配電變壓器存在安全,環(huán)保方面的問題
簡(jiǎn)介：當(dāng)今世界，無論是發(fā)達(dá)國(guó)家還是發(fā)展中國(guó)家，配電變壓器都存在安全、環(huán)保方面的問題，成為制約電力工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的因素，引起全行業(yè)密切關(guān)注。
今年夏天，國(guó)內(nèi)先后有19個(gè)城市出現(xiàn)了限電或拉電的情況，國(guó)外美、加8月14日停電事件導(dǎo)致數(shù)10萬人陷入黑暗，美國(guó)僅一天停電損失達(dá)300億美元，加拿大安大略省損失50億加元。隨后，英國(guó)倫敦發(fā)生大面積停電事件。持續(xù)不斷地停電既影響了人們正常的工作生活，同時(shí)又影響了人們的生活質(zhì)量。人們?cè)陉P(guān)注電力網(wǎng)的時(shí)候可能尚未意識(shí)到配電網(wǎng)中終端設(shè)備配電變壓器存在的安全隱患與環(huán)保問題。迎峰度夏期間，因設(shè)備包括配變?cè)趦?nèi)的故障造成了許多電力用戶停電，對(duì)社會(huì)穩(wěn)定和人民群眾的生活帶來了一定影響。例如，8月17日的《中國(guó)電報(bào)》以《搶修、搶修、再搶修》為題報(bào)道了某用電管理所搶修班的一天。“7月23日一個(gè)小小用電所接到搶修電話300個(gè)”。配電變壓器故障是導(dǎo)致?lián)屝揞l繁的一個(gè)重要原因。
農(nóng)網(wǎng)和城網(wǎng)經(jīng)大力改造后，配變的性能和運(yùn)行質(zhì)量雖有所改觀，但仍有較大的隱患，大致存在以下幾個(gè)問題：
1、根據(jù)目前城農(nóng)網(wǎng)的普遍特點(diǎn)，負(fù)載率在大多數(shù)時(shí)間內(nèi)為30-40%，但在高峰時(shí)，會(huì)經(jīng)常超負(fù)荷運(yùn)行。一方面，有很多不確定因素，例如，夏天持續(xù)高溫，空調(diào)負(fù)荷猛增，農(nóng)忙或抗旱期間，農(nóng)網(wǎng)負(fù)荷驟增，都有可能使配變短時(shí)過載100%;另一方面，高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)帶來工業(yè)和居民用電需求的增長(zhǎng)速度超過電網(wǎng)的建設(shè)速度，過載現(xiàn)象一時(shí)難以避免。
2、配變雖有報(bào)警和保護(hù)裝置，但即使報(bào)警或跳閘后也無法在短時(shí)間內(nèi)更換變壓器，結(jié)果造成配變持續(xù)超負(fù)荷以致燒毀。
3、過載配變的最大隱患是可能發(fā)生火災(zāi)，并且在燃燒時(shí)產(chǎn)生有害氣體。
4、隨著兩網(wǎng)改造和電網(wǎng)不斷發(fā)展，配電變壓器用量劇增，配變使用壽命期后的環(huán)保、回收問題，將成為一個(gè)嚴(yán)峻課題。
5、箱變?cè)诔鞘泄┯秒娭写笈褂?，目前配套的變壓器有油變也有干變，油變?nèi)毕葜唬褪怯屠匣?，絕緣性能下降，維護(hù)換油困難;干變的缺陷是防護(hù)等級(jí)低不宜戶外運(yùn)行。由于箱變內(nèi)環(huán)境溫度高，供電部門對(duì)其中變壓器的負(fù)載能力憂心忡忡，難以確定其滿載和過載的能力，一旦超負(fù)荷出現(xiàn)故障，調(diào)換變壓器更為困難。
國(guó)外的電網(wǎng)也曾有這樣的經(jīng)歷，在20世紀(jì)60年代至70年代初，歐美在經(jīng)濟(jì)膨脹時(shí)期建設(shè)配電網(wǎng)絡(luò)之初，配電變壓器負(fù)載率僅為40%至50%。隨著經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，這些電網(wǎng)系統(tǒng)變得陳舊或不堪重負(fù)，尤其是配電變壓器的負(fù)載率持續(xù)增長(zhǎng)，變壓器經(jīng)常過載，導(dǎo)致故障上升，增容費(fèi)用也大大增加。
國(guó)外常用兩種方法來解決上述問題：其一，采用nomex 絕緣紙和普通油配合的混合絕緣技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)變壓器進(jìn)行改造，改造后的設(shè)備容量顯著提高。電力公司可以更靈活地運(yùn)行這些設(shè)備，負(fù)載下降時(shí)損耗較低，負(fù)載高峰期又可提供較大的容量。已經(jīng)認(rèn)可和實(shí)施增容改造的國(guó)家有：美國(guó)、英國(guó)、印度、加拿大、澳大利亞和德國(guó)等十幾個(gè)國(guó)家;其二，以nomex 絕緣紙和高燃點(diǎn)油配合生產(chǎn)高燃點(diǎn)油變壓器。
20世紀(jì)80年代，法國(guó)開發(fā)使用硅油和nomex 絕緣紙材料的柱上變壓器，其廣泛運(yùn)用在人員擁擠的重要區(qū)域。國(guó)內(nèi)電力機(jī)車上的機(jī)載變壓器也有采用nomex 絕緣紙和硅油組合的絕緣系統(tǒng)的，已有多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。由于可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和當(dāng)今環(huán)保的要求，近年來，國(guó)內(nèi)外制造廠及專家不斷探索，采用nomex 絕緣紙和清潔可分解的高燃點(diǎn)β油制造出安全、環(huán)保的配電變壓器將有效地減少和消除隱患。
杜邦nomex 絕緣紙絕緣耐熱等級(jí)為c級(jí)(即220℃)，燃點(diǎn)在限氧指數(shù)以下，壽命期后可分解回收，絕緣性能和機(jī)械強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于普通電纜紙。用nomex 絕緣紙制造生產(chǎn)的敞開式干變因其安全、環(huán)保的特性，近年來被國(guó)內(nèi)用戶廣泛認(rèn)可和接受。β油是由美國(guó)dsi公司生產(chǎn)的一種性能優(yōu)良的高科技環(huán)保油，其最大的特點(diǎn)是燃點(diǎn)高，防火性好(公安部消防科研所測(cè)試，其燃點(diǎn)為310℃，而普通油為165℃)，它是從石油中提煉出來的，其成分為100%碳?xì)浠衔?，可完全生物降解，無毒性，對(duì)人體和環(huán)境無害，可循環(huán)利用，而且與變壓器中其他材料具有相容性，與常規(guī)油可以混合使用。
β油與杜邦耐熱達(dá)220℃的nomex 絕緣紙配合制造的油變，符合美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)nec450-23。目前，在美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、五角大樓、空軍基地、國(guó)家海岸護(hù)衛(wèi)隊(duì)、海軍、航空總署等地都使用這種變壓器，且運(yùn)行良好。在使用高燃點(diǎn)油變壓器的場(chǎng)所，發(fā)生火災(zāi)和爆炸的概率大大降低。這種新型變壓器近幾年在美國(guó)得到迅速發(fā)展，已占到電力變壓器的5%而且比例還在上升。國(guó)際電工委員會(huì)也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。
nomex 絕緣紙β油變，它的優(yōu)點(diǎn)是安全、防火、運(yùn)行費(fèi)用小及環(huán)保性能好，最大特點(diǎn)是可靠性強(qiáng)。使用這種nomex 絕緣紙β油變，將會(huì)大大改變目前的配變狀況。
1、短期超負(fù)荷不會(huì)出事，經(jīng)過計(jì)算和試驗(yàn)，超負(fù)荷12個(gè)小時(shí)運(yùn)行，其線圈和油的熱點(diǎn)溫度均低于其耐溫等級(jí)，不會(huì)損傷其絕緣壽命。
2、長(zhǎng)期使用可免換油、免維護(hù)，克服現(xiàn)有普通油變?nèi)秉c(diǎn)，節(jié)約運(yùn)行成本。
3、β油與普通變壓器油相比，其粘度明顯高于普通變壓器油;而且變壓器油箱設(shè)有獨(dú)特的壓力釋放裝置，運(yùn)行中不會(huì)過壓，因此不易滲漏。
4、具有獨(dú)特的安全防火特性，降低了運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn);
5、nomex 絕緣紙β油變壓器具有干變的優(yōu)點(diǎn)，既適用于安全、防火的高層建筑，又適宜戶外運(yùn)行。
6、數(shù)量龐大的配電變壓器，使用壽命期后材料的回收和循環(huán)使用以及廢棄物的生物降解是可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保的要求，而nomex 絕緣紙?jiān)趬勖诤罂缮锝到?，β油本身的工作溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其耐溫等級(jí)，因此可經(jīng)過處理再循環(huán)使用，處理后的廢棄物可被土壤中的微生物分解并無毒性，因此不會(huì)在環(huán)境中長(zhǎng)期聚集而造成污染。
利用新材料、新技術(shù)制造新型配變，以消除配變安全隱患和環(huán)保問題值得人們探討。
