随着我国经济的发展和人民物质文化生活水平的不断提高,社会对电力需求逐年增长使得大城市供电负荷猛增,变电站的分布也越来越密集,并逐渐深入到大城市中心的商业办公、金融、住宅等繁华区域。大城市中心人口也越加密集,高层建筑、地下通道各类建筑越来越多。为了保证城市建设和居民的安全,对供电的安全性、可靠性、设备的环境兼容性、安全和运输都提出了更高的要求。传统的油浸式变压器运行中会产生较大噪声、环保性差、安装时还需相应的地下储油设施和消防设施,油浸式变压器采用变压器油作为绝缘介质且用油量大,一旦着火后果不堪设想,严重威胁着人们的生命财产安全。因此在人口密集的城市中心使用油浸式变压器存在诸多安全隐患,应该使用具有不燃性的变压器等电力设备。
现有的具有不燃性的变压器按绝缘介质不同可分为硅油变压器、环氧树脂浇注变压器、SF6气体绝缘变压器和复敏绝缘液介质变压器。
硅油变压器使用的绝缘介质硅油的热稳定性高于变压器油,其闪点和燃点均大约是变压器油的两倍,难以起火。硅油被认为是工业化学物品中毒性最低的一种,其燃烧时产生的烟毒性也是相当低的。而且试验结果表明,硅油不会在周围环境中持续存在,对硅油做过各种危害性试验,证明硅油几乎无毒,对皮肤也无任何刺激作用。硅油的电气性能是比较理想的。其击穿电压和介电常数均高于变压器油,体积电阻系数也比它高得多,而介质损耗却低得多。因此,在油浸式绝缘结构中,在冲击电压条件下,硅油可提供与变压器油相当甚至稍高的绝缘强度,另外,当它用于油绝缘结构时,电压分布的效果也比较好。但是,硅油对局部放电或击穿的分解物敏感,耐电和火花的稳定性较差,而且在击穿电压的重复作用下,绝缘强度会有所降低,但降低的幅度并不大。因此,硅油一般最高只能用于35k V级的变压器。硅油变压器虽有难以起火等优点,但不适用于过于潮湿的环境。由于国内硅油售价过高,目前还不能解决大量使用硅油的货源,从而限制了这种产品的大批量生产和发展。
复敏绝缘液是四种卤素碳化合物的混合体,即四氯乙烯、三氟乙烷、二氟乙烷、二氟己烷的混合体。这四种化合物中都不含氢原子。无论变压器和开关设备处于何种操作情况,这种绝缘液都不会燃烧,不会产生爆炸气体以及不会产生超过容许范围的毒性。它的比热容小,膨胀系数大因而具有特别优异的传热性能。使用该液体的变压器尺寸紧凑,密封性好,维护方便,过载后可避免绝缘老化,热传导性能好。但复敏绝缘液货源有限,价格较高。
环氧树脂干式变压器以环氧树脂为绝缘材料,高、低压绕组采用铜带(箔)绕成,在真空中浇注环氧树脂并固化,构成高强度玻璃钢体结构。绝缘等级有F、H级。环氧树脂干式变压器有电气性能好、耐雷电冲击能力强、抗短路能力强、体积小重量轻等特点。可安装温度显示控制器,对变压器绕组的运行温度进行显示和控制,保证变压器正常使用寿命。但它也存在着防尘较差等缺点,即使加装保护外壳,也无法达到全密封型的完好水平。另外,一般环氧树脂干式变压器的额定电压为10k V和35k V,最大容量为16000k VA,若向更高电压等级、更大容量发展还有很大的困难。
气体绝缘变压器使用不燃的,防灾性与安全性都很好的SF6气体作为绝缘介质,迄今它已被公认为是唯一的一种电压可达275~500k V,容量可达300 MV的防灾性能优越且技术成熟的电力变压器。GIT采用全密封结构,箱内充有压力为0.1~0.6MPa的SF6气体。器身置于箱中,与外界环境隔离,并有两层噪声防护。出厂时,一般保证年漏气率在1%以下。即使运行中出现意外的漏气情况,保护设备如压力表及密度继电器等能发出信号,在带电状态仍可补充SF6气体,不会影响变压器的正常工作。GIT具有不燃、不爆、不受潮、噪声低、占地小、安装高度低、不需油坑及净油设备、日常维护量少等优点,而且特别适宜向高压大容量发展,传统油浸式变压器与GIT体积对比图如图7-48所示。传统油浸式变压器与其他绝缘介质变压器的性能参数如表7-16所示。
图7-48 GIT使用效果
表7-16 不同绝缘介质变压器使用性能比较
(续表)
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