變壓器安全問題

當(dāng)今世界，無論是發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家，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，國內(nèi)先后有１９個城市出現(xiàn)了限電或拉電的情況，國外美、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，同時又影響了人們的生活質(zhì)量。人們在關(guān)注電力網(wǎng)的時候可能尚未意識到配電網(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)備包括配變在內(nèi)的故障造成了許多電力用戶停電，對社會穩(wěn)定和人民群眾的生活帶來了一定影響。例如，８月１７日的《中國電報》以《搶修、搶修、再搶修》為題報道了某用電管理所搶修班的一天。“７月２３日一個小小用電所接到搶修電話３００個”。配電變壓器故障是導(dǎo)致?lián)屝揞l繁的一個重要原因。
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，大致存在以下幾個問題：
１、根據(jù)目前城農(nóng)網(wǎng)的普遍特點，負(fù)載率在大多數(shù)時間內(nèi)為３０－４０％，但在高峰時，會經(jīng)常超負(fù)荷運行。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過載１００％；另一方面，高速發(fā)展的經(jīng)濟增長帶來工業(yè)和居民用電需求的增長速度超過電網(wǎng)的建設(shè)速度，過載現(xiàn)象一時難以避免。
２、配變雖有報警和保護裝置，但即使報警或跳閘后也無法在短時間內(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，將成為一個嚴(yán)峻課題。
５、箱變在城市供用電中大批使用，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^緣性能下降，維護換油困難；干變的缺陷是防護等級低不宜戶外運行。由于箱變內(nèi)環(huán)境溫度高，供電部門對其中變壓器的負(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)濟膨脹時期建設(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)濟的高速增長，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，變壓器經(jīng)常過載，導(dǎo)致故障上升，增容費用也大大增加。
國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)對傳統(tǒng)變壓器進行改造，改造后的設(shè)備容量顯著提高。電力公司可以更靈活地運行這些設(shè)備，負(fù)載下降時損耗較低，負(fù)載高峰期又可提供較大的容量。已經(jīng)認(rèn)可和實施增容改造的國家有：美國、英國、印度、加拿大、澳大利亞和德國等十幾個國家；其二，以ＮＯＭＥＸ 絕緣紙和高燃點油配合生產(chǎn)高燃點油變壓器。
２０世紀(jì)８０年代，法國開發(fā)使用硅油和ＮＯＭＥＸ 絕緣紙材料的柱上變壓器，其廣泛運用在人員擁擠的重要區(qū)域。國內(nèi)電力機車上的機載變壓器也有采用ＮＯＭＥＸ 絕緣紙和硅油組合的絕緣系統(tǒng)的，已有多年運行經(jīng)驗。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為Ｃ級（即２２０℃），燃點在限氧指數(shù)以下，壽命期后可分解回收，絕緣性能和機械強度遠(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，近年來被國內(nèi)用戶廣泛認(rèn)可和接受。β油是由美國ＤＳＩ公司生產(chǎn)的一種性能優(yōu)良的高科技環(huán)保油，其最大的特點是燃點高，防火性好（公安部消防科研所測試，其燃點為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衔铮赏耆锝到猓瑹o毒性，對人體和環(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，符合美國標(biāo)準(zhǔn)ＮＥＣ４５０－２３。目前，在美國國家實驗室、五角大樓、空軍基地、國家海岸護衛(wèi)隊、海軍、航空總署等地都使用這種變壓器，且運行良好。在使用高燃點油變壓器的場所，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。國際電工委員會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)計導(dǎo)則。
ＮＯＭＥＸ 絕緣紙β油變，它的優(yōu)點是安全、防火、運行費用小及環(huán)保性能好，最大特點是可靠性強。使用這種ＮＯＭＥＸ 絕緣紙β油變，將會大大改變目前的配變狀況。
１、短期超負(fù)荷不會出事，經(jīng)過計算和試驗，超負(fù)荷１２個小時運行，其線圈和油的熱點溫度均低于其耐溫等級，不會損傷其絕緣壽命。
２、長期使用可免換油、免維護，克服現(xiàn)有普通油變?nèi)秉c，節(jié)約運行成本。
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)有獨特的壓力釋放裝置，運行中不會過壓，因此不易滲漏。
４、具有獨特的安全防火特性，降低了運行風(fēng)險；
５、ＮＯＭＥＸ 絕緣紙β油變壓器具有干變的優(yōu)點，既適用于安全、防火的高層建筑，又適宜戶外運行。
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 絕緣紙在壽命期后可生物降解，β油本身的工作溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其耐溫等級，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，因此不會在環(huán)境中長期聚集而造成污染。
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。