高過載配電變壓器的優(yōu)化設(shè)計

牟永雙

摘要：我國電力行業(yè)最近幾年發(fā)展非常迅速，為我國基礎(chǔ)建設(shè)貢獻力量。變壓器的優(yōu)化設(shè)計是一項系統(tǒng)的內(nèi)容，應(yīng)該獲得人們的高度重視，當(dāng)其獲得穩(wěn)定運行時，電力系統(tǒng)將會安全的發(fā)展，對于農(nóng)村地區(qū)來說，在通常情況下，電網(wǎng)呈現(xiàn)輕負(fù)荷的狀況，然而當(dāng)春節(jié)與農(nóng)忙時期來臨時，會出現(xiàn)過載運行的現(xiàn)象，在嚴(yán)重的情況下被燒毀，供電企業(yè)面臨十分嚴(yán)峻的考驗。

關(guān)鍵詞：高過載;配電變壓器;優(yōu)化設(shè)計

引言

我國整體經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，使得我國對于電能的需求與日俱增。隨著時代的進步和居民生活水平的提高，居民生產(chǎn)、生活用電需求增長迅速，對配電網(wǎng)供電能力提出了更高要求。配電變壓器過載問題時有發(fā)生，究其原因，除了用電負(fù)荷升高這一主要原因外，三相不平衡、采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)異常等原因也不可忽視。

1配變過載運行與絕緣材料的運用

在逐步配變過載運行的過程中，局部器械可能會出現(xiàn)過熱的狀況，設(shè)備還會老化，引發(fā)各種故障，配變過載能力應(yīng)該獲得大幅度的提高，散熱與耐熱能力都需要發(fā)生變化，變壓器的散熱能力產(chǎn)生質(zhì)的改變，結(jié)構(gòu)設(shè)計性能也發(fā)生優(yōu)化。在運用各種絕緣材料時，配變中的耐熱性會變得更加優(yōu)良，優(yōu)化設(shè)計方案具備科學(xué)性、規(guī)范性的特點，通過對農(nóng)村典型臺區(qū)年負(fù)荷特性進行調(diào)研分析，人們掌握了農(nóng)網(wǎng)典型負(fù)荷特性，掌握負(fù)荷過載時段及過載情況。同時，統(tǒng)計典型地區(qū)配電變壓器過載、燒毀情況，分析燒毀配電變壓器的運行年限、額定容量、性能水平，掌握農(nóng)網(wǎng)配電變壓器燒毀主要原因，形成了高過載配電變壓器運維的關(guān)鍵技術(shù)，例如對油溫等進行全面的考量，形成針對性的方案與技術(shù)。此外，通過研究高過載變壓器繞組熱點溫升與變壓器油溫升情況，發(fā)現(xiàn)二者之間的關(guān)系，設(shè)計開發(fā)準(zhǔn)確的熱點溫升計算模型，并開展高過載配電變壓器油氣特性分析，研究高過載配電變壓器故障診斷技術(shù)。

2高過載配電變壓器的優(yōu)化設(shè)計

2.1設(shè)計方案

方案一：在不降低鐵芯磁通密度及繞組電流密度的前提下，采用F級均勻高溫絕緣系統(tǒng)提高配變的過載能力，選用高閃點和燃點的絕緣油和絕緣紙，提高變壓器油的耐熱能力。對于配變的內(nèi)部油道和外部散熱進行優(yōu)化設(shè)計，增加變壓器散熱能力。方案二：在不降低鐵芯磁通密度及繞組電流密度的前提下，采用半混合絕緣結(jié)構(gòu)提高配變的耐熱能力，整體絕緣水平為B級，部分熱接觸面選用F級絕緣材料;絕緣材料選用130級油浸絕緣材料。通過增設(shè)絕緣筒、低壓線圈銅箔繞制、高低壓繞組真空浸漆處理等方法，提升配變的抗突發(fā)短路能力。

2.2線圈結(jié)構(gòu)的改進

線圈采用了相切圓式結(jié)構(gòu)，它是由兩個大圓和小圓相切而成的。這種結(jié)構(gòu)由長圓形線圈演變而來，并保留了長圓形線圈的優(yōu)點。上下的圓弧和兩側(cè)小圓同時相切，圓和圓弧過渡自然，不存在尖角和直線部分，導(dǎo)線繞制緊湊，節(jié)約繞制周期，加強了線圈機械強度。同時導(dǎo)線間隙的減小將使設(shè)計時線圈的幅向裕度縮小1%～2%，線圈結(jié)構(gòu)更加緊湊合理。

2.3改造現(xiàn)有配變，更換大容量變壓器

配電變壓器的重、過載往往會導(dǎo)致電壓損失較大，從而導(dǎo)致用戶低電壓問題。針對配變超重載引起的配電變壓器電壓損耗率變大的問題，一般情況下，采用配變增容是最有效的解決方式。因此，對于運行年限長、狀態(tài)評價結(jié)果差的現(xiàn)有配電設(shè)備，或者屬于高耗能設(shè)備（如S7型配變）、安全可靠性低的小容量配變，則應(yīng)考慮通過增容改造進行解決，并視具體情況考慮改造的同時通過新增配變和改變現(xiàn)有配變位置對供電區(qū)域進行重新劃分，科學(xué)合理安排供電方式。根據(jù)配變狀態(tài)評價結(jié)果，選擇對退運配變進行報廢或者輪換處理。例如，若改造設(shè)備為S9型以上新型設(shè)備，狀態(tài)評價良好，則應(yīng)將該設(shè)備輪換至其他區(qū)域，增加相應(yīng)區(qū)域配變布點;若設(shè)備為高耗能設(shè)備，或者安全可靠性差，則應(yīng)考慮報廢處理。在確定容量時，為了使變壓器運行更經(jīng)濟、更合理，在考慮變壓器運行效率的同時，應(yīng)綜合考慮變壓器成本、運行費用、負(fù)荷類型等因素，從變壓器運行費用上確定經(jīng)濟負(fù)載率，進而合理確定變壓器容量的大小。

2.4主要絕緣材料選用

選用新型混合絕緣油，方案一采用常規(guī)礦物油和高燃點植物油按照一定比例混合，在外觀、酸值、運動黏度、閃點、凝點、水溶性酸和擊穿電壓等電氣性能均滿足要求的情況下提高絕緣油的閃點和燃點。同時也可在一定程度上避免常規(guī)絕緣油劣化引起絕緣油吸濕性增強，含水量變大，絕緣性能降低，冷卻、散熱以及滅弧能力大大降低，提高變壓器的抗老化能力。選用高耐熱等級的絕緣紙，絕緣性能和機械強度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于普通電纜紙，其介電系數(shù)和介質(zhì)損耗隨溫度的變化很小，即使在多次短路重合的狀態(tài)下，都不會因溫度升高引起機械破壞和電氣故障，也不損失絕緣材料的壽命。

2.5配變過載運行原理

配變過載運行的原理眾多，各種情況具有差異性，例如配電導(dǎo)體會發(fā)熱，產(chǎn)生急劇上升的情況，產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，同時，絕緣油可能會出現(xiàn)加速破裂的狀況，當(dāng)過載現(xiàn)象過大時，產(chǎn)生火災(zāi)的隱患，民眾的正常生活也會受到較大的影響，生活質(zhì)量不佳，維修中的困難也會大大增加。人們應(yīng)參照各種絕緣材料的具體情況，運用針對性的方案，密封材料還可能加速老化，產(chǎn)生油滲漏的狀況，出現(xiàn)節(jié)點發(fā)熱的現(xiàn)象，變壓器應(yīng)該具備各種絕緣性的耐熱材料，各種散熱裝置都將被科學(xué)的優(yōu)化，配變中的散熱能力也將發(fā)生顯著的優(yōu)化。通過對農(nóng)村典型臺區(qū)年負(fù)荷特性進行調(diào)研分析，掌握農(nóng)網(wǎng)典型負(fù)荷特性，掌握負(fù)荷過載時段及過載情況，可以更好地指導(dǎo)農(nóng)網(wǎng)建設(shè)改造，節(jié)約電網(wǎng)建設(shè)資金，完成高過載配電變壓器運維關(guān)鍵技術(shù)研究，提升高過載配電變壓器運維水平，確保高過載配電變壓器安全穩(wěn)定運行，運行中的安全性將會被保障。此外，安裝高過載配電變壓器代替普通配變，應(yīng)對農(nóng)網(wǎng)短時負(fù)荷過載的情況，并可以減少設(shè)備投資、降低損耗水平，運行中的經(jīng)濟性被保障，并建立配電變壓器負(fù)荷特性分析模型，分析典型臺區(qū)峰谷負(fù)荷時段分布及占比情況，研究典型地區(qū)負(fù)荷特性指標(biāo)，對不同地區(qū)負(fù)荷特性進行分類，分析總結(jié)不同地區(qū)負(fù)荷特性差異?，F(xiàn)今農(nóng)網(wǎng)配電變壓器過載、燒毀情況多發(fā)，需要分析影響配電變壓器安全運行的因素，統(tǒng)計典型地區(qū)配電變壓器過載、燒毀情況，了解燒毀配電變壓器的運行年限、額定容量、性能水平以及分布，從技術(shù)和管理兩方面分析農(nóng)網(wǎng)配電變壓器過載及燒毀原因，查找影響配電變壓器安全運行的主要因素。

3結(jié)語

總而言之，根據(jù)高過載配電變壓器的運行原理，直流系統(tǒng)是使變電站進行正常運行的一個重要條件，它能夠?qū)υO(shè)備運行進行有效的監(jiān)控并維護，變電站的電力系統(tǒng)才能順利運行。同時，變電站的直流電源系統(tǒng)也具有十分重要的作用，應(yīng)使其滿足多種類型的負(fù)荷雙重化配置的需求，直流系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性獲得全面的保障，高過載配電變壓器運行中的問題降低。

參考文獻：

[1]禚超.配電變壓器繼電保護設(shè)計探討[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊，2017，16（36）：62-64.

（作者單位：國網(wǎng)山東省電力公司德州市陵城區(qū)供電公司）