110kV變壓器設計的創新

鄒冠錕　吳國麗

摘要：隨著工業化進程的發展和人民生活水平的提高，我國用電量的逐年增加，這將導致變壓器的需求越來越多，負荷越來越重，變壓器超負荷運行加劇了變壓器的老化，使電力行業的安全與穩定受到嚴重威脅。因此變壓器廠家為了滿足市場需求，投入了大量的人力物力對變壓器產品進行了創新設計，本文主要探究110kV變壓器設計的創新。

關鍵詞：變壓器；設計；創新措施

電力系統中最重要的電氣設備之一是電力變壓器，保持變壓器正常、安全穩定運行是維護電力系統至關重要的措施。而對變壓器廠家而言，科學合理的變壓器設計是變壓器安全、穩定運行的保障。文章通過總結和分析有針對性地提出了幾點創新、優化和改善變壓器設計的有效措施和方案。

1創新前110kV級變壓器存在的主要問題

通過對用戶的追蹤回訪發現，以前的變壓器主要問題體現在以下幾個方面：（1）噪聲大。（2）損耗高。（3）局部放電量大。總的來說變壓器屬于那種"傻、大、笨、粗"，非常的不經濟。

2 110kV級變壓器的創新措施

（1）隨著變電站越來越靠近居民區以及現代人們對生活質量要求的提高，噪聲作為一種污染源也逐漸為人們所注意，因此低噪聲變壓器成為越來越多用戶的首選。變壓器噪聲包括本體噪聲和冷卻裝置噪聲兩種。我們除了減小變壓器本體噪聲和冷卻裝置噪聲外，還可以采取隔聲或者消聲措施，以阻止噪聲的向外傳播。

a.降低本體噪聲：從設計方面，我們一般選取磁致伸縮小的硅鋼片；降低變壓器鐵心的工作磁通密度；采用45°全斜接縫；箱壁內灌沙減小噪聲；采用先進的加工工藝保證鐵心疊片的平直和緊固，比如采用拉板鐵心結構和聚酯打包帶綁扎鐵心，鐵心表面刷漆固定，有效保證鐵心的夾緊力，另外在鐵心墊腳與箱底連接處放置復合墊腳絕緣（如圖），使其減小噪聲的向外傳遞。

b.降低冷卻裝置噪聲：一般在滿足冷卻容量的情況下盡量選擇轉數低的風扇冷卻裝置和在散熱器上裝設防振支架。針對油浸式變壓器冷卻風扇的震動問題，可將風扇葉輪動平衡，并加固螺栓，從而提高風扇的穩定性、消除支撐起伏，起到降低噪音的作用。

（2）隨著國家對于節能降耗的大力提倡，精明的用戶把經濟賬算得越來越細，一次高投入，可以減少以后每天的用電消費，所以現在的用戶非常注重對低損耗的要求。變壓器損耗包括空載損耗、負載損耗和雜散損耗。這里重點說一下雜散損耗和負載損耗中的附加損耗。

a.對油箱及其結構件中雜散損耗的控制是各變壓器廠家的設計能力與工藝制造能力的共同體現。控制好雜散損耗不僅能避免危險的局部過熱，還能使變壓器在保證負載損耗的同時在材料成本上有一個很大的降低，因此雜散損耗是各變壓器廠家研究的重點。

對于油箱中雜散損耗的控制，我們主要是通過在油箱內壁鋪設磁屏蔽，利用硅鋼片的高導磁性，從而使漏磁力線進入磁屏蔽形成回路，避免了漏磁進入鋼板材料的箱壁增加損耗和形成過熱。而對于大電流引線周圍的箱壁則主要通過鋪設銅板或鋁板的電屏蔽，利用銅板或鋁板的渦流反作用，從而阻止漏磁進入箱壁，避免損耗的增加和箱壁的過熱。考慮到成本和可操作性，有時也會通過增加油箱到繞組的距離來減少進入油箱壁的漏磁通。比如某臺SZ-63000/110變壓器，通過計算得知，未鋪設磁屏蔽時油箱里的漏磁通密度0.43T；而鋪設磁屏蔽后油箱里的漏磁通密度0.04T。由這兩個數據來看，鋪設磁屏蔽對減少油箱壁里漏磁通的效果是相當顯著的。

b.負載損耗中除了直阻損耗外還有相當份量的附加損耗存在，它包括導線的渦流損耗和環流損耗。渦流損耗的大小與通過導線的漏磁通密度的平方和與漏磁通垂直方向上的導線的尺寸成正比。合理選取導線規格可以有效降低繞組渦流損耗。而環流損耗則可以通過對并聯導線的換位得到改善。

這里重點說一下渦流損耗，由于渦流損耗的大小與通過導線的漏磁通密度的平方和與漏磁通垂直方向上的導線的尺寸成正比，我們只需在承受短路能力允許的情況下減小導線規格即可。應運而生的就是換位導線得到了廣泛應用，它的小線規正好迎合了我們減小渦流損耗的要求，有效地降低了繞組的渦流損耗，在質量得到提升的情況下減少了材料成本。當然由于換位導線制造廠家對換位導線換位節距的要求，并不是任何變壓器都可以采用換位導線，對于40000kVA及以上的變壓器采用基本是沒有阻力的。表1中為某型號為SZ-50000/110變壓器低壓采用普通導線和換位導線時的渦流損耗計算值的對比，可以看出采用換位導線對于減小導線的渦流損耗效果是非常明顯的。

（3）對變壓器局部放電量進行控制。變壓器的絕緣設計除了使用絕緣油外還使用絕緣紙，但長期處于高溫和工作電壓的作用下，由于設計或制造的原因，會使某些區域的電場過于集中，在此電場集中的地方，就可能使局部絕緣（油隙或固體絕緣）擊穿或沿固體表面放電。如果高電壓設備的絕緣在長期工作電壓的作用下，就產生了局部放電，并且局部放電不斷發展，就會造成絕緣的老化和破壞，而會降低絕緣的使用壽命，從而影響電氣設備的安全運行。為了使高電壓設備安全運行，必須對絕緣中的局部放電進行測量和控制，保證其在允許的范圍內，以保證變壓器的安全穩定運行。

引起局部放電的原因一般有兩個：一是變壓器中存在局部電場強度集中的地方，從而引起放電；另一個是絕緣材料或油中存在氣體，在高電壓作用下產生放電。

為減小放電，從結構方面：我們要避免電場過于集中，適當增加覆蓋層，用于均勻電場；從工藝方面：保持生產車間潔凈的環境，先進的工藝有效地保證了變壓器器身的潔凈度，避免灰塵，雜質和氣泡，水分等因素對變壓器的局部放電性能造成的影響，還有產品內部金屬接地部件之間，導電體之間電氣連接必須良好，這些保障，都能有效地避免局部放電的發生。

3結束語

隨著科學技術的不斷進步，國家經濟也發展迅猛，國家用電量快速增加，增加了變電器的負荷量，特別是在全球變暖的情況下，夏季的用電量遠遠超出一般變壓器的負荷量。為應對急劇上升的用量需求，構建節能化的電力網絡系統十分必要，利用高新技術，以變電站為電網的節點，通過變壓器的樞紐作用，提高電網的承載力，從而提高送電量。在節能電網普及下，對變壓器進行創新、優化和改造勢在必行，因為變壓器廣泛應用于供電企業、工礦開采企業、煤炭生產企業以及各種電力公司，是基礎電力設備。因此對比不同類型油浸式變壓器的結構設計，取其精華、去其糟粕，從而集眾家之所長設計出高效節能的變壓器，實現節能電網的目標。

參考文獻：

[1]雷忠倫.110kV變電站設計中全壽命周期的分析[J].科技創業家，2013（20）.

[2]王百昌，魯世棟，李存祿，等.35kV變電站的升級改造實踐與制度建設[J].煤炭工程，2011（S1）.

[3]許進華.淺談節能電網[J].科技情報開發與經濟，2010（20）.

[4]張啟鑫.電力變壓器的經濟選用[J].牡丹江大學學報，2008（7）.