城网用新型变压器标准及其相关技术问题

1 110kV变压器选型
随城市化进程的加快，在老城区改造和新区建设中，为减少占地采用了GIS，还要适应电缆进城、电缆入地、无油化以及防火阻燃的消防要求，部分变电站采用新型的110kV变压器是不可避免的选择。除现有的110kV油浸式变压器之外，可以选择的新型变压器有：
(1)干式变压器。主要是树脂浇注型的产品，目前在35 kV配电系统中采用比较普遍，110kV级已有单相变压器组产品在运行，110kV级三相变压器存在的问题主要是绕组沿面设计场强过高，长期运行的绝缘可靠性不够及对环境的适应性不够强。有关的IEC新标准IEC 60076—11(草案)正在修订中，它将用来代替IEC 726—1982标准，该新标准中提出环境、气候和燃烧3项试验是考核干式变压器绝缘性能的重要方法，对局部放电试验也提出了新的要求。
(2)气体绝缘变压器。主要是指SF6气体绝缘变压器，今后还要发展环保性能更好的新型气体绝缘介质的变压器。在密闭的变压器外壳中充以一定压力的气体绝缘介质，并使气体在气泵的作用下循环散热，要求本体和散热器有较好的承压密封性能，并保持年漏气率在一个较低的水平。目前，在国内已有进口产品在运行，有的厂家也在积极引进技术争取尽快实现国产化。IEC已有相应的技术标准IEC60076—15《充气式电力变压器》(草案)正在制定中。
(3)耐高温绝缘的液浸式变压器。采用的固体绝缘材料有常规的纸绝缘或耐高温的绝缘材料，充以硅油、"由等高燃点的液体绝缘介质，分为混合型、半混合型、复合型等不同的组合方式。对一般使用的配电变压器可缩小体积，改善其防火阻燃性能，在环境温度较高的使用场所超铭牌运行能力较强，是介于干式变压器和常规的油浸式变压器之间的一种选择。由于其价格适中，环保性能较好，有一定的发展空间，对110kV级变压器，也不失为一种可供选用的产品。国内已有半混合型和混合型的耐高温液浸式变压器在应用。相应的IEC标准IEC 60076-14《耐高温绝缘液浸式电力变压器》也正在制定中。这类变压器存在油色谱、瓦斯保护等问题，其负载损耗也较高。
(4)电缆变压器。国外的一些大公司已推出实用化产品，国内已有一些变压器制造厂与高校合作正在开发类似产品，可望在1lOkv这个电压等级较好的解决变压器无油化、防火阻燃等环保、安全问题。由于在电缆变压器中主纵绝缘的概念和常规的绕组波过程理论已有根本的改变，因此对其绝缘结构的设计及试验技术还有待研究探讨。

2变压器承受短路能力

城网用电力变压器或配电变压器，由于其电压比较高，阻抗相对较低，故其承受短路的能力显得十分重要。IEC标准IEC 60076-5和国标已于近期进行修改，对变压器承受短路能力的试验提高了要求，从过去的试3次改为试9次，而且短路后重复绝缘耐受试验的电压值也改为100％，雷电冲击等型式试验也要改在短路试验后进行。试验考核更为严格，无疑对提高其运行可靠性十分有利。以前按老标准已经通过了短路承受能力试验的变压器是否能达到新标准的试验要求值得思考。当然，标准的贯彻还需要一个过程，但从标准实行之日起就应按新标准进行试验，否则就违背了强制性标准的规定。

3节能降耗

城网用变压器的节能降耗问题，历来受到广泛的重视。从20世纪70年代开始，国家推行淘汰高耗能产品的政策，配电变压器历经了2—3次大的升级换代过程后，各种类型的干式变压器和油浸式变压器都已接近国际较先进的水平，但距高效节能的要求尚存在一定差距。目前，国家出于对资源和环境保护的紧迫要求，正在制定一系列的电工产品强制节能标准和引导对高效节能电工产品的节能标志认证工作，并辅以一定的政策鼓励。配电变压器也不例外，正在制定损耗的限定值和节能评价值标准。在节能降耗工作中应注意：
(1)变压器的节能降耗必须以不牺牲产品运行可靠性为前提。任何情况下，必须坚持可靠性第一的思想，在兼顾产品各项技术性能的前提下，进一步降低损耗，提高产品性能指标，避免过去曾出现过的升级换代产品动稳定性能下降、过励磁能力和过载能力也有所降低的教训。
(2)变压器的节能降耗必须坚持重点突破的方针。首先解决量大面广产品的节能降耗，带动同类产品的节能工作。对配电变压器节能，是需要全系列强制要求，还是通过调查确定一个通用一般的系列段产品还有待考虑。对小容量段的产品制定限制损耗的标准时，应向国外发达国家学习，高度重视小容量配电变压器的标准化、通用性和互换性要求，以此带动其他产品的节能降耗设计。
(3)变压器的节能降耗必须兼顾低压配电系统降低线损、减小电压波动、提高供电质量的连带效应，决不能孤立的看待节能降耗工作。标准对配电变压器的小型化、密布点、限制供电半径、降低低压配电网线损、改善供电质量应有正确的引导，除了大功率集中供电负荷需要之外，应鼓励建筑设计部门因地制宜地合理配置变压器，在长期运行的经济性、合理性和增大配电装置一次性投资之间进行综合比较，改变现在配电变压器单台容量越选越大的不正常的状况。
(4)铜铁损耗比问题，即变压器负载和空载损耗比，是由变压器的负载率决定的。一般而言，负载率低，铜铁耗比应增大；反之负载率高，铜铁耗比应减小，但这都是建立在矽钢片材料性能不断进步的基础之上。过去惯用的作法是搞二个系列，一个系列适用于城网，负载率高；一个系列适用于农网，负载率低。能否在同一系列中，把握城、农网变压器的典型容量不同的特点，选取不同铜铁耗比的变压器。即农网采用的变压器，由于居住分散，容量一般较小，负载率低，可采用铜铁耗比大的变压器；而城网用变压器一般居住较集中，负载率较高，选用容量稍大而铜铁耗比相对较小的变压器。即系列段容量低端和高端的变压器不必强求采用统一的铜铁耗比。对变压器损耗的评估，除有功损耗，即空载和负载损耗的总和之外，还应考虑无功损耗。在这方面目前采用的铁心多级接缝工艺，可将空载电流降至较水平。卷铁心变压器空载电流也很低，具有一定优势。阻抗电压一般变化不大，对无功损耗影响不大，可不予考虑
。对变压器而言，有功损耗所占比例较大，是影响变压器损耗的主要方面。
(5)在推出一个新的节能型变压器系列时，不能不考虑该系列各种不同容量规格产品设计中的材料消耗问题，在节能的同时，也不能过分地增加材料的消耗，应将单位容量的材料消耗量作为评价系列产品技术先进性、经济性的一个指标，进行综合考虑。且不应单纯追求材料性能指标要求，从而减少对国外材料供应商过分的依赖。
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