全方位解析:變壓器安全問題
發布日期:2016-04-29   瀏覽量:      

今年夏天,國內先后有19個城市出現了限電或拉電的情況,國外美、加8月14日停電事件導致數10萬人陷入黑暗,美國僅一天停電損失達300億美元,加拿大安大略省損失50億加元。隨后,英國倫敦發生大面積停電事件。持續不斷地停電既影響了人們正常的工作生活,同時又影響了人們的生活質量。人們在關注電力網的時候可能尚未意識到配電網中終端設備配電變壓器存在的安全隱患與環保問題。迎峰度夏期間,因設備包括配變在內的故障造成了許多電力用戶停電,對社會穩定和人民群眾的生活帶來了一定影響。例如,8月17日的《中國電報》以《搶修、搶修、再搶修》為題報道了某用電管理所搶修班的一天。“7月23日一個小小用電所接到搶修電話300個”。配電變壓器故障是導致搶修頻繁的一個重要原因。
       當今世界,無論是發達國家還是發展中國家,配電變壓器都存在安全、環保方面的問題,成為制約電力工業可持續發展的因素,引起全行業密切關注。
       農網和城網經大力改造后,配變的性能和運行質量雖有所改觀,但仍有較大的隱患,大致存在以下幾個問題:
       1、根據目前城農網的普遍特點,負載率在大多數時間內為30-40%,但在高峰時,會經常超負荷運行。一方面,有很多不確定因素,例如,夏天持續高溫,空調負荷猛增,農忙或抗旱期間,農網負荷驟增,都有可能使配變短時過載100%;另一方面,高速發展的經濟增長帶來工業和居民用電需求的增長速度超過電網的建設速度,過載現象一時難以避免。 
      2、配變雖有報警和保護裝置,但即使報警或跳閘后也無法在短時間內更換變壓器,結果造成配變持續超負荷以致燒毀。
      3、過載配變的最大隱患是可能發生火災,并且在燃燒時產生有害氣體。
      4、隨著兩網改造和電網不斷發展,配電變壓器用量劇增,配變使用壽命期后的環保、回收問題,將成為一個嚴峻課題。
      5、箱變在城市供用電中大批使用,目前配套的變壓器有油變也有干變,油變缺陷之一,就是油老化,絕緣性能下降,維護換油困難;干變的缺陷是防護等級低不宜戶外運行。由于箱變內環境溫度高,供電部門對其中變壓器的負載能力憂心忡忡,難以確定其滿載和過載的能力,一旦超負荷出現故障,調換變壓器更為困難。
      國外的電網也曾有這樣的經歷,在20世紀60年代至70年代初,歐美在經濟膨脹時期建設配電網絡之初,配電變壓器負載率僅為40%至50%。隨著經濟的高速增長,這些電網系統變得陳舊或不堪重負,尤其是配電變壓器的負載率持續增長,變壓器經常過載,導致故障上升,增容費用也大大增加。
      國外常用兩種方法來解決上述問題:其一,采用nomex 絕緣紙和普通油配合的混合絕緣技術對傳統變壓器進行改造,改造后的設備容量顯著提高。電力公司可以更靈活地運行這些設備,負載下降時損耗較低,負載高峰期又可提供較大的容量。已經認可和實施增容改造的國家有:美國、英國、印度、加拿大、澳大利亞和德國等十幾個國家;其二,以nomex 絕緣紙和高燃點油配合生產高燃點油變壓器。
      20世紀80年代,法國開發使用硅油和nomex 絕緣紙材料的柱上變壓器,其廣泛運用在人員擁擠的重要區域。國內電力機車上的機載變壓器也有采用nomex 絕緣紙和硅油組合的絕緣系統的,已有多年運行經驗。由于可持續發展戰略和當今環保的要求,近年來,國內外制造廠及專家不斷探索,采用nomex 絕緣紙和清潔可分解的高燃點β油制造出安全、環保的配電變壓器將有效地減少和消除隱患。
       杜邦nomex 絕緣紙絕緣耐熱等級為c級(即220℃),燃點在限氧指數以下,壽命期后可分解回收,絕緣性能和機械強度遠遠優于普通電纜紙。用nomex 絕緣紙制造生產的敞開式干變因其安全、環保的特性,近年來被國內用戶廣泛認可和接受。β油是由美國dsi公司生產的一種性能優良的高科技環保油,其最大的特點是燃點高,防火性好(公安部消防科研所測試,其燃點為310℃,而普通油為165℃),它是從石油中提煉出來的,其成分為100%碳氫化合物,可完全生物降解,無毒性,對人體和環境無害,可循環利用,而且與變壓器中其他材料具有相容性,與常規油可以混合使用。
      β油與杜邦耐熱達220℃的nomex 絕緣紙配合制造的油變,符合美國標準nec450-23。目前,在美國國家實驗室、五角大樓、空軍基地、國家海岸護衛隊、海軍、航空總署等地都使用這種變壓器,且運行良好。在使用高燃點油變壓器的場所,發生火災和爆炸的概率大大降低。這種新型變壓器近幾年在美國得到迅速發展,已占到電力變壓器的5%而且比例還在上升。國際電工委員會也正在考慮制定這種利用高耐溫絕緣材料作為絕緣系統的配電變壓器的設計導則。
      nomex 絕緣紙β油變,它的優點是安全、防火、運行費用小及環保性能好,最大特點是可靠性強。使用這種nomex 絕緣紙β油變,將會大大改變目前的配變狀況。
      1、短期超負荷不會出事,經過計算和試驗,超負荷12個小時運行,其線圈和油的熱點溫度均低于其耐溫等級,不會損傷其絕緣壽命。
      2、長期使用可免換油、免維護,克服現有普通油變缺點,節約運行成本。
      3、nomex 絕緣紙β油變壓器具有干變的優點,既適用于安全、防火的高層建筑,又適宜戶外運行。
      4、數量龐大的配電變壓器,使用壽命期后材料的回收和循環使用以及廢棄物的生物降解是可持續發展和環保的要求,而nomex 絕緣紙在壽命期后可生物降解,β油本身的工作溫度遠遠低于其耐溫等級,因此可經過處理再循環使用,處理后的廢棄物可被土壤中的微生物分解并無毒性,因此不會在環境中長期聚集而造成污染。
      5、β油與普通
變壓器油相比,其粘度明顯高于普通變壓器油;而且變壓器油箱設有獨特的壓力釋放裝置,運行中不會過壓,因此不易滲漏。
      6、具有獨特的安全防火特性,降低了運行風險;
      利用新材料、新技術制造新型配變,以消除配變安全隱患和環保問題值得人們探討。

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