簡介
隨著中國的城市化發展,大城市人口更加密集,高層建築林立,用電量急劇增加,變壓器數量也在不斷增加,傳統的大容量油浸式變壓器油量大,一旦因故障著火,將對高層建築和人們的生命財產安全構成嚴重的威脅。
因此,人們對不燃變壓器的研究和套用也日益重視。不燃變壓器按其絕緣介質不同,可以分為矽變壓器、環氧樹脂澆注變壓器、復敏絕緣液介質變壓器和SF6氣體絕緣變壓器(gas-insulatedtransformer,GIT),其中GIT以其獨有的優勢受到了人們的關注,自20世紀60年代以來在日本、歐洲套用和開發較為廣泛。
SF6氣體絕緣變壓器(GasInsulatedTransformer,GIT)是一種使用SF6氣體作為絕緣介質和冷卻介質的變壓器,其在防火、安全、用電可靠性等方面具有優異性能。SF6絕緣變壓器,容量為63 MVA,聯接組別為YN d11,採用有載調壓裝置 。
SF6變壓器的銘牌參數
產品型號:SQFPZ- 63000/110
額定容量:18.9/63 MVA
相數及額定頻率:3相50HZ
額定電壓及電流:110000±(8 x 1.25%) l21000V 331/1732A
聯接組別:YNd11
冷卻方式:GNAN/GDAF
溫升:繞組溫升75K 氣體頂層溫升65K
絕緣介質:SF6
阻抗電壓:12.21%在110000- 21000V
空載損耗:38.5kW額定電壓和額定頻率
負載損耗:180.7kW在110000-21000V 63MVA 63MVA 85℃
GIT的結構和設計特點
GIT的結構原則上與油浸式變壓器相同,其結構與設計上的特點主要在於絕緣與散熱冷卻兩個方面。在絕緣設計上主要有:
(1) SF6氣體的絕緣強度與散熱能力均與氣體的壓力有很大關係。具體來說,在大氣壓力下,SF6氣體的絕緣強度僅相當於變壓器油的2/3,隨著壓力的增高,它的絕緣強度將不斷增大。在國外現有GIT產品中, 6-10kV級的GIT,一般採用的SF6氣體的壓力為0.12MPa,66-110kV級為0.130.14MPa(在滿載時最大壓力可以升到0.18MPa),而275kV級為0.4MPa,500kV級為0.6MPa 。隨著壓力的增大,其外殼(箱體)的結構必將日益複雜。
(2) SF6氣體的絕緣強度與電場的均勻程度密切相關。在不均勻電場中,其絕緣強度將顯著降低;而在高壓變壓器的結構中,要實現理想的電場均勻化是較困難的。
(3) SF6氣體的衝擊比變壓器油要小,因而在衝擊下的絕緣強度對整個GIT的絕緣設計影響較大。為此,應當採用衝擊性能較好的繞組(如糾結式繞組等)。
(4) SF6氣體的相對介電常數為1。當與其他的固體絕緣材料組合成氣膜絕緣結構時,氣體部分所分擔的電壓較大,為此應儘量選用相對介電常數較低的固體絕緣材料(如NOMEX紙及其壓製品)。
SF6氣體的散熱冷卻能力較差,這是GIT特別是大容量GIT結構上的另一個難點。儘管大多數GIT都按E級絕緣來設計,其繞組平均溫升為75K.但為了避免繞組的心臟部分的局部溫升過高而形成較大的溫度梯度,這部分的絕緣材料有時需選用耐熱溫度可達到C級的NOMEX紙及其製品。在冷卻方式上,一般63MVA以下的GIT均採用SF6氣體冷卻的方式,中小型GIT採用自冷式,較大容量GIT採用強氣循環冷卻方式 。
總結
(1) SF6氣體絕緣變壓器是迄今在防火、防災型變壓器中唯一能製造為高電壓、大容量且技術成熟的變壓器。在當前我國城網改造的熱潮中,它正日益受到人們的關注。
(2)國產GIT的研製和開發應重點放在110kV級20-63MVA的產品上。既要重視一些基礎研究,更要重視GIT的製造工藝與質量管理。現有的油浸式變壓器生產廠的生產車間只有在按要求進行認真的技術改造後才可能滿足製造GIT的需要。
(3)儘管GIT已有三十多年的製造與運行經驗,但它迄今在世界的變壓器市場中所占的比重並不大,仍屬於一種處於不斷發展中的產品,套用地區仍然具有很大的局限性,對它的優缺點必須有一個全面的認識。
(4) SF6氣體在環保方面存在的問題,無疑將給GIT今後的發展帶來某些不確定的因素 。