亚洲市场上的干式变压器

　
摘要：常规配电是通过油浸配电变压器提供的。100多年来，这些变压器一直是将浸有矿物油的基于纤维素的材料作为冷却介质。矿物油除了是一种卓越的冷却和绝缘介质外，还十分易燃，并且当遇到火焰时可能会燃烧。因此，当居民位于比较接近这级变压器的地方时就提出了更安全地配电的要求。 对为21世纪供能的供电设备的安全，高效和环境保护方面的这些日益增长的需求可以用过去四十年中已经验证的可靠技术来满足。H级干式变压器正越来越替代油浸式变压器而常用于分配电能。这类变压器能在严酷的环境和气候条件下工作，耐火，工作时无噪声，并可减少体积和降低重量以最大程度地减少使用空间，可以专供生产上使用。这种变压器最适用于亚洲地区。
关键词：亚洲市场 干式变压器
　　然而，即使在许多情况下能获得最大尺寸并减少重量可获得一定的好处，常用的解决方案也是在F级或H级下运行的变压器采用R 220 C级绝缘系统。这种选择可以使用户具有非常紧凑的设备，这种设备可提供极大的使用灵活性，包括较高的超负荷能力，较低的能量损耗，以及在世界各地所带来的许多实际利益。这种变压器在高负荷增长和极端环境气候条件地区尤为有益。




经济考虑

　　对于购买常规油浸式变压器或热容量较低的变压器例如B级或F级浇注树脂变压器而言，变压器的尺寸一般基于用户为确保绝缘系统的可靠性和适当寿命而预测的最大负荷。这是因为这些变压器是用不能承受设计温度热点以上的温度的材料加以绝缘的。由于平均负荷往往比最大负荷低得多，所以这种变压器超过了设计标准并且比所需要的要大得多。利用R级绝缘系统的概念用户现在可以购买基于平均预测负荷的小型变压器，因此成本比基于最大预测负荷的大型变压器更低廉。通过使用芳族聚酰胺绝缘系统，这种变压器能够耐受相当大的超负荷或温度峰值，而不会显著降低使用寿命。 用户在安装后预测5年或10年内所需容量的大幅增加时，如工厂扩建，或大型购物中心等，也可以采用这种相同的方法。购买满足初始容量要求且能在此后超负荷的变压器，可以显著地节省费用并可以妥当地使附加投资推迟到将来使用。让我们来分析一下表1中所示出的数据。

表1：不同负荷的变压器的经济评价

　　　　　　　　　　　方案号　　　　　　　1 　　　2 　　　3　　　 4
　　　　　　　　　　　温升 (K)　　　　　　 100 　　100　　 100　　 100
　　　　　　　　　　　铁芯损耗 　　　　　　100　　 100 　　100　　 100
　　　　　　　　　　　绕组损耗 　　　　　　40　　　40　　　40　　　40
　　　　　　　　　　　绕组损耗 　　　　　　40 　　　40 　　74　　　134
　　
　　 该例假定两台变压器的温升为100 K，一台采用F级绝缘系统（方案1），而另一台采用220 C绝缘系统（方案2）。它们在二十年期间均以相同的负荷运行。以相对单位表示的最终成本大致相同。初始成本仅略高了一些（4%）。但是，如果我们现在假定十年后负荷已增加到需要更大功率的程度，则分析结果将会大为改观。
　 　在第一种方案中，将需要另一台F级变压器（方案3），而在第二种方案中，原来的H级变压器可以耐受超负荷而不会引起问题（方案4），这样便可在20年的使用期内显著地节省费用。这种方案对能耗成本可能是主要考虑因素的场合尤为有益，因为在需要购买第二台变压器的方案中（方案3）铁芯损耗将会增加一倍。与此相反，尽管方案4的绕组损耗有所增加，但这些损耗是相对总负荷而言的，并可以通过在平均峰荷期间和非峰荷时间内的电流平方予以降低。
　　 除了这些优点外，还应当记住，在其热指数以下的温度上工作的变压器中采用耐高温芳族聚酰胺绝缘材料将会显著增加设备的使用寿命。作为一个经验法则，在热指数下每降低10℃温度就会使材料的寿命增加一倍。因此，具有220 C级材料的F级变压器的预期寿命将比采用155 C热指数工作在180℃下的材料的等效变压器增加15倍。
　　 第五种方案可以描述为采用平均绕组温度为125℃的变压器。这种变压器可以较低的初始成本（方案1的83%）生产出来，并且仍具有较方案1为357和较方案2为483的非常经济的总成本。这种变压器也更紧凑，尺寸和重量减少约15%。


　　表2. 总损耗成本的比较（基准：1000　kVA）


　　　　　　　　　　负载 　　　　损耗成本 (US $)　　　　　 损耗比

　　 变压器的设计师需要满足许多技术和经济要求，这些要求可能因绝缘材料的限制而受到很大的影响。设计师通过采用耐高温的绝缘材料，可以在变压器的电、机械、热和环境性能方面获得更大的灵敏性和自由度。
　　 在考虑这种可扩展灵活性的同时还应考虑许多因素以确保设计能够保证在评估温度下的可靠性。一般来说，采用基于芳族聚酰胺材料的高温绝缘系统可以使设计师通过减少通常的冷却空间来制造更紧凑的变压器。在除去这个空间的同时设计师还应考虑对变压器的电和热性能的影响。例如，因为干式变压器要依赖用于冷却的空气间隙，所以必须注意避免对变压器施加过大应力以防止局部放电，局部放电会过早老化绝缘材料和导致早期故障。设计师还应计算正确的间隙距离以避免沿表面及其周围的爬电现象，防止以这种方式产生击穿。这些问题可能比简单的热点温度要求更受限制。
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