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干式站用變壓器存在的問題及設計選型安裝建議
點擊次數：726 發布時間：2011-3-3
隨著電力技術的發展和科技進步， 人們對電力變壓器運行的安全、防火、無污染、少維護和使用壽命等要求越來越高。由于干式變壓器采用阻燃型絕緣材料，不存在液體泄漏和污染環境的問題，且干式變壓器結構簡單，維護和檢修較油浸變壓器方便，同時因其具有體積小、重量輕、占用空間少、安裝方便、低損耗及使用壽命長等特點， 因而得到了越來越廣泛的應用。
干式變壓器在平頂山地區的推廣應用起步較晚， 但干式變壓器作為站用變， 自2000 年以來在110kV 及以上變電站得到了廣泛應用。平頂山供電公司現有35kV 及以上變電站53 座，其中有21 座變電站的29 臺站用變采用了干式變壓器，干式變的型號主要是SC（B），容量達9 000 kVA。近兩年來，新建變電站的站用變一般采用干式變壓器。
2 干式站用變壓器運行現狀及存在的問題
平頂山供電公司現有干式變壓器38 臺，有的放置在室內自帶防護外殼，也有的直接布置在柜體內，運行條件各異，但總的來說現場實際運行情況良好，故障率較低，但是也發生了一些故障和異常。
2.1 溫升對干式變壓器的運行壽命的影響
樹脂干式變壓器繞組主要由導體（銅導線、銅箔等）、基體（環氧體系）和增強材料構成，經熱固化成型。溫度能夠改變各構成間的界面物理特征，降低物理強度。如果繞組匝間出現微觀裂痕，則會增加變壓器的局部放電量， 局部放電量的大小決定變壓器的壽命長短。一般干式變壓器的絕緣等級為F 級，其理論上的耐受溫度極限為155℃。超過這一極限繞組的物理強度會發生本質的轉折，也視為壽命終結。在實際應用中，由于結構、工藝等差異的影響，實際標準要低于理論上的155℃標準， 一般以110℃為安全極限。
2.2 中置式開關柜的散熱問題
從以往干式變壓器的事故分析可以看出， 主要是由于開關柜內通風不暢、散熱效果不好、環境溫度過高造成的。對平頂山供電公司匯源變電站兩臺干式變壓器運行狀況進行監測，匯1號、2 號站用變分別安裝在35kV 和10kV 的開關柜內，沒有裝設溫控器和散熱通風裝置，站用變間隔后柜箱體溫度，夏季達到40℃～50℃，里面的熱氣散不出來。通過查看使用說明書和《干式電力變壓器負載導則》，發現干式變壓器必須保證良好的自然通風， 干式變壓器按標準應配置溫度控制箱。運行中的變壓器發生異常聲響或超溫報警，應予重視并采取相應的措施。而匯源變兩臺站用變壓器不具備這些條件， 如果負載比較大， 中置式開關柜采用全封閉型結構， 對散熱很不利，一旦變壓器因高溫使絕緣老化擊穿，可能引起開關柜故障。
2.3 柜體間距小帶來的弊病
將干式變壓器布置于開關柜中， 可以減少占用面積，為了減小柜體尺寸，廠家通常采用復合絕緣材料等措施減小間距。然而，由于高壓開關柜內電場強度復雜，一定氣候條件會產生結露，發生閃絡后果嚴重。《3kV～110kV 高壓配電裝置設計規范》對屋內配電裝置的安全凈距按照電壓等級有明確的規定。近年來，電網建設速度加快，開關柜不斷增多，減小間距所帶來的弊病也日益凸現。
2.4 兩臺變比不同的變壓器不能并聯運行的問題
將一臺站用變設于10kV I 段母線，另一臺站用變設于35kV I 段母線（或35kV I 段母線某一小電源線路）。由于有電勢差的存在，在兩臺變壓器的二次繞組間便有環流產生，它不是負載電流，但卻要占據變壓器的容量，增加了變壓器的損耗，使變壓器的效率降低。當變比不相等時，由于環流的出現，不能使所有并聯的變壓器同時帶上額定負載， 使得并聯運行的變壓器容量得不到充分利用。所以分別設于35kV 母線和10kV 母線的兩臺變壓器由于變比不同，站用電低壓系統不能并聯運行。但實際上低壓系統往往需要雙路供電， 又不能做到每處都設置機械聯鎖，所以不能*杜絕并聯的情況。
3 干式變壓器設計選型及安裝的改進建議
3.1 干式變壓器應采取可靠的溫度控制保護措施
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被破壞， 是導致變壓器不能正常工作的主要原因之一， 因此對變壓器運行溫度的監測及其報警控制是十分重要的， 由于變壓器結構從內到外依次為：鐵心、低壓繞組和高壓繞組。而發熱源為鐵心和低壓繞組， 外表面的高壓繞組由于電流小而發熱很少。因此，使用普通的軸流式風扇吹變壓器表面和空調降溫效果不好。變壓器在制造時，已預留散熱風道， 只有配用的干變風冷溫控裝置，才能達到預期的效果。為適應變電站無人值班的要求， 建議對現有的干式站用變安裝風冷溫控系統，并對開關柜進行通風改造，溫度過高時應能自動啟動通風散熱裝置。
3.1.1 風機自動控制
通過預埋在低壓繞組zui熱處的Pt100 熱敏測溫電阻測取溫度信號。變壓器負載增大， 運行溫度上升，當繞組溫度達某一數值（此值可調，對F 級絕緣干變一般整定為110℃） 時， 系統自動啟動風機冷卻;當繞組溫度降低至某一數值（此值也可調，對F級絕緣干變一般整定在90℃）時，系統自動停止風機。
3.1.2 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，若達到某一高溫度值（此值也可根據工程設計調整， 通常整定在F 級絕緣所標稱溫度155℃）時，系統輸出超溫報警信號;若溫度繼續上升達某值（此值也可按工程設計調整， 通常整定在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，應使變壓器迅即跳閘。
3.1.3 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zui大值顯示，并可記錄歷史zui高溫度），可將zui高溫度以4mA~20mA 模擬量輸出， 若需傳輸至遠方（距離可達1 200m）計算機，可加配RS232C 計算機接口。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。
3.2 變壓器相間及對地安全凈距必須符合要求
對柜內布置的變壓器應根據《*公司十八項電網重大反事故措施》要求，高壓開關柜應選用“五防”功能完備的加強絕緣型產品，其外絕緣應滿足以下條件：空氣絕緣凈距離：≥125mm （ 對12kV），≥360mm（對40.5kV）。爬電比距：≥18mm/kV（對瓷質絕緣），≥20mm/kV（對有機絕緣）。在代莊變電站、申樓變電站投運前驗收時，曾發現變壓器柜內安全凈距不符合要求的情況， 建議對柜體進行了改正。所以在設備驗收時，對變壓器柜體內相間及對地電氣距離必須嚴格驗收， 保證符合要求。建議在以后的設計中， 變電站內應配置箱變或非封閉式干式變壓器， 條件允許時， 可設置站用變室，站用變單獨安裝在室內。對設置于變電所內的非封閉式干式變壓器，應符合《10kV 以下變電所設計規范》要求，應裝設高度不低于1.7m 的固定遮欄，遮欄網孔不應大于40mm×40mm。變壓器的外廓與遮欄的凈距不宜小于0.6m，變壓器之間的凈距不應小于1.0m。
隨著干式變壓器的大量推廣應用、不斷開拓創新，其生產制造技術也獲長足發展，未來的干式變壓器預計將獲得進一步發展和應用。通過筆者對干式站用變壓器運行中存在的問題的研究以及對設計選型安裝提出的建議，希望得到同行們在設備選型、設計、施工、驗收等環節的高度重視，改進設計和設備安裝方式，保障變電站安全、可靠運行。