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智能化节能型干式变压器特点及选型应用 |
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| 智能化节能型干式变压器特点及选型应用 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-26 19:45:54  |
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二十世纪下半叶，干式变压器在世界范围内得到迅速的发展。近几年来，随着我国现代化建设的发展，城乡电网负荷不断增加，干式变压器在我国得以广泛的应用，每年以高达20％以上的增长率迅猛增加，2001年产量约达20,000MVA，成为世界上干变产销量最大的国家之一。随着城乡电网建设和改造、西部大开发的步伐加快，特别是北京申办2008年奥运会的成功，使干式变压器面临着新的发展机遇，其产量必将有新的飞跃。
顺特电气于1989年从德国M&C公司引进环氧树脂真空浇注干式变压器制造技术，并以此为起点，不断开拓、创新，使干变制造水平上了新的台阶。从引进技术的SC系列、96年开拓出性能参数优越的SC(B)8系列、到98年提升技术水平的SC(B)9系列推向市场，到2000年崭新一代节能型智能化的SC(B)10系列问世，短短十一、二年时间，其干变产销量及其性能参数已跻身于世界前列(顺特电气2001年产销量已超4,000 MVA)。 来源:http://www.tede.cn
人们注意到一个不争的事实：世界各国（特别是名牌）的高低压电气设备纷纷涌入中国之时，唯独外国干式变压器未在中国形成气候。究其原因，难道不是因为中国自己有其性能良好、质量可靠的干式变压器吗？
今撰此文，简要介绍SC(B)9及SC(B)10系列干式变压器的特点及其选型中的相关问题。
1 损耗与噪声
干式变压器的开拓、创新，主要集中在节能、环保、性能参数的优化等方面。特别是在变压器的损耗及声级水平这些世界性课题的研究上，我国已经取得诸多可喜的成绩。
1.1 损耗
变压器的损耗包括空载损耗、负载损耗以及附加杂散损耗等。
空载损耗是指变压器二次侧开路、一次侧加额定频率与额定正弦波电压时变压器所吸取的功率。国际上很看重空载损耗P0值的下降，因变压器一旦投运，一年365天、一天24小时，时时刻刻都有损耗。而P0是一个不随负载变化的损耗值，P0值每降低1kW，一年就可节省8760kWh（度）电费。在工程招标(特别是国际招标)中，看重性能价格比，对Po约合5000～6000美元/kW，Pk约合1000～2000美元/kW。
负载损耗PK是指额定电流下、对应某参考温度而言的负载损耗。它是衡量产品损耗水平的一个参数，可用于考核该产品是否合格，但必须注意到损耗有计算值、标准值、保证值、实测值以及实际运行值之不同：每台变压器运行中的实际损耗并不等于标定的额定负载损耗PK。这是因为，运行中负载电流是变量，温度也是在变化的。空载损耗与温度基本无关，而负载损耗是温度的函数。干式变压器F级绝缘材料参考温度为120℃，H级为145℃。目前生产厂在样本资料所提供的PK值多采用参考温度为75℃，这或许是由油浸变压器（A级绝缘）所带来的习惯，便于两者损耗值的比较吧。提请注意的是顺特电气在其《干式变压器例行试验报告》中所提供的PK值，是按120℃的参考温度（F级绝缘）给出的，自然要比75℃时的PK值高，二者换算关系为： 来源:输配电设备网
PKt2＝ ×PKt1
式中t1、t2为换算前后之温度值，PKt1、PKt2为该温度对应之负载损失值。
若由PK（75℃）换算至PK（120℃），PK（120℃）＝1.145PK（75℃）
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这里，要特别提及损耗偏差值的问题。任何产品生产出来后，其出厂例行试验实测值，与标准中规定的标准值或与合同书中规定的标准值或保证值对比，通常都会有偏差。对此，国家标准GB 1094.1中明确规定：空载损耗P0允许偏差值为+15%，负载损耗Pk允许偏差值也为+15%，而总损耗Pz(=P0+Pk)允许偏差值则为+10%。若其实际测试值在标准值加允许偏差(或称保证值)之内，即视为产品合格；若其实测值超过标准值加允许偏差值，则视为产品不合格，客户有理由拒绝收货，或按合同书规定予以处罚。
为了降低损耗，顺特电气博采众长、融汇多年的设计制造经验，采取了一系列措施：选购优质低耗的晶粒取向冷轧硅钢片，先进的硅钢片剪切线 ，阶梯步进铁心接缝，合理的铁心、线圈结构，不迭上轭等先进工艺，计算机优化设计等等，使得我厂新系列产品损耗值，达到世界先进水平。 SC(B)10系列比现行国标（GB/T10228）空载损耗P0下降33％，负载损耗平均下降15％，总损耗平均下降约19％。
然而，值得注意的是，在原材料相同的情况下，苛求更低的损耗值是不尽合理的。此时，空载损耗的降低将导致用铁(硅钢片)量增加，负载损耗的降低将导致用铜量增加。收益与付出是需要精心权衡比较的。
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1.2 声级水平
声级水平是指额定电压及额定频率下，变压器铁心处于激磁条件时，在规定的轮廓线上测得的声压级水平(A)加权平均值。变压器的声压级水平，其根源是由铁心激磁时产生磁致伸缩所引起。国家标准中规定的声级水平dB(A)值，是指A加权声压级水平在空载时的值。
负载下噪声值与负载电流大小有关，超铭牌容量运行时，噪声要增高，然而二者关系并未有定量的确切数据。在过激磁运行时，声级明显增高，这往往是很多客户反映夜间变压器噪声增大的主要原因。目前，由于电网容量增大，区域变电站已深入负荷中心，供电半径减少，致使10KV侧的供电电压升高。若有这种情况，可建议客户根据供电部门提供的确切资料，洽商将额定电压设定成10.5KV。并根据实际运行的记录数据，分析确定一个合适的电压分接头位置，并适时对分接头进行调整，这样就可把噪声降低到最低，控制好噪声扰民的情况。
SC(B)10系列配电变压器已将其噪声比现行国标（JB/T 10088--1999 6～220KV级变压器声级）降低达10～20dB(A)。新系列2500KVA及以下容量的配电变压器，噪声一般可控制在50dB(A)以内（请见图3.声级水平比较）。35KV特大容量如16000KVA电力变压器通常可控制在60dB(A)左右。SC(B)10新系列降噪环保的优良特性受到设计单位及广大客户的欢迎。
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综上所述，新的10系列干变的节能降噪主要技术性能参数已达到世界先进水平。
2 额定容量及负载能力
通常我们标称的变压器容量，即是指额定容量，也是铭牌上标注的容量。它是由在分接开关位于主分接时，由额定空载电压与额定电流之乘积所决定的。这一容量是在正常使用时，变压器能连续输出的最大容量，某变压器的实际输出容量，则由其负载时的电压和电流所决定。自然空气冷却（AN）时，正常使用条件下，变压器可连续输出100％的额定容量。
干式变压器具有较强的超铭牌运行能力。在应急情况下，变压器的实际负载能力可超过额定容量。SC(B)10系列产品，当环境温度20℃时，可长期过载1.16倍。若需过载1.5倍，其过载时间必须限定在30～60分钟以内（参见图4）；或投入风机，使变压器在强迫风冷状态下运行，可持续1.5倍过载运行。
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顺特电气的10系列新产品，平均温升比国标（F级绝缘100K）下降17K。这就带来两大好处：其一，按照干式变压器寿命10℃法则，在额定负载下，使得10系列变压器的使用寿命成倍增加；其二，在变压器额定寿命期内，有更强的过负载能力、更高的可靠性。
工程实践中，设计院工程师常提出这样的问题――干式变压器风冷时能否在1.5倍Se（额定容量）下长期运行？ ①干式变压器在风冷状态下，可以在1.5Se下长期运行----但此时必须严密监视变压器的运行温度，绝不能使其超过额定温度！②此种运行状态是不经济、不合理的。由于负载损耗与电流平方成正比，使其损耗大而效率降低；③阻抗电压大，且风机寿命不长； ④变压器能否实际运行在1.5Se情况下，还决定于变压器高低压进出口总开关及母线（排）的配置。通常，设计院是按变压器的额定容量Se来选配高低压开关、母线等输入输出设备元件的，此时若出现强过载，这些元件将无法承接而跳闸。当需要利用干变的过负载能力时，上述元件的选配就必须与其过负载能力相匹配。综上所述，对这一问题的回答是：强迫空气冷却（AF）时，正常使用条件下，变压器容量可提高50％，适用于各种应急过负荷或断续过负荷运行；由于负载损耗和阻抗电压增幅较大，风机寿命不长，故不推荐强迫风冷长时间连续过负荷运行；此时，必须严密监测变压器的运行温度，绝不允许超过其额定温度!
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在工程实践中，如何充分利用干式变压器的超铭牌运行能力呢？笔者曾在有关论文中提出过两点参考意见（①可以在计算、选配容量时，根据负载性质及重载时间段，适当减小变压器容量；②可减少备用容量或备用台数），得到设计和使用单位的赞同和应用。我们期望充分而合理的利用其超铭牌运行能力，节省建设资金。
3 温度控制系统
SC(B)10系列干变配备有完整的温度保护控制系统，为其安全运行提供可靠保障，参见图5。
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