浅议泵站干式变压器的特点和选用

徐志浩 李文华

（连云港市临洪水利工程管理处 连云港 222002 连云港市建筑设计院 连云港 222000）

一、概述

连云港市原临洪东泵站主要承担蔷薇河流域1045km2的内涝强排任务，也是确保连云港市市区及东陇海铁路防洪安全的关键工程。工程于1978年动工兴建，1980年停缓建，1992年续建，2000年通过工程竣工验收并交付使用。该泵站原备有机组12台套，水泵叶轮直径3.1m，电动机功率3000kW，设计抽排能力300m3/s，最大抽排能力360m3/s，总装机容量36000kW。由于原泵站建设周期过长，许多设备目前已属淘汰产品,工程运行中存在许多隐患。2009年2月江苏省水利厅组织专家对临洪东泵站进行了安全鉴定，评定临洪东泵站建筑物为二类建筑物，机电设备为三类设备，综合评定临洪东泵站为三类泵站。2009年2月11日被列入2009年泵站更新改造项目。

连云港市原临洪东泵站所使用的主变、站用变和整流变都为油浸式变压器。油浸变压器构造复杂、管理麻烦，运行中要监视变压器的油位、油色。若需补油，多数情况下还需真空注油，噪声大，内部故障的监视也不直观，在以往的工程运行和维护中都出现过类似问题。而干式变压器与油浸式变压器相比有众多优点，其性能优越、使用维护方便、噪声低且节电。目前，干式变压器的生产能力从50～2500kVA容量逐步向10000～20000kVA/35kV容量电力变压器拓展，水泵站不仅可选用干式变压器作为整流变、站所变，而且选用干式变压器作为主变亦已成为可能。2009年2月，受连云港市水利局委托，水利部上海勘测设计研究院对临洪东泵站更新改造工程进行了初步设计，其中根据建设单位要求和相关技术规范、规定,在设计文件中提出该工程的整流变、所变采用新型的干式变压器替代原来的油浸式变压器。

二、干式变压器的特点

目前，干式变压器主要适用于商业大厦、高层建筑、机场、工矿企业、发电厂、石油平台、地铁和隧道等重要及具有特殊防火要求的场所，也可和开关柜组成箱式变电站。干式变压器有以下几个特点：

1.节能低噪

随着新的低耗硅钢片、箔式绕组结构、阶梯铁心接缝、环境保护要求和噪声研究的深入，及计算机优化设计等新材料、新工艺、新技术的引入，将使未来的干式变压器更加节能、更加宁静。

2.高可靠性

在电磁场计算、浇注工艺、热点温升、局放机理、质保体系及可靠性工程等方面进行大量研究的基础上，将进一步提高干式变压器的可靠性。

3.环保特性认证

在欧洲标准HD464的基础上，开展干式变压器的耐气候（C0、C1、C2）、耐环境（E0、E1、E2）及耐火（F0、F1、F2）特性的研究与认证，将使干式变压器对使用环境要求越来越低。

4.多功能组合

从单一变压器向带有风冷、保护外壳、温度计算机接口、零序互感器、功率计量、封闭母线等多功能组合式变压器发展，使得干式变压器比油浸变压器技术更先进，安装更简单，维护更方便。

5.多领域发展

从以配电变压器为主，向发电站厂用变压器、励磁变压器、地铁牵引整流变压器、大电流电炉变压器、核电站、船用及采油平台用等特种变压器发展。

三、改造工程中选择干式变压器所涉及问题

在我国应用最为广泛的环氧树脂绝缘干式变压器年产量已达10000MVA，我国已成为世界上干式变压器产销量最大的国家之一。随着低噪（2500kVA以下配电变压器噪声已控制在50dB以内）、节能（空载损耗降低达25%）的SC（B）9系列的推广应用，我国干式变压器的性能指标及制造技术已达到世界先进水平。根据多年来其他水利泵站干式变压器的使用情况和设计单位及中标厂家的资料介绍，笔者认为临洪东泵站更新改造工程在选择干式变压器的过程中，有以下问题值得注意和探讨：

1.充分利用干式变压器的过载能力，可适当减小干变容量和备用台数

干式变压器的过载能力与环境温度、过载前的负载情况（起始负载）、变压器的绝缘散热情况和发热时间常数等有关。

（1）选择计算变压器容量时可适当减小某些辅助设备（如供水泵、排水泵、励磁系统、闸门起吊机、行车等设备）投运时造成的短时冲击过负荷的影响，尽量利用干式变压器有较强过载能力的特点，适当减小变压器容量，使其主运行时间处于满载或短时过载。

（2）可减少备用容量或台数。在某些场所，由于对变压器的备用系数要求较高，使得工程选配的变压器容量大，台数多。而利用干变过载能力，在考虑其备用容量时应予以压缩，在确定备用台数时亦可减少。变压器处于过载运行时，一定要注意监测其运行温度。若温度上升达155℃（有报警发出）应立即采取减载措施（切除某些次要负荷），以确保对主设备的安全供电。

（3）选择最佳的干式变压器低压出线方式及其接口配合。干式变压器因没有油，也就没有火灾、爆炸、污染等问题，故电气规范、规程等均不要求干式变压器置于单独房间内。特别是新的SC（B）9系列，损耗和噪声降到了新的水平，也为变压器与低压屏置于同一配室内创造了条件。为适应这一情况，有些变压器厂家在推出SC（B）8系列新产品的同时，在其《干式变压器技术手册》上向客户推出了标准封闭母线、标准横排侧出线以及标准立排侧出线等多种低压出线方式，使低压出线方式得到进一步完善。

2.合理选用干式变压器的防护方式

根据使用环境特征及防护要求，干式变压器可选择不同的外壳。通常选用IP20防护外壳，可防止直径大于12mm的固体异物及鼠、蛇、猫、雀等小动物进入，造成短路停电等恶性故障，为带电部分提供安全屏障。若需将变压器安装在户外，则可选用IP23防护外壳。除上述IP20防护功能外，更可防止与垂直线成60°角以内的水滴入。但IP23外壳会使变压器冷却能力下降，选用时要注意其运行容量的降低。

3.科学设置干式变压器的温度控制系统

干式变压器的安全运行和使用寿命，很大程度上取决于变压器绕组绝缘的安全可靠。绕组温度超过绝缘耐受温度绝缘破坏，是导致变压器不能正常工作的主要原因之一，因此对变压器的运行温度的监测及其报警控制是十分重要的，温控系统设置可参照下列要求进行。

（1）风机自动控制通过预埋在低压绕组最热处的Pt100热敏测温电阻测取温度信号。变压器负荷增大，运行温度上升，当绕组温度达110℃时，系统自动起动风机冷却；当绕组温度低至90℃时，系统自动停止风机。

（2）超温报警、跳闸通过预埋在低压绕组中的PTC非线性热敏测温电阻，采集绕组或铁心温度信号。当变压器绕组温度继续升高，若达到155℃时，系统输出超温报警信号，若温度继续上升达170℃，变压器已不能继续运行，须向二次保护回路输送超温跳闸信号，应使变压器迅速跳闸。

（3）温度显示系统通过预埋在低压绕组中的Pt100热敏电阻测取温度变化值，直接显示各相绕组温度，若泵站采用微机监控系统，亦可将干式变压器的温度以4～20mA模拟量输出，传输至远方计算机。系统的超温报警、跳闸也可由Ptl00热敏传感电阻信号动作，进一步提高温控保护系统的可靠性。

4.根据负荷运行状况，配置干式变压器的冷却方式

干式变压器冷却方式分为自然空气冷却和强迫风冷。自然空冷时，变压器可在额定容量下长期连续运行，强迫风冷时，变压器输出容量可提高50%，适用于断续过负荷运行，或应急事故过负荷运行。由于过负荷时负载损耗和阻抗电压增幅较大，处于非经济运行状态，故不应使其处于长时间连续过负荷运行■