淺析干式變壓器與油浸式變壓器的優(yōu)劣

1、淺析干式變壓器與油浸式變壓器的優(yōu)劣【摘要】本文通過對干式電力變壓器、油浸式電力變壓器的特性，使用場合，變電所設計標準，經(jīng)濟本錢，冷卻介質，散熱情況，防火要求，絕緣級別等方面的分析，較全面地介紹了這兩種變壓器的優(yōu)缺點，為用戶提供了選用參考依據(jù)?！娟P鍵詞】干式變壓器；油浸變壓器；優(yōu)缺點；特性在建筑工程領域，變壓器是電力系統(tǒng)輸配電工程中不可缺少的設備之一，是改變電壓等級，減少電能在輸送過程中的損失和保證用電平安的重要設備。電力變壓器按照冷卻介質的不同分為油浸式變壓器和干式變壓器。1. 油浸變壓器的特點1油浸式變壓器是用變壓器油作為散熱介質的變壓器，在輸配電工程中油浸式變壓器在電力系統(tǒng)中的應用已經(jīng)有上

2、百年歷史。油浸式電力變壓器由于產(chǎn)品結構簡單，生產(chǎn)歷史悠久，制造和運行經(jīng)驗豐富，運行可靠等特點，成為目前世界上應用最廣泛的電氣設備之一。 在電力系統(tǒng)中運行的變壓器絕大多數(shù)都是油浸式變壓器。而干式變壓器顧名思義就是不使用變壓器油而以空氣為散熱介質的變壓器。2油浸式變壓器用變壓器油作為冷卻介質，變壓器運行時所產(chǎn)生的熱量由變壓器油傳導至金屬外殼而散發(fā)出去。有散熱快、傳導均勻、油的絕緣性能可恢復等優(yōu)點。但是油本身又有耐熱等級低、易燃和易老化的缺點，所以在使用變壓器油作為冷卻介質時有不少特定 要求。女口：放置變壓器的建筑物必須滿足建筑防火標準規(guī)定的耐火等級要求；必須有防止火災情況下由于油液流動造成火災蔓延

3、的措施；必須有撲救油料火災的滅火措施；必須有防止油料泄漏時污染環(huán)境的儲油池設施；日常工作中應有監(jiān)測絕緣油老化的檢測工作和定期的油料再生工作等等。根據(jù)?10KV及以下變電所設計標準?規(guī)定：可燃油油浸電力變壓器室的耐火等級應為一級非燃或難燃介質的電力變壓器室的耐火等級不應低于二級。 油浸電力變壓器室應有擋油設施， 室內變電所的每臺油量為 100Kg及以上的三相變壓器應在單 獨的變壓器室內。而且，可燃油油浸變壓器外廓與變壓器室墻壁和門最小凈距離也都有嚴 格的距離要求。油浸電力變壓器變電站的各種土建構筑物和防火隔離墻、儲油池等都是因為油的可燃性和流動性等特性設計的。另外，當變壓器室位于建筑物內時，可燃

4、油油浸電力變壓器室的門應為甲級防火門。這樣，每座變電站為了防止火災而設計的建筑投資自然就 大了許多。 3隨著科學技術的不斷開展和材料科學的進步， 近年來出現(xiàn)了全封閉油浸式變壓器， 如全密封 S9-M、S10-M、S11-M 等系列配電變壓器，它采用波紋油箱，變壓器油的熱脹冷縮 由波紋片的彈性調節(jié)， 與空氣隔絕， 根本克服了油料滲漏問題； 全封閉油浸式變壓器沒有呼 吸器， 解決了由于油與空氣接觸造成的油料氧化問題，延長了使用壽命；占地面積小， 節(jié)能 型，性能技術領先，采用優(yōu)質高導磁晶粒取向冷軋硅鋼片，與 S9 型同容量相比，空載損耗 降低30%,空載電流降低4070%,噪音降低58分貝A。但是，

5、由于它還是以油料作 為冷卻介質。設計時還必須遵守油浸式變壓器的相關標準要求。2. 干式變壓器的特點干式變壓器由于它的無油化, 降低了建筑物的耐火等級要求等優(yōu)點而受到廣泛歡迎。而且在有些特殊的環(huán)境中,只能使用干式變壓器。如標準規(guī)定 “多層或高層主體建筑內的變電 所宜選用不燃或難燃型的干式變壓器 等。所以在許多不允許使用油浸變壓器的場所,如地 下、高層建筑物室內等對防火要求較高的場所都可設計為干式變壓器。 現(xiàn)在的環(huán)氧樹脂澆注 干式變壓器已經(jīng)克服了絕緣材料耐熱等級低、 絕緣材料易老化龜裂等問題。 隨著絕緣材料的 不斷開展和材料性能的不斷提高,其絕緣耐熱等級可以到達H 級,這是油浸變壓器不可到達的技術

6、指標。其次干式變壓器與傳統(tǒng)油浸變壓器相比,有無油、難燃、防塵、耐潮、局部 放電量小等很多優(yōu)點。干式變壓器在應用中的特點： 1首先干式變壓器的優(yōu)點是,無油化和難然性,降低了火災危險等級?？梢詼p少在 防止火災方面的投資； 節(jié)約了相應的防災和土建投資。 而且由于干式變壓器沒有漏油問題而 減少了變壓器日常運行的檢修工作量, 如不需要定期檢測油質老化問題, 不需要換油。 降低 了日常維修費用。 2其次, 因為干式變壓器無吊芯作業(yè), 放置干式變壓器的房間可以降低建筑物高度, 減少了土建工程造價。 3 再次,根據(jù)標準規(guī)定 “不帶可燃油的上下壓配電裝置和非油浸電力變壓器,可設置 在同一房間內。 我們通常是將干

7、式變壓器與低壓配電設備或高壓配電設備共處一室,取消 獨立的變壓器房間,這樣做可以減少占地面積,節(jié)約工程總體造價。在工程應用中,干式變壓器相對油浸變壓器的缺乏：與油浸變壓器比擬, 環(huán)氧樹脂散熱性能相對較差。 不如油散熱器散熱性能均勻, 導熱性 能更好些。其測試點是固定干式變壓器的溫度監(jiān)測是依靠預先埋設于變壓器本體內的溫度傳感器,的，所以得到的溫度是特定位置的溫度。 對于可以出現(xiàn)的局部熱量集中監(jiān)測不到， 那么，監(jiān) 測儀所反映的溫度就不是準確的平均溫度。 而油浸變壓器的絕緣油是可流動的， 熱傳導是相 對均勻的。監(jiān)測儀所反映的溫度可以認為是平均溫度。與油浸變壓器絕緣油性能的易修復性和可恢復性比擬， 干

8、式變壓器絕緣材料是環(huán)氧樹脂 整體澆注結構， 其性能的損壞是不可恢復性的， 而絕緣材料又有老化和缺陷累計的缺點。 一 旦發(fā)生故障，變壓器將整體報廢。干式變壓器的制造工藝復雜、整體價格比油浸變壓器高。最后， 當油浸變壓器報廢后， 可拆卸成原始材料進行回收利用。 而干式變壓器的報廢舊 設備回收性能差，環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器目前還不可能回收。3. 干式變壓器在工程中的應用干式變壓器有很多優(yōu)點， 但是要在工程中合理使用就必須全面了解它所有的優(yōu)缺點。 因 為干式變壓器是一種新產(chǎn)品， 還缺乏時間的考驗； 絕緣老化的問題目前有些數(shù)據(jù)只是試驗室 的數(shù)據(jù)，缺乏實際使用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計。 因此，在工程應用中一定要慎之又慎

9、。 根據(jù)我們在實際 工程中使用干式變壓器的體會，總結以下幾點考前須知： 干式變壓器的結構決定了它的散熱性能較差，導致過負荷能力不高。油浸變壓器在過負荷160%的情況下允許運行15分鐘；而 “干式電力變壓器，其最大運行極限電流，不應超過倍銘牌額定電流 ，否那么就可能 造成對變壓器的損壞。在進行負荷計算時，一定要考慮各種不同類型變壓器的這些特性。干式電力變壓器運行時產(chǎn)生高溫， 直接影響變壓器壽命， 因此應特別注意監(jiān)視。 干式變 壓器運行時要求檢測的溫度與油浸變壓器的油溫不同， 干式變壓器即使在空載狀態(tài)下， 只要 對鐵芯溫度有影響的數(shù)據(jù)都要求檢測記錄下來， 因此它說明有局部溫度附加在變壓器上， 干

10、式變壓器的整體溫升與負載電流的增加不成比例。由于變壓器運行時的銅損將變成熱量散發(fā)出來，使變壓器自身成為一個不間斷的熱源， 散發(fā)到周圍環(huán)境中，使環(huán)境溫度不斷升高。1對于同室布置的干式變壓器與低壓配電裝置，由于低壓配電設備中的熱保護元件的適應溫度一般不宜超過40°C。當環(huán)境溫度超過 40°C時，低壓保護設備因溫度過高可能造 成開關的誤動作及縮短元件壽命。 此時開關不能按標定的額定電流工作。 如果采用降容使用開關保護定值恢復到額定值時， 此時因開關定值如果按照環(huán)境溫度隨時調整開關定值， 不僅工作的方法， 又將帶來環(huán)境溫度恢復正常以后， 已經(jīng)增大而不能正確保護電氣設備的問題。量太大

11、， 實際上因為溫度是隨時間變化的，所以隨著溫度變化隨時調整開關定值是不可操作的。2油浸式變壓器室的建筑高度，是為了滿足變壓器的吊芯作業(yè)，建筑物空間較高， 其進出風窗的中心高度差一般都比擬大， 滿足空氣對流的條件， 可以用空氣對流來降低變壓 器室室內溫度。 而干式變壓器的變電站， 因無變壓器吊芯作業(yè)， 所要求建筑物高度相對較低， 不能滿足空氣對流條件，無法利用空氣對流原理散熱。 3根據(jù)?干式電力變壓器選用、驗收、運行及維護規(guī)程?規(guī)定“安裝干式電力變壓器的室內應有獨立的通風系統(tǒng)。 變壓器應有以繞組溫度來控制風冷裝置適時投切的溫控裝置。 我們在實際設計時的做法就是在設計階段就充分注意變壓器室空氣流通

12、問題， 采取相應措施， 合理預留空氣流通風道， 保證室內良好通風， 使變壓器正常散熱， 使環(huán)境溫度滿足設備正常 運行時所需。在實際工程設計中，可以采取的措施如：安裝墻壁式通風機，加強室內通風， 降低整個室內溫度。 或者在變壓器上配置機械通風設備， 直接將變壓器產(chǎn)生的熱量通過風管 排出室外。另外，為了保證通風系統(tǒng)運行可靠，必須保證通風機電源的可靠。因此，規(guī)程要 求干式變壓器應配置 “有獨立電源的通風系統(tǒng)，當機械通風停止時，能發(fā)出遠方信號。 以保 證變壓器室的通風良好。 4總之，必須將變壓器散發(fā)出來的熱量送到室外， 防止變壓器室室內溫度不斷升高， 影響到其他配電設備的正常運行。在干式變壓器的使用中

13、， 對不同容量的變壓器， 最好選用不同結構形式的變壓器。 如小 功率的箔繞變壓器有散熱性能好、減少變壓器縱向力、磁損少、噪音低等優(yōu)點，但是隨著變 壓器容量的不斷增大，大容量變壓器抗短路能力差的弱點就逐漸突出。超過 2000KVA 的變 壓器從理論上就不可以使用箔繞。所以， 在工程應用時， 一定要根據(jù)具體情況，分別選用不 同結構形式的變壓器。對于干式變壓器絕緣耐熱等級的選擇。1干式變壓器絕緣耐熱等級越來越高，目前F級產(chǎn)品根本普及，H級產(chǎn)品也多有生產(chǎn)。作為技術指標， 這是一種科學技術的進步。但是在工程實際應用時，一定要考慮使用條 件和周圍環(huán)境的綜合情況。當變壓器選用 H 級時，與其連接的設備和其同

14、處一室的其他設 備是否也能承受 H 級絕緣的溫度。例如，是否選用了 H 級絕緣的電纜等。如果相關設備不 能滿足 H 級，那么設備運行時不允許到達 H 級溫度，這樣， H 級絕緣就沒有意義了。尤其是 當變壓器與其他設備同室布置時，雖然變壓器耐熱溫度可到達180。C,而當變壓器運行溫度真到達180°C時，環(huán)境溫度已遠遠超過了配電設備工作允許溫度。特別是帶有熱保護元件的產(chǎn)品， 由于產(chǎn)品工作原理就是在常溫條件下檢測溫度變化， 室溫超過常溫時， 電氣元件將受 環(huán)境溫度的影響而無法正常工作， 造成保護失常。 所以配電柜內的電氣元件絕不可能允許環(huán)境溫度到達180°C!如果為此而不將變壓器與配電柜同室布置，將H級絕緣的變壓器單獨設在獨立的變壓器室內，那么就表達不出干式變壓器變電站占地面積小的優(yōu)點了。 2一般情況下只有變壓器能到達H 級絕緣而其他相關設備還達不到 H 級絕緣時，單是變壓器到達 H 級絕緣就不能充分發(fā)揮它應有的作用，這實際上是一種浪費。對