110kVSF_6气体绝缘变压器的开发研究

　第34卷　第3期变压器Vol.34　No.3　1997年3月TRANSF ORMER Mar ch　1997　

试

验研究

110kV SF6气体绝缘变压器的开发研究

徐国政　李庆民　张节容(清华大学,北京100084)

刘景江　马金城(北京变压器二厂,北京101101)

摘要:在比较近年来国内外研制的各种类型变压器的基础上,结合国内城市电网发展的需要,对国内研制110kV SF6气体绝缘变压器的几个关键技术问题作了论述。结合国外SF6气体绝缘变压器的发展和国内的研制情况,对发展SF6气体绝缘变压器的几个关键技术问题作了介绍。

关键词:气体绝缘变压器　六氟化硫　冷却系统　有载分接开关

Development of110kV SF6Gas Insulated Transformer

Xu Guozheng Li Qingmin Zhang J ierong

T singhua University,Beijing100084

Liu J ingj iang Ma J incheng

Beijing No.2T ransformer Factory,Beijing101101

Abstr act:Based on a comparison to recently developed transformers of different kinds, this paper presents a comprehensive discussion for the inevitability of developing110kV SF6gas insulated transformer in China,which has thoroughly consider ed the necessity of impr oving metropolitan power networ k.On the background of this field,some ur gent technical issues are also analyzed for the investigation of110kV SF6gas insulated trans-former.

Key wor ds:Gas insulated tr ansf or mer,SF6,Cooling system,On-load tap cha nger

1　引言

随着城市建设的发展,大城市人口越加密集,高层建筑和地下通道建筑越来越多,加上电气化程度的提高,用电量急剧增加(负荷密度已达100VA/m2以上),100kV高压变电站已直接建在城市中心及高层建筑中(如北京中国国际贸易中心三回100kV高压线已进入高楼群)。为了保证城市建设和居民的安全,对供电的安全性、设备的环境兼容性(不可燃和低噪声)、安装与运输等都提出了更高的要求,特别是变电站的防火问题更显得十分重要。变电站中,传统的大容量油浸变压器油量大,一旦着火,后果不堪设想。因此不可燃变压器的研制成为迫切需要解决的问题。

近年来,世界各国都在研制各种防火性能好,安装空间小,防潮,防尘,不受气温环境等影响,不污染环境,运行中维修量小,总损耗小,噪声低,重量轻的不可燃变压器,以适应城网及高层建筑电气设备小型化、无油化、安全可靠等要求。

不可燃变压器按绝缘介质的不同,一般可分为硅油变顺、环氧树脂浇注变压器、SF6气体绝缘变压器和复敏绝缘液介质(FORMELNF)变压器等。传统油浸绝缘变压器与其它各种不同绝缘介质变压器的使用性能比较见表1。

表1　不同绝缘介质变压器使用性能比较

介质性质气体绝缘环氧浇注绝缘硅油浸绝缘变顺油浸绝缘绝缘等级E F H A

绕组温升(K)759512065

冷却介质SF6气体空气硅油矿物油

绝缘材料聚脂薄膜环氧树脂浇注绝缘纸绝缘纸

电压范围(k V)≤345≤30≤35≤500

容量范围(M VA)≤400≤10≤10≤1000

使

户用

内地

、户点外户内、户外户内户内、户外防潮性极好一般一般一般

防尘性极好不佳一般一般

密封性全密封敞开半密封半密封

防燃性不燃难燃难燃可燃

器身老化程度绝缘有易老化绝缘有易老化绝缘有易老化绝缘有易老化常规维修工作量基本不维修每年一次2～3一次5年一次

噪声水平(dB)<65756565

受环境污染水平小大较小较小

硅油变压器虽有难以起火等优点,但不适

用于过于潮湿的环境。由于国内硅油售价过高,

目前还不能解决大量使用硅油的货源问题,从

而限制了这种产品的大批量生产和发展。

复敏绝缘液变压器,具有不可燃、低毒、过

台等优点。但复敏绝缘液现货有限,价格较高。

国内产品尚在研制中,还未有经过鉴定的产品。

环氧树脂浇注变压器,具有难、无毒、体积

小、噪声低等优点。国内自1996年开始试制,

1979年后相继引进德国TU公司、日本富士公

司等国外厂商的技术,现已批量生产。环氧树脂

浇注变压器在10kV城网配网配电系统中已占

优势地位。但其也存在着保护器件不全,易结

露,防尘、防潮性较差等缺点。即使加装保护外

壳,也无法达到全密封型的完好水平。另外,一

般环树脂浇注变压器的额定电压为10kV和

35kV;10kV电压等级的最大容量为2

500kVA,35kV电压等级的最大容量为10

000kVA,若向更高电压等级发展还有很大的

困难。

SF6气体绝缘变压器,采用全密封结构,箱

内充有表压力为0.12～0.45MPa的SF6气体,

器身置于箱中,与外界环境隔离,并加有噪声防

护墙。出厂时,一般保证年漏气率在1%以下。

即使运行中出现意外的漏气情况,保护设备如

压力表及密度继电器等都会给出信号,在不停电时仍可补气,不会影响变压器的正常工作。SF6气体绝缘变压器具有不燃、不爆、不受潮、噪声低、日常维修工作量少等优点,而且特别适宜于向高电压大容量发展。早在80年代初,日本和美国就已成功地开发出各种电压等

级的SF6气体绝缘变压器,目前,一种新型结构

的300MVA/275kV SF6气体绝缘变压器已由

日本东芝公司研制成功,并投入使用[1]

SF6气体绝缘变压器在110kV及以上电

压等级的城网高压变电站中具有广阔的发展和

应前景,若与全封闭组合电器(GIS)一起使用,

则更能充分发挥其优越性。

我国从1984年开始对SF6气体绝缘变压

器进行开发研制工作。北京变压器二厂生产的

10kV SF6气体绝缘变压器,于1988年通过了

产品鉴定,并已形成1600kVA容量以下的系

列产品,目前,为适应城网规模的发展需要,

110kV20～40MVA容量的SF6气体绝缘变压

器正在开发研制中。

2　SF6气体绝缘变压器的主要类型

SF6气体绝缘变压器在世界上应用已有二

十多年的历史。它以优越的防火、防爆和防潮性

能,优良的电气绝缘特性,高可靠性和无污染等

优点,愈来愈受到用户的青睐。国外SF6气体绝

缘变压器发展的简况见表2,在此领域中,日本

和美国居于世界领先地位。

已有的研究成果表明,散热问题是阻碍气

体绝缘变压器向大容量发展的关键所在。SF6

气体作为冷却介质时,因其密度仅为变压器油

的1/60左右(气体绝对压力为0.22MPa时),对12变压器第34卷