伴随着经济的发展和城市化进程的加快,象这样的箱式变电站在城乡电网中得到了广泛的应用,其特点是:体积小,结构紧凑,运行安全可靠,维护方便,投资少,见效快,供电周期短。尤其由于城市规划、土地升值过快等多方面原因,使安装方便、占地面积小的小容量箱变电站(不到1000KVA)成为用户的..,改变了对箱式变电站临时设备的认识。这使得市场需求逐年扩大,许多电器厂商纷纷制造,市场上出现了各种箱式变电站。箱变电站.大的特点是:“使用组合的标准化产品,充分满足用户对电力的特殊需求。”由于属于专一,不能通用,这就要求生产厂家根据用户不同的需要进行设计和制造,每个用户所使用的供电变压器的容量,开关回路数量,周边环境,布置方式等各不相同。由于变压器安装在室外箱内,室外的曝晒以及变压器本身产生的热量能否消散以保证变压器的正常运行成为用户.关心的问题。在这里,我们将谈谈银川箱式变电站在箱式变压器制造过程中的一些经验,重点是箱式变电站的温升,供大家讨论,共同提高我国箱式变电站的制造水平。
一、温升问题
1、温升是箱式变压器寿命和功率的主要限制因素。
1)变压器是箱式变压器的主要发热元件,在运行过程中会产生损耗,这些损耗都会转化为热量。一部分热使变压器本身的温度上升,另一部分热则散发给周围的空气。在变压器中,所有的电磁波载体均为加热体,铁芯和绕组是主要的加热体。
2)变压器的寿命取决于其绝缘介质的寿命。一般情况下,主要是温度对绝缘介质产生影响。长期高温会导致绝缘介质老化,逐渐失去电阻。
3)各类绝缘介质在一定温度下均可保持一定寿命。油浸变压器的绝缘材料以绝缘纸、纸板为主,设计寿命一般为20年。通过试验和生产实践,认为20年寿命对应的绝缘介质。长允许温度约为98℃。这就是说,油浸变压器中的绝缘介质,在98℃的温度下,可连续工作20年。
变电所内各部分的温度是不同的,在额定工况下,所有部分的温度都不应超过绝缘材料所允许的.高工作温度。因此,GB1094标准规定,油浸变压器正常使用条件如下:
海平面不超过1000米,.高气温+40℃,.热月份平均气温+30℃,.高年平均气温+20℃等。变压器在连续额定容量稳态下的温升极限如下:顶油温升55K(未全密封),平均绕组温度升65K。标准中规定的温升极限是以变压器周围空气的年平均温度20℃为基准,即顶油温和绕组平均温度与年平均空气温度20℃之差。变压器绝缘是.重要的绕组绝缘,一般认为绕组.热的温度和平均温差为13k,所以绕组的平均温升极限值为98-20-13-65k。
变压器运行过程中产生的热量通过热传导、热辐射和对流散失。从绕组到绕组表面,热量以热传导的形式散失;从绕组表面到油,通过对流扩散;从油箱外壁到空气的散热是通过对流和辐射实现的。罐体外壁外壁外壁对空气温差.大,约占总温升60%~70%的60%~70%,从这压器运行的环境温度非常重要。
目前许多箱式变电站都在安装干式变压器,干式变压器绕组温升限值为100K,与平均温度差15K,干式变压器的正常使用条件与油变相同。但干式变压器是比油高得多的热源,从干式变压器到变电站内部空间到变电站外部空间存在很大的温度梯度。普通干式变压器都配有风机,可强制风冷运行,风机使变压器的温度能更快的散发到周围介质中。因此要求箱式变电站具有较好的通风、散热能力。变电站内外温度很难保持不变,但需要控制变电站对外界空气的温升,使之.小化。
箱式变电站安装的变压器也要求环境空气年平均温度不高于20℃。由于环境恶劣,变压器运行温度升高,一方面会影响变压器的使用寿命;另一方面,如果要保证变压器的额定负载,绕组的DC电阻会增加,负载损耗会增加,这将进一步提高变压器的温度,终降低负载,从而降低变压器的使用效率。以S9-630kVA为例,降低负荷,保证温升极限。
2、双层通道式结构解决了温升问题
用户在选择供电变压器时,都希望满负荷或短时过载使用。为了保证这个期望值,他们必须注意箱式变压器外壳的自然通风率的设计,外界的冷空气应与箱式变压器内的热空气形成对流,从而保证供电变压器的绕组温升和满负荷或短时间过载能力。我们就是这样解决温升问题的;外壳采用自然对流双层隔热风道结构(此结构已获..),基本满足供电变压器散热要求。在短时间过载运行期间,我们增加了温度控制和强排气装置,以确保电源变压器的安全运行。在采用这个设计方案之前,我们也走过了一段弯路。刚开始的时候我们发现不可能采用单层结构,所以采用了填充保温材料的双层结构。结果一验证,我们就做了一个培养箱。之后改为顶部通风,增加强制通风。升温的问题解决了,但也带来了冷凝的问题。就这样,经过反复验证和上百次的改进,.终确定了现在的方案。电力研究院做了多种型式试验,温升远低于国家标准值(见温升试验记录)。根据新方案生产的数百座箱式变电站已投入运行,并已在经历了严冬酷暑考验的南北方地区投入使用。
3、温升试验的计算
箱型变电站选用指南电力部标准DL/T537-2002以及GB/T17467-19986.2中有关温度升高测试的说明如下:温度升高测试的目的是检验箱型变电站壳体设计是否正确,即设计时是否能够正常工作,并不缩短设备站的预期寿命。测试时,必须测量变压器液平面和绕组(干式变压器仅测绕组)的温度和低压设备的温度。测试表明:与同一台变压器在壳体外测得的温升差值不大于壳体级别所规定的数值,例如级别0(0K),级别10(10K),级别20(20K),级别30K(30K),每个级别值都是按以下方式计算的:△t≤△t2-△t1(注:△t2变压器在壳体外测得的温升,△t1变压器在壳体外测得的温升)
在国内,有关箱变外壳的△t级数值为:
等级0△t≤0K,等级10△t≤10K,等级20△t≤20K,等级30△t≤30K。现在以国内某知名品牌提供的变压器型式试验报告温升数据为例:
1)、干式变压器
SCB9-630KVA干式变压器实测温升:80K高压绕组和低压绕组。77k双通道结构箱式变电站同规格干式变压器实际温升为:高压绕组86k,低压绕组811k外壳等级值为:高压绕组△t=86k-80k=6k(等级10),低压绕组△t81.1k-77k=4.1k(等级10)
根据以上所列数据,双层通道结构的箱式变电站已达到国家10级水平。
2)、油浸式变压器
S9M-500kVA油浸式变压器外壳外实测温升:.高油位:48.8K高压绕组60.5K,54.8K低压绕组采用双层结构设计的变电所内相同规格型号的油浸变压器实测温升为:顶层油平面51.4K,高压绕组56.3K,低压绕组62.8K。该油箱的壳位数值是:顶油位△t=51.4k-48.8k=2.6k(10级)高压绕组△t=56.3k-54.8k=1.5k(10级)低压绕组△t=62。
谁和谁的相遇是一场意外,谁在灯火阑珊处等待,谁的等待没有未来?在这扰乱的红尘之中被谁别离了谁?闪烁的星光,刺伤了谁的执着,嘲笑了谁的不堪?银川箱式变电站期待与您的相遇。