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干式變壓器在中國(guó)的發(fā)展

 

摘要:目前世界已經(jīng)有的各種類(lèi)型的干式變壓器基本上在我國(guó)市場(chǎng)上都已經(jīng)出現(xiàn),干式變壓器的用戶(hù)有了比較多的選擇余地,這是好事。本文就市場(chǎng)上各種類(lèi)型的干式變壓器作些初步介紹,便于用戶(hù)合理選擇。本文還對(duì)今后干式變壓器還可以發(fā)展的品種作些建議,給生產(chǎn)廠(chǎng)家和用戶(hù)參考。
關(guān)鍵詞:干式變壓器 一、 前言:

  自從法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象后,一個(gè)世紀(jì)前*早出現(xiàn)的變壓器就是干式變壓器。由于這種變壓器容量不能做大,電壓無(wú)法做高,技術(shù)上受到了極大的限制。變壓器油的出現(xiàn)給變壓器技術(shù)發(fā)展立下了不可磨滅的功績(jī)。這種廉價(jià)的、絕緣和導(dǎo)熱性能良好的油介質(zhì)使變壓器應(yīng)用范圍變得非常寬廣。與此同時(shí),變壓器也出現(xiàn)一些事故,燃燒、爆炸。嚴(yán)重威脅著人們的生命財(cái)產(chǎn)**。這一切把原因都?xì)w罪于會(huì)燃燒的變壓器油身上。特別是用電量迅猛增長(zhǎng)后配電中心越來(lái)越靠近人們活動(dòng)中心,此時(shí)**是**位的,而這種配電變壓器容量不用大,電壓不會(huì)高,采用干式變壓器是再好不過(guò)的。上個(gè)世紀(jì)五、六十年代在中國(guó)出現(xiàn)了B級(jí)絕緣的國(guó)外叫做《OVDT》的敞開(kāi)、通風(fēng)冷卻干式變壓器。這種干式變壓器由于絕緣材料價(jià)格高,性能差,制造工藝簡(jiǎn)單,使得變壓器可靠性低,故障率高。沒(méi)有得到大家的認(rèn)可。其實(shí)在當(dāng)時(shí),國(guó)外已經(jīng)出現(xiàn)環(huán)氧樹(shù)脂和NOMEX?紙。這樣,在歐洲就開(kāi)發(fā)了環(huán)氧樹(shù)脂澆注干式變壓器,而美國(guó)就開(kāi)發(fā)了用NOMEX?紙作絕緣的《OVDT》敞開(kāi)式、通風(fēng)冷卻干式變壓器。接著法國(guó)采用美國(guó)杜邦公司經(jīng)過(guò)UL認(rèn)證的NOMEX?絕緣規(guī)范開(kāi)發(fā)出SECURAMID?《VDT》包封、通風(fēng)冷卻干式變壓器(SECURAMID?是由美國(guó)杜邦公司在全球注冊(cè)的商標(biāo),云南變壓器廠(chǎng)把它譯音為"賽格邁"--筆者注)。

二、 干式變壓器的分類(lèi):

  干式變壓器分類(lèi)有很多種方法,如按型號(hào)分,有SC(環(huán)氧樹(shù)脂澆注包封式)、SCR(非環(huán)氧樹(shù)脂澆注固體絕緣包封式)、SG(敞開(kāi)式)。也可按絕緣等級(jí)分,有B級(jí),F(xiàn)級(jí),H級(jí)和C級(jí),國(guó)外有些國(guó)家在H和C級(jí)之間還有一個(gè)N級(jí)。它們的溫度限制見(jiàn)表1。

          表1 各絕緣耐熱等級(jí)的溫度限制值絕緣的溫度等級(jí)A級(jí)E級(jí)B級(jí)F級(jí)H級(jí)N級(jí)C級(jí)*高允許溫度(℃)105120130繞組溫升限值(K)6075801性能參考溫度(℃)809510012
  我們?cè)谶@里按變壓器所選用的絕緣材料來(lái)分類(lèi),分類(lèi)見(jiàn)表2

          表2 干式變壓器分類(lèi)
分類(lèi)SF6氣體環(huán)氧樹(shù)脂NOMEX?其他類(lèi)真空澆注工藝?yán)p繞工藝敞開(kāi)式
OVDT
浸漬工藝包封式
VDT
涂層工藝厚絕緣
有填料薄絕緣無(wú)填料有填料

  下面我們把這些變壓器分別作些簡(jiǎn)單的介紹。

1、 SF6氣體絕緣干式變壓器:

  SF6變壓器在日本應(yīng)用比較廣泛,而在我國(guó)則很少。它與其他干式變壓器相比較*突出的優(yōu)越性在于應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛,這種變壓器容量可以做到三相300MVA,電壓可以做到單相500kV(都是由日本制造),同樣它也可以制造10kV級(jí)配電變壓器(早在1988年我國(guó)的廣州高壓電器廠(chǎng)、北京二變、常州變壓器廠(chǎng)都開(kāi)發(fā)過(guò),其中北京二變?cè)?jīng)小批量生產(chǎn))。而且它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝與傳統(tǒng)的油浸變壓器有很多雷同之處。變壓器制造廠(chǎng)不用很多的設(shè)備投入就可以去研究開(kāi)發(fā)它了。當(dāng)然它的缺陷也是很明顯的,SF6氣體在金屬過(guò)熱時(shí)會(huì)被分解出一種SF4的極毒物質(zhì),加上制造工藝不好,產(chǎn)生泄漏后對(duì)大氣,對(duì)人們帶來(lái)的后果不堪設(shè)想。因此,很多國(guó)內(nèi)專(zhuān)家認(rèn)為在制造工藝達(dá)不到一定水平時(shí)不應(yīng)提倡在中國(guó)發(fā)展這種變壓器。

2、 環(huán)氧樹(shù)脂真空澆注變壓器:

 ?。?)早在70年代上海和北京變壓器廠(chǎng)相繼開(kāi)發(fā)出厚絕緣帶石英粉填料的在真空狀態(tài)澆注的環(huán)氧樹(shù)脂包封干式變壓器,從此干式變壓器在我國(guó)正式成為批量供應(yīng)的新一代產(chǎn)品,盡管由于當(dāng)時(shí)它在材料上,制造工藝上存在一些問(wèn)題而被后來(lái)的純環(huán)氧樹(shù)脂的薄絕緣技術(shù)所替代,但它畢竟為干式變壓器開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)好的開(kāi)端,推動(dòng)了我國(guó)干式變壓器技術(shù)的發(fā)展。
 ?。?)由于厚絕緣(6mm)難于解決開(kāi)裂問(wèn)題,正在人們對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂干式變壓器技術(shù)產(chǎn)生懷疑時(shí),順德變壓器廠(chǎng)成功地從德國(guó)引進(jìn)不帶石英填料的純環(huán)氧樹(shù)脂薄絕緣(1-3mm)技術(shù),它的出現(xiàn),使我國(guó)的干式變壓器的技術(shù)得到迅速發(fā)展。由于這種技術(shù)的產(chǎn)品質(zhì)量比較穩(wěn)定(用進(jìn)口的澆注設(shè)備和進(jìn)口的樹(shù)脂),用戶(hù)比較滿(mǎn)意。加上當(dāng)時(shí)制造廠(chǎng)有較好的經(jīng)濟(jì)效益,大家紛紛上馬。開(kāi)始10多家,后來(lái)30家,70家,現(xiàn)在有100多家采用這種技術(shù)。目前已經(jīng)占干變市場(chǎng)的90-95%,生產(chǎn)能力每年已經(jīng)超過(guò)3000萬(wàn)kVA。供已經(jīng)大于求好多了。這種變壓器大家都已經(jīng)很熟悉,我們就不多說(shuō)了。

 ?。?)在本世紀(jì)初上海GE公司采用美國(guó)技術(shù)研究開(kāi)發(fā)出H級(jí)絕緣的帶填料的薄絕緣環(huán)氧樹(shù)脂真空澆注干式變壓器,變壓器的內(nèi)部的部分絕緣材料采用NOMEX?絕緣紙。他成功的解決了變壓器內(nèi)部各種絕緣構(gòu)件之間的絕緣配合、工藝配方和澆注均勻等技術(shù)難題。它的出現(xiàn)把環(huán)氧樹(shù)脂包封的干式變壓器絕緣耐熱等級(jí)從B級(jí)、F級(jí)提高到H級(jí),但是要提高到C級(jí),目前的技術(shù)是不可能的。

3、 環(huán)氧樹(shù)脂纏繞工藝干式變壓器:

 ?。?)上海ABB公司制造的被稱(chēng)為"雷神"技術(shù)的干式變壓器,也是一種有特色的產(chǎn)品。它不要貴昂的澆注設(shè)備和繁多的澆注模,產(chǎn)品的派生和生產(chǎn)十分方便。預(yù)浸的玻璃纖維緊密的包繞和高溫固化后,使變壓器的機(jī)械強(qiáng)度特別好。

 ?。?) 當(dāng)然它的難點(diǎn)在于局放,因此, 主縱絕緣的場(chǎng)強(qiáng)要按不產(chǎn)生局放進(jìn)行選擇,這樣變壓器的體積可能會(huì)大一點(diǎn)。相對(duì)制造成本也不低。另外,線(xiàn)圈的外觀(guān)沒(méi)有用模子澆注的產(chǎn)品那樣光滑。這種產(chǎn)品無(wú)論在中國(guó)或國(guó)外都不多見(jiàn)。
現(xiàn)在用環(huán)氧樹(shù)脂作主要絕緣的產(chǎn)品, 在中國(guó)已經(jīng)很普遍, 也被很多用戶(hù)所接受。但是,*近很多專(zhuān)家指出干式變壓器的*終降解處理,以及環(huán)保問(wèn)題,應(yīng)當(dāng)引起大家的重視。

4、 采用NOMEX?紙絕緣規(guī)范類(lèi)干式變壓器:

4.1我們了解了NOMEX?紙的性能,就可以清楚地知道這種變壓器的特點(diǎn)。

 ?。?) NOMEX?絕緣紙是由一種芳香聚酰胺聚合物的纖維組成。

 

 

 




  這種纖維織成布就是一種耐酸、耐堿、防火的消防服或宇航服。我們從它的分子結(jié)構(gòu)中可以看到,它沒(méi)有弱的C-H鍵,即使在外部高溫作用下也破壞不了它的分子結(jié)構(gòu),只能使分子之間的鍵斷裂,因此它的化學(xué)性能特別穩(wěn)定。它不會(huì)受到昆蟲(chóng)、**和霉菌的侵害。并且與油、浸漬漆、氟碳化合物等有很好的相容性。

 ?。?) NOMEX?絕緣紙的電氣性能非常突出,可以歸納為下面幾點(diǎn):

  l 在250℃的高溫下仍具有很高的表面電阻率(1013Ω/cm2)和體積電阻率(1011 Ω/cm3);
  l 在很寬的頻率范圍內(nèi),在200℃及以下溫度時(shí),介質(zhì)損耗始終在0.01;
  l 它的相對(duì)介電常數(shù)只有1.5-2.5,比很多常用的絕緣材料都低;
  l 它的工頻擊穿電壓達(dá)35kV/mm,并且沿面放電起始電壓很高。

 ?。?) NOMEX?絕緣紙有良好的機(jī)械性能:

  經(jīng)過(guò)高溫高壓處理過(guò)的NOMEX?絕緣紙的延伸率幾乎穩(wěn)定不變,它有很高的抗撕裂強(qiáng)度,有很好的耐磨性和韌性。,它不但有良好的高溫機(jī)械性能,而且還有良好的低溫機(jī)械性能。

 ?。?)NOMEX?絕緣紙的耐溫等級(jí)*高,為C級(jí),長(zhǎng)期可穩(wěn)定的在220℃溫度下**工作。在350℃時(shí)可以承受短時(shí)運(yùn)行,在250℃時(shí)不會(huì)軟化、熔融和助燃。即使在750℃時(shí)不會(huì)釋放出有毒或腐蝕性的氣體,在很低的溫度下也不會(huì)脆化。因此它在很廣的的溫度范圍內(nèi)保持性能穩(wěn)定。在美國(guó)它被廣泛的用在C級(jí)絕緣的產(chǎn)品上。

 ?。?) 它有優(yōu)良的防潮性能:

  在相對(duì)濕度為95%的狀態(tài)下,致密的NOMEX?絕緣紙仍可保持90%的完全干燥時(shí)的介電強(qiáng)度。水份很難滲透經(jīng)高溫高壓處理的表面。

  (6)NOMEX?絕緣紙*突出的性能就是它的阻燃性特別好,經(jīng)試驗(yàn)證明,它在250℃時(shí)的限氧指數(shù)LOI仍然大于20.8%,因此它不會(huì)助燃,能阻燃。