网架已初步形成,有的县、市已有220 kV变电所;④ 新形势下,在城网及农网改造工程中,提出了减少变电级次的要求,即从220kV到低压之间逐步做到四个电压等级即220/110(35)/10(20)/0.4kV和东北地区的220/63/10/0.4kV。⑤ 无油化、免维护和节能型设备的广泛采用。本文就中小城市的城网和农网改造工程中,中压等级配电变压器的选型谈几点看法,顺便对几种新型变压器的技术特点作些介绍,以供参考。
　　1优先选用低损耗的配电变压器
　　1982年全国统一设计的S7和SＬ7系列变压器曾在电网降损节能中发挥了一定的作用,但由于他们本身存在的过载能力差、机械强度低等弱点,将被新型节能系列变压器所代替。近年来新开发的节能型低损耗电力变压器有S8和S9两大类,其节能效果更为显著,已达到80年代初期的国际先进水平。
　　S9型低损耗变压器的线圈全部用铜导线绕制,器身和绝缘采用新的设计和工艺,主要规格为10/0.4kV、200～1600kVA和10～35/3.15～10kV、2000～6300kVA的产品。其损耗值与S7系列比较,空载损耗可降低8%左右,短路损耗可降低25%左右,节能效果较为显著。

　　2全面推广少维护、全密封式电力变压器
　　我国从1988年起开始研制全密封式配电变压器,《机械工业2000年产品振兴目标研究》中将开发全密封变压器列为国家重点技术开发项目。并确定其产品规格为:高压侧额定电压10～35kV,容量为6300kVA级以下。目前此类产品的规格范围是:10kV级,30～2000kVA;35kV级,2000、2500、3150kVA。国内至少已有20多个北方和南方气候条件不同的省份得到推广应用,效果良好。
　　全密封变压器的设计特点是:采用波纹油箱,不吊心结构,无储油柜,真空注油,利用波纹油箱冷却片(肋片)的弹性,来调节补偿绝缘油热胀冷缩引起体积的变化,以保持变压器内部油面的稳定。对全密封电力变压器在电网中推广应用的看法如下:
　　(1) 运行可靠,变压器使用寿命长。
　　由于油箱内的变压器油与外界空气隔绝,有效地防止了绝缘油因吸潮和氧化而加速老化的进程,同时也延缓了固体绝缘的老化,延长了变压器的使用寿命。
　　(2) 便于维护,减少检修工作量。
　　全密封变压器的结构设计,按不需吊心检查的要求来考虑,设备运到现场后即可进行安装,经交接试验投入运行后,在20～30年的寿命期内不需定期检修,也不需进行绝缘油试验和处理,很大程度上减少了安装和检修工作量。
　　(3) 减小了检修备用容量,提高了利用率。
　　对整个供电单位来讲,采用全密封变压器可减少用于检修替换的备用容量,增加了变压器的年利用小时数。
　　(4) 技术经济效益高。
　　目前全密封的BS7型产品与普通S7型产品的价格比为1.1:1,随着工艺的改和批量的增加,其价格还在望持平或低于传统产品。性能指标,外型尺寸和重量两者相差不大,但可节省检修和维修费用及由于变压器停电而少送电的损失。
　　(5) 清洁美观减少了对环境的污染
　　全密封变压器不会漏油,对保持运行场所的洁净将有好处。

　　3因地制宜选用干式电力变压器
　　凡铁心和高低压线圈都不浸泡在绝缘油中的电力变压器统称“干式变压器”,干式变压器的线圈经过树脂处理,其包封层象玻璃钢一样的坚固,它的力学强度,承受短路的能力,对冷热交变的适应和防火阻燃性能比较好。因此,广泛应用于对防火要求较高的电力负荷中心,高层建筑、机场、码头、车站、地下铁道等场合和箱式变电所。我国于80年代开始
　　生产干式电力变压器,1986年颁发了GB6450－86国家标准《干式电力变压器》,1988年又颁发了《三相树脂绝缘干式变压器技术条件》(SBk41003－88)。
　　通过引进国外先进技术或技术合作,目前已有几十多个厂家批量地生产出技术性能良好的干式电力变压器,有些产品的性能同时可满足国际电工委员会IEC726－82标准和德国工业标准DIN42523－87的要求,达到了国际上90年代的水平,目前干式变压器产品高压侧的额定电压可达35kV,单台额定16000kVA,还开发了10kV以下、2000kVA以下有载调压的干式变压器。
　　干式变压器的线圈绝缘的质量是保证变压器安全运行的关键,国内产品可分为三大类:

　　(1) 环氧树脂绕注式线圈:
　　低压圈为铝箔绕制的圆形线圈,高压线圈亦用铝导线绕制,线圈的包封层采用以石英粉为填料的环氧树脂在真空条件下浇注而成,包封层厚度为6～15mm。设计上选用铝线圈的原因是因为铝的膨胀系数比铜大,与包封层树脂的膨胀系数相差较小,有助于防止树脂封层的开裂。

　　(2) 薄层环氧树脂浇注式线圈:
　　低压线圈为圆筒式,高压线圈为分段式,采用铜导线,包封层为含80%玻璃纤维的环氧树脂,在真空条件下浇制,厚度为1～2mm。这种包封层的韧度和弹性都很强,可随线圈热胀冷缩而不会开裂,有利于改善热传导,选用铜导线是为了提高短时间的过载能力。

　　(3) 缠绕式树脂包封线圈:
　　此产品为70年代中期国外开发的产品,采用无模成型工艺,线圈用玻璃纤维丝交叉缠绕后,用加强型环氧树脂对线圈进行包封,其绝缘结构具有良好的电气、防潮、防开裂和防火的性能。
　　干式变压器的标准型是不带罩壳的,但根据用户的要求可以提供不同类型的罩壳,加罩壳后会使线圈的温升提高15%～20%。干式变压器加装轴流式风扇后,当风扇投入运行时,输出容量要增加35%～50%。含玻璃纤维80%的环氧树脂的抗拉强度不低于钢材的水平,与石英粉为填料的环氧树脂对比,热膨胀系数只有其1/5左右,而抗拉强度要比其大8～10倍,因此防开裂和防潮性能都很好。干式变压器的包封层具备阻燃和自熄的特点。根据计算分析,一台1000kVA的SCR型干式变压器完全燃烧后产生的热量仅为同容量油浸式变压器的5%左右,因此干式变压器的防火性能是较满意的。有载调压的干式变压器有九个以下分接头,分别接到真空有载调压开关上。

　　4对SF6气体绝缘变压器的应用
　　SF6气体绝缘变压器具有防火的特点,是现代城市电网改造和高层建筑、大型公共设施、电气化铁道、石油化工企业等供电的关键设备,为解决城市供电无油化创造了条件。建议在我国挑选出2～3个有代表性的中等城市电网中集中试点选用,以便进一步总结经验加以推广。

　　5进一步总结非晶合金变压器挂网试点的经验
　　非晶合金铁芯主要用于小容量变压器,上海1986年研制出我国第一台非晶合金铁芯变压器,高压绕组为10kV,单台容量30kVA,三相无励磁调压,空载损耗仅27W,是同容量低损耗产品的1/5.7,空载电流仅为标准值的1/35,节能效果十分显著,目前我国已有一些变压器厂试生产非晶合金铁芯变压器,铁芯主要从美国进口。非晶合金铁芯变压器的集中挂网试点已在河北涿州和甘肃天水两地实施,总结运行经验,运行效果是满意的,主要问题是设备价格较贵,如何从节能效果上进行抵偿尚须分析研究,建议在我国南方地区再安排1～2个试点城市,进一步总结经验。

　　6箱式变电所的应用和存在问题
　　我国10/0.4kV变电所量大面广,但几十年来基本沿用传统的土建变电所和杆上变台两种模式。由于土建变电所投资多、占地大、工期长,而杆上变台的变压器容量常常不能满足负荷增长的需求,且安全性较差,又不够美观,不能适应现代化城市对供电网采用电缆配电的要求,有些地方已经到了非改不可的程序。近年来,在城网改造中,箱式变电所得到了广泛的应用。其优点是投资省、安装快、体积小、占地少、外形美观、易于搬迁,有利于实现工厂化、系列化生产,有利于实现自动控制和无人值守。在实践中,也存在一些问题,主要有以下几方面:① 有些箱式变电所不能满负荷运行,在夏季高温时段,变压器不到半负荷,箱变内部已经超过规定的温度,如加装排风扇,又使箱变内部积垢甚多,易于污闪;② 内部凝露引起闪络问题,由于箱式变电所内部的元件和设备大部份只能用于户内,为了防湿、防污秽、防盐雾、防腐蚀性气体及小昆虫的侵袭,应对箱式变电所进行密封,密封空间内的绝对湿度是不变的,但对相同的绝对湿度来说,在不同环境温度下,相对湿度则不一样。例如绝对湿度为30.7G/m3时,在40℃时相对湿度为60%,35℃时相对湿度为75%,空间的空气都是干燥的,但在30℃左右时相对湿度为100%就会发生凝露,即使日温差只有10℃左右,长江以南的梅雨地区也会发生凝露。③ 高寒地区冬季难以保温,有些箱式变电所内部温度低于-30℃。基于以上情况对国内箱式变电所产品的发展方向,谈几点看法:
　　(1) 箱式变电所要向多品种发展,以适应不同气候地区的需求。
　　(2) 农网用的箱式变电所可设计为架空进出线。
　　(3) 采用防凝露的国内专利,使箱体具有只能由内向外散热,不能或很少地由外向内传热的功能,对寒带地区应能自动保温。
　　(4) 对箱内电器设备要进行筛选,简化电气接线。
　　(5) 质量上要力求做到至少维护20年内不检修。