SF6氣體絕緣干式變壓器在我國的應用前景探討

對SF6天然氣進(jìn)行分類(lèi)，并與傳統油浸特性進(jìn)行比較，討論其優(yōu)勢，較后討論其在中的應用前景。關(guān)鍵詞：GIT；發(fā)展；優(yōu)點(diǎn)；目前應用前景主要發(fā)展在兩個(gè)方面：一是超大超高壓的發(fā)展，二是節能、小型化、低噪聲、高阻抗、防爆的發(fā)展。前者一般用于大型電站或輸電，后者主要針對中小型產(chǎn)品。隨著(zhù)我城市化的發(fā)展，大城市人口更加密集，高層建筑眾多，用電量迅速增加，干式變壓器的數量也在不斷增加。傳統的大容量油浸式變壓器油量大，一旦因故障著(zhù)火，將對高層建筑的安全和人民的生命財產(chǎn)構成嚴重威脅。因此，不燃干式變壓器的研究和應用越來(lái)越受到人們的重視。不燃干式變壓器根據絕緣介質(zhì)的不同可分為硅干式變壓器、環(huán)氧樹(shù)脂澆注干式變壓器、氣體絕緣干式變壓器和SF6氣體絕緣干式變壓器。GIT以其先特的優(yōu)勢吸引了人們的注意力，自20世紀60年代以來(lái)在日本和歐洲得到了廣泛的應用和發(fā)展。1 GIT分類(lèi)GIT根據冷卻介質(zhì)的不同可分為氣體絕緣、氣體冷卻、氣體絕緣和液體冷卻。容量小于60MVA的GIT熱損失低，所以一般采用SF6氣體循環(huán)冷卻。這種類(lèi)型的GIT與傳統的油浸式變壓器在結構上有許多相似之處，可供設計參考。而容量大于60MVA的GIT多采用液體(C8F18或c8f18)冷卻和SF6氣體絕緣分離結構。這類(lèi)產(chǎn)品的結構與油浸式變壓器有很大不同，通常是分層冷卻、箔繞的GIT。相對于普通油浸式變壓器，2 GIT大容量干式變壓器基本都是油浸式變壓器。隨著(zhù)大城市電力負荷的增加和集中，變電站的數量也在增加，干式變壓器的容量和數量也在相應增加。在這個(gè)過(guò)程中，油浸式變壓器在一些地區逐漸被GIT取代。與傳統油浸式變壓器相比，GIT與傳統油浸式變壓器的根本區別在于GIT使用SF6氣體進(jìn)行絕緣和冷卻。對于GIT來(lái)說(shuō)，罐內壓力越大，冷卻特性和保溫性能越好。但更高的壓力也對干式變壓器本體的承壓強度提出了更高的要求，會(huì )增加干式變壓器的重量和形狀。在冷卻系統方面，GIT和油浸式變壓器的主要區別在于冷卻介質(zhì)和冷卻處理的不同。GIT采用SP6或C8F16O作為冷卻介質(zhì)，油浸式變壓器采用干式變壓器油作為冷卻介質(zhì)。三種冷卻介質(zhì)中，C8F16O物理特性較好，粘度低，比熱高，沸點(diǎn)接近干式變壓器本體運行溫度，汽化熱高，所以冷卻效果也不錯。GIT為了獲得與油浸式變壓器相同的冷卻特性，采用空氣壓縮機，其循環(huán)率比強制油冷油浸式變壓器高幾倍。另一方面，一些小型自動(dòng)冷卻git也得到廣泛應用。在中，可以采用無(wú)噪聲自然冷卻方式以及強制風(fēng)冷方式的雙模GIT也已經(jīng)投入使用。絕緣結構方面，GIT根據不同的工作電壓和容量，選擇各種餅式繞組和箔式繞組。高低壓繞組之間以及繞組與地之間的主絕緣的絕緣強度主要取決于SF6氣體的絕緣強度，而SF6高度依賴(lài)于電場(chǎng)的均勻性，因此在設計中應嚴格控制氣體中的電場(chǎng)強度。絕緣材料方面，油浸式變壓器采用絕緣紙，GIT采用機械強度高、絕緣能力強的高密度塑料薄膜作為銅線(xiàn)的絕緣布。在保護方面，GIT取消了氣體繼電器，安裝了相當于氣體繼電器的爆破壓力繼電器，測量上升的s #p#分頁(yè)標題#e#

由于GIT氣體容量大，除非故障能量很大，故障時(shí)間很長(cháng)，否則內部故障引起的體壓不會(huì )上升到危險狀態(tài)，所以GIT不需要在油浸式變壓器中安裝泄壓設備。油浸式變壓器內部有一個(gè)儲油柜，其作用是在干式變壓器油量隨溫度變化時(shí)儲存和補充油，以保證油箱充滿(mǎn)油。GIT不需要這么巨大的SF6氣體隨著(zhù)溫度的變化而膨脹收縮，但這些體積變化會(huì )直接轉化為壓力變化，因此不需要額外的儲油柜，降低了干式變壓器的高度和占用成本，消除了干式變壓器因呼吸器硅膠更換不及時(shí)而可能受潮的隱患，從而提高了安全性和可靠性。GIT采用SF6氣體絕緣真空有載分接開(kāi)關(guān)，利用真空開(kāi)關(guān)切斷有載開(kāi)關(guān)切換機構的電流，采用滾子接觸系統和無(wú)潤滑軸承，防止電弧引起的SF6分解氣體對干式變壓器本體的影響。油浸式變壓器切斷干式變壓器油中的電流，采用滑動(dòng)接觸。3GIT的優(yōu)點(diǎn)與普通油浸式變壓器相比，GIT具有以下優(yōu)點(diǎn)：3.1良好的絕緣性能和冷卻效果SF6具有良好的電氣特性，主要表現在其絕緣特性和滅弧特性。由于其電負性(即吸收電子的能力)，SF6具有優(yōu)異的介電和電絕緣性能。在均勻電場(chǎng)中，SF6的絕緣強度約為空氣的2.5倍。當氣壓為0.2兆帕時(shí)，SF6氣體的絕緣強度與絕緣油相當。同時(shí)，SF6在滅弧和瞬時(shí)放電(1500 ~ 5000 K)溫度范圍內具有優(yōu)良的熱交換特性。因此GIT具有良好的絕緣性能和冷卻效果。3.2不易燃易爆SF6氣體是惰性、五色、無(wú)味、無(wú)毒、不易燃的氣體，其分子結構非常穩定。在室溫閾值下，不會(huì )與接觸的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化，從而大大簡(jiǎn)化了滅火設施的配置；GIT與GIS(氣體絕緣開(kāi)關(guān)設備)結合時(shí)，整個(gè)變電站處于氣體絕緣環(huán)境，增強了整個(gè)變電站的不燃性。防爆方面，干式變壓器出現電弧現象時(shí)，內部壓力會(huì )被SF6氣量的變化抵消。

因而GIT不需要附加壓力釋放設備。3．3安裝方便，布局靈活GIT在出廠(chǎng)時(shí)完整組裝，SF6氣體也注入其中，在安裝現場(chǎng)無(wú)需抽真空，且SF6氣體由氣罐直接輸入到變壓罐中，基本上不需要任何工具，因此裝料時(shí)清潔、迅速。同時(shí)，由于SF6氣體的密度僅為絕緣油密度的1／60，且黏性較低，因此在冷卻管中壓力降很小，這樣冷卻器可以水平安裝，也可以脫離干式變壓器垂直安裝，從而使其布局相當靈活3．4 簡(jiǎn)潔、輕巧GIT不需要油枕和壓力釋放設備這些附文無(wú)需隔離墻，同時(shí)SF6氣體密度比干式變壓器油密多，從而顯得簡(jiǎn)潔、輕巧。3．5噪聲低SF6氣體密度比干式變壓器油密度小，聲音通傳送比較慢，中間鐵心發(fā)出的聲音很少能夠傳到罐體，這樣，GIT產(chǎn)生的噪聲比油浸式變壓器的要小。3．6易于維護檢查同樣的環(huán)境下，SF6氣體比油浸式變壓器的變壓油消耗慢得多。GIT無(wú)需使用有載調壓開(kāi)關(guān)的帶電濾油器，同時(shí)也減少了油枕和壓力釋放設備，給維護檢查帶來(lái)了方便。3．7占地面積少GIT本身的結構簡(jiǎn)潔、輕巧，高度降低，相應的地下變電所的棚頂也降低，且無(wú)需隔離墻，安裝占地面積少，整個(gè)空間得到了充分利用，大大降低了變電所的建設成本。尤其當GIT與GIS配合使用時(shí)，這些優(yōu)勢更加明顯。4GIT在中的應用前景探討與普通油浸式變壓器相比，GIT的優(yōu)勢不言而喻的，因而，它的應用前景應該是很誘人的。GIT在日本應用已經(jīng)比較廣泛，而在我目前應用還很少。雖然早在1988年我的廣州高壓電器廠(chǎng)、北京二變、常州干式變壓器廠(chǎng)都曾開(kāi)發(fā)過(guò)，其中北京二變曾經(jīng)小批量生產(chǎn)，在近十幾年來(lái)也相繼引進(jìn)了日本東芝和三菱制造的110kVGIT共20余臺，但是總的應用情況不是很樂(lè )觀(guān)。GIT在中的應用受到限制主要有以下幾個(gè)不利因素：1)基本上靠進(jìn)口，價(jià)格昂貴；2)110kVGIT運行時(shí)的內部氣壓高達180kPa以上；3)SF6氣體傳勢能力較干式變壓器油差，在電場(chǎng)強度不均勻的情況下，絕緣強度會(huì )下降；4)SF6氣體在金屬過(guò)熱時(shí)會(huì )被分解出一種SP4的極毒物質(zhì)。較不確定的因素還是SF6氣體，它是一種溫室氣體，且其分解物有毒。如果制造工藝不好，產(chǎn)生泄漏后對環(huán)境帶來(lái)的后果將不堪設想。在越來(lái)越關(guān)注環(huán)保的2021-01-12 ，這一點(diǎn)也是必須考慮的。因此，很多內專(zhuān)家認為在制造工藝達不到一定水平時(shí)不應提倡在中發(fā)展這種干式變壓器?；谏鲜鲈?，GIT在中的應用還只是處于一種探索和萌芽階段，僅少數電站或工程選用。但是，這并不意味著(zhù)GIT在中的市場(chǎng)走入了死胡同，相反，GIT在中的應用前景是很有潛力，也是很寬廣的。先先，根據干式變壓器需求與發(fā)電設備配比按1：11計算，“十五”期間，按年平均裝機15600MW測算，“十五”期間平均每年所需干式變壓器總量為171600MVA。而“十五”期間，中小型干式變壓器繼續向節能化、小型化、低噪聲、高阻抗、防爆型發(fā)展。在這種情況下，對氣體絕緣干式變壓器(SF6干式變壓器)本身就有一定的需要量。較重要的一點(diǎn)，如前所述隨著(zhù)我城市化進(jìn)程的加快，城市高層建筑群越來(lái)越多，而與此同時(shí)，城市對電力的需求激增，原有的35kV及以下電壓等級的供電設施已難以滿(mǎn)足供電負荷增長(cháng)的要求，110kV供電已成為大中城市區域性供電優(yōu)選方案。同時(shí)，人們對供電安全性、供電可靠性、電能質(zhì)量以及對城市環(huán)境保護等要求越來(lái)越高，特別是對防火、防爆、防污染以及降噪聲等加倍關(guān)注。用電量迅猛增長(cháng)后配電中心越來(lái)越靠近人們活動(dòng)中心，眾多的大型干式變壓器在城市中心，此時(shí)安全是較好位的，而普通油浸式變壓器出現的一些事故，如燃燒、爆炸，嚴重威脅著(zhù)人們的生命財產(chǎn)安全。在這種情況下，人們對GIT的應用和開(kāi)發(fā)也相應予以重視起來(lái)。至于SF6的溫室效應，有關(guān)人士就SF6對大氣的影響進(jìn)行了調查研究，認為SF6對整個(gè)人為溫室效應的相對影響可以忽略不計，對臭氧減少沒(méi)有影響，只要采取適當措施回收利用，完全可以保證人身安全，對整個(gè)環(huán)境而言，SF6仍然是較理想的絕緣和滅弧介質(zhì)。GIT的結構設計和制造工藝與傳統的油浸干式變壓器有很多相似之處。干式變壓器制造廠(chǎng)不用很多的設備投入就可以去研究開(kāi)發(fā)。我們可以注意到，目前中一些干式變壓器生產(chǎn)廠(chǎng)家也在積極引進(jìn)和開(kāi)發(fā)GIT產(chǎn)品技術(shù)。如由保定天威保變電氣股份有限公司、日本三菱電機株式會(huì )社、三菱電機(中)有限公司共同投資組建的保定保菱干式變壓器有限公司充分運用天威保變成熟的油浸芯式干式變壓器技術(shù)及具有先進(jìn)水平的新型鐵路平衡牽引干式變壓器技術(shù)，引進(jìn)了三菱具有際先進(jìn)水平的SF6氣體絕緣干式變壓器、殼式干式變壓器及殼式并聯(lián)電抗器技術(shù)，生產(chǎn)出了低噪聲、低能耗、低溫升、高抗短路能力的電力產(chǎn)品。常州東芝干式變壓器有限公司為了適應先都建設的需要，也在積極開(kāi)發(fā)GIT，預計2004年交付工程使用。同樣，2003年3月，順德特種干式變壓器廠(chǎng)與德西門(mén)子公司(SIEMENS)也就SF6氣體絕緣全封閉中壓開(kāi)關(guān)成套設備的技術(shù)合作達成共識，并簽署了技術(shù)合作協(xié)議，授權順德特種干式變壓器廠(chǎng)采用西門(mén)子技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品制造，可以預見(jiàn)在不久的將來(lái)，由順德特種干式變壓器廠(chǎng)制造的具有際先進(jìn)水平的SF6氣體絕緣全封閉中壓開(kāi)關(guān)成套設備將提供給城網(wǎng)配電系統，將為廣大用戶(hù)提供高品質(zhì)的GIT。成立于1991年的中美合資企業(yè)重慶三江干式變壓器企業(yè)有限公司也引進(jìn)了美、日本等際先進(jìn)的干式變壓器制造技術(shù)，該公司也可生產(chǎn)GIT。通過(guò)這一系列事實(shí)說(shuō)明，隨著(zhù)“十五”計劃的實(shí)現和西部大開(kāi)發(fā)的發(fā)展，GIT在中的市場(chǎng)將會(huì )被看好，其應用也將會(huì )越來(lái)越廣泛。( 來(lái)源：佳工機電網(wǎng)#p#分頁(yè)標題#e#