本文將分類型預(yù)測(cè)配電變壓器的發(fā)展。
　　1、概述
　　向配電網(wǎng)直接供電的配電變壓器在國(guó)內(nèi)外均屬于應(yīng)用量大面廣的產(chǎn)品。在我國(guó)，配電變壓器的年產(chǎn)量達(dá)5000萬(wàn)KVA左右，約占全部變壓器年產(chǎn)量l/3左右。因此，配電變壓器的運(yùn)行可靠性、產(chǎn)品技術(shù)性能與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都會(huì)直接影響國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)與城鄉(xiāng)居民及企事業(yè)單位供電安全。
　　近幾年，為適應(yīng)國(guó)家在城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造的需求，發(fā)展了一批新型、優(yōu)質(zhì)的配電變壓器，使配電網(wǎng)絡(luò)的變壓器裝備更趨先進(jìn)，供電更可靠，農(nóng)村用電更趨低價(jià)。近年發(fā)展的配電變壓器的損耗值在不斷下降，尤其空載損耗值下降更多，這主要?dú)w功于磁性材料導(dǎo)磁性能的改進(jìn)，其次是導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)鐵心型式的多樣化。如較薄高導(dǎo)磁硅鋼片或非晶合金的應(yīng)用，階梯接縫全斜結(jié)構(gòu)鐵心、卷鐵心(平面型、立體型)、退火工藝的應(yīng)用等。在降低損耗的同時(shí)也注意噪聲水平的降低。在干式配電變壓器方面又將局部放電試驗(yàn)列為例行試驗(yàn)，用戶又對(duì)局部放電量有要求，作為干式配電變壓器運(yùn)行可靠性的一項(xiàng)考核指標(biāo)，這比國(guó)際電工委員會(huì)規(guī)定的現(xiàn)行要求要嚴(yán)格。因此，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)我國(guó)各類配電變壓器的發(fā)展趨勢(shì)，推動(dòng)配電變壓器進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)是一件比較重要工作。本文將分類型預(yù)測(cè)配電變壓器的發(fā)展。
　　2、干式變壓器的發(fā)展趨勢(shì)
　　要求防火、防爆的場(chǎng)所，如商業(yè)中心、機(jī)嘗地鐵、高層建筑、水電站等，常選用干式配電變壓器。目前，國(guó)內(nèi)已有幾十個(gè)工廠能生產(chǎn)傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂澆注型干式配電變壓器。既有無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓，又有有載調(diào)壓。正常運(yùn)行時(shí)為自冷冷卻方式，當(dāng)裝有吹風(fēng)裝置時(shí)提供急救條件(其他變壓器有故障時(shí)起動(dòng)風(fēng)機(jī))作為超銘牌容量運(yùn)行。在國(guó)內(nèi)，最大三相單臺(tái)容量可達(dá)20000kVA(35kV級(jí))，最高電壓等級(jí)可達(dá)110KV(單相10500kVA)。干式變壓器的年產(chǎn)量已占整個(gè)配電變壓器年產(chǎn)量的20%。鑒于環(huán)氧樹脂澆注干式配電變壓器還存在下列一些問(wèn)題：
　　(1)設(shè)計(jì)的自由度不大，每個(gè)繞組都要用模具才能撓注。
　　(2)一旦在高溫中燃燒會(huì)產(chǎn)生大量煙霧。
　　(3)由于環(huán)氧樹脂與導(dǎo)線的熱膨脹系數(shù)不盡相同，如果緩沖層設(shè)置不當(dāng)，易在冷熱溫度沖擊下，澆注層開裂，局部放電量增加，部分企業(yè)的個(gè)別產(chǎn)品已有此類質(zhì)量問(wèn)題在運(yùn)行中暴露。
　　(4)環(huán)保問(wèn)題，一旦這種環(huán)氧樹脂澆注型干式配電變壓器預(yù)期壽命已到，或因各種故障而使變壓器繞組損壞，要銷毀澆注成型的繞組是困難的，目前尚無(wú)法使環(huán)氧樹脂降解。從環(huán)保角度上講，這將是日益嚴(yán)重的問(wèn)題。
　　(5)環(huán)氧樹脂澆注型干式配電變壓器多數(shù)屬于F級(jí)耐溫等級(jí)，僅個(gè)別企業(yè)能生產(chǎn)H級(jí)耐溫等級(jí)的澆注型干式配電變壓器。鑒于上述原因，目前已有部分企業(yè)在發(fā)展敞開通風(fēng)干式H級(jí)配電變壓器[1,2]。
　　這種新發(fā)展的H級(jí)配電變壓器是以耐高溫固體絕緣材料作為導(dǎo)線的匝絕緣或絕緣結(jié)構(gòu)件材料。國(guó)內(nèi)多數(shù)企業(yè)選用Nomex紙作為主要絕緣材料，它的特點(diǎn)如下：
　　(1)介電常數(shù)為1.5-2.5。更接近空氣的介電常數(shù)，可使作用在空氣隙的場(chǎng)強(qiáng)較低；其他H級(jí)固體絕緣材料的介電常數(shù)都比Nomex紙的介電常數(shù)大。另外，Nomex紙的局部放電起始電壓也較高。所以絕緣性能上Nomex紙是一種合適的絕緣材料。國(guó)內(nèi)已有用Nomex紙制造成的35KV級(jí)敞開通風(fēng)干式配電變壓器，三相容量為2500kVA。雷電沖擊水平已達(dá)170kV(峰值)。其他H級(jí)絕緣材料的干式配電變壓器僅為l0kV級(jí)。Nomex紙實(shí)際可能耐溫220℃，按H級(jí)設(shè)計(jì)時(shí)可有較高的超銘牌容量運(yùn)行的能力而不犧牲預(yù)期壽命。
　　(2)Nomex紙具有很好的防潮性能，不吸水即使在95%相對(duì)濕度下，仍可保持完全干燥時(shí)90%的介電強(qiáng)度。另外，Nomex紙?jiān)?20℃下的化學(xué)穩(wěn)定性很好。
　　(3)阻燃性好，在220℃高溫下限氧指數(shù)仍大于20.8％。即使在特高溫度燃燒，著火后能自熄而不助燃。
　　(4)當(dāng)產(chǎn)品達(dá)預(yù)期運(yùn)行壽命后，回收很方便，不存在任何影響環(huán)保的問(wèn)題，因此環(huán)保性能好。
　　(5)很多企業(yè)研制成功的Nomex紙H級(jí)干式配電變壓器都能通過(guò)符合國(guó)標(biāo)要求的例行、型式與含突發(fā)短路試驗(yàn)在內(nèi)的特殊試驗(yàn)。在技術(shù)性能上達(dá)到低損耗、低局放、低噪聲與耐受短路機(jī)械力高的要求。在國(guó)內(nèi)已有較長(zhǎng)時(shí)間安全運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。設(shè)計(jì)的自由度較大，沒(méi)有澆注模具的要求。對(duì)于非包封型敞開通風(fēng)干式H級(jí)配電變壓器只要增加真空壓力浸漬設(shè)備即可。
　　國(guó)內(nèi)也有不用Nomex紙而用玻璃絲布作為H級(jí)固體絕緣材料的敞開通風(fēng)H級(jí)干式配電變壓器，工藝上采用真空浸漬設(shè)備，繞組中用陶瓷墊塊，由于玻璃纖維的介電常數(shù)(約為5-6)比Nomex紙的介電常數(shù)高，陶瓷質(zhì)介電常數(shù)也高，因此在設(shè)計(jì)時(shí)匝間電壓限制得較低[2]，生產(chǎn)此型干式配電變壓器的關(guān)鍵是真空浸漬用漆，目前尚無(wú)國(guó)產(chǎn)漆，整個(gè)絕緣系統(tǒng)的質(zhì)量取決于漆的質(zhì)量。
　　3、油浸式配電變壓器的發(fā)展趨勢(shì)
　　對(duì)于一般場(chǎng)合使用的配電變壓器常選用油浸式配電變壓器。國(guó)內(nèi)，這種油浸式配電變壓器在低損耗與低噪聲、高可靠性方面已取得較好成果，尤其是節(jié)能降耗方面，下面是歷年來(lái)10KV配電變壓器的損耗降低對(duì)比表。
　　表10KV配電變壓器歷年損耗水平對(duì)比（單位：W）

　　
　　隨著用電量的增長(zhǎng)，變電站又接近居民中心。所以為改進(jìn)礦物油浸式變壓器的防火能力，有必要發(fā)展采用高耐溫固體與液體絕緣材料做成的液浸式配電變壓器。絕緣系統(tǒng)將有下列幾種：
　?、貯級(jí)絕緣材料與高燃點(diǎn)油配合的絕緣系統(tǒng)。②H級(jí)絕緣材料與高燃點(diǎn)油配合的絕緣系統(tǒng)。③H級(jí)絕緣材料與礦物油配合的絕緣系統(tǒng)。④混合絕緣材料與礦物油配合的絕緣系統(tǒng)。
　　利用提高絕緣系統(tǒng)的不同耐溫等級(jí)的較高允許溫升達(dá)到總重不變時(shí)提高單臺(tái)輸出容量或單臺(tái)容量不變時(shí)總重與體積的降低與縮校
　　這樣，地埋式配電變壓器就可選用以上不同的絕緣系統(tǒng)。如導(dǎo)線可選用Nomex紙作匝絕緣，液體絕緣介質(zhì)可選用變壓器油與高燃點(diǎn)油。Nomex紙浸油后介電常數(shù)(與Nomex紙密度有關(guān))與油接近，Nomex紙的熱導(dǎo)率與一般纖維紙熱導(dǎo)率接近。國(guó)內(nèi)電機(jī)車用機(jī)載變壓器就是Nomex紙與硅油組合的絕緣系統(tǒng)，已有多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。將這種絕緣系統(tǒng)延伸到油浸式配電變壓器(柱上式、地基式、地埋式)應(yīng)是可以的。國(guó)際電工委員會(huì)正在考慮制定這種利用高耐溫絕緣材料作為絕緣系統(tǒng)的配電變壓器的設(shè)計(jì)導(dǎo)則。
　　4、配電變壓器向組合化方向發(fā)展
　　因?yàn)榕潆娋W(wǎng)中常要求對(duì)變壓器作各種保護(hù)，傳統(tǒng)保護(hù)裝置與變壓器是分別安裝在使用場(chǎng)所。這樣，既不便于安裝調(diào)試又不利于維護(hù)。為解決這個(gè)問(wèn)題，配電變壓器已向組合化方向發(fā)展。目前在發(fā)展的有兩大類：一類是將熔斷絲與負(fù)荷開關(guān)裝在變壓器內(nèi)部形成一個(gè)整體，整體內(nèi)的低壓出線可分成幾路，每路都有計(jì)量裝置，沒(méi)有裸露的帶電部分，這種配電變壓器稱為組合式變壓器，一接上線即可使用，目前較多用于環(huán)網(wǎng)供電。另一類是預(yù)裝式變壓器，變壓器的兩側(cè)分別為高壓與低壓配電柜，它們根據(jù)不同接線方式配置保護(hù)元件，一接上線即可使用。組合式變壓器的變壓器部分為礦物油浸式變壓器，將來(lái)也可能配置高耐溫液浸式變壓器。預(yù)裝式變電站目前選用礦物油漫式或干式配電變壓器，將來(lái)也可配置高耐沮液漫式變壓器。
　　5、配電變壓器尚未有定論的幾種型式
　　國(guó)內(nèi)，某些供電插所曾選用以SF6為冷卻與絕緣介質(zhì)的配電變壓器。這種配電變壓器在環(huán)保上要求無(wú)泄漏，SF6氣體的年泄漏率要求在1％以下，因泄漏出SF6，氣體會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)，使周圍環(huán)境溫度提高。另外，這種變壓器的價(jià)格較貴。僅少數(shù)電站或工程選用。
　　隨著配電電壓的提高，國(guó)外，如ABB公司在發(fā)展以交聯(lián)聚乙烯電纜來(lái)繞制干式變壓器繞組。這種技術(shù)適用于較高電壓如110kv及以上，容量在幾萬(wàn)KVA。因?yàn)榻宦?lián)聚乙烯電纜必須在60℃的溫度下運(yùn)行，變壓器必須用風(fēng)機(jī)吹風(fēng)冷卻，吹風(fēng)裝置要有高可靠性。另外，變壓器內(nèi)要裝無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓開關(guān)或有載調(diào)壓開關(guān)較為困難。國(guó)內(nèi)，已研制成110KV×10500KV環(huán)氧樹脂澆注三相繞組有載調(diào)壓干式變壓器，且有成功的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。
　　6、總結(jié)
　　隨著絕緣材料的發(fā)展，環(huán)保上的要求，安全供電要求，配電變壓器應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)發(fā)展新品種以滿足使用要求。