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干式變壓器外殼設(shè)計(jì)構(gòu)造理念
發(fā)布時(shí)間:2021-04-16 14:25:45      點(diǎn)擊次數(shù):796
干式變壓器因其防火、安全、可靠、節(jié)能、免維護(hù)、損耗小、噪音低、壽命長(zhǎng)、體積小、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用在變電站、工礦企業(yè)、醫(yī)院、住宅小區(qū)等場(chǎng)合。它主要有環(huán)氧樹(shù)脂絕緣(簡(jiǎn)稱(chēng)ORDT)和浸漆式的非包封(簡(jiǎn)稱(chēng)OVDT)2種主流形式。前者機(jī)械強(qiáng)度和耐受短路能力以及防潮、防塵、耐腐蝕性能好,壽命終結(jié)后,只能深埋處理。后者絕緣耐壓性能、耐熱、阻燃性能好,絕緣等級(jí)可達(dá)到H級(jí),壽命終結(jié)后,可降解回收。干式變壓器正常都帶有外殼,其外殼材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、進(jìn)出線(xiàn)方式、密封與散熱、基礎(chǔ)形式等是干式變壓器外殼設(shè)計(jì)必須考慮的重要因素。
 

1材質(zhì)與結(jié)構(gòu)

干式變壓器外殼可以有效封閉干式變壓器,起到安全防護(hù)作用,避免干式變壓器上的裸露導(dǎo)電體對(duì)人產(chǎn)生傷害,防止蛇、鼠等小動(dòng)物靠近或攀爬造成短路事故,還能屏蔽電磁輻射、降低噪聲對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。所以,目前使用的干式變壓器,正常情況下都配備有外殼。
 

1.1材質(zhì)

干式變壓器外殼普遍采用不銹鋼、鋁合金、鋼板等材料。常用的不銹鋼牌號(hào)有201(17Cr-4.5Ni-6Mn-N)和304(18Cr-9Ni)等。201不銹鋼抗腐蝕性能稍差,室外環(huán)境易生銹;304不銹鋼具有很好的抗腐蝕性能,可以用在室外,價(jià)格也相對(duì)較高;316(17CrNi-12Mo2)不銹鋼抗腐蝕性能更好,價(jià)格更高,一般應(yīng)用在特別惡劣的環(huán)境中。鋁合金導(dǎo)熱性能優(yōu)良,強(qiáng)度稍差。鋼板常用冷軋鋼板,經(jīng)噴塑或噴漆處理,能與開(kāi)關(guān)柜顏色一致,強(qiáng)度也比較好,價(jià)格低,但制作周期較長(zhǎng)。設(shè)計(jì)時(shí),可根據(jù)用戶(hù)經(jīng)濟(jì)情況、使用環(huán)境等選用合適材料。
 

1.2結(jié)構(gòu)

干式變壓器外殼常用的結(jié)構(gòu)主要有一體式和組裝式2種。早期大多采用前者,其好處是現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需組裝,安裝方便,但其最大的問(wèn)題是運(yùn)輸不方便。如果將其罩在干式變壓器上,就不方便把干式變壓器固定在運(yùn)輸車(chē)輛上,如果將其與干式變壓器分別單獨(dú)固定在車(chē)上運(yùn)輸,又會(huì)占用比較大的車(chē)輛空間,運(yùn)輸成本較高。另外,一體式還會(huì)遇到配電室門(mén)較窄時(shí)無(wú)法進(jìn)入配電室的難題。目前大多選用后者。組裝式干式變壓器外殼由左、右側(cè)框,前、后門(mén)框,頂蓋以及連接附件組成,它們可現(xiàn)場(chǎng)組裝,運(yùn)輸方便,進(jìn)入配電室也方便。
 
個(gè)別地方的運(yùn)維人員水平有限,曾出現(xiàn)帶電打開(kāi)干式變壓器外殼大門(mén)的情況,造成了不該發(fā)生的人身傷害事故。所以,設(shè)計(jì)人員宜在技術(shù)協(xié)議中明確要求,前后大門(mén)均配置行程開(kāi)關(guān),并加電磁鎖。行程開(kāi)關(guān)可以與高壓開(kāi)關(guān)柜二次分閘回路連接,一旦大門(mén)打開(kāi),行程開(kāi)關(guān)動(dòng)作,啟動(dòng)高壓開(kāi)關(guān)柜二次分閘回路動(dòng)作跳閘,確保操作者安全。即使個(gè)別用戶(hù)未把行程開(kāi)關(guān)與高壓開(kāi)關(guān)柜連接,使這層保護(hù)失去意義,電磁鎖(從變壓器上引接220V電源即可)也可以確保在帶電情況下大門(mén)不能打開(kāi),除非緊急解鎖。還可以把干式變壓器上的高壓支柱絕緣子換為傳感器,在大門(mén)上安裝帶電顯示器,以便直觀地看到變壓器運(yùn)行帶電狀態(tài)。
 
組裝式外殼的框架是由不銹鋼、鋁合金方管或矩管焊接或螺絲緊固組成。框架內(nèi)嵌入1—2mm的不銹鋼板或鋁合金板封堵,不銹鋼板或鋁合金板根據(jù)框架尺寸折邊,嵌入框架內(nèi),焊接或用螺絲或鉚釘固定。其上面開(kāi)長(zhǎng)條孔,但是窄邊方向的尺寸不得大于12.5mm,滿(mǎn)足IP20防護(hù)等級(jí)要求。如果長(zhǎng)條孔內(nèi)加8目的防塵網(wǎng),防護(hù)等級(jí)即達(dá)IP30。如果用在室外,防護(hù)等級(jí)要IP23以上,通風(fēng)孔應(yīng)設(shè)置防雨百葉窗,且頂部不得開(kāi)通風(fēng)散熱孔。鋼板外殼,先要加工骨架、側(cè)板、門(mén)板、連接件,然后焊接成左、右側(cè)框,前、后門(mén)框,頂蓋,并進(jìn)行酸洗-磷化表面處理,再?lài)娝芑驀娖帷m斏w上四個(gè)角部均設(shè)計(jì)吊環(huán)。
 

1.3進(jìn)出線(xiàn)方式

進(jìn)出線(xiàn)方式主要有下進(jìn)線(xiàn)-上出線(xiàn)、上進(jìn)線(xiàn)-上出線(xiàn)、下進(jìn)線(xiàn)-側(cè)出線(xiàn)、上進(jìn)線(xiàn)-側(cè)出線(xiàn)4種,下出線(xiàn)很少采用。下進(jìn)線(xiàn)-上出線(xiàn)方式,早期底部配置2段18號(hào)槽鋼,其上是底板,底板上部是干式變壓器,通過(guò)4個(gè)螺絲連接為一體。目前較少加底板、槽鋼,干式變壓器直接固定在基礎(chǔ)上。進(jìn)線(xiàn)側(cè)高壓電纜從底部電纜溝引入,用高壓電纜支架將其固定,上出線(xiàn)開(kāi)長(zhǎng)條孔,并用絕緣板封堵,現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí),根據(jù)低壓出線(xiàn)銅排尺寸及排列,在絕緣板上開(kāi)孔引出。上進(jìn)線(xiàn)-上出線(xiàn)方式適用于住宅小區(qū)或其他建筑的地下室,高、低壓電纜均在地下室房頂橋架內(nèi)引入、引出。下進(jìn)線(xiàn)-側(cè)出線(xiàn)、上進(jìn)線(xiàn)-側(cè)出線(xiàn)2種進(jìn)出線(xiàn)方式,均是干式變壓器與低壓開(kāi)關(guān)柜(GGD,MNS,GCK,GCS等)操作面對(duì)齊,并排排列,安裝在一個(gè)房間內(nèi)時(shí)采用。
 
干式變壓器不含油,不存在易燃、爆炸和污染環(huán)境的問(wèn)題,國(guó)標(biāo)GB50053—2013《20kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.1.2條明確規(guī)定“:非充油的高、低壓配電裝置和非油浸的電力變壓器,可設(shè)置在同一房間內(nèi)。”干式變壓器的低壓銅母排出線(xiàn)可以直接同低壓開(kāi)關(guān)柜銅母排橫向貫通連接,配電室中的母排均不裸露,也無(wú)需安裝母排橋架,整個(gè)配電室既安全可靠,又整齊美觀。低壓開(kāi)關(guān)柜高度一般為2200mm,深度一般為600,800,1000mm,所以,設(shè)計(jì)干式變壓器外殼高度及側(cè)出線(xiàn)孔大小時(shí)應(yīng)注意與之配合好。干式變壓器外殼深度一般大于低壓開(kāi)關(guān)柜深度,正常的低壓開(kāi)關(guān)柜后部預(yù)留800mm的檢修通道即可。與干式變壓器并排排列后,干式變壓器外殼后部也要預(yù)留不小于800mm的檢修通道,所以,低壓開(kāi)關(guān)柜后部的檢修通道相應(yīng)增大了,在設(shè)計(jì)整個(gè)配電室時(shí)應(yīng)加以注意。干式變壓器低壓側(cè)朝向操作者,后部是高壓側(cè),高壓側(cè)有高壓連接桿,高壓進(jìn)線(xiàn)電纜應(yīng)距離其100mm以上,并且不得因安裝電纜造成高壓連接桿變形、彎折。
 

2散熱與密封

運(yùn)行中的干式變壓器因鐵耗和銅耗產(chǎn)生熱量,從而引起干式變壓器連續(xù)發(fā)熱并使溫度逐漸升高,熱能傳導(dǎo)到周?chē)橘|(zhì),也會(huì)引起周?chē)橘|(zhì)的溫度升高,而干式變壓器散熱氣道設(shè)計(jì)的大小,器身高度,干式變壓器外殼防護(hù)等級(jí)等因素直接影響干式變壓器的溫升。溫升加上干式變壓器外殼內(nèi)部較高的環(huán)境溫度,會(huì)使干式變壓器內(nèi)部絕緣降低,發(fā)生短路的危險(xiǎn)增加,所以設(shè)計(jì)干式變壓器外殼時(shí),應(yīng)考慮溫升對(duì)干式變壓器的影響。
 
有兩種冷卻方式可控制溫升:自然空氣冷卻(AN)和強(qiáng)迫空氣冷卻(AF)。干式變壓器安裝IP20的外殼后,其通風(fēng)散熱能力受到了一定限制,因額定容量不同,一般會(huì)使溫升高出5─15℃。IP30的外殼因通風(fēng)散熱面積減小,還會(huì)因部分灰塵阻塞通風(fēng)孔,使干式變壓器溫升更高,所以,僅采用自然空氣冷卻時(shí),一般不設(shè)計(jì)這種防護(hù)等級(jí)的干式變壓器外殼。強(qiáng)迫空氣冷卻是利用安裝在干式變壓器外殼上的溫控儀,通過(guò)低壓繞組熱敏測(cè)溫電阻,獲取溫度信號(hào),可設(shè)定當(dāng)繞組溫度升到110℃時(shí),溫控儀自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī),強(qiáng)制送風(fēng)冷卻;當(dāng)溫度降至90℃時(shí),自動(dòng)關(guān)閉風(fēng)機(jī)。強(qiáng)迫空氣冷卻可以使干式變壓器溫升降低20℃左右。
 
干式變壓器外殼一般采用防護(hù)等級(jí)IP20,通風(fēng)散熱基本解決了,但特殊環(huán)境情況下的密封問(wèn)題仍比較尖銳。如小蛇等動(dòng)物有可能進(jìn)入,造成短路,再如一些碳素生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生許多極細(xì)粉塵(石墨粉、瀝青粉塵),它們漂浮在空氣中,一旦進(jìn)入干式變壓器外殼內(nèi),就會(huì)造成相間短路,釀成設(shè)備事故。此時(shí)可采用提高外殼的防護(hù)等級(jí)至IP50或IP60的方法提高防護(hù)水平,再采取在干式變壓器外殼上安裝重力熱管等措施達(dá)到散熱降低溫升的目的。
 

3基礎(chǔ)與接地

上進(jìn)線(xiàn)的形式,干式變壓器及干式變壓器外殼基礎(chǔ)比較簡(jiǎn)單,只要預(yù)埋兩根基礎(chǔ)槽鋼,把干式變壓器用螺絲或焊接的方式固定,干式變壓器外殼用4個(gè)膨脹螺絲固定在水泥地面上,并做好接地網(wǎng),達(dá)到接地電阻要求(不超過(guò)4Ω),把干式變壓器及干式變壓器外殼可靠接地即可。下進(jìn)線(xiàn)的形式,則需要開(kāi)挖高壓進(jìn)線(xiàn)電纜溝,并且電纜溝一定要方便高壓電纜從干式變壓器外殼后中部穿上來(lái),電纜與外殼及干式變壓器高壓側(cè)高壓連接桿之間應(yīng)留有足夠的安全距離。曾有項(xiàng)目因電纜溝不合適,高壓電纜穿出來(lái)緊壓高壓連接桿,施工人員就把高壓連接桿壓彎,致使高壓連接桿與干式變壓器高壓樹(shù)脂絕緣繞組距離達(dá)不到規(guī)范要求,驗(yàn)收人員也未發(fā)現(xiàn),送電運(yùn)行了不長(zhǎng)時(shí)間,就發(fā)生了短路放電事故。設(shè)計(jì)人員應(yīng)特別注意綜合考慮干式變壓器本體、外殼和基礎(chǔ)三者的尺寸,避免和杜絕事故的發(fā)生。
 

4結(jié)論

干式變壓器外殼宜選用不銹鋼組裝式。進(jìn)出線(xiàn)方式根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)情況選用。防護(hù)等級(jí)室內(nèi)宜選用IP20,室外宜選用IP23。設(shè)計(jì)人員宜綜合考慮干式變壓器外殼的外形尺寸,除了保證安全距離外,還要考慮散熱性能,并與基礎(chǔ)配合準(zhǔn)確。


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