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干式变压器和油浸式变压器的优缺点

时间:2022-09-20 阅读:

特高压电力旗下的干式试验变压器可以帮助众多电力工作者更加方便的进行各类电力测试。

干式变压器的结构特点和形式(图1)

干式变压器和油式变压器有什么区别?在建筑工程领域,变压器是电力系统输配电工程中不可缺少的设备之一。改变电压等级,减少电能在传输过程中的损失,保证用电安全,是重要的设备。电力变压器根据冷却介质的不同分为油浸式变压器和干式变压器。

Ⅰ 油浸式变压器

1.1油浸式变压器结构

油浸式变压器由磁芯、绕组和套管组成。磁芯为磁流提供了路径。绕组产生磁场,由导体线圈组成,绕在铁芯上,并用纸板屏障和屏蔽层绝缘。绕组绝缘层的厚度随着电压的增加而增加。套管将变压器绕组连接到变电站。油浸式变压器的一个特点是储油柜。它通过监测油箱中的油位并为油的热膨胀提供空间来简化操作。

1.2 油浸式变压器的特点

油浸式变压器是以变压器油为散热介质的变压器。油浸式变压器在电力系统中的应用在输配电工程中已有数百年的历史。油浸式电力变压器以其结构简单、历史悠久、制造运行丰富、运行可靠等优点,已成为世界上应用最广泛的电气设备之一。电力系统中运行的变压器大多为油浸式变压器。顾名思义,干式变压器就是用空气代替变压器油作为散热介质的变压器。

变压器油作为油浸式变压器的冷却介质,变压器运行产生的热量由变压器油传递到金属外壳并散发出去。具有散热快、传导均匀、油品绝缘性能可恢复等优点。但油本身具有耐热性低、易燃易老化等缺点,因此在使用变压器油作为冷却介质时有很多具体要求。

例如,放置变压器的建筑物必须符合建筑防火规范规定的耐火等级要求;必须采取措施防止发生火灾时因油流引起的火势蔓延;必须有灭火措施来扑灭油类火灾;必须有储油池设施,防止漏油污染环境;日常工作应监测绝缘油的老化情况和定期的油品再生工作等。

而且,油浸式变压器的外型材与变压器室的墙壁和门之间的最小净距离也有严格的距离要求。油浸式电力变电站的各种土建结构、防火屏障和储罐,都是因为油的可燃性和流动性而设计的。此外,“当变压器室位于建筑物内时,门应为甲级防火门。” 这样一来,各变电站防火设计的建设投资自然要大得多。

随着科学技术的不断发展和材料科学的进步,出现了全封闭油浸式变压器。采用波纹油箱,通过波纹片的弹性调节变压器油的热胀冷缩,与空气隔绝,基本克服了漏油问题。

全封闭油浸式变压器无呼吸器,解决了油与空气接触导致油氧化的问题,延长了使用寿命。它还具有占地面积小、节能型和领先的性能技术。采用优质高磁取向冷轧硅钢片。

Ⅱ 干式变压器

2.1 干式变压器工作原理

干式变压器因其无油性和降低建筑物的耐火等级要求而受到广泛欢迎。而在一些特殊环境下,只能使用干式变压器,如“多层或高层主楼”。因此,在很多不允许使用油浸式变压器的地方,如地下、高层建筑等,防火要求较高的场所,可设计为干式变压器。

目前,环氧树脂浇注干式变压器克服了绝缘材料耐热等级低、绝缘材料易老化开裂等问题。随着绝缘材料的不断发展和材料性能的提高,绝缘耐热等级可以达到H级,这是油浸式变压器无法达到的技术指标。其次,干式变压器与传统的油浸式变压器相比,具有耐油、耐火、防尘、防潮、局部放电小等诸多优点。 

干式变压器主要由硅钢片制成的铁芯和环氧树脂浇注线圈组成。绝缘筒置于高低压线圈之间以增加电绝缘,并由垫片支撑和约束。零部件的紧固件具有防松性能。

2.2 干式变压器在应用中的特点

干式变压器的工作方式与其他变压器相同,遵循使用电磁耦合所需的电压技术物理原理:当电流流过导线的电流时,会产生变化的磁场或周围“磁的”。导线在磁场周围的波动,以及它在导线上产生的电流。因此,第二条线路和第一条线路中会产生波动的磁场,电流会在第二条线路中感应流动。电力是由两个实际上不相互接触的导体产生的。

首先,干式变压器的优点是无油且笨重,降低了火灾隐患。可减少防火投资;节省了相应的防灾和土建投资。而且,由于干式变压器不存在漏油问题,减少了变压器日常运行的维护工作,如果不需要定期检测油质老化,也无需换油。这大大降低了日常维护的成本。

其次,由于干式变压器没有吊芯运行,放置干式变压器的房间可以降低建筑物的高度,降低土建成本。再次,根据规范,“无燃料的高低压配电装置和非油浸式电力变压器可以放在一个房间。”我们通常与低压配电设备或高压共用干式变压器。配电设备,取消独立变电房,可减少占地面积,节省工程综合造价。

2.3 干式变压器相对油浸式变压器的不足 

与油浸式变压器相比,环氧树脂的散热性能相对较差。它的散热性能不如油散热器,导热性更好。

干式变压器的温度监测依赖于预先嵌入在变压器本体中的温度传感器,其测量点是固定的,所以得到的温度就是特定位置的温度。对于可能出现的局部热量集中,监测仪反映的温度并不是准确的平均温度。油浸式变压器的绝缘油具有流动性,导热比较均匀。监测器反映的温度可视为平均温度。

与油浸式变压器绝缘油性能的可修复性和可恢复性相比,干式变压器绝缘材料为环氧树脂整体浇注结构,其性能损害是不可逆的,绝缘材料有老化和缺陷积累。缺点:一旦发生故障,变压器会整体报废。

干式变压器制造工艺复杂,整体价格高于油浸式变压器。

最后,油浸式变压器报废后,可以拆解成原始材料进行回收利用。但干式变压器的废弃设备回收性能较差,环氧树脂浇注干式变压器目前无法回收。 

三、干式变压器在工程中的应用

干式变压器有很多优点,但要想在工程中合理使用,就必须充分了解它的所有优缺点。因为干式变压器是新产品,还缺乏时间的考验。现在一些绝缘老化数据只是实验室数据,缺乏实际使用数据统计。所以在工程应用上一定要慎重。根据我们在实际工程中使用干式变压器的经验,总结出以下注意事项:

3.1 散热性能差

干式变压器的结构决定了其散热性能差,导致过载能力低。油浸式变压器允许在160%过载的情况下运行15分钟,而干式电力变压器的最大运行极限电流不应超过铭牌额定电流的1.5倍,否则可能造成损坏变压器。在进行负荷计算时,必须考虑各类变压器的特性。

3.2 高温

干式电力变压器在运行过程中会产生高温,直接影响变压器寿命,应特别注意监测。干式变压器运行时需要检测的温度与油浸式变压器不同。即使在空载状态下,也需要记录对铁心温度有影响的数据,这说明变压器上附着了一些温度,干式变压器的整体温升与温度不成比例。负载电流的增加。

3.3 对环境温度的影响

因为变压器运行中的铜损会变成热量散发,变压器本身就会成为不间断的热源,散发到周围环境中,环境温度会不断升高。

对于布置在同一房间内的干式变压器和低压配电设备,低压配电设备中热保护元件的适用温度不应超过40℃。当环境温度超过40℃时,低压保护设备的高温可能导致开关误动作,缩短元件寿命。此时,开关不能在额定电流额定值下工作。

如果采用降容的方法,会带来当环境温度恢复正常,开关保护值恢复到额定值时,由于开关值增大,电气设备不能正确保护的问题。如果随时根据环境温度调节开关量,随着温度的变化随时调节开关量,不仅工作量大,而且不可操作。

油浸式变压器室的建筑高度是为了满足变压器的核心运行。建筑物的空间较高,进出风窗的中心高差一般较大。为满足空气回旋的条件,可通过空气回旋降低变压器室的室内温度。而在干式变压器变电站中,由于没有变压器铁芯运行,要求的建筑物高度比较低,不能满足空气对流条件,也不能利用空气对流原理进行散热。

根据《干式电力变压器选型、验收、运行和维护规程》,“安装干式电力变压器的室内通风系统应独立。变压器应有温控装置,控制风冷装置切换。在正确的时间与绕组温度。” 实际设计的做法是在设计阶段就注意变压器室的空气流通问题,采取相应措施,合理预留空气流通风道,保证房间通风良好,使散热正常保证变压器的温度,环境温度能满足设备正常运行的要求。

在实际工程设计中,可采取的措施有:安装壁挂式换气扇,加强室内通风,降低室内整体温度。或者在变压器上加装机械通风,使变压器产生的热量通过风道直接排出空气中。另外,为了保证通风系统的可靠运行,需要保证呼吸机电源的可靠性。因此,程序要求干式变压器配置“独立供电的通风系统可在机械通风停止时发出遥控信号”。确保变压器室通风良好。

总之,变压器散发的热量一定要送到室外,避免变压器室室内温度升高,影响其他配电设备的正常运行。

3.4 干式变压器结构形式的选择

对于干式变压器的使用,不同容量的变压器最好选择不同结构的变压器。例如,小功率箔绕变压器具有散热性能好、变压器纵向受力小、磁损少、噪声低等优点。但随着变压器容量的不断增加,大容量变压器抗短路能力差的弱点也越来越突出。超过2000kVA的变压器理论上不可能使用箔绕组。因此,在工程应用中,需要根据具体情况选择不同的变压器结构形式。

3.5 干式变压器绝缘耐热等级的选择

干式变压器的绝缘和耐热性越来越高。目前基本普及F级产品,也生产H级产品。作为一项技术指标,这是一种科技进步。但在工程的实际应用中,必须综合考虑使用条件和周边环境的情况。

选用H级变压器时,与其相连的设备与同一房间内的其他设备是否也能承受H级绝缘的温度。例如是否选用H级绝缘电缆等。如果相关设备不符合H级,则设备运行时不允许达到H级温度,这样H级绝缘就没有意义了。特别是当变压器与其他设备布置在同一个房间时,虽然变压器的耐热温度可以达到180℃。

但是当变压器的运行温度真正达到180℃时,环境温度已经远远超过了配电设备的允许温度。尤其是带有热保护元件的产品,由于产品的工作原理是检测室温下的温度变化,当室温超过室温时,电器元件将因环境温度的影响而无法正常工作,导致保护异常。所以配电柜内的电器元件决不能让环境温度达到180℃。如果为此目的不能将变压器和配电柜布置在同一个房间内,而将H级绝缘变压器单独安装在独立的变压器房间内,

一般来说,只有变压器才能达到H级绝缘,而其他相关设备达不到H级绝缘,即使单独达到H级绝缘,变压器也不能充分发挥其应有的作用,实际上是一种浪费。对此,在实际工程中,无论变压器选择何种绝缘等级,都必须考虑其他附属设备的工作条件和耐热性,不一定越高越好。并不是等级越高效果越好。


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