NOMEX-系統(tǒng)配電變壓器的安全與環(huán)保

NOMEX?系統(tǒng)配電變壓器的安全與環(huán)保當(dāng)今世界，無論是發(fā)達(dá)國家還是進(jìn)展中國家，配電變壓器均屬于應(yīng)用量大，面廣的產(chǎn)品，配變也都存在平安、環(huán)保方面的問題。為了不使之成為制約電力工業(yè)可持續(xù)進(jìn)展的因素，這一問題值得全行業(yè)親密關(guān)注。2003年8月14日，美加停電大事導(dǎo)致數(shù)十萬人陷入黑暗，美國僅一天停電損失就達(dá)300億美元，加拿大安大略省損失50億加元。隨后，英國倫敦發(fā)生大面積停電大事。持續(xù)不斷的停電既影響了人們正常的工作生活，同時又影響了人們的生活質(zhì)量。人們在關(guān)注電力網(wǎng)平安的時候可能尚未意識到配電網(wǎng)中終端設(shè)備配電變壓器存在的平安隱患與環(huán)保問題。迎峰度夏期間，因設(shè)備包括配電在內(nèi)的故障造成了很多電力用戶停電，給社會安定和人民群眾的生活帶來了肯定影響。例如，2003年8月17日的《中國電力報(bào)》以《搶修、搶修、再搶修》為題報(bào)道了某用電管理所搶修班的一天?！?003年7月23日一個小小的用電所接到的搶修電話就達(dá)300個”。配電變壓器故障是導(dǎo)致?lián)屝揞l繁的一個重要緣由。去年冬夏用電高峰期，我國電力不能滿意廣闊用戶需求的問題已成為全社會關(guān)注的焦點(diǎn)，配電變壓器普遍消失過負(fù)荷嚴(yán)峻的現(xiàn)象，國內(nèi)先后有十九個城市消失了限電或拉閘的狀況。農(nóng)網(wǎng)和城網(wǎng)經(jīng)大力改造后，配變的性能和運(yùn)行質(zhì)量雖有所改觀，但仍有較大的隱患，大致存在以下幾個問題：1、依據(jù)目前城農(nóng)網(wǎng)的普遍特點(diǎn)，負(fù)載率在大多數(shù)時間內(nèi)為30~40%，但在高峰時，會常常超負(fù)荷運(yùn)行。一方面，有許多不確定因素，例如，夏天連續(xù)高溫，空調(diào)負(fù)荷猛增，農(nóng)忙或抗旱期間，農(nóng)網(wǎng)負(fù)荷驟增，都有可能使配電短時過載；另一個方面，高速進(jìn)展的經(jīng)濟(jì)增長帶來工業(yè)和居民用電需求的增長速度超過電網(wǎng)的建設(shè)速度，過載現(xiàn)象一時難以避開。2、配變雖有報(bào)警和愛護(hù)裝置，但即使報(bào)警或跳閘后也無法在短時間內(nèi)更換變壓器，結(jié)果造成配變持續(xù)超負(fù)荷以至燒毀。3、過載配變的最大隱患是可能發(fā)生火災(zāi)，并且在燃燒時產(chǎn)生有害氣體。4、隨著兩網(wǎng)改造和電網(wǎng)的不斷進(jìn)展，配電變壓器用量劇增，配電使用壽命期后的環(huán)保、回收問題，將成為一個嚴(yán)峻的課題。近年來為適應(yīng)國家在城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造的需求，進(jìn)展了一批新型優(yōu)質(zhì)的配電變壓器，使配電網(wǎng)絡(luò)的變壓器更趨先進(jìn)，供電更牢靠。以杜邦NOMEX絕緣系統(tǒng)為主線而開發(fā)的系列配電變壓器在適應(yīng)了現(xiàn)代電網(wǎng)過載電壓、平安、牢靠、環(huán)保等需求的討論上取得了重大進(jìn)展，并在國內(nèi)外積累了豐富的運(yùn)行閱歷，推動了國內(nèi)外配電變壓器的進(jìn)展，該系列配變主要向兩個方向進(jìn)展，一是干式配電變壓器，二是與高燃油協(xié)作使用的液浸式配電變壓器。下面作重點(diǎn)介紹：一、NOMEX絕緣系統(tǒng)干式變壓器在要求防火、防爆的場所，如商業(yè)中心、機(jī)場、地鐵、高層建筑、水電站等常選用干式配電變壓器，與傳統(tǒng)環(huán)氧澆注干式變壓器不同的是，它將絕緣等級提高到H級，這種變壓器以耐高溫的杜邦（C）級NOMEX絕緣紙作為主要絕緣材料。作為一種高品質(zhì)絕緣材料，NOMEX以其卓越的電氣、機(jī)械、物理和化學(xué)特性得到了全球各大權(quán)威機(jī)構(gòu)（如美國UL試驗(yàn)室、勞氏船級社、德國VDE、IEC、加拿大標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會和核電規(guī)范等）的認(rèn)證。NOMEX紙是一種芳香聚酰胺高分子化合物，無毒、無味，由美國杜邦公司獨(dú)家生產(chǎn)經(jīng)營，已廣泛運(yùn)用于宇航、電機(jī)、機(jī)車、核工業(yè)等領(lǐng)域。介電常數(shù)與空氣最為接近，運(yùn)用于變壓器上，使電場分布更加勻稱。NOMEX絕緣紙比重小、重量輕，使用壽命長：美國海軍和其他機(jī)構(gòu)認(rèn)定NOMEX絕緣紙?jiān)?20℃的高溫環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行可達(dá)25年之久，180℃的高溫環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行可達(dá)40年以上；NOMEX紙化學(xué)性能穩(wěn)定，能與各種浸漬漆、樹脂相溶，有很好的抗割穿性能和抗拉強(qiáng)度，滿意生產(chǎn)工藝要求。C級阻燃性小的無溶濟(jì)絕緣漆流淌性好，浸漬力量強(qiáng)，經(jīng)過真空壓力浸漆工藝能充分滲透到變壓器繞組的空隙部位，既提高了線圈的機(jī)械強(qiáng)度又使產(chǎn)品的局部放電量保持在2-3PC的超低值。實(shí)踐證明，該類NOMEX絕緣干式變壓器已得到國內(nèi)外絕大多數(shù)用戶的認(rèn)可。近年來有迅猛進(jìn)展之勢頭。該類NOMEX絕緣系統(tǒng)配電變壓器可以使配電網(wǎng)達(dá)到：1．牢靠性更高產(chǎn)品滿意國家標(biāo)準(zhǔn)，絕緣耐熱等級達(dá)H級，主要絕緣材料C級，留有較大的裕度；比一般干式變壓器有更強(qiáng)的過負(fù)載力量；變壓器在正常使用狀況下可免修理。2．平安性更好變壓器在使用中不會助燃，能阻燃，不會爆炸及釋放出有害氣體；不會對環(huán)境、其他設(shè)備特殊是對人體造成危害。3．滿意環(huán)保性要求NOMEX與空氣的介電常數(shù)特別接近，線圈四周的電場分布勻稱，局放小。產(chǎn)品在使用壽命結(jié)束后，線圈可以回收，資源可以重新利用，不會對環(huán)境造成危害和污染；噪聲低。4．質(zhì)量保證杜邦ReliatraN技術(shù)變壓器特許制造商均已通過ISO9001質(zhì)量體系認(rèn)證杜邦ReliatraN技術(shù)變壓器特許制造商生產(chǎn)的變壓器，只有在符合杜邦公司制訂的ReliatraN技術(shù)變壓器標(biāo)準(zhǔn)的條件下才可懸掛杜邦ReliatraN技術(shù)變壓器銘牌杜邦ReliatraN技術(shù)變壓器特許制造商為其懸掛杜邦ReliatraN技術(shù)變壓器銘牌的變壓器，供應(yīng)5年的質(zhì)保期。5．其他NOMEX紙與空氣的介電常數(shù)特別接近，線圈四周的電場勻稱，局放小。且產(chǎn)品的耐熱等級高，因而變壓器的體積小、重量輕。二、NOMEX與高燃點(diǎn)β油協(xié)作的液浸變壓器該類變壓器在箱式變電站和戶外配電變壓器中有更為寬闊的應(yīng)用空間。杜邦NOMEX紙絕緣性能和機(jī)械強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于一般電纜紙。β油是由美國DSI公司生產(chǎn)的一種性能優(yōu)良的高科技環(huán)保油，其最大的特點(diǎn)是燃點(diǎn)高，防火性好（公安部消防科研所測試，其燃點(diǎn)為310℃，而一般油為165℃），其成分為100%碳?xì)浠衔?，可完全生物降解，無毒性，對人體和環(huán)境無害，可循環(huán)利用，而且與變壓器中其它材料具有相容性，與常規(guī)油可以混合使用。β油與NOMEX絕緣紙協(xié)作制造的液浸變壓器，符合美國標(biāo)準(zhǔn)NEC45023。目前，在美國國家試驗(yàn)室、五角大樓、空軍基地、國家海岸護(hù)衛(wèi)隊(duì)、海軍、航空總署等地都使用這種變壓器，且運(yùn)行良好。在使用高燃點(diǎn)油變壓器的場所，發(fā)生火災(zāi)和爆炸的概率大大降低。這種新型變壓器近幾年在美國得到快速進(jìn)展，已占到電力變壓器的5%而且比例還在上升。國際電工委員會也正在考慮制定利用高耐溫絕緣作為絕緣系統(tǒng)的配電變壓器的設(shè)計(jì)導(dǎo)則。NOMEX絕緣紙β液變，它的優(yōu)點(diǎn)是平安、防火、運(yùn)行費(fèi)用小及環(huán)保性能好，最大特點(diǎn)是牢靠性強(qiáng)。使用這種NOMEX絕緣紙β液變，將會大大轉(zhuǎn)變目前的配變狀況。1、短期超負(fù)荷力量強(qiáng)，經(jīng)過計(jì)算和溫升試驗(yàn)，在150%負(fù)荷下運(yùn)行，其線圈和油的熱點(diǎn)溫度均低于其耐溫等級，不會損傷其絕緣壽命。2、長期使用可免換油、免維護(hù)、克服現(xiàn)有一般油變?nèi)秉c(diǎn)，節(jié)省運(yùn)行成本。3、β油與一般變壓器油相比，其黏度明顯高于一般變壓器油；而且變壓器油箱設(shè)有獨(dú)特的壓力釋放裝置，運(yùn)行中不會過壓，不易滲漏。4、NOMEX絕緣紙β液變壓器即具有干變的優(yōu)點(diǎn)，又相宜戶外運(yùn)行。5、數(shù)量浩大的配電變壓器，使用壽命期后材料的回收和循環(huán)使用以及廢棄物的生物降解符合可持續(xù)進(jìn)展和環(huán)保的要求，而NOMEX絕緣紙?jiān)趬勖诤罂缮锝到?，β油本身的工作溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其耐溫等級，因此可經(jīng)過處理再循環(huán)利用，處理后的廢棄物可被土壤中的微生物分解并無毒性，因此不會在環(huán)境中長期聚集而造成污染?？偠灾琋OMEX絕緣系統(tǒng)為電氣絕緣建立了新的規(guī)范為配電網(wǎng)的平安環(huán)保，提高了強(qiáng)有力的材料、技術(shù)保證?？偟膩碚f，NOMEX絕緣系統(tǒng)具有五大特點(diǎn)：1、增加了承受諧波負(fù)載的力量變壓器在高次諧波負(fù)載下，會產(chǎn)生很高的熱點(diǎn)溫度，因而需降低基準(zhǔn)設(shè)計(jì)溫度來進(jìn)行補(bǔ)償，而使設(shè)備的尺寸增加，使用NOMEX絕緣系統(tǒng)的配電變壓器，則具有很大的溫度儲備力量，可以承受這些熱點(diǎn)溫度，從而不會影響變壓器的使用壽命。2、提高了變壓器的儲備容量，充分滿意N-1原則。假如變壓器要在額定負(fù)載或接近額定負(fù)載的狀況下連續(xù)運(yùn)行，那么效率是極為重要的。在這種狀況下，可以選擇用NOMEX絕緣系統(tǒng)的配電變壓器。這種變壓器可以在超載的狀況下連續(xù)運(yùn)行。這比另增加一臺幫助變壓器的費(fèi)用要低得多。3、提高了變壓器的牢靠性和壽命加速熱老化時溫度對NOMEX的重要電性能和機(jī)械性能的影響可用阿侖尼烏斯曲線表達(dá)，這已經(jīng)被美國保險(xiǎn)商試驗(yàn)所（UL）、美國海軍和其他機(jī)構(gòu)所認(rèn)可。例如，在400℃（750°F）溫度下，NOMEX絕緣紙仍能在數(shù)小時內(nèi)300V/mil（12KV/mm）的介電強(qiáng)度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