節(jié)能型變壓器在電力系統(tǒng)中的運用與分析

白子英

【摘 要】變壓器是電力系統(tǒng)中重要的電氣設備。它不僅是電能傳輸設備，同時也是耗能設備。因此對變壓器的性能及品質參數(shù)必須做充分的了解，以利于科學、合理的選用變壓器。

【關鍵詞】節(jié)能；變壓器；性能與結構；能耗

1.節(jié)能型變壓器的概念

“節(jié)能型變壓器”是性能參數(shù)空載、負載損耗均比GB/T6451平均下降10%以上的三相油浸式電力變壓器（10kV及35kV電壓等級）；產品性能參數(shù)空載、負載損耗比Gwr10228（組I）平均降低 10%以上的干式變壓器。

2.節(jié)能型變壓器的類型和優(yōu)點

我國變壓器的發(fā)展經歷了幾個階段，國家在節(jié)能方面的重視從未發(fā)生過改變。上世紀80年代中期，我國政府強制性地采用S7系列低損耗配電變壓器在全國范圍內淘汰正在電網運行的JB1300-73和JB500-64標準的高能耗變壓器。從1998年開始，我國政府又不惜代價地在全國推行兩網改造，用S9系列配電變壓器取代S7系列。與S9一樣，作為第七代節(jié)能產品的還有非晶合金變壓器、卷鐵心變壓器、全密封變壓器等。

但這先后兩次全國大規(guī)模的更新?lián)Q代，新產品僅比老產品降低空載損耗約8～15。目前市場上已出現(xiàn)了比S9系列更節(jié)能的產品，如S10、S11系列等。節(jié)能在變壓器領域仍在繼續(xù)。

卷鐵心配電變壓器（sll型）。

這種變壓器早在60年代已被一些發(fā)達國家所采用，近年來在我國逐漸推廣，在國家電網第二期農網改造中尤為突出。卷鐵心變壓器的優(yōu)點：降低變壓器空載損耗約10-25%，依變壓器容量而變；降低空載電流，一般為疊片鐵心的5O%；變壓器噪音顯著降低，小型變壓器可做到37-42dB，減少對城鎮(zhèn)噪音污染。

a.單相配電變壓器（D1O型）

此類變壓器多為柱上式，便于安裝并靠近負荷中心，通常為少維護的密封式。與同容量三相變壓器相比，空載損耗和負載損耗都小，有效材料用量也少，價格低20—30%。

b.非晶合金配電變壓器

非晶合金配電變壓器的空載損耗昆硅鋼片的下降70—80%，至今未全面推廣使用的根本原因是價格較高。

c.干式配電變壓器

由于結構簡單、維護方便、防火阻燃、防塵等特點，被廣泛應用在對安全運行有較高要求的場合。主要有兩類產品；環(huán)氧樹脂干式變壓器和浸漬式干式變壓器（或稱做Nomex紙型）。

3.干式配電變壓器（SCB系列）的特點及結構

3.1干式變壓器的概念

干式變壓器是依靠空氣對流進行冷卻，一般用于局部照明、電子線路、機械設備等變壓器，在電力系統(tǒng)中，一般汽機變壓器、鍋爐變壓器、除灰變壓器、除塵變壓器、脫硫變壓器等都是干式變壓器，變比為6000V/400V和10KV/400V，用于帶額定電壓380V的負載。簡單的說干式變壓器就是指鐵芯和繞組不浸漬在絕緣油中的變壓器。

3.2干式變壓器形式

a.開啟式：是一種常用的形式，其器身與大氣直接接觸，適應于比較干燥而潔凈的室內，（環(huán)境溫度20度時，相對濕度不應超過85%），一般有空氣自冷和風冷兩種冷卻方式。

b.封閉式：器身處在封閉的外殼內，與大氣不直接接觸 （由于密封，散熱條件差，主要用于礦用它屬于是防爆型的）。

c.澆注式：用環(huán)氧樹脂或其它樹脂澆注作為主絕緣，它結構簡單，體積小，適用于較小容量的變壓器。

3.3干式變壓器特點及結構

相對于油式變壓器，干式變壓器因沒有油，也就沒有火災、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。特別是新的系列，損耗和噪聲降到了新的水平，更為變壓器與低壓屏置于同一配電室內創(chuàng)造了條件。

a.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使絕緣破壞，是導致變壓器不能正常工作的主要原因之一，因此對變壓器的運行溫度的監(jiān)測及其報警控制是十分重要的。

b.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IP23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。若須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。

c.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（AN）和強迫空氣冷卻（AF）。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，處于非經濟運行狀態(tài)，故不應使其處于長時間連續(xù)過負荷運行。

d.干式變壓器的過載能力

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，若有需要，可向生產廠索取干變的過負荷曲線。

目前，我國樹脂絕緣干式變壓器年產量已達10000MVA，成為世界上干式變壓器產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）、節(jié)能（空載損耗降低達25%）的SC（B）9系列的推廣應用，使得我國干式變壓器的性能指標及其制造技術已達到世界先進水平。

4.干式變壓器的發(fā)展前景

隨著干式變壓器的推廣應用，其生產制造技術也獲得長足發(fā)展，可以預測，未來的干式變壓器將在如下幾方面獲得進一步發(fā)展。

a.節(jié)能低噪：隨著新的低耗硅鋼片，箔式繞組結構，階梯鐵芯接縫，環(huán)境保護要求，噪聲研究的深入，以及計算機優(yōu)化設計等新材料、新工藝、新技術的引入，將使未來的干式變壓器更加節(jié)能、更加寧靜。

b.高可靠性：提高產品質量和可靠性，將是人們的不懈追求。

c.環(huán)保特性認證：以歐洲標準HD464為基礎，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。

d.大容量：從50～2500kVA配電變壓器為主的干式變壓器，向10000～20000kVA/35kV電力變壓器拓展，隨著城市用電負荷不斷增加，城網區(qū)域變電所越來越深入城市中心區(qū)、居民小區(qū)、大型廠礦等負荷中心，35kV大容量的小區(qū)中心供電電力變壓器將獲廣泛應用。

e.多功能組合：從單一變壓器向帶有風冷、保護外殼、溫度計算機接口、零序互感器、功率計量、封閉母線及側出線等多功能組合式變壓器發(fā)展。

f.多領域發(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及多用途領域發(fā)展。其中，用于城市地鐵及軌道交通的干式牽引變壓器，電壓有10、20和35kV三個等級，容量有800、2500和3300kVA，為減少諧波污染，從12脈波整流發(fā)展到24脈波整流；舉世矚目的長江三峽世界最大的840000kW發(fā)電機的勵磁變壓器，已由順特廠研制成功，并通過了國家驗收。

可以預言，21世紀的配電變壓器將屬于性能優(yōu)越、低噪聲及節(jié)能的樹脂絕緣干式變壓器。