节能型变压器在电力系统中的运用与分析

变压器是电力系统中重要的电气设备。它不仅是电能传输设备，同时也是耗能设备。因此对变压器的性能及品质参数必须做充分的了解，以利于科学、合理的选用变压器。

1.节能型变压器的概念

“节能型变压器”是性能参数空载、负载损耗均比GB/T6451平均下降10%以上的三相油浸式电力变压器(10kV及35kV电压等级);产品性能参数空载、负载损耗比Gwr10228(组I)平均降低 10%以上的干式变压器。

2.节能变压器的类型和优点

我国变压器的发展经历了几个阶段，国家在节能方面的重视从未发生过改变。上世纪80年代中期，我国政府强制性地采用S7系列低损耗配电变压器在全国范围内淘汰正在电网运行的JB1300-73和JB500-64标准的高能耗变压器。从1998年开始，我国政府又不惜代价地在全国推行两网改造，用S9系列配电变压器取代S7系列。与S9一样，作为第七代节能产品的还有非晶合金变压器、卷铁心变压器、全密封变压器等。

但这先后两次全国大规模的更新换代，新产品仅比老产品降低空载损耗约8～15。目前市场上已出现了比S9系列更节能的产品，如S10、S11系列等。节能在变压器领域仍在继续。

卷铁心配电变压器(sll型)。

这种变压器早在60年代已被一些发达国家所采用，近年来在我国逐渐推广，在国家电网第二期农网改造中尤为突出。卷铁心变压器的优点：降低变压器空载损耗约10-25%，依变压器容量而变;降低空载电流，一般为叠片铁心的5O%;变压器噪音显着降低，小型变压器可做到37-42dB，减少对城镇噪音污染。

a.单相配电变压器(D1O型)

此类变压器多为柱上式，便于安装并靠近负荷中心，通常为少维护的密封式。与同容量三相变压器相比，空载损耗和负载损耗都小，有效材料用量也少，价格低20—30%。

b.非晶合金配电变压器

非晶合金配电变压器的空载损耗昆硅钢片的下降70—80%，至今未全面推广使用的根本原因是价格较高。

c.干式配电变压器

由于结构简单、维护方便、防火阻燃、防尘等特点，被广泛应用在对安全运行有较高要求的场合。主要有两类产品;环氧树脂干式变压器和浸渍式干式变压器(或称做Nomex纸型)。

3.干式配电变压器(SCB系列)的特点及结构

3.1干式变压器的概念

干式变压器是依靠空气对流进行冷却，一般用于局部照明、电子线路、机械设备等变压器，在电力系统中，一般汽机变压器、锅炉变压器、除灰变压器、除尘变压器、脱硫变压器等都是干式变压器，变比为6000V/400V和10KV/400V，用于带额定电压380V的负载。简单的说干式变压器就是指铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器。

3.2干式变压器形式

a.开启式：是一种常用的形式，其器身与大气直接接触，适应于比较干燥而洁净的室内，(环境温度20度时，相对湿度不应超过85%)，一般有空气自冷和风冷两种冷却方式。

b.封闭式：器身处在封闭的外壳内，与大气不直接接触 (由于密封，散热条件差，主要用于矿用它属于是防爆型的)。

c.浇注式：用环氧树脂或其它树脂浇注作为主绝缘，它结构简单，体积小，适用于较小容量的变压器。

3.3干式变压器特点及结构

相对于油式变压器，干式变压器因没有油，也就没有火灾、爆炸、污染等问题，故电气规范、规程等均不要求干式变压器置于单独房间内。特别是新的系列，损耗和噪声降到了新的水平，更为变压器与低压屏置于同一配电室内创造了条件。

a.干式变压器的温度控制系统

干式变压器的安全运行和使用寿命，很大程度上取决于变压器绕组绝缘的安全可靠。绕组温度超过绝缘耐受温度使绝缘破坏，是导致变压器不能正常工作的主要原因之一，因此对变压器的运行温度的监测及其报警控制是十分重要的。

b.干式变压器的防护方式

根据使用环境特征及防护要求，干式变压器可选择不同的外壳。通常选用IP23防护外壳，可防止直径大于12mm的固体异物及鼠、蛇、猫、雀等小动物进入，造成短路停电等恶性故障，为带电部分提供安全屏障。若须将变压器安装在户外，则可选用IP23防护外壳，除上述IP20防护功能外，更可防止与垂直线成60°角以内的水滴入。但IP23外壳会使变压器冷却能力下降，选用时要注意其运行容量的降低。

c.干式变压器的冷却方式

干式变压器冷却方式分为自然空气冷却(AN)和强迫空气冷却(AF)。自然空冷时，变压器可在额定容量下长期连续运行。强迫风冷时，变压器输出容量可提高50%。适用于断续过负荷运行，或应急事故过负荷运行;由于过负荷时负载损耗和阻抗电压增幅较大，处于非经济运行状态，故不应使其处于长时间连续过负荷运行。

d.干式变压器的过载能力

干式变压器的过载能力与环境温度、过载前的负载情况(起始负载)、变压器的绝缘散热情况和发热时间常数等有关，若有需要，可向生产厂索取干变的过负荷曲线。

目前，我国树脂绝缘干式变压器年产量已达10000MVA，成为世界上干式变压器产销量最大的国家之一。随着低噪(2500kVA以下配电变压器噪声已控制在50dB以内)、节能(空载损耗降低达25%)的SC(B)9系列的推广应用，使得我国干式变压器的性能指标及其制造技术已达到世界先进水平。

4.干式变压器的发展前景

随着干式变压器的推广应用，其生产制造技术也获得长足发展，可以预测，未来的干式变压器将在如下几方面获得进一步发展。

a.节能低噪：随着新的低耗硅钢片，箔式绕组结构，阶梯铁芯接缝，环境保护要求，噪声研究的深入，以及计算机优化设计等新材料、新工艺、新技术的引入，将使未来的干式变压器更加节能、更加宁静。

b.高可靠性：提高产品质量和可靠性，将是人们的不懈追求。

c.环保特性认证：以欧洲标准HD464为基础，开展干式变压器的耐气候(C0、C1、C2)、耐环境(E0、E1、E2)及耐火(F0、F1、F2)特性的研究与认证。

d.大容量：从50～2500kVA配电变压器为主的干式变压器，向10000～20000kVA/35kV电力变压器拓展，随着城市用电负荷不断增加，城网区域变电所越来越深入城市中心区、居民小区、大型厂矿等负荷中心，35kV大容量的小区中心供电电力变压器将获广泛应用。

e.多功能组合：从单一变压器向带有风冷、保护外壳、温度计算机接口、零序互感器、功率计量、封闭母线及侧出线等多功能组合式变压器发展。

f.多领域发展：从以配电变压器为主，向发电站厂用变压器、励磁变压器、地铁牵引整流变压器、大电流电炉变压器、核电站、船用及采油平台用等特种变压器及多用途领域发展。其中，用于城市地铁及轨道交通的干式牵引变压器，电压有10、20和35kV三个等级，容量有800、2500和3300kVA，为减少谐波污染，从12脉波整流发展到24脉波整流;举世瞩目的长江三峡世界最大的840000kW发电机的励磁变压器，已由顺特厂研制成功，并通过了国家验收。

可以预言，21世纪的配电变压器将属于性能优越、低噪声及节能的树脂绝缘干式变压器。