本文首先介紹了高過載能力配電變壓器性能參數(shù)要求，其次闡述了高過載變壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及思路，最后介紹了全壽命周期計(jì)算與分析及經(jīng)濟(jì)效果分析，具體的跟隨小編一起來了解一下吧。

　　一、前言

　　農(nóng)網(wǎng)配電變壓器雖然全華絕大部分時(shí)間處于輕載運(yùn)行狀態(tài)，作平均負(fù)載率偏低，但爆發(fā)性負(fù)尚較強(qiáng)，如春節(jié)、農(nóng)忙等時(shí)期農(nóng)村用電負(fù)荷急劇增長(zhǎng)，我國(guó)部分地區(qū)配電變壓器短時(shí)段嚴(yán)重過載運(yùn)行、導(dǎo)致停電、配電變壓器燒毀等業(yè)重非故的頻繁發(fā)生。

　　解決配電變壓器過載運(yùn)行問題的方法有幾種，單純?cè)黾优潆娮儔浩鞯娜萘渴亲钪庇^的一種。但這樣既造成電網(wǎng)投資成本的大幅提高。義會(huì)增加配電變壓器的空載損耗，使得地網(wǎng)運(yùn)行效益顯著降低。采用可調(diào)容變壓器雖然能使總體運(yùn)行損耗降低，但投資成本大幅增加是個(gè)硬傷。而采用一種在一定時(shí)間內(nèi)具有較強(qiáng)過負(fù)載運(yùn)行能力的配電變壓器，是經(jīng)濟(jì)高效地解決這一難題的理想力案。

　　2013年初，國(guó)家電網(wǎng)公司就開始亞項(xiàng)開發(fā)適合農(nóng)村地區(qū)使用的高過載能力配電變壓器。經(jīng)過一年半變壓器廠家和電力運(yùn)行部門以及試驗(yàn)部門的努力、產(chǎn)品方案已定型并制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW11190）-2014《農(nóng)網(wǎng)高過載能力配電變壓器技術(shù)導(dǎo)則》。

　　在高過載變低器的開發(fā)過程中。過載能力的界定、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、成本控制和變壓器全壽命周期計(jì)算是其中的關(guān)鍵技術(shù)工作。

　　二、性能參數(shù)要求

　　國(guó)家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW11190-2014對(duì)高過載能力配電變壓器的定義是“滿足本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的過載曲線、且不影響配電變壓器正常使排壽命“。而該標(biāo)準(zhǔn)指出，目前我國(guó)農(nóng)網(wǎng)中比較典型的過載情沉如下。

　　在正常溫升試驗(yàn)要求的基礎(chǔ)上，滿足1.5倍額定容量6h（負(fù)荷上：升利下降階段各3h）、1.75倍額定容量3h（負(fù)荷上升和下降階段各1.5h）.2.0倍額定容鬱Ih階段性連續(xù)運(yùn)行、且不影響變用器正常使用壽命;高過載變壓器溫升應(yīng)滿足絕緣等級(jí)限制值。溫升試驗(yàn)施加電流過程曲線見圖1。而產(chǎn)品的損耗值和溫升限值經(jīng)過多方的論證，最后統(tǒng)一到如Q！CDW11190-2014的規(guī)定中。

　　三、設(shè)計(jì)要點(diǎn)及思路

　　1、高過載變壓器絕緣等級(jí)及絕緣材料的選擇

　　此項(xiàng)目產(chǎn)品技術(shù)要求的核心問題是滿足Q/GDWI1190-2014要求的過負(fù)載能力要求。如何定量地滿足過載要求是國(guó)內(nèi)外變壓器行業(yè)探索和爭(zhēng)論多年的話題。在國(guó)內(nèi)，參考IECTS60076-14修訂的標(biāo)準(zhǔn)文件GBZ1094.14-2011《電力變壓器第14部分;采用高溫絕緣材料的液浸式變壓器的設(shè)計(jì)和應(yīng)用》是最有直接指導(dǎo)意義的文件，按該標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)，選取固體B級(jí)絕緣的半混合局部混合方案，為了保險(xiǎn)起見，把所有繞組內(nèi)部帶電部分看作是可能過熱的部分，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，變壓器繞組導(dǎo)線接觸的固體絕緣采州耐溫130%的材料，其他常溫或低溫下工作的固體絕緣材料采用常規(guī)固休絕緣，液體絕緣采用普通礦物油作為絕緣、冷卻介質(zhì)。在選材方面，層絕緣是較為不容易的，因?yàn)槭袌?chǎng)上沒有成熟的，也就是經(jīng)得起試驗(yàn)論證和時(shí)間考驗(yàn)的130C油浸絕緣材料，本文中所述的農(nóng)網(wǎng)高過載配電變樂器最后選用的材料就耐溫130C的NOMEX910絕緣材料。

　　2、設(shè)計(jì)思路

　　總的來說，本文中所述的高過載能力配電變樂器技術(shù)是優(yōu)化配變結(jié)構(gòu)。通過增加變壓器高、低壓繞組油道數(shù)量（即增加繞組散熱面積），降低繞組對(duì)油的溫升，防止變壓器過載后繞組局部過熱;增加油箱的散熱面積，降低變壓器頂層油對(duì)外部空氣的溫升;通過選用耐高溫絕緣材料，提高相關(guān)元件和絕緣部件的耐熱性能等，增強(qiáng)配電變壓器耐高溫能力。達(dá)到提高配電變壓器過載能力的設(shè)計(jì)方法。

　　1）過負(fù)荷溫升理論計(jì)算

　　根據(jù)GB/T1094.7《油浸式電力變壓器負(fù)載導(dǎo)則》中相應(yīng)繞組熱點(diǎn)計(jì)算公式有：

　　從表1中可以看出，其頂層油溫《115C，繞組熱點(diǎn)溫度《140C，符合短期急救負(fù)載的相關(guān)規(guī)定及限值要求。

　　2）高過載變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　（1）絕緣溫控技術(shù)：繞組及器身絕緣材料按其不同部位的溫度選用不同的絕緣材料，控制繞組熱點(diǎn)溫度。

　　（2）過載溫控技術(shù)：過載狀態(tài)下與額定負(fù)倘運(yùn)行時(shí)的溫度分布是不同的，合理計(jì)算控制過負(fù)荷狀態(tài)下變壓器各部位的溫升。

　　（3）密封溫控技術(shù)：挖制液體、油箱等隨溫度變化引起的熱膨脹、變形和強(qiáng)度等影響，輔以優(yōu)質(zhì)密封件，以保證變壓器在其允許的溫度范圍內(nèi)正常運(yùn)行。

　　（4）組件溫控技術(shù)：組件按其所在位置的溫度，選用相應(yīng)等級(jí)的絕緣材料。

　　（5）短路溫控技術(shù)：變壓器發(fā)生故障短路時(shí)。繞組內(nèi)流過的短路電流值很大，但時(shí)間很短。，考慮多次短路重合鬧狀態(tài)下的熱的積累和散熱效應(yīng)進(jìn)行計(jì)算。

　　3、全壽命周期計(jì)算與分析

　　以高過載S13-M（B）-100/10GZ設(shè)計(jì)為例、按以上設(shè)計(jì)理念及思路，將高過載l00kVA變壓器進(jìn)行壽命計(jì)算分析，具體數(shù)據(jù)如表2所示。

　　根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中定義，即一般的變壓器技術(shù)原則，滿足規(guī)定的特定運(yùn)行條件，不影響正常的使用都命是這種變壓器的特點(diǎn)。參照IEEEStdC57.9］-2011的計(jì)算方法，進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證。以下為樣機(jī)S13-M（B）-100/10GZ在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的過負(fù)載曲線下的周期溫度特性，見圖2（假設(shè)當(dāng)天環(huán)境溫度25C恒定不變）。

　　圖2顯示，在這個(gè)負(fù)載周期中，繞組熱點(diǎn)溫度約為118C（溫升93K），油頂層溫度接近98C（溫升73K），兩個(gè)溫升值都沒有超過Q/GDWI1190-2014標(biāo)準(zhǔn)限值，但超過A級(jí)絕緣紙的耐熱能力。

　　Q/GDW11190-2014規(guī)定這和變壓器在規(guī)定過載條件下沒有超過正常情況的壽命損失。在IEEE標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，30C下運(yùn)行一天絕緣壽命正常損失是24h。進(jìn)一步的計(jì)算表明在這個(gè)沒計(jì)方案里，如果采用A級(jí)絕緣材料每天的壽命損失為37h，比正常壽命損失高出一半，不符合國(guó)網(wǎng)的技術(shù)要求。而采用130C的NOMEX910絕緣紙的活，壽命損尖才Sh，滿足并優(yōu)于國(guó)網(wǎng)要求，能大大延長(zhǎng)變壓器的壽命、

　　四、經(jīng)濟(jì)效果分析

　　為了分析本設(shè)計(jì)方案產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性、把它和大容量及有載調(diào)容變壓器作綜合對(duì)比。恨據(jù)以Q/GDWI1190-2014所規(guī)定的50kVA、I0OkVA和1200kVA三種容量產(chǎn)品為對(duì)象，從變壓器銷售成本、空載年運(yùn)行費(fèi)用及過載能力進(jìn)行綜合分析對(duì)比，見表3。

　　在表3中，給出了不同方案時(shí)的綜合數(shù)據(jù)比較，高過載變壓器空載年運(yùn)行費(fèi)用為：