電纜故障綜合測試儀設計選型安裝改進的建議

1 引言

　　隨著電力技術的發展和科技進步， 人們對電力變壓器運行的**、防火、無污染、少維護和使用壽命等要求越來越高。由于干式變壓器采用阻燃型絕緣材料，不存在液體泄漏和污染環境的問題，且干式變壓器結構簡單，維護和檢修較油浸變壓器方便，同時因其具有體積小、重量輕、占用空間少、安裝方便、低損耗及使用壽命長等特點， 因而得到了越來越廣泛的應用。干式變壓器在平頂山地區的推廣應用起步較晚， 但干式變壓器作為站用變壓器， 自2000 年以來在110kV 及以上變電站得到了廣泛應用。平頂山供電公司現有35kV 及以上變電站53 座，其中有21 座變電站的29 臺站用變采用了干式變壓器，干式變的型號主要是SC(B)，容量達9 000 kVA。近兩年來，新建變電站的站用變一般采用干式變壓器。

2 干式站用變壓器運行現狀及存在的問題

　　平頂山供電公司現有干式變壓器38 臺，有的放置在室內自帶防護外殼，也有的直接布置在柜體內，運行條件各異，但總的來說現場實際運行情況良好，故障率較低，但是也發生了一些故障和異常。

　　2.1 溫升對干式變壓器的運行壽命的影響

　　樹脂干式變壓器繞組主要由導體(銅導線、銅箔等)、基體(環氧體系)和增強材料構成，經熱固化成型。電纜故障綜合測試儀設計選型安裝改進的建議，溫度能夠改變各構成間的界面物理特征，降低物理強度。如果繞組匝間出現微觀裂痕，則會增加變壓器的局部放電量， 局部放電量的大小決定變壓器的壽命長短。一般電纜故障綜合測試儀設計選型安裝改進的建議等級為F 級，其理論上的耐受溫度極限為155℃。超過這一極限繞組的物理強度會發生本質的轉折，也視為壽命終結。在實際應用中，由于結構、工藝等差異的影響，實際標準要低于理論上的155℃標準， 一般以110℃為**極限。

　　2.2 中置式開關柜的散熱問題

　　從以往干式變壓器的事故分析可以看出， 主要是由于開關柜內通風不暢、散熱效果不好、環境溫度過高造成的。對平頂山供電公司匯源變電站兩臺干式變壓器運行狀況進行監測，匯1號、2 號站用變分別安裝在35kV 和10kV 的開關柜內，沒有裝設溫控器和散熱通風裝置，站用變間隔后柜箱體溫度，夏季達到40℃～50℃，里面的熱氣散不出來。通過查看使用說明書和《干式電力變壓器負載導則》，發現干式變壓器必須保證良好的自然通風， 干式變壓器按標準應配置溫度控制箱。運行中的變壓器發生異常聲響或超溫報警，應予重視并采取相應的措施。而匯源變兩臺站用變壓器不具備這些條件， 如果負載比較大， 中置式開關柜采用全封閉型結構， 對散熱很不利，一旦變壓器因高溫使絕緣老化擊穿，可能引起開關柜故障。

　　2.3 柜體間距小帶來的弊病

　　將電纜故障綜合測試儀設計選型安裝改進的建議布置于開關柜中， 可以減少占用面積，為了減小柜體尺寸，廠家通常采用復合絕緣材料等措施減小間距。然而，由于高壓開關柜內電場強度復雜，一定氣候條件會產生結露，發生閃絡后果嚴重。《3kV～110kV 高壓配電裝置設計規范》對屋內配電裝置的**凈距按照電壓等級有明確的規定。近年來，電網建設速度加快，開關柜不斷增多，減小間距所帶來的弊病也日益凸現。

　　2.4 兩臺變比不同的變壓器不能并聯運行的問題

　　將一臺站用變設于10kV I 段母線，另一臺站用變設于35kV I 段母線(或35kV I 段母線某一小電源線路)。由于有電勢差的存在，在兩臺變壓器的二次繞組間便有環流產生，它不是負載電流，但卻要占據變壓器的容量，增加了變壓器的損耗，使變壓器的效率降低。當變比不相等時，由于環流的出現，不能使所有并聯的變壓器同時帶上額定負載， 使得并聯運行的變壓器容量得不到充分利用。所以分別設于35kV 母線和10kV 母線的兩臺變壓器由于變比不同，站用電低壓系統不能并聯運行。但實際上低壓系統往往需要雙路供電， 又不能做到每處都設置機械聯鎖，所以不能完全杜絕并聯的情況。

3 干式變壓器設計選型及安裝的改進建議

　　3.1 干式變壓器應采取可靠的溫度控制保護措施

　　干式變壓器的**運行和使用壽命， 很大程度上取決于變壓器繞組絕緣的**可靠。繞組溫度超過絕緣耐受溫度使絕緣被破壞， 是導致變壓器不能正常工作的主要原因之一， 因此對變壓器運行溫度的監測及其報警控制是十分重要的， 由于變壓器結構從內到外依次為：鐵心、低壓繞組和高壓繞組。而發熱源為鐵心和低壓繞組， 外表面的高壓繞組由于電流小而發熱很少。因此，使用普通的軸流式風扇吹變壓器表面和空調降溫效果不好。變壓器在制造時，已預留專用散熱風道， 只有配用專用的干變風冷溫控裝置，才能達到預期的效果。為適應變電站無人值班的要求， 建議對現有的干式站用變安裝風冷溫控系統，并對開關柜進行通風改造，溫度過高時應能自動啟動通風散熱裝置。
　　
　　3.1.1 風機自動控制

　　通過預埋在低壓繞組*熱處的Pt100 熱敏測溫電阻測取溫度信號。變壓器負載增大， 運行溫度上升，當繞組溫度達某一數值(此值可調，對F 級電纜故障綜合測試儀設計選型安裝改進的建議一般整定為110℃) 時， 系統自動啟動風機冷卻;當繞組溫度降低至某一數值(此值也可調，對F級絕緣干變一般整定在90℃)時，系統自動停止風機。

　　3.1.2 超溫報警、跳閘

　　通過預埋在低壓繞組中的PTC 非線性熱敏測溫電阻采集繞組或鐵心溫度信號。當變壓器繞組溫度繼續升高，若達到某一高溫度值(此值也可根據工程設計調整， 通常整定在F 級絕緣所標稱溫度155℃)時，系統輸出超溫報警信號;若溫度繼續上升達某值(此值也可按工程設計調整， 通常整定在170℃)，變壓器已不能繼續運行，須向二次保護回路輸送超溫跳閘信號，應使變壓器迅即跳閘。

　　3.1.3 溫度顯示系統

　　通過預埋在低壓繞組中的Pt100 熱敏電阻測取溫度變化值，直接顯示各相繞組溫度(三相巡檢及*大值顯示，并可記錄歷史*高溫度)，可將*高溫度以4mA~20mA 模擬量輸出， 若需傳輸至遠方(距離可達1 200m)計算機，可加配RS232C 計算機接口。系統的超溫報警、跳閘也可由Pt100 熱敏傳感電阻信號動作，進一步提高溫控保護系統的可靠性。

　　3.2 變壓器相間及對地**凈距必須符合要求

　　對柜內布置的變壓器應根據《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》要求，高壓開關柜應選用“五防”功能完備的加強絕緣型產品，其外絕緣應滿足以下條件：空氣絕緣凈距離：≥125mm ( 對12kV)，≥360mm(對40.5kV)。爬電比距：≥18mm/kV(對瓷質絕緣)，≥20mm/kV(對有機絕緣)。在代莊變電站、申樓變電站投運前驗收時，曾發現變壓器柜內**凈距不符合要求的情況， 建議對柜體進行了改正。所以在設備驗收時，對變壓器柜體內相間及對地電氣距離必須嚴格驗收， 保證符合要求。建議在以后的設計中， 變電站內應配置箱變或非封閉式干式變壓器， 條件允許時， 可設置站用變室，站用變單獨安裝在室內。對設置于變電所內的非封閉式干式變壓器，應符合《10kV 以下變電所設計規范》要求，應裝設高度不低于1.7m 的固定遮欄，遮欄網孔不應大于40mm×40mm。變壓器的外廓與遮欄的凈距不宜小于0.6m，變壓器之間的凈距不應小于1.0m。

　　3.3 合理選型配置減少投資及損耗

　　變電站沒有10kV 電壓等級，可選擇兩臺35kV電壓等級的油浸變壓器，室外布置。35kV 與10 kV電壓等級都有， 鑒于35kV 干式變壓器質量的不確定性和35kV 與10kV 變壓器變比不同，站用電低壓系統不能并聯的問題。建議在變電站建設初期，只在10kV I 段母線設一臺變壓器，35kV 站用變盡量不設置， 可采取保留變電站施工電源配電變壓器作為站用變臨時電源的措施。在變電站擴建兩臺主變后，在10kV Ⅱ段母線上再新設一臺與原10kV 變壓器接線組別相同的10kV 變壓器，取代配電變壓器。這樣既符合國網公司實踐科學發展降耗節支和“三節約”活動要求，又保證了變電站用電的可靠性。

4 結束語