變壓器的負(fù)載損耗與箱式變電站的箱殼級別
時(shí)間:2007-06-27 10:00:00來源:jiangf
導(dǎo)語:?10級、20級、30級箱殼的歐式箱變不但造成大量的電能浪費(fèi),而且存在著變壓器壽命降低的潛在危險(xiǎn)
變壓器的負(fù)載損耗隨其運(yùn)行溫度的升高而增加。在同一負(fù)載條件下,運(yùn)行溫度每升高10℃,負(fù)載損耗增加約3.93%(對于銅質(zhì)繞組)或4.23%(對于鋁質(zhì)繞組)。這是因?yàn)樨?fù)載損耗與繞組的電阻成正比,而繞組的電阻隨著溫度的升高而增加。例如銅的電阻溫度系數(shù)為0.003 93℃,鋁為0.00423℃。
箱式變電站(又稱歐變)的箱殼分為10級,20級,30級,其定義為:變壓器在外殼內(nèi)部的溫升超過同一變壓器在外殼外部測的溫升的差值,不應(yīng)大丁二外殼級別規(guī)定的數(shù)值,例如10k,20k,30 k(引自GBT l7467—1998《高壓低壓預(yù)裝式變電站》)。其物理含義為:一臺變壓器在同一負(fù)載條件下,當(dāng)其在歐變箱殼內(nèi)運(yùn)行時(shí),運(yùn)行溫度將被抬高10℃、20℃、或30℃。其負(fù)載損耗將分別增加約3.93%、7.86%或11.79%(對于銅質(zhì)繞組)。這是一個(gè)多么驚人的數(shù)字!
值得注意的是,目前我國電網(wǎng)中正在掛網(wǎng)運(yùn)行著幾萬臺10級、20級、30級箱殼的歐式箱變。這些箱變不但造成大量的電能浪費(fèi),而且存在著變壓器壽命降低的潛在危險(xiǎn)。因?yàn)殡S著運(yùn)行溫度的升高,變壓器的絕緣材料將迅速老化,變壓器的使用壽命降低。特別是當(dāng)溫度超過所允許的最高熱點(diǎn)溫度和最高油面溫度時(shí),變壓器壽命將以溫度每上升6℃,變壓器壽命降低一倍的速度而急劇下降。
如何避免歐式箱變所帶來的上述弊病呢?
對于干式變壓器,要盡量提高箱體的散熱性能,必要時(shí)配置風(fēng)機(jī),盡量降低箱體內(nèi)部溫度。
對于油浸式變壓器,最佳方案是選用“零級箱殼”,如附圖所示,“零級箱殼”將變壓器的散熱片直接暴露在大氣中,如同柱上變壓器一樣,變壓器在最佳的散熱條件下運(yùn)行,恢復(fù)了最初設(shè)計(jì)的負(fù)荷系數(shù)、負(fù)載損耗和使用壽命,是變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要條件。
箱式變電站是20世80年代我國從歐盟國家引進(jìn)的,故又名“歐式箱變”,簡稱“歐變”。那么,歐盟國家是如何解決以上問題的昵
任何引進(jìn)的東西都有一個(gè)根據(jù)國情消耗吸收的過程,這里有幾個(gè)問題沒有解決好:
其一,歐盟國家大力推廣“無油化”,鼓勵盡可能選用干式變壓器,少用或不選用油浸式變壓器。而干式變壓器必須在殼體內(nèi)運(yùn)行,J{要?dú)んw的散熱級別足夠高既可。對丁少數(shù)配置油變的箱變,則用提高箱體散熱級別和變壓器“降荷運(yùn)行”的措施來控制變壓器的運(yùn)行溫度,而我國目前仍然大量選用油浸式變壓器。
其二,箱殼散熱級別問題。生產(chǎn)歐變的國外大公司(例如施耐德、西門子等),他們的歐變箱殼散熱性能較好,可達(dá)到10級。他們根據(jù)傳導(dǎo)、輻射和對流的熱力學(xué)原理,對箱殼的材料和結(jié)構(gòu)做科學(xué)設(shè)計(jì),以達(dá)到最佳的散熱效果。歐變引入我國后,一些生產(chǎn)廠家以為箱殼“簡單”,以為箱殼就是給變壓器做個(gè)“房子”,而且這個(gè)“房子”還需要“隔熱保溫”!片面地追求“外表美觀”、“園林化”,錯(cuò)誤地選用夾層彩鋼板、石棉夾層鋼(鋁)板及所謂“非金屬材料”作為箱殼及門的材料,與輻射和傳導(dǎo)的散熱原理背道而馳。氣體對流散熱方面又缺乏科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這些廠家生產(chǎn)的箱變大都為20級,不少甚至是30級。在江南最熱季節(jié),不少箱變聞變壓器室內(nèi)溫度過高而不得不打開雙門,在室外另設(shè)大功率風(fēng)機(jī)吹風(fēng)散熱。
其三,歐盟國家以“變壓器降荷運(yùn)行”的措施來彌補(bǔ)箱殼造成的溫升,而我國在實(shí)際運(yùn)行中,并沒有完全做到“變壓器降荷運(yùn)行”。
國家標(biāo)準(zhǔn)GBffl7467——1998《高壓低壓預(yù)裝式變電站》附錄D中規(guī)定:與預(yù)裝式變電站額定最大容量對應(yīng)的變壓器,對于小同的外殼級別和周圍溫度,能夠帶不同的負(fù)荷。也就是說,如果變壓器被配置在個(gè)殼體內(nèi)運(yùn)行,則變壓器應(yīng)該降荷選用。外殼中油浸式變壓器的負(fù)載系數(shù)如附表所示。
在實(shí)際應(yīng)用中,歐變箱殼中的變壓器并未做到“降荷選用”。這是因?yàn)樽儔浩魅萘棵吭龃笠患?,電站設(shè)備成本將隨之增加許多。不僅是變壓器本身價(jià)格增加,系統(tǒng)其他費(fèi)用也要增大。變壓器容量增大后,回路短路電流增大,回路中相關(guān)電器的性能參數(shù)隨之增大,工程成本隨之增加。此外,變壓器容量偏大會造成負(fù)荷率下降,變壓器運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行范圍之外(負(fù)載率60%~70%范圍內(nèi),變壓器運(yùn)行最經(jīng)濟(jì)),無載損耗(鐵損)增加。這樣,在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中,查表后如果不足以增大一級,則變壓器容量并不按照“增大一級”選用。此外,我國正處于經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展時(shí)期。隨著負(fù)載需求的迅速需求,變壓器的實(shí)際負(fù)荷在短期內(nèi)迅速超過最初設(shè)計(jì)負(fù)荷,這就造成了變壓器“未降荷運(yùn)行”的客觀事實(shí),造成高出正常溫度20~30℃運(yùn)行的現(xiàn)狀,造成不應(yīng)發(fā)生的極大的電網(wǎng)損耗及變壓器壽命的降低。
油浸式變壓器進(jìn)入箱殼以后,其運(yùn)行條件(環(huán)境溫度)變的異常惡劣了。目前有幾萬臺油變在網(wǎng)上負(fù)重工作,忍受著高溫的煎熬。應(yīng)該盡快地將它們“解放”出來,盡快地將它們從20級、30級箱殼中“回歸自然”,為節(jié)約型社會做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)!
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附圖 零級箱殼外形圖
附表 外殼中油浸式變壓器的負(fù)荷系數(shù)[/ALIGN]
文章來源于《節(jié)能創(chuàng)新2006——首屆全國電氣節(jié)能大賽論文集》