干式配电变压器的使用及技术发展解析

王 玥

（海南金盘智能科技股份有限公司）

0 引言

近些年，我国工业化进程快速推进，沿用传统供电模式过程中暴露出很多实际问题，通过引进及合理运用干变，有效扭转传统落后的供电、配电格局。在科学技术日新月异的时代中，干变技术也得到快速发展。当下可供选择的干变产品类型很多，不同类型的干变在环保、节能、噪声及成本等方面存在明显差异，应加大干变技术特点、使用性能的研究力度，进而选择最符合实际需求的干变，使其功能及价值充分发挥出来。

1 不同类型干式配电变压器技术特点

1.1 非晶合金和硅钢片干变

在20世纪70年代，非晶合金干变就被成功研制，其属于一种节能型设备，与硅钢片干变比较，非晶合金干变具备如下优点[1]：①加工过程能耗很低。由原料制造角度分析，非晶合金加热仅需进行1次，硅钢片需6次；非晶合金铁心退火处置温度是380℃，硅钢片高达800℃。②空载损耗偏低：非晶合金铁心的磁感应强度更高，自身损耗偏低，实际空载损耗不足硅钢片铁心的25%。③具备更优良的耐谐波电压属性：当有谐波电压入侵时，硅钢片铁心会形成大量损耗与噪声，而非晶合金具备良好的磁特性，在承受高频时的损失大概是硅钢片的10%。

但非晶体合金干变也存在着一些不足：一是生产成本投入较多，用于厚0.02mm的非金属带材制得的铁心，厚度极小，但密度和硅钢片不相上下，心柱表面积偏大，故而实际制造时要投用数量更多的线材；非晶体合金对机械张力、应力均表现出较高的敏感性，造成压力明显增加，耗材量相应加大；非晶体合金对加工工艺提出的要求更高，以致市面上数目等同的非晶体合金自身费用就在硅钢片之上。二是非晶体合金对机械应力高度敏感，特别是在自身厚度偏小的工况下，运作过程中容易生成很大噪声；非晶体合金干变质量重，占地面积偏大，易造成噪声加剧，通过配置消音仪，能取得良好的降噪效果。三是非晶体合金改变因自身厚度不够，脆性偏大，很难增加承重铁心的容量，以致容积偏小。

1.2 环氧树脂浇注和Nomex纸绝缘干变

环氧树脂自身是一种化学性质十分稳定的材质，具备防尘、防潮的属性，在十分恶劣甚至空气湿度达到100%条件下均能正常使用，停运后无需干燥处理就可以继续运作。树脂浇注主要是在模具内浇筑环氧树脂，并使其固化成完整刚体构造，机械强度处于较高水平，但工艺流程十分复杂，浇注操作不规范容易造成环氧树脂长期使用后局部发生龟裂现象。Nomex纸的化学稳定性、电气以及机械性能均较高，发生老化、龟裂情况的风险偏低，即使在220℃高温条件下依然能维持10年以上优良性能；运用C级和H级材料之间的绝缘温升裕度，使干变设备获得较强的过负载能力。运用真空压力浸渍工艺，明显增强了干变的防潮、防霉等性能[2]。

1.3 立体卷铁心与平面铁心干变

1）三相平衡：平面铁心的三个心柱磁路长度不等，立体卷铁心的三个心柱组成等边三角形，磁路一致，故而其三相空载电流也实现绝对平衡。

2）空载损耗与电流：一般是选择硅钢带材作为立体卷铁心的制造原料，通过传统绕制工艺制得，无缝隙且磁路均衡分布，故而规避畸变现象，磁阻明显降低，空载电流随之减小。在净截面积等同的情景下，铁心直径也会缩短，意味着绕制的线圈长度也会减少，减少原材料用量，降低负载损耗，铁心重量也能降低15%~20%。在铁心截面积、窗高、心柱距离等同时，和平面铁心干变相比，立体卷铁心干变铁轭用量减少约25%[3]。

3）噪声和电磁辐射：由于立体卷铁心运用的是无缝连续卷绕结构，硅钢带十分紧密，振幅很小，噪声可以被控制在45dB以下，这个音量水平和室内空调相差无几，基本上不会使居民日常生活中产生不适感。

2 干变的使用方法及相关注意点

首先，综合如上分析内容，不同类型的干变设备性能不一，各有优缺点，但使用方法、操作过程大同小异，运行之前要检查干变外壳、零部件等，及时发现、处理局部破损等问题。检测操作机构的灵敏度、牢固性，确保电气接触良好、可靠，切要压紧与封闭全部电缆线。其次，在检查干变设备各个位置且确定其正常以后，开展电气交接试验，各项试验检测结果均要符合技术规范要求，变电站各处的电气绝缘度也要和相关规定要求相吻合，工频耐压试验检测中要未见无击穿、闪络等异常情况。合上高负荷开关后，要将其投进空载运行状态中。再者，结合选用干变型号、规格，严格按照设计流程操控停止按钮及其他部分的连锁按钮，检查检验各部分操作，电流、电压参数等是否符合相关规定。最后，干变使用过程中应积极落实各项安全防护措施[4]：一是指派专人做好常规监控及记录，真实、详细记录每日最大负荷状态的电力输送情况，关注开停机操作过程，认真执行相关规程；二是做好常规养护工作，定时清除掉干变设备周边附着的污垢，若探查到出现腐蚀或绝缘电阻值降低等异常状况，要尽早探查成因及修复；三是定期检查接地、密封圈运作状态等；四是针对长时间搁置的干变设备，一定要采用防潮、防锈等防护方法，再次投用前要进行电气性能检查，检测合格以后才可以使用。

干变使用时注意要点包括以下几个方面：

1）过负荷能力：按照既有规范，选择环境温度20℃及变压器的绝缘耐热等级作为运算变压器正常预期寿命的依据。由于干变运行时环境温度可能高于或低于20℃，负荷可能在额定负荷以上或以下，故而变压器超负荷运转时易损失部分寿命，可通过轻负荷或低温环境运行进行有效补偿。

2）使用环境：干变可以适当地超负荷运作，但要确保其拥有较强的通风能力，即不管冷却空气温度出现怎样的波动，一般要求每千瓦消耗掉约3m3/min的通风量，将出口、入口空气温差控制在15K以内，特殊情况下可以通过加设排风装置的形式去维持以上差值。

3）加装强迫冷风装置：既往实验证实，通常200kVA以下的干变自然空气冷却散热能力均能符合实际使用要求，针对≥250kVA的干变，因温升运算裕度不会很高，所以最好为其增设强迫冷风装置与温控仪表，以上方法能使干变设备的输出容量提升40%左右。

4）科学选型：对于大型高层建筑物而言，日常所需用电量可能会达到几兆伏安，设计供电系统时不推荐运营单台干变，因为大型干变自重能达到10t以上，移动困难。如果运用数台容量偏小的干变，结合楼层用电设备安装容量，比如2~3层布设1台，相对较合理，有如下优点[5]：一是便于移动设备；二是变压器或线路突发故障时影响范围较小；三是检修线路或设备时能够互相倒换负载，解除方式增强供电过程的可靠性；四是低压供电半径明显减小，线损相应下降。

5）运行安全：干变运行时严禁用手触碰高压线圈的绝缘表面，为确保运行安全，不仅需选用带有保护外壳的干变，还要在其现实运行中装设遮拦与安全警示标牌，防止无关人员进入。

3 干变的未来发展趋势

站在绿色、环保的视角出发，当前干变多运用成本投入相对较低的硅钢片，使用年限相对较短，整体性能欠佳。未来干变将会朝着节能低噪、高可靠性、多功能及智能化方向发展。

1）节能低噪：近年，干变设备在耗损与噪声方面均有很大突破，伴随各类低耗材、计算机仿真、绕组结构科技相关研究工作深入推进，未来干变的节能水平将会进一步提高，运转过程中振幅更小，噪声更低。政府部分也要积极关注干变技术的发展及应用情况，在政策方面做出一定倾斜，使环保型干变的设计研发有更大动力。

2）高可靠性：干变被用在国内很多领域内，相关项目推进过程中对干变运行可靠性提出更高的要求。后续几年中应以浇注工艺、磁场理论、质保技术体系等为支撑，不断增强干变使用过程的可靠性，更好地满足现代项目的运作需求。

3）大容量：城镇化建设进程中，电负荷呈现不断增加的趋势，企业在电负荷方面也提出更多、更高的要求，35 kV大容量干变在各大行业内已经实现普及应用，超大35 kV超大容量干变已经被成功研发。未来若工程项目有需求，超级容量的干变也将会被制造出来[6]。

4）多功能、智能化：功能单一化的干变设备将逐渐被社会淘汰、弃用，未来的干变将朝着多功能、智能化方向进军，不仅具备强迫风冷、保护外壳等功能，也要有功率计量功能。特别是引进使用智能化终端，将会使干变具备数据传输与处理、状态调控及呈现等新功能，确保自身处于最佳工作状态，创造出更理想的效益。

4 结束语

进入新世纪以来，我国变压器技术发展水平呈现出逐年提升的趋势，工艺制造日益完善、成熟，但由于起步较晚，至今和欧美等发达国家之间还存在着一定差距，不可否认的事实是具备极大的发展潜能与空间。主动掌握现代干变的核心技术，加大新材料的应用力度，在新工艺的协助下，不断完善我国干变的性能，为我国电力系统可靠、有效运行提供支持，造福人类社会。