淺析干式變壓器與油浸式變壓器的優(yōu)劣[相關(guān)知識(shí)]

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(guò)對(duì)干式電力變壓器、油浸式電力變壓器的特性，使用場(chǎng)合，變電所設(shè)計(jì)規(guī)范，經(jīng)濟(jì)成本，冷卻介質(zhì)，散熱情況，防火要求，絕緣級(jí)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(diǎn)，為用戶提供了選用參考依據(jù)。【關(guān)鍵詞】干式變壓器；油浸變壓器；優(yōu)缺點(diǎn)；特性在建筑工程領(lǐng)域，變壓器是電力系統(tǒng)輸配電工程中不可缺少的設(shè)備之一，是改變電壓等級(jí)，減少電能在輸送過(guò)程中的損失和保證用電安全的重要設(shè)備。電力變壓器按照冷卻介質(zhì)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(diǎn)（1）油浸式變壓器是用變壓器油作為散熱介質(zhì)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(yīng)用已經(jīng)

2、有上百年歷史。油浸式電力變壓器由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)歷史悠久，制造和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富，運(yùn)行可靠等特點(diǎn)，成為目前世界上應(yīng)用最廣泛的電氣設(shè)備之一。在電力系統(tǒng)中運(yùn)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(zhì)的變壓器。（2）油浸式變壓器用變壓器油作為冷卻介質(zhì)，變壓器運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的熱量由變壓器油傳導(dǎo)至金屬外殼而散發(fā)出去。有散熱快、傳導(dǎo)均勻、油的絕緣性能可恢復(fù)等優(yōu)點(diǎn)。但是油本身又有耐熱等級(jí)低、易燃和易老化的缺點(diǎn)，所以在使用變壓器油作為冷卻介質(zhì)時(shí)有不少特定要求。如：放置變壓器的建筑物必須滿足建筑防火規(guī)范規(guī)定的耐火等級(jí)要求；必須有防止火災(zāi)情況下由于油液流動(dòng)造成火災(zāi)蔓

3、延的措施；必須有撲救油料火災(zāi)的滅火措施；必須有防止油料泄漏時(shí)污染環(huán)境的儲(chǔ)油池設(shè)施；日常工作中應(yīng)有監(jiān)測(cè)絕緣油老化的檢測(cè)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(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：“可燃油油浸電力變壓器室的耐火等級(jí)應(yīng)為一級(jí)非燃（或難燃）介質(zhì)的電力變壓器室的耐火等級(jí)不應(yīng)低于二級(jí)?！薄坝徒娏ψ儔浩魇覒?yīng)有擋油設(shè)施，室內(nèi)變電所的每臺(tái)油量為100Kg及以上的三相變壓器應(yīng)在單獨(dú)的變壓器室內(nèi)?！倍?，可燃油油浸變壓器外廓與變壓器室墻壁和門(mén)最小凈距離也都有嚴(yán)格的距離要求。油浸電力變壓器變電站的各種土建構(gòu)筑物和防火隔離墻、儲(chǔ)油池等都是因?yàn)橛偷目扇夹院土鲃?dòng)性等特性設(shè)計(jì)的。另外，“當(dāng)變壓器室位于建筑物內(nèi)時(shí)，可

4、燃油油浸電力變壓器室的門(mén)應(yīng)為甲級(jí)防火門(mén)?！边@樣，每座變電站為了防止火災(zāi)而設(shè)計(jì)的建筑投資自然就大了許多。（3）隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和材料科學(xué)的進(jìn)步，近年來(lái)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(diào)節(jié)，與空氣隔絕，基本克服了油料滲漏問(wèn)題；全封閉油浸式變壓器沒(méi)有呼吸器，解決了由于油與空氣接觸造成的油料氧化問(wèn)題，延長(zhǎng)了使用壽命；占地面積小，節(jié)能型，性能技術(shù)領(lǐng)先，采用優(yōu)質(zhì)高導(dǎo)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，由于它還是以油料作為冷

5、卻介質(zhì)。設(shè)計(jì)時(shí)還必須遵守油浸式變壓器的相關(guān)規(guī)范要求。2. 干式變壓器的特點(diǎn)干式變壓器由于它的無(wú)油化，降低了建筑物的耐火等級(jí)要求等優(yōu)點(diǎn)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。如規(guī)范規(guī)定“多層或高層主體建筑內(nèi)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(chǎng)所，如地下、高層建筑物室內(nèi)等對(duì)防火要求較高的場(chǎng)所都可設(shè)計(jì)為干式變壓器?，F(xiàn)在的環(huán)氧樹(shù)脂澆注干式變壓器已經(jīng)克服了絕緣材料耐熱等級(jí)低、絕緣材料易老化龜裂等問(wèn)題。隨著絕緣材料的不斷發(fā)展和材料性能的不斷提高，其絕緣耐熱等級(jí)可以達(dá)到H級(jí)，這是油浸變壓器不可達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)。其次干式變壓器與傳統(tǒng)油浸變壓器相比，有

6、無(wú)油、難燃、防塵、耐潮、局部放電量小等很多優(yōu)點(diǎn)。2.1干式變壓器在應(yīng)用中的特點(diǎn)：（1）首先干式變壓器的優(yōu)點(diǎn)是，無(wú)油化和難然性，降低了火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)?？梢詼p少在防止火災(zāi)方面的投資；節(jié)約了相應(yīng)的防災(zāi)和土建投資。而且由于干式變壓器沒(méi)有漏油問(wèn)題而減少了變壓器日常運(yùn)行的檢修工作量，如不需要定期檢測(cè)油質(zhì)老化問(wèn)題，不需要換油。降低了日常維修費(fèi)用。（2）其次，因?yàn)楦墒阶儔浩鳠o(wú)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(jià)。（3）再次，根據(jù)規(guī)范規(guī)定“不帶可燃油的高低壓配電裝置和非油浸電力變壓器，可設(shè)置在同一房間內(nèi)。”我們通常是將干式變壓器與低壓配電設(shè)備或高壓配電設(shè)備共處一室，取消獨(dú)立的變壓器

7、房間，這樣做可以減少占地面積，節(jié)約工程總體造價(jià)。2.2在工程應(yīng)用中，干式變壓器相對(duì)油浸變壓器的不足：2.2.1與油浸變壓器比較，環(huán)氧樹(shù)脂散熱性能相對(duì)較差。不如油散熱器散熱性能均勻，導(dǎo)熱性能更好些。2.2.2干式變壓器的溫度監(jiān)測(cè)是依靠預(yù)先埋設(shè)于變壓器本體內(nèi)的溫度傳感器，其測(cè)試點(diǎn)是固定的，所以得到的溫度是特定位置的溫度。對(duì)于可以出現(xiàn)的局部熱量集中監(jiān)測(cè)不到，那么，監(jiān)測(cè)儀所反映的溫度就不是準(zhǔn)確的平均溫度。而油浸變壓器的絕緣油是可流動(dòng)的，熱傳導(dǎo)是相對(duì)均勻的。監(jiān)測(cè)儀所反映的溫度可以認(rèn)為是平均溫度。2.2.3與油浸變壓器絕緣油性能的易修復(fù)性和可恢復(fù)性比較，干式變壓器絕緣材料是環(huán)氧樹(shù)脂整體澆注結(jié)構(gòu)，其性能的損

8、壞是不可恢復(fù)性的，而絕緣材料又有老化和缺陷累計(jì)的缺點(diǎn)。一旦發(fā)生故障，變壓器將整體報(bào)廢。2.2.4干式變壓器的制造工藝復(fù)雜、整體價(jià)格比油浸變壓器高。2.2.5最后，當(dāng)油浸變壓器報(bào)廢后，可拆卸成原始材料進(jìn)行回收利用。而干式變壓器的報(bào)廢舊設(shè)備回收性能差，環(huán)氧樹(shù)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(yīng)用干式變壓器有很多優(yōu)點(diǎn)，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(diǎn)。因?yàn)楦墒阶儔浩魇且环N新產(chǎn)品，還缺乏時(shí)間的考驗(yàn)；絕緣老化的問(wèn)題目前有些數(shù)據(jù)只是試驗(yàn)室的數(shù)據(jù)，缺乏實(shí)際使用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)。因此，在工程應(yīng)用中一定要慎之又慎。根據(jù)我們?cè)趯?shí)際工程中使用干式變壓器的體會(huì)，總結(jié)以下幾點(diǎn)注意事

9、項(xiàng)：3.1干式變壓器的結(jié)構(gòu)決定了它的散熱性能較差，導(dǎo)致過(guò)負(fù)荷能力不高。油浸變壓器在過(guò)負(fù)荷160%的情況下允許運(yùn)行15分鐘；而“干式電力變壓器，其最大運(yùn)行極限電流，不應(yīng)超過(guò)1.5倍銘牌額定電流”，否則就可能造成對(duì)變壓器的損壞。在進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，一定要考慮各種不同類(lèi)型變壓器的這些特性。3.2干式電力變壓器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生高溫，直接影響變壓器壽命，因此應(yīng)特別注意監(jiān)視。干式變壓器運(yùn)行時(shí)要求檢測(cè)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(duì)鐵芯溫度有影響的數(shù)據(jù)都要求檢測(cè)記錄下來(lái)，因此它表明有部分溫度附加在變壓器上，干式變壓器的整體溫升與負(fù)載電流的增加不成比例。3.3由于變壓器運(yùn)行時(shí)的銅損將變

10、成熱量散發(fā)出來(lái)，使變壓器自身成為一個(gè)不間斷的熱源，散發(fā)到周?chē)h(huán)境中，使環(huán)境溫度不斷升高。（1）對(duì)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(shè)備中的熱保護(hù)元件的適應(yīng)溫度一般不宜超過(guò)40C。當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)40C時(shí)，低壓保護(hù)設(shè)備因溫度過(guò)高可能造成開(kāi)關(guān)的誤動(dòng)作及縮短元件壽命。此時(shí)開(kāi)關(guān)不能按標(biāo)定的額定電流工作。如果采用降容使用的辦法，又將帶來(lái)環(huán)境溫度恢復(fù)正常以后，開(kāi)關(guān)保護(hù)定值恢復(fù)到額定值時(shí)，此時(shí)因開(kāi)關(guān)定值已經(jīng)增大而不能正確保護(hù)電氣設(shè)備的問(wèn)題。如果按照環(huán)境溫度隨時(shí)調(diào)整開(kāi)關(guān)定值，不僅工作量太大，實(shí)際上因?yàn)闇囟仁请S時(shí)間變化的，所以隨著溫度變化隨時(shí)調(diào)整開(kāi)關(guān)定值是不可操作的。（2）油浸式變壓器室的建筑高度

11、，是為了滿足變壓器的吊芯作業(yè)，建筑物空間較高，其進(jìn)出風(fēng)窗的中心高度差一般都比較大，滿足空氣對(duì)流的條件，可以用空氣對(duì)流來(lái)降低變壓器室室內(nèi)溫度。而干式變壓器的變電站，因無(wú)變壓器吊芯作業(yè)，所要求建筑物高度相對(duì)較低，不能滿足空氣對(duì)流條件，無(wú)法利用空氣對(duì)流原理散熱。（3）根據(jù)干式電力變壓器選用、驗(yàn)收、運(yùn)行及維護(hù)規(guī)程規(guī)定“安裝干式電力變壓器的室內(nèi)應(yīng)有獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)。變壓器應(yīng)有以繞組溫度來(lái)控制風(fēng)冷裝置適時(shí)投切的溫控裝置?！蔽覀?cè)趯?shí)際設(shè)計(jì)時(shí)的做法就是在設(shè)計(jì)階段就充分注意變壓器室空氣流通問(wèn)題，采取相應(yīng)措施，合理預(yù)留空氣流通風(fēng)道，保證室內(nèi)良好通風(fēng)，使變壓器正常散熱，使環(huán)境溫度滿足設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)所需。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)

12、中，可以采取的措施如：安裝墻壁式通風(fēng)機(jī)，加強(qiáng)室內(nèi)通風(fēng)，降低整個(gè)室內(nèi)溫度。或者在變壓器上配置機(jī)械通風(fēng)設(shè)備，直接將變壓器產(chǎn)生的熱量通過(guò)風(fēng)管排出室外。另外，為了保證通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行可靠，必須保證通風(fēng)機(jī)電源的可靠。因此，規(guī)程要求干式變壓器應(yīng)配置“有獨(dú)立電源的通風(fēng)系統(tǒng)，當(dāng)機(jī)械通風(fēng)停止時(shí)，能發(fā)出遠(yuǎn)方信號(hào)?！币员ＷC變壓器室的通風(fēng)良好。（4）總之，必須將變壓器散發(fā)出來(lái)的熱量送到室外，避免變壓器室室內(nèi)溫度不斷升高，影響到其他配電設(shè)備的正常運(yùn)行。3.4在干式變壓器的使用中，對(duì)不同容量的變壓器，最好選用不同結(jié)構(gòu)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(diǎn)，但是隨著變壓器容量的不

13、斷增大，大容量變壓器抗短路能力差的弱點(diǎn)就逐漸突出。超過(guò)2000KVA的變壓器從理論上就不可以使用箔繞。所以，在工程應(yīng)用時(shí)，一定要根據(jù)具體情況，分別選用不同結(jié)構(gòu)形式的變壓器。3.5對(duì)于干式變壓器絕緣耐熱等級(jí)的選擇。（1）干式變壓器絕緣耐熱等級(jí)越來(lái)越高，目前F級(jí)產(chǎn)品基本普及，H級(jí)產(chǎn)品也多有生產(chǎn)。作為技術(shù)指標(biāo)，這是一種科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。但是在工程實(shí)際應(yīng)用時(shí)，一定要考慮使用條件和周?chē)h(huán)境的綜合情況。當(dāng)變壓器選用H級(jí)時(shí)，與其連接的設(shè)備和其同處一室的其他設(shè)備是否也能承受H級(jí)絕緣的溫度。例如，是否選用了H級(jí)絕緣的電纜等。如果相關(guān)設(shè)備不能滿足H級(jí)，則設(shè)備運(yùn)行時(shí)不允許達(dá)到H級(jí)溫度，這樣，H級(jí)絕緣就沒(méi)有意義了。尤其

14、是當(dāng)變壓器與其他設(shè)備同室布置時(shí)，雖然變壓器耐熱溫度可達(dá)到180C，而當(dāng)變壓器運(yùn)行溫度真達(dá)到180C時(shí)，環(huán)境溫度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了配電設(shè)備工作允許溫度。特別是帶有熱保護(hù)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(cè)溫度變化，室溫超過(guò)常溫時(shí)，電氣元件將受環(huán)境溫度的影響而無(wú)法正常工作，造成保護(hù)失常。所以配電柜內(nèi)的電氣元件絕不可能允許環(huán)境溫度達(dá)到180C！如果為此而不將變壓器與配電柜同室布置，將H級(jí)絕緣的變壓器單獨(dú)設(shè)在獨(dú)立的變壓器室內(nèi)，那么就體現(xiàn)不出干式變壓器變電站占地面積小的優(yōu)點(diǎn)了。（2）一般情況下只有變壓器能達(dá)到H級(jí)絕緣而其他相關(guān)設(shè)備還達(dá)不到H級(jí)絕緣時(shí)，單是變壓器達(dá)到H級(jí)絕緣就不能充分發(fā)揮它應(yīng)有的作用，這實(shí)際上是一種浪費(fèi)。對(duì)此，在實(shí)