高过载配电变压器的优化设计

牟永双

摘要：我国电力行业最近几年发展非常迅速，为我国基础建设贡献力量。变压器的优化设计是一项系统的内容，应该获得人们的高度重视，当其获得稳定运行时，电力系统将会安全的发展，对于农村地区来说，在通常情况下，电网呈现轻负荷的状况，然而当春节与农忙时期来临时，会出现过载运行的现象，在严重的情况下被烧毁，供电企业面临十分严峻的考验。

关键词：高过载;配电变压器;优化设计

引言

我国整体经济的快速发展，人们生活水平的不断提高，使得我国对于电能的需求与日俱增。随着时代的进步和居民生活水平的提高，居民生产、生活用电需求增长迅速，对配电网供电能力提出了更高要求。配电变压器过载问题时有发生，究其原因，除了用电负荷升高这一主要原因外，三相不平衡、采集系统数据异常等原因也不可忽视。

1配变过载运行与绝缘材料的运用

在逐步配变过载运行的过程中，局部器械可能会出现过热的状况，设备还会老化，引发各种故障，配变过载能力应该获得大幅度的提高，散热与耐热能力都需要发生变化，变压器的散热能力产生质的改变，结构设计性能也发生优化。在运用各种绝缘材料时，配变中的耐热性会变得更加优良，优化设计方案具备科学性、规范性的特点，通过对农村典型台区年负荷特性进行调研分析，人们掌握了农网典型负荷特性，掌握负荷过载时段及过载情况。同时，统计典型地区配电变压器过载、烧毁情况，分析烧毁配电变压器的运行年限、额定容量、性能水平，掌握农网配电变压器烧毁主要原因，形成了高过载配电变压器运维的关键技术，例如对油温等进行全面的考量，形成针对性的方案与技术。此外，通过研究高过载变压器绕组热点温升与变压器油温升情况，发现二者之间的关系，设计开发准确的热点温升计算模型，并开展高过载配电变压器油气特性分析，研究高过载配电变压器故障诊断技术。

2高过载配电变压器的优化设计

2.1设计方案

方案一：在不降低铁芯磁通密度及绕组电流密度的前提下，采用F级均匀高温绝缘系统提高配变的过载能力，选用高闪点和燃点的绝缘油和绝缘纸，提高变压器油的耐热能力。对于配变的内部油道和外部散热进行优化设计，增加变压器散热能力。方案二：在不降低铁芯磁通密度及绕组电流密度的前提下，采用半混合绝缘结构提高配变的耐热能力，整体绝缘水平为B级，部分热接触面选用F级绝缘材料;绝缘材料选用130级油浸绝缘材料。通过增设绝缘筒、低压线圈铜箔绕制、高低压绕组真空浸漆处理等方法，提升配变的抗突发短路能力。

2.2线圈结构的改进

线圈采用了相切圆式结构，它是由两个大圆和小圆相切而成的。这种结构由长圆形线圈演变而来，并保留了长圆形线圈的优点。上下的圆弧和两侧小圆同时相切，圆和圆弧过渡自然，不存在尖角和直线部分，导线绕制紧凑，节约绕制周期，加强了线圈机械强度。同时导线间隙的减小将使设计时线圈的幅向裕度缩小1%～2%，线圈结构更加緊凑合理。

2.3改造现有配变，更换大容量变压器

配电变压器的重、过载往往会导致电压损失较大，从而导致用户低电压问题。针对配变超重载引起的配电变压器电压损耗率变大的问题，一般情况下，采用配变增容是最有效的解决方式。因此，对于运行年限长、状态评价结果差的现有配电设备，或者属于高耗能设备（如S7型配变）、安全可靠性低的小容量配变，则应考虑通过增容改造进行解决，并视具体情况考虑改造的同时通过新增配变和改变现有配变位置对供电区域进行重新划分，科学合理安排供电方式。根据配变状态评价结果，选择对退运配变进行报废或者轮换处理。例如，若改造设备为S9型以上新型设备，状态评价良好，则应将该设备轮换至其他区域，增加相应区域配变布点;若设备为高耗能设备，或者安全可靠性差，则应考虑报废处理。在确定容量时，为了使变压器运行更经济、更合理，在考虑变压器运行效率的同时，应综合考虑变压器成本、运行费用、负荷类型等因素，从变压器运行费用上确定经济负载率，进而合理确定变压器容量的大小。

2.4主要绝缘材料选用

选用新型混合绝缘油，方案一采用常规矿物油和高燃点植物油按照一定比例混合，在外观、酸值、运动黏度、闪点、凝点、水溶性酸和击穿电压等电气性能均满足要求的情况下提高绝缘油的闪点和燃点。同时也可在一定程度上避免常规绝缘油劣化引起绝缘油吸湿性增强，含水量变大，绝缘性能降低，冷却、散热以及灭弧能力大大降低，提高变压器的抗老化能力。选用高耐热等级的绝缘纸，绝缘性能和机械强度远远优于普通电缆纸，其介电系数和介质损耗随温度的变化很小，即使在多次短路重合的状态下，都不会因温度升高引起机械破坏和电气故障，也不损失绝缘材料的寿命。

2.5配变过载运行原理

配变过载运行的原理众多，各种情况具有差异性，例如配电导体会发热，产生急剧上升的情况，产生严重的后果，同时，绝缘油可能会出现加速破裂的状况，当过载现象过大时，产生火灾的隐患，民众的正常生活也会受到较大的影响，生活质量不佳，维修中的困难也会大大增加。人们应参照各种绝缘材料的具体情况，运用针对性的方案，密封材料还可能加速老化，产生油渗漏的状况，出现节点发热的现象，变压器应该具备各种绝缘性的耐热材料，各种散热装置都将被科学的优化，配变中的散热能力也将发生显著的优化。通过对农村典型台区年负荷特性进行调研分析，掌握农网典型负荷特性，掌握负荷过载时段及过载情况，可以更好地指导农网建设改造，节约电网建设资金，完成高过载配电变压器运维关键技术研究，提升高过载配电变压器运维水平，确保高过载配电变压器安全稳定运行，运行中的安全性将会被保障。此外，安装高过载配电变压器代替普通配变，应对农网短时负荷过载的情况，并可以减少设备投资、降低损耗水平，运行中的经济性被保障，并建立配电变压器负荷特性分析模型，分析典型台区峰谷负荷时段分布及占比情况，研究典型地区负荷特性指标，对不同地区负荷特性进行分类，分析总结不同地区负荷特性差异。现今农网配电变压器过载、烧毁情况多发，需要分析影响配电变压器安全运行的因素，统计典型地区配电变压器过载、烧毁情况，了解烧毁配电变压器的运行年限、额定容量、性能水平以及分布，从技术和管理两方面分析农网配电变压器过载及烧毁原因，查找影响配电变压器安全运行的主要因素。

3结语

总而言之，根据高过载配电变压器的运行原理，直流系统是使变电站进行正常运行的一个重要条件，它能够对设备运行进行有效的监控并维护，变电站的电力系统才能顺利运行。同时，变电站的直流电源系统也具有十分重要的作用，应使其满足多种类型的负荷双重化配置的需求，直流系统的安全性、稳定性获得全面的保障，高过载配电变压器运行中的问题降低。

参考文献：

[1]禚超.配电变压器继电保护设计探讨[J].科技经济导刊，2017，16（36）：62-64.

（作者单位：国网山东省电力公司德州市陵城区供电公司）