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H 级干式变压器的特点及运行
发布时间:2017/6/16

阮治文
(珠海电力工业局 , 广东 珠海 519000)

摘 要 : 我国目前常用的干式配电变压器主要是 F 级绝缘的环氧树脂浇注型或缠绕型的产品 , 最近 , 国内推出 一种采用 Nomex 绝缘纸作绝缘的 H 级绝缘干式变压器。通过 F1 级耐火能力 、E2 级环境适应能力和承受 C2 级 热冲击能力试验 , 证明它具有良好的电气性能、机械性能和较高的耐热等级 , 并且是一种安全性好的环保产品 , 能在多种恶劣的环境下运行 , 值得推广使用。

关键词 : H 级干式变压器; 试验; 特点

中图分类号 : TM412    文献标识码 : B

  为了减少电能损耗 , 缩小供电半径 , 提高电压 质量和供电可靠性 , 变压器要直接深入负荷中心安 装 , 使得人们对变压器的安全性、环保性提出了越 来越高的要求。采用干式变压器便是明智之举。目 前我国常用的干式变压器为 F 级绝缘的环氧树脂 真空浇注型或缠绕型产品 , 最近国内推出一种采用 美国杜邦公司的 Nomex 绝缘纸作绝缘的 H 级干式 变压器 (以下简称 “H 级干变”) 。本文就 H 级干 变的特点和运行使用作些介绍。

1 特点

1.1 耐热绝缘等级高 , 过载能力强
Nomex 纸的耐热绝缘等级属 C 级 , 在高温下 具有非常稳定的化学性能 , 可在 220 ℃的高温下长 期安全使用。干式变压器绝缘等级定格为 H 级 (180 ℃) , 留有较大的过载裕度 , 因而具有较大的 过载能力。

1.2 机械性能好 , 局部放电少 , 抗短路能力强
Nomex 纸比普通绝缘纸有较高的机械强度。 干式变压器的高压绕组采用 H 级绝缘漆包扁铜线 绕制 , 分段层式结构 , 有效地降低了层间电压; 低 压绕组采用优质的、导电性能好、局部放电少的铜 箔绕制 , 层式结构 , 大大降低了轴向短路力。高压 绕组和低压绕组同属包裹型线圈 , 均以 Nomex 纸 作层间绝缘 , 并用 H 级绝缘胶缠绕、包封 , 高温 固化形成一个整体。这样 , 高低压绕组都被封在 Nomex 纸的保护层中 , 并且 H 级绝缘漆和 Nomex 纸都具有一定的弹性 , 因而具有较好的机械性能和 较强的抗短路能力。另外 , 由于制造过程不采用环 氧树脂真空浇注或缠绕 , 所以消除了存在气泡的危 险 , 即使万一绕组内部含有微小的气泡 , 也不会像 环氧树脂绕组那样对产品造成危害。

1.3 环境适应力和抗污秽、盐雾能力强
由于高低压绕组都被封在 Nomex 纸的保护层 中 , 而 Nomex 纸抗盐雾及防污秽能力强 , 且化学稳定性好 , 潮湿对 Nomex 纸的电气性能影响又很 小 , 所以 H 级干变有较好的环境适应性 , 有较好 的耐潮、耐碱、耐污秽能力。
 
1.4 安全性好
Nomex 纸可以长期耐受 220 ℃的高温 , 在起 火的情况下具有自熄能力。即使在完全分解的情况 下 , 也不会产生烟雾和有害气体。万一发生火灾 , 也便于扑救。

2 H 级干变的三项特殊试验

2.1 F1 级耐火能力试验
在绕组下端 40 mm 处放置一个盛有酒精的容
器 , 点燃酒精 , 并距绕组 175 mm 处设置一块功率 为 24 kW 、温度为 750 ℃的发热板 , 绕组经过 20 min 燃烧和高温烘烤后 , 烟雾温度的标准值是不超 过 440 ℃, 而试验结果是被试绕组的烟雾温度只有 239 ℃。从试验开始 , 绕组经过 28 min 的燃烧 , 标 准规定烟雾的透明度应大于 20 % , 且无毒性气体产 生 , 而该产品的透明度达到 63 % , 没有产生毒性气 体。另外试验还表明 Nomex 纸难燃不助燃 , 离火后 自熄。这说明 H 级干变具有很好的安全性。

2.2 E2 级环境适应能力试验 把变压器置于一个密闭室内 , 加入电导率为0.5-1.5 S/ m 的盐雾 , 使湿度达到 93 % , 温度维 持在 50 ℃, 共计经过 150 h , 使盐雾和水分充分 渗透变压器表面 , 在此情况下 , 施加 75 %的工频 耐压和 75 %的雷电冲击试验电压 , 产品不被击穿 , 达到了 E2 级。这项试验说明 H 级干变有较强的防 潮和耐污秽能力 , 在潮湿、酷热和相当于 Ⅳ级污秽 的恶劣环境下也能安全运行。

2 3 承受 C2 级热冲击能力试验
把变压器置于一个密闭室内 , 室温为 25 ℃, 经过 8 h 将室温降到 - 25 ℃, 保持 12 h , 此时输 入大小为 2 倍额定电流的电流 , 使变压器的温度达 到 165~170 ℃, 断电后约 2 h , 待变压器温度下 降到 25 ℃时 , 施加 75 %的工频耐压和 75 %的雷电 冲击试验电压 , 产品不被击穿 , 达到 C2 级。这项 试验说明 H 级干变能在寒冷的天气下直接投入运 行和在骤冷骤热的条件下安全运行。

3 适用场所
H 级干变由于具有以上优点 , 除适用于一般场所外 , 还特别适用于某些对电气设备要求特别苛刻 的场所 , 如易燃、湿热、昼夜温差大、对噪音水平 严格控制的地方以及大气污秽或盐雾严重的地区。

4 运行情况
H 级干变在珠海国际赛车场挂网运行至今 , 情况良好。运行情况如下 :
a) 运行稳定 , 噪音低 , 噪音通常在 50 dB 以 下 , 符合环境要求。
b) 运行温度一般在 60~65 ℃之间 , 即使在使 用环境较差的地下室 , 绕组温升也基本保持正常。
c) 局部放电较少 , 一般在 5 p C 左右。
d) 过载能力强 , 可以在 1.1 倍的额定负载下 长期安全运行。测试结果表明 : H 级干变与同等 容量的 F 级环氧树脂干式变压器相比 , 若过载前 后的条件相同 , 前者有较长的最大安全过载时间。

5 运行维护
a) H 级干变在投入运行前 , 首先检查风机的 转动是否灵活 , 有无卡阻现象 , 然后进行通电调 试 , 检查温控装置的显示是否正常 , 风机的转向是 否正确。
b) H 级干变可以适当地超负荷运行 , 但是以 有足够的自然通风条件为前提的 , 变压器需要 4 m3/ ( kV A·min) 左右的通风量。必要时可在变压 器室安装排风装置来改善通风条件。
c) 根据变压器安装场所的环境污染情况 , 定期 切断电源 , 擦拭沉积于表面和气道中的灰尘污垢。
d) 定期检查温控仪表和强迫风冷装置 , 监测 绕组的温度变化 , 确保绕组的温度高于设定值时能 自动启动风机强迫风冷 , 控制绕组温度 , 并发出相 应的超温报警和超温跳闸信号 , 使得 H 级干变安 全、经济运行。温度控制的整定值一般选定如下 : 100 ℃时风机启动 , 80 ℃时风机关闭 , 130 ℃时超 温报警 , 150 ℃时超温跳闸。
e) 监测 H 级干变运行时负荷变化情况 , 避免 长期过负荷运行 , 影响干式变压器的使用寿命。H 级干变的寿命与其绝缘热老化有关。其正常预期寿 命的计算是以环境温度 20 ℃及变压器绝缘系统的 温度等级为依据的。预期使用寿命是额定负荷电流 和绕组额定热点温度的函数。当 H 级干变的温升超

图 2 合成绝缘子与玻璃 (瓷) 绝缘子串的干弧距离
1 —没装均压环的合成绝缘子串; 2 —装有均压环的合成绝缘子串;
3 —玻璃 (瓷) 绝缘子串


因此 , 使用均压环必须恰当 , 运行经验表明 , 不宜采用只在高压端一端配置均压环的做法。220 kV 珠番乙线正是采用在高压端一端装设均压环的 设计 , 从绝缘子受损情况来看 , 一端均压环拉开电 弧并未起到预期效果。所以 , 在雷击频繁的地区宜 在两端配置均压环 , 同时考虑相应增加绝缘子的长 度 , 以提高耐雷水平。

4.4 结构和质量

4.4.1 伞型 大小伞结构其防污性能优于等径伞 , 这是因为在淋雨条件下 , 大小伞中的大伞遮挡小伞 , 不易形 成连续的淋湿面。
4.4.2 成型工艺 注射成型工艺正逐步成为主流 , 而芯棒挤包穿伞工艺由于具有伞裙组合灵活 , 便于调整爬距的优 点仍被采用。
4.4.3 端部结构 目前国内产品大多数为压接式 , 端部为楔式的 也很常见。楔式分为内楔式、外楔式及内外楔式 3 种。从运行资料上了解 , 外楔式暴露的机械强度问 题较多。
4.4.4 硅橡胶伞裙 各个厂家对硅橡胶的配方都有所保留 , 但如果 配方不当 , 就会出现运行数年后伞裙变硬、变脆的 现象 , 或者容易引老鼠等动物咬噬而导致损坏。
4.4.5 结束语 合成绝缘子有着良好的防污性能、高电气强度等诸多的优点 , 今后在调爬、防污改造以及新建线 路中 , 我们都应抱积极的态度去对待。同时亦应看 到它的不足之处 , 只有不断提高对它的认识 , 才能 促进它的蓬勃发展。

参考文献 :

[1 ] 张俊锋. 复合绝缘子运行与评价 [ N ] . 襄樊合成绝缘子 ,
2000 (6) .
作者简介 : 陈学东 (1966 —) , 男 , 广东番禺人 , 工程师 , 主要从 事生产技术管理工作。

 



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