高過載配電變壓器的優化設計

牟永雙

摘要：我國電力行業最近幾年發展非常迅速，為我國基礎建設貢獻力量。變壓器的優化設計是一項系統的內容，應該獲得人們的高度重視，當其獲得穩定運行時，電力系統將會安全的發展，對于農村地區來說，在通常情況下，電網呈現輕負荷的狀況，然而當春節與農忙時期來臨時，會出現過載運行的現象，在嚴重的情況下被燒毀，供電企業面臨十分嚴峻的考驗。

關鍵詞：高過載;配電變壓器;優化設計

引言

我國整體經濟的快速發展，人們生活水平的不斷提高，使得我國對于電能的需求與日俱增。隨著時代的進步和居民生活水平的提高，居民生產、生活用電需求增長迅速，對配電網供電能力提出了更高要求。配電變壓器過載問題時有發生，究其原因，除了用電負荷升高這一主要原因外，三相不平衡、采集系統數據異常等原因也不可忽視。

1配變過載運行與絕緣材料的運用

在逐步配變過載運行的過程中，局部器械可能會出現過熱的狀況，設備還會老化，引發各種故障，配變過載能力應該獲得大幅度的提高，散熱與耐熱能力都需要發生變化，變壓器的散熱能力產生質的改變，結構設計性能也發生優化。在運用各種絕緣材料時，配變中的耐熱性會變得更加優良，優化設計方案具備科學性、規范性的特點，通過對農村典型臺區年負荷特性進行調研分析，人們掌握了農網典型負荷特性，掌握負荷過載時段及過載情況。同時，統計典型地區配電變壓器過載、燒毀情況，分析燒毀配電變壓器的運行年限、額定容量、性能水平，掌握農網配電變壓器燒毀主要原因，形成了高過載配電變壓器運維的關鍵技術，例如對油溫等進行全面的考量，形成針對性的方案與技術。此外，通過研究高過載變壓器繞組熱點溫升與變壓器油溫升情況，發現二者之間的關系，設計開發準確的熱點溫升計算模型，并開展高過載配電變壓器油氣特性分析，研究高過載配電變壓器故障診斷技術。

2高過載配電變壓器的優化設計

2.1設計方案

方案一：在不降低鐵芯磁通密度及繞組電流密度的前提下，采用F級均勻高溫絕緣系統提高配變的過載能力，選用高閃點和燃點的絕緣油和絕緣紙，提高變壓器油的耐熱能力。對于配變的內部油道和外部散熱進行優化設計，增加變壓器散熱能力。方案二：在不降低鐵芯磁通密度及繞組電流密度的前提下，采用半混合絕緣結構提高配變的耐熱能力，整體絕緣水平為B級，部分熱接觸面選用F級絕緣材料;絕緣材料選用130級油浸絕緣材料。通過增設絕緣筒、低壓線圈銅箔繞制、高低壓繞組真空浸漆處理等方法，提升配變的抗突發短路能力。

2.2線圈結構的改進

線圈采用了相切圓式結構，它是由兩個大圓和小圓相切而成的。這種結構由長圓形線圈演變而來，并保留了長圓形線圈的優點。上下的圓弧和兩側小圓同時相切，圓和圓弧過渡自然，不存在尖角和直線部分，導線繞制緊湊，節約繞制周期，加強了線圈機械強度。同時導線間隙的減小將使設計時線圈的幅向裕度縮小1%～2%，線圈結構更加緊湊合理。

2.3改造現有配變，更換大容量變壓器

配電變壓器的重、過載往往會導致電壓損失較大，從而導致用戶低電壓問題。針對配變超重載引起的配電變壓器電壓損耗率變大的問題，一般情況下，采用配變增容是最有效的解決方式。因此，對于運行年限長、狀態評價結果差的現有配電設備，或者屬于高耗能設備（如S7型配變）、安全可靠性低的小容量配變，則應考慮通過增容改造進行解決，并視具體情況考慮改造的同時通過新增配變和改變現有配變位置對供電區域進行重新劃分，科學合理安排供電方式。根據配變狀態評價結果，選擇對退運配變進行報廢或者輪換處理。例如，若改造設備為S9型以上新型設備，狀態評價良好，則應將該設備輪換至其他區域，增加相應區域配變布點;若設備為高耗能設備，或者安全可靠性差，則應考慮報廢處理。在確定容量時，為了使變壓器運行更經濟、更合理，在考慮變壓器運行效率的同時，應綜合考慮變壓器成本、運行費用、負荷類型等因素，從變壓器運行費用上確定經濟負載率，進而合理確定變壓器容量的大小。

2.4主要絕緣材料選用

選用新型混合絕緣油，方案一采用常規礦物油和高燃點植物油按照一定比例混合，在外觀、酸值、運動黏度、閃點、凝點、水溶性酸和擊穿電壓等電氣性能均滿足要求的情況下提高絕緣油的閃點和燃點。同時也可在一定程度上避免常規絕緣油劣化引起絕緣油吸濕性增強，含水量變大，絕緣性能降低，冷卻、散熱以及滅弧能力大大降低，提高變壓器的抗老化能力。選用高耐熱等級的絕緣紙，絕緣性能和機械強度遠遠優于普通電纜紙，其介電系數和介質損耗隨溫度的變化很小，即使在多次短路重合的狀態下，都不會因溫度升高引起機械破壞和電氣故障，也不損失絕緣材料的壽命。

2.5配變過載運行原理

配變過載運行的原理眾多，各種情況具有差異性，例如配電導體會發熱，產生急劇上升的情況，產生嚴重的后果，同時，絕緣油可能會出現加速破裂的狀況，當過載現象過大時，產生火災的隱患，民眾的正常生活也會受到較大的影響，生活質量不佳，維修中的困難也會大大增加。人們應參照各種絕緣材料的具體情況，運用針對性的方案，密封材料還可能加速老化，產生油滲漏的狀況，出現節點發熱的現象，變壓器應該具備各種絕緣性的耐熱材料，各種散熱裝置都將被科學的優化，配變中的散熱能力也將發生顯著的優化。通過對農村典型臺區年負荷特性進行調研分析，掌握農網典型負荷特性，掌握負荷過載時段及過載情況，可以更好地指導農網建設改造，節約電網建設資金，完成高過載配電變壓器運維關鍵技術研究，提升高過載配電變壓器運維水平，確保高過載配電變壓器安全穩定運行，運行中的安全性將會被保障。此外，安裝高過載配電變壓器代替普通配變，應對農網短時負荷過載的情況，并可以減少設備投資、降低損耗水平，運行中的經濟性被保障，并建立配電變壓器負荷特性分析模型，分析典型臺區峰谷負荷時段分布及占比情況，研究典型地區負荷特性指標，對不同地區負荷特性進行分類，分析總結不同地區負荷特性差異。現今農網配電變壓器過載、燒毀情況多發，需要分析影響配電變壓器安全運行的因素，統計典型地區配電變壓器過載、燒毀情況，了解燒毀配電變壓器的運行年限、額定容量、性能水平以及分布，從技術和管理兩方面分析農網配電變壓器過載及燒毀原因，查找影響配電變壓器安全運行的主要因素。

3結語

總而言之，根據高過載配電變壓器的運行原理，直流系統是使變電站進行正常運行的一個重要條件，它能夠對設備運行進行有效的監控并維護，變電站的電力系統才能順利運行。同時，變電站的直流電源系統也具有十分重要的作用，應使其滿足多種類型的負荷雙重化配置的需求，直流系統的安全性、穩定性獲得全面的保障，高過載配電變壓器運行中的問題降低。

參考文獻：

[1]禚超.配電變壓器繼電保護設計探討[J].科技經濟導刊，2017，16（36）：62-64.

（作者單位：國網山東省電力公司德州市陵城區供電公司）