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干式变压器:特性、防护及备用容量优化

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:干式变压器是指绕组线圈外的绝缘介质为固体或空气的电力变压器。根据使用环境特征及防护要求,干式变压器可选择不同的外壳。而利用干式变压器的过载能力,在考虑其备用容量时可予以压缩;在确定备用台数时亦可减少。

干式变压器:特性、防护及备用容量优化

简单地说,干式变压器就是指铁心和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器。

干式变压器是指绕组线圈外的绝缘介质为固体或空气的电力变压器。如图4-1-6所示,目前以固体成型为绝缘介质的使用较多。这类变压器具有难燃、耐潮、防霉、防尘、抗突发短路、有的还具有耐雷电冲击等特点,因而适用于高层建筑商业中心、医院、剧场、火车站、地下铁道、海上钻井平台等对防火要求较高的场所。

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图4-1-6 常见的干式变压器

干式变压器依靠空气对流进行冷却,一般用于局部照明、电子线路,在电力系统中,锅炉变压器、除灰变压器、除尘变压器、脱硫变压器等都是干式变压器,电压比为6000V/400V和10kV/400V,用于带额定电压380V的负载。

干式变压器的铁心通常采用高磁导率晶粒取向冷轧硅钢片、45°全斜接缝无冲孔结构,使空载损耗下降。铁心柱用绝缘带绑扎,铁心、夹件及其他金属构件均用环氧防锈漆喷涂,防潮、不生锈、耐腐蚀。

干式变压器的绕组可分铜绕组和铝绕组。固体成型的干式变压器,一、二次绕组缠绕玻璃纤维,在高真空、除湿、脱气条件下浇注环氧树脂,固化成型。绕组表面平滑、机械强度高、电气性能好。一、二次绕组间有冷却气道,采用155(F)级绝缘(最热点温度为155℃)工频耐压为标准型:28kV;加强型:35kV;雷电冲击耐压为75kV。

1.干式变压器的结构形式

(1)开启式 是一种常用的形式,其器身与大气直接接触,适应于比较干燥而洁净的室内,(环境温度20℃时,相对湿度不应超过85%),一般有空气自冷和风冷两种冷却方式。

(2)封闭式 器身处在封闭的外壳内,与大气不直接接触(由于密封,散热条件差,主要用于矿用,属于防爆型)。

(3)浇注式 用环氧树脂或其他树脂浇注作为主绝缘,它的结构简单、体积小,适用于较小容量的变压器。

2.干式变压器的防护方式

干式变压器的防护等级可分为IP00、IP20、IP23三个等级。

根据使用环境特征及防护要求,干式变压器可选择不同的外壳。通常选用IP20防护外壳,可防止直径大于12mm的固体异物及鼠、蛇、猫、雀等小动物进入,造成短路停电等恶性故障,为带电部分提供安全屏障。若须将变压器安装在户外,则可选用IP23防护外壳,除上述IP20防护功能外,更可防止与垂直线成60°角以内的水滴入。但IP23外壳会使变压器冷却能力下降,选用时要注意其运行容量的降低。

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2.第一位特征数字(见表4-1-2)

表4-1-2 第一位特征数字所代表的防护等级

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①对于第一位特征数字为3、4、5和6的情况,如果试具与壳内危险部件能保持足够的间隙,也可认为试验合格。

②物体试具的直径部分不得进入外壳的开口。

3.第二位特征数字

第二位特征数字所代表的防护等级见表4-1-3。

表4-1-3 第二位特征数字所代表的防护等级

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仅标志第二位特征数字为7或8的外壳不适合喷水(标志第二位特征数字为5或6),不必符合数字为5或6的要求,除非有表4-1-4的双标志。

表4-1-4 第二位特征数字的双标志

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①指外壳必须满足可防喷水又能短时或持续潜水的要求。

②指外壳仅仅对短时或持续潜水适合,而对喷水不适合。

3.冷却方式

干式变压器应安装在通风良好的环境。

干式变压器的冷却条件可分自然风冷(AN)和强迫风冷(AF),自然风冷时,变压器可在额定容量下长期连续运行。强迫风冷的配有专用的温控器控制风机的起停。强迫风冷条件下,变压器容量可提高40%~50%,适用于断续过负荷运行或应急事故过负荷运行。由于过负荷时负载损耗和阻抗电压增幅较大,处于非经济运行状态,故不应使其处于长时间连续过负荷运行。

4.温度控制系统

干式变压器的安全运行和使用寿命,很大程度上取决于变压器绕组绝缘的安全可靠。绕组温度超过绝缘耐受温度使绝缘破坏,是导致变压器不能正常工作的主要原因之一,因此对变压器的运行温度的监测及其报警控制是十分重要的。

(1)温度显示系统 通过预埋在低压绕组中的Pt100热敏电阻测取温度变化值,直接显示各相绕组温度(三相巡检及最大值显示,并可记录历史最高温度),可将最高温度以4~20mA模拟量输出,若需传输至远方(距离可达1200m)计算机,可加配计算机接口,1只变送器最多可同时监测31台变压器。系统的超温报警、跳闸也可由Pt100热敏传感电阻信号动作,进一步提高温控保护系统的可靠性

(2)风机自动控制 通过预埋在低压绕组最热处的Pt100热敏测温电阻测取温度信号。变压器负荷增大,运行温度上升,当绕组温度达110℃时,系统自动起动风机进行冷却;当绕组温度低至90℃时,系统自动停止风机。

(3)超温报警、跳闸 通过预埋在低压绕组中的Pt100非线性热敏测温电阻采集绕组或铁心温度信号。当变压器绕组温度继续升高,若达到155℃时,系统输出超温报警信号;若温度继续上升达170℃,变压器已不能继续运行,须向二次保护回路传输超温跳闸信号,应使变压器迅速跳闸。

5.过载能力

干式变压器的过载能力与环境温度、过载前的负载情况(起始负载)、变压器的绝缘散热情况和发热时间常数等有关,若有需要,可向生产厂索取干式变压器的过负荷曲线。

如何利用其过载能力呢?提出两点供参考:

(1)选择计算变压器容量时可适当减小 充分考虑某些轧钢、焊接等设备短时冲击过负荷的可能性——尽量利用干式变压器的较强过载能力而减小变压器容量;对某些不均匀负荷的场所,如供夜间照明等为主的居民区、文化娱乐设施以及空调和白天照明为主的商场等,可充分利用其过载能力,适当减小变压器容量,使其主运行时间处于满载或短时过载。

(2)可减少备用容量或台数 在某些场所,对变压器的备用系数要求较高,使得工程选配的变压器容量大、台数多。而利用干式变压器的过载能力,在考虑其备用容量时可予以压缩;在确定备用台数时亦可减少。变压器处于过载运行时,一定要注意监测其运行温度:若温度上升达155℃(有报警发出)即应采取减载措施(减去某些次要负荷),以确保对主要负荷的安全供电。

6.应用现状

干式变压器因没有油,也就没有火灾、爆炸、污染等问题,故电气规范、规程等均不要求干式变压器置于单独房间内。损耗和噪声降到了新的水平,更为变压器与低压屏置于同一配电室内创造了条件。

目前,我国树脂绝缘干式变压器年产量已达10000MVA,成为世界上干式变压器产销量最大的国家之一。干式变压器现已被广泛应用于电站、工厂、医院等几乎所有供电系统中。随着低噪(2500kVA以下配电变压器噪声已控制在50dB以内)、节能(空载损耗降低达25%)的SC(B)9系列的推广应用,使得我国干式变压器的性能指标及其制造技术已达到世界先进水平。

7.型号说明

目前我国10kV系统常用的环氧树脂浇注的干式变压器主要有SC、SCL、SCB、SCR等型号(S表示此变压器为三相变压器,如果S换成D则表示此变压器为单相。C表示此变压器的绕组为树脂浇注成型固体。B是铜箔绕组,如果是R则表示为包绕式绕组,如果是L则表示为铝线绕组,如果是Z则表示为有载调压,铜线绕组不标)。容量为50~2500 kVA干式变压器的技术数据及外形尺寸可查阅有关电气设备手册或产品说明书。

干式变压器的工作原理与运行特性与油浸式变压器相同。

8.干式变压器和油浸式变压器的比较(见表4-1-5)

表4-1-5 干式变压器和油浸式变压器比较

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(续)

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