树脂浇注式干式变压器在煤矿供电系统中的应用

陈 华

（山西煤炭运销集团同晟达煤业有限公司，山西 霍州 031400）

同晟达煤业公司主变压器为油浸式，煤矿技改的需求使得需要对原来的变压器进行改造升级，在兴县矿区当中使用31500kVA、110kV级树脂浇注干式变压器。现将改造升级安装过程以及相应的效果分析如下。

1 干式变压器的选型

110kV树脂浇注干式变压器的优点主要有：

（1）高防潮性能。绕组完全被树脂真空封闭，可在100%湿度下正常运行，在100%湿度条件下长期保管后亦无须做干燥处理，可以直接投入运行。

（2）耐电晕特性。从环氧树脂材料的混合到浇注，全部作业在真空条件下进行，不存在由气泡产生的电晕现象所引起的线圈绝缘老化问题，保证长期的使用寿命，局部放电量小。

（3）耐短路特性。浸有树脂的玻璃纤维丝用直绕或斜绕的方法把绕组包封起来，在包封层中玻璃纤维的含量高，因此具有比油浸式变压器更强的耐短路机械强度。

（4）难燃性。没有变压器油，具有难燃性的优点，安全可靠，另外其绝缘介质在常温状态下的物理化学性质非常稳定。

（5）过载能力强。可提高容量45%，可以应用于各类过负荷运行，保障煤矿供电的安全。

（6）耐热性能和散热效果好。110kV树脂浇注干式变压器的绝缘材料属于F级，其最高稳定温度可允许到190℃。设计时其体积可以更小，内部采用轴向多层设置散热气道，提高了其散热性能。

从以上的优点可以看出，树脂浇注干式变压器还是比较适合应用于兴县矿区主变压器的改造工程当中的。尽管其采购成本单价高于前期使用的油浸变压器，但是从工作性能以及后期的维修管理费用综合考虑的话，还是具有非常好的推广价值。

2 干式变压器改造工程实施方案

2.1 改造的基本情况

兴县矿区干式变压器改造工程选择了应用比较广的SSZ9-31500/110型变压器。主要的技术规格如下：电压110kV；额定容量31500kVA；负载耗损157kW；阻抗电压10.5%；相数频率：三相50Hz；空载损耗35kW；负载损耗105kW；尺寸6650×4950×5420m。其内部的基本结构如图1所示。

图1 SSZ9-31500/110型干式变压器结构示意图

在改造工程当中，新的干式变压器主要是用来替换原来的3#主变压器。原有的2台油浸变压器保留备用，当日常使用的干式变压器发生故障或是准备维修时，先将备用的油浸变压器并网工作，等待系统稳定后才进行下一步的工作处理。

2.2 干式变压器的安装配置

先将以往的油浸式变压器拆除到另外的地方进行安置，在原来位置做地坪来进行干式变压器的安装，利用原有的两侧隔墙架设钢架作成室内结构。整个系统的安装主体及配套设备有：SCZ9-X-31500/ 110干式主变压器1台，载调压机构1套，冷却系统1套，电脑保护控制系统1套，避雷器设备1套，另外还需要对原来的6kV进线柜及部分母线进行改造。

（1）干式变压器主体。主要采用串联分段圆筒式结构，加轴向散热气道，器身采用拉板紧固结构。其三相设备都是分开进行，采用接线方式进行组合联接。

（2）冷却系统。该干式变压器配置有冷却风机与自动温控系统，其目的主要是做冷却使用。保障主变压器的热量能及时地散开，同时可以清理气道的灰尘。

（3）有载调压。采用的CZ型真空有载分接开关是智能型数字式电动操作机构。通过智能控制器，来实现其开关的远程监视与控制。

（4）避雷系统。变压器110kV侧分别“T”接3只金属氧化物避雷器，并安装有自动记录仪来记录避雷次数。

3 改造工程完成后的试运行情况及问题解决

3.1 试运行情况

2015年2月～6月，金曼克公司按煤矿方的要求将SCZ9-X-31500/ 110干式变压器制造完毕，先后进行了整体的安装，并做了完整的电气试验和继电保护的整定。等待安装完成，公司进行电气和安装的验收后，又进行了冲击送电、核相、合环等相关环节的工作。

2015年6月～8月，让干式变压器进行了空载、带载运行的小面积试验。等到7月15日，让变压器挂网进行正常的工作运行，在整个的运行时间内，其最高的工作电流达1200A，运行工作一切正常，没有发生异常情况。

2015年8月～10月，8月22日变压器带12000kW负荷试运行，48h内运行情况良好，温升正常。温升模拟试验结果表明，智能温控器能达到预期设定的启动和停止功能。9月23日，变压器满负荷18000kW工作，瞬间冲击性负荷可达26000kW，运行情况良好，温升正常，有载调压试验正常。

2015年11月～12月，期间对干式变压器同2台备用油浸变压器进行了负荷转换试验，结果运行情况符合设计预期效果。12月28日，总公司对同晟达煤业公司SSZ9-31500/110型干式变压器改造工程进行整体验收，经过专家组对前期实验资料以及现场运行情况的审核，一致认为该变压器在兴县矿区中运行稳定，各项性能指标达到了前期的设计要求，可以保障煤矿供电系统的供电要求，同意通过验收。

3.2 存在的问题及解决对策

（1）运行过程发现改造后的干式变压器的散热性能没有达到预期的效果。为保护变压器的安全，在总公司验收专家的指导下，给变压器增加了1套备用冷却系统，以备不时之需。

（2）没有考虑到在进行合闸过程中冲击过电压的影响，对有载调压分接开关静触头有妨碍作用，影响甚大。技术人员随后进行了改造处理，把分接开关静触头间距增大到20mm。

4 改造效果分析

（1）直接经济效益的计算。从当前运行情况来看，煤矿每个月节约基本容量费用11.2万元，全年11.2×12=134.4万元。按整个系统的平均负荷18000kW考虑，其能节约电能17.4万度，电费节约8.7万元，全年共计可以节约费用143.1万元，给煤矿带来了较好的经济效益。

（2）安全和环保比较。干式变压器的特点就决定了其使用过程无油，另外加工制造材料都是F级的阻燃材料，保障了其基本的安全性能。以前煤矿2台油浸变压器每年需要消耗掉20t的油料，油料的采购需要成本，直接排放对环境产生很严重的污染，进行严格的环保处理又会增加煤矿的运行成本。而干式变压器在这过程中无污染源产生。

（3）维修管理和保养工作比较方便。干式变压器没有渗漏现象产生，同时也没有加油、换油、滤油等工作环节，维修和保养工作十分便利。

综合考虑以上情况，山西煤炭运销集团准备在其煤矿全面推广SSZ9-31500/110型干式变压器的改造工程。

5 总结

从当前的发展趋势来看，树脂浇注式干式变压器是应用主体。本文对31500kVA、110kV级树脂浇注干式变压器改造工程的施工方案进行了分析，并对其安装过程以及改造后的效果进行了分析，认为其改造方案可行，该干式变压器经过2年的运行稳定可靠。