淺議泵站干式變壓器的特點和選用

徐志浩 李文華

（連云港市臨洪水利工程管理處 連云港 222002 連云港市建筑設(shè)計院 連云港 222000）

一、概述

連云港市原臨洪東泵站主要承擔(dān)薔薇河流域1045km2的內(nèi)澇強排任務(wù)，也是確保連云港市市區(qū)及東隴海鐵路防洪安全的關(guān)鍵工程。工程于1978年動工興建，1980年停緩建，1992年續(xù)建，2000年通過工程竣工驗收并交付使用。該泵站原備有機組12臺套，水泵葉輪直徑3.1m，電動機功率3000kW，設(shè)計抽排能力300m3/s，最大抽排能力360m3/s，總裝機容量36000kW。由于原泵站建設(shè)周期過長，許多設(shè)備目前已屬淘汰產(chǎn)品,工程運行中存在許多隱患。2009年2月江蘇省水利廳組織專家對臨洪東泵站進行了安全鑒定，評定臨洪東泵站建筑物為二類建筑物，機電設(shè)備為三類設(shè)備，綜合評定臨洪東泵站為三類泵站。2009年2月11日被列入2009年泵站更新改造項目。

連云港市原臨洪東泵站所使用的主變、站用變和整流變都為油浸式變壓器。油浸變壓器構(gòu)造復(fù)雜、管理麻煩，運行中要監(jiān)視變壓器的油位、油色。若需補油，多數(shù)情況下還需真空注油，噪聲大，內(nèi)部故障的監(jiān)視也不直觀，在以往的工程運行和維護中都出現(xiàn)過類似問題。而干式變壓器與油浸式變壓器相比有眾多優(yōu)點，其性能優(yōu)越、使用維護方便、噪聲低且節(jié)電。目前，干式變壓器的生產(chǎn)能力從50～2500kVA容量逐步向10000～20000kVA/35kV容量電力變壓器拓展，水泵站不僅可選用干式變壓器作為整流變、站所變，而且選用干式變壓器作為主變亦已成為可能。2009年2月，受連云港市水利局委托，水利部上?？睖y設(shè)計研究院對臨洪東泵站更新改造工程進行了初步設(shè)計，其中根據(jù)建設(shè)單位要求和相關(guān)技術(shù)規(guī)范、規(guī)定,在設(shè)計文件中提出該工程的整流變、所變采用新型的干式變壓器替代原來的油浸式變壓器。

二、干式變壓器的特點

目前，干式變壓器主要適用于商業(yè)大廈、高層建筑、機場、工礦企業(yè)、發(fā)電廠、石油平臺、地鐵和隧道等重要及具有特殊防火要求的場所，也可和開關(guān)柜組成箱式變電站。干式變壓器有以下幾個特點：

1.節(jié)能低噪

隨著新的低耗硅鋼片、箔式繞組結(jié)構(gòu)、階梯鐵心接縫、環(huán)境保護要求和噪聲研究的深入，及計算機優(yōu)化設(shè)計等新材料、新工藝、新技術(shù)的引入，將使未來的干式變壓器更加節(jié)能、更加寧靜。

2.高可靠性

在電磁場計算、澆注工藝、熱點溫升、局放機理、質(zhì)保體系及可靠性工程等方面進行大量研究的基礎(chǔ)上，將進一步提高干式變壓器的可靠性。

3.環(huán)保特性認證

在歐洲標(biāo)準(zhǔn)HD464的基礎(chǔ)上，開展干式變壓器的耐氣候（C0、C1、C2）、耐環(huán)境（E0、E1、E2）及耐火（F0、F1、F2）特性的研究與認證，將使干式變壓器對使用環(huán)境要求越來越低。

4.多功能組合

從單一變壓器向帶有風(fēng)冷、保護外殼、溫度計算機接口、零序互感器、功率計量、封閉母線等多功能組合式變壓器發(fā)展，使得干式變壓器比油浸變壓器技術(shù)更先進，安裝更簡單，維護更方便。

5.多領(lǐng)域發(fā)展

從以配電變壓器為主，向發(fā)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發(fā)展。

三、改造工程中選擇干式變壓器所涉及問題

在我國應(yīng)用最為廣泛的環(huán)氧樹脂絕緣干式變壓器年產(chǎn)量已達10000MVA，我國已成為世界上干式變壓器產(chǎn)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(nèi)）、節(jié)能（空載損耗降低達25%）的SC（B）9系列的推廣應(yīng)用，我國干式變壓器的性能指標(biāo)及制造技術(shù)已達到世界先進水平。根據(jù)多年來其他水利泵站干式變壓器的使用情況和設(shè)計單位及中標(biāo)廠家的資料介紹，筆者認為臨洪東泵站更新改造工程在選擇干式變壓器的過程中，有以下問題值得注意和探討：

1.充分利用干式變壓器的過載能力，可適當(dāng)減小干變?nèi)萘亢蛡溆门_數(shù)

干式變壓器的過載能力與環(huán)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(fā)熱時間常數(shù)等有關(guān)。

（1）選擇計算變壓器容量時可適當(dāng)減小某些輔助設(shè)備（如供水泵、排水泵、勵磁系統(tǒng)、閘門起吊機、行車等設(shè)備）投運時造成的短時沖擊過負荷的影響，盡量利用干式變壓器有較強過載能力的特點，適當(dāng)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(shù)。在某些場所，由于對變壓器的備用系數(shù)要求較高，使得工程選配的變壓器容量大，臺數(shù)多。而利用干變過載能力，在考慮其備用容量時應(yīng)予以壓縮，在確定備用臺數(shù)時亦可減少。變壓器處于過載運行時，一定要注意監(jiān)測其運行溫度。若溫度上升達155℃（有報警發(fā)出）應(yīng)立即采取減載措施（切除某些次要負荷），以確保對主設(shè)備的安全供電。

（3）選擇最佳的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(zāi)、爆炸、污染等問題，故電氣規(guī)范、規(guī)程等均不要求干式變壓器置于單獨房間內(nèi)。特別是新的SC（B）9系列，損耗和噪聲降到了新的水平，也為變壓器與低壓屏置于同一配室內(nèi)創(chuàng)造了條件。為適應(yīng)這一情況，有些變壓器廠家在推出SC（B）8系列新產(chǎn)品的同時，在其《干式變壓器技術(shù)手冊》上向客戶推出了標(biāo)準(zhǔn)封閉母線、標(biāo)準(zhǔn)橫排側(cè)出線以及標(biāo)準(zhǔn)立排側(cè)出線等多種低壓出線方式，使低壓出線方式得到進一步完善。

2.合理選用干式變壓器的防護方式

根據(jù)使用環(huán)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。若需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(nèi)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.科學(xué)設(shè)置干式變壓器的溫度控制系統(tǒng)

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絕緣破壞，是導(dǎo)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(jiān)測及其報警控制是十分重要的，溫控系統(tǒng)設(shè)置可參照下列要求進行。

（1）風(fēng)機自動控制通過預(yù)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(dāng)繞組溫度達110℃時，系統(tǒng)自動起動風(fēng)機冷卻；當(dāng)繞組溫度低至90℃時，系統(tǒng)自動停止風(fēng)機。

（2）超溫報警、跳閘通過預(yù)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(dāng)變壓器繞組溫度繼續(xù)升高，若達到155℃時，系統(tǒng)輸出超溫報警信號，若溫度繼續(xù)上升達170℃，變壓器已不能繼續(xù)運行，須向二次保護回路輸送超溫跳閘信號，應(yīng)使變壓器迅速跳閘。

（3）溫度顯示系統(tǒng)通過預(yù)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，若泵站采用微機監(jiān)控系統(tǒng)，亦可將干式變壓器的溫度以4～20mA模擬量輸出，傳輸至遠方計算機。系統(tǒng)的超溫報警、跳閘也可由Ptl00熱敏傳感電阻信號動作，進一步提高溫控保護系統(tǒng)的可靠性。

4.根據(jù)負荷運行狀況，配置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和強迫風(fēng)冷。自然空冷時，變壓器可在額定容量下長期連續(xù)運行，強迫風(fēng)冷時，變壓器輸出容量可提高50%，適用于斷續(xù)過負荷運行，或應(yīng)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(jīng)濟運行狀態(tài)，故不應(yīng)使其處于長時間連續(xù)過負荷運行■