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(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)濟本錢，冷卻介質(zhì)，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(guān)鍵詞】干式變壓器；油浸變壓器；優(yōu)缺點；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，減少電能在輸送過程中的損失和保證用電平安的重要設(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)有上

2、百年歷史。油浸式電力變壓器由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(yīng)用最廣泛的電氣設(shè)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(zhì)的變壓器。2油浸式變壓器用變壓器油作為冷卻介質(zhì)，變壓器運行時所產(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。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(zhì)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的耐火等級要求；必須有防止火災(zāi)情況下由于油液流動造成火災(zāi)蔓延

3、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污染環(huán)境的儲油池設(shè)施；日常工作中應(yīng)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(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?規(guī)定：可燃油油浸電力變壓器室的耐火等級應(yīng)為一級非燃或難燃介質(zhì)的電力變壓器室的耐火等級不應(yīng)低于二級。 油浸電力變壓器室應(yīng)有擋油設(shè)施， 室內(nèi)變電所的每臺油量為 100Kg及以上的三相變壓器應(yīng)在單 獨的變壓器室內(nèi)。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(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、儲油池等都是因為油的可燃性和流動性等特性設(shè)計的。另外，當(dāng)變壓器室位于建筑物內(nèi)時，可燃

4、油油浸電力變壓器室的門應(yīng)為甲級防火門。這樣，每座變電站為了防止火災(zāi)而設(shè)計的建筑投資自然就 大了許多。 3隨著科學(xué)技術(shù)的不斷開展和材料科學(xué)的進(jìn)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(diào)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(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，

5、由于它還是以油料作 為冷卻介質(zhì)。設(shè)計時還必須遵守油浸式變壓器的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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所,如地 下、高層建筑物室內(nèi)等對防火要求較高的場所都可設(shè)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(dá)H 級,這是油浸變壓器不可到達(dá)的技術(shù)

6、指標(biāo)。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(yīng)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(zāi)危險等級?？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(zhì)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)置 在同一房間內(nèi)。 我們通常是將干

7、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(yīng)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(dǎo)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(yù)先埋設(shè)于變壓器本體內(nèi)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(zhǔn)確的平均溫度。 而油浸變壓器的絕緣油是可流動的， 熱傳導(dǎo)是相 對均勻的。監(jiān)測儀所反映的溫度可以認(rèn)為是平均溫度。與油浸變壓器絕緣油性能的易修復(fù)性和可恢復(fù)性比擬， 干

8、式變壓器絕緣材料是環(huán)氧樹脂 整體澆注結(jié)構(gòu)， 其性能的損壞是不可恢復(fù)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(fù)雜、整體價格比油浸變壓器高。最后， 當(dāng)油浸變壓器報廢后， 可拆卸成原始材料進(jìn)行回收利用。 而干式變壓器的報廢舊 設(shè)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(yīng)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(yīng)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(jié)以下幾點考前須知： 干式變壓器的結(jié)構(gòu)決定了它的散熱性能較差，導(dǎo)致過負(fù)荷能力不高。油浸變壓器在過負(fù)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(yīng)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(jìn)行負(fù)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(yīng)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(fù)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(shè)備中的熱保護(hù)元件的適應(yīng)溫度一般不宜超過40°C。當(dāng)環(huán)境溫度超過 40°C時，低壓保護(hù)設(shè)備因溫度過高可能造 成開關(guān)的誤動作及縮短元件壽命。 此時開關(guān)不能按標(biāo)定的額定電流工作。 如果采用降容使用開關(guān)保護(hù)定值恢復(fù)到額定值時， 此時因開關(guān)定值如果按照環(huán)境溫度隨時調(diào)整開關(guān)定值， 不僅工作的方法， 又將帶來環(huán)境溫度恢復(fù)正常以后， 已經(jīng)增大而不能正確保護(hù)電氣設(shè)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(diào)整開關(guān)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(jìn)出風(fēng)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(nèi)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(hù)規(guī)程?規(guī)定“安裝干式電力變壓器的室內(nèi)應(yīng)有獨立的通風(fēng)系統(tǒng)。 變壓器應(yīng)有以繞組溫度來控制風(fēng)冷裝置適時投切的溫控裝置。 我們在實際設(shè)計時的做法就是在設(shè)計階段就充分注意變壓器室空氣流通

12、問題， 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 運行時所需。在實際工程設(shè)計中，可以采取的措施如：安裝墻壁式通風(fēng)機，加強室內(nèi)通風(fēng)， 降低整個室內(nèi)溫度。 或者在變壓器上配置機械通風(fēng)設(shè)備， 直接將變壓器產(chǎn)生的熱量通過風(fēng)管 排出室外。另外，為了保證通風(fēng)系統(tǒng)運行可靠，必須保證通風(fēng)機電源的可靠。因此，規(guī)程要 求干式變壓器應(yīng)配置 “有獨立電源的通風(fēng)系統(tǒng)，當(dāng)機械通風(fēng)停止時，能發(fā)出遠(yuǎn)方信號。 以保 證變壓器室的通風(fēng)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(nèi)溫度不斷升高， 影響到其他配電設(shè)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(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，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(yīng)用時， 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。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(shù)指標(biāo)， 這是一種科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。但是在工程實際應(yīng)用時，一定要考慮使用條 件和周圍環(huán)境的綜合情況。當(dāng)變壓器選用 H 級時，與其連接的設(shè)備和其同

14、處一室的其他設(shè) 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(guān)設(shè)備不 能滿足 H 級，那么設(shè)備運行時不允許到達(dá) H 級溫度，這樣， H 級絕緣就沒有意義了。尤其是 當(dāng)變壓器與其他設(shè)備同室布置時，雖然變壓器耐熱溫度可到達(dá)180。C,而當(dāng)變壓器運行溫度真到達(dá)180°C時，環(huán)境溫度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了配電設(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(hù)失常。 所以配電柜內(nèi)的電氣元件絕不可能允許環(huán)境溫度到達(dá)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(shè)在獨立的變壓器室內(nèi)，那么就表達(dá)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(dá)H 級絕緣而其他相關(guān)設(shè)備還達(dá)不到 H 級絕緣時，單是變壓器到達(dá) H 級絕緣就不能充分發(fā)揮它應(yīng)有的作用，這實際上是一種浪費。對