大型酯类油电力变压器

吴永仁 黄霞

摘要：大型油浸式电力变压器的绝缘和冷却一直是技术工程界关心的课题，传统的油浸式电力变压器通常使用矿物油来进行绝缘和冷却，这是因为矿物油不仅有良好的电气绝缘性能和冷却性能，而且容易规模性生产及价格低廉，其不足之处是燃点低、生物降解性差、环境不友好。随着社会的发展，它越来越难满足用户的要求。为了满足电力设备市场更高的需求，人们开始研究使用合成酯类油MIDEL7131来代替矿物油，酯类油不仅拥有良好的绝缘及冷却性能，它还拥有高燃点、耐湿、环保易降解、无毒无害等优点。本文主要介绍合成酯类油MIDEL7131在ABB大型油浸式电力变压器中的应用。

关键词：电力变压器;合成酯类油;温升;阻燃性

引言

在酯类油等绿色变压器出现以前，在我国电网领域95%的变压器为传统矿物油变压器，在工业领域这个比例也达60%，这种变压器具有生产工艺简单，技术成熟，过负荷能力强，价格便宜等特点，但矿物油会污染土壤和水，很难自然降解，对环境影响较大。它既代表了过去变压器的典型型态，也代表了工业时代人们的设计理念，即追求工业产品的经济性、功能性和可规模生产的特性，而忽视其对环境的影响。

近年来随着城镇化的不断发展，城市建筑群不断往外延伸，城市内人口越来越密集，用电量不断攀升，这导致部分变电站不得不建在人口密集区，距离居民住宅生活区越来越近。变电站核心设备变压器的安全性、稳定性、噪音、防火性能及环境友好性显得越来越重要。传统变压器由于矿物油的燃点低、难分解、环境不友好、回收难度高、发生事故难处理等缺点，越来越难满足用户要求。酯类油变压器由于合成酯MIDEL7131具有高燃点、易分解、环境友好性等优点，越来越受到用户的关注。

合成酯类油MIDEL7131特性

合成酯MIDEL 7131是一种用于变压器以及电力设备的绝缘油。它符合IEC 61099：1992“电工用途的新合成有机酯规格”。被归为T1类型，是一种无卤素季戊四醇酯。

其电气绝缘特性如表1：

MIDEL 7131可与变压器内部器身、线圈及引线的绝缘材料兼容，对绝缘材料无腐蚀性。

MIDEL7131热特性如表2：

合成酯油的粘度随温度上升而下降，在正常运行温度下，和传统变压器的矿物油相当。

合成酯MIDEL7131在ABB变压器中的应用

该项目变压器放置于某金融城地下三层，散热、消防条件恶劣，环保要求高。用户要求采用高燃点、环境友好型绝缘油做变压器的绝缘和冷却。ABB按客戶要求选择了MIDEL7131合成酯类油。

变压器型号：SFZ11–50000/110，基本参数如下：

容量：50MVA，高压电压：110KV±8*1.25%，低压：10.5KV，冷却方式：ONAN/ONAF，联结组别：YNd11，阻抗：17%。

变压器主要性能参数：额定容量、额定电压、额定电流、空载损耗、空载电流、负载损耗、阻抗电压、相数和频率、温升和冷却、绝缘水平、联结组别等均按传统矿物油电力变压器设定。另外变压器按低噪音要求设计，满负荷噪音要求≤52dB（A）。

MIDEL7131代替矿物油，主要影响变压器的绝缘和温升，其他性能参数由变压器的铁心和线圈结构决定。

3.1变压器绝缘设计：主要依据IEC60156所提供的MIDEL7131绝缘性能参数进行，从图2可以看出在不同微水含量下MIDEL7131的击穿电压比矿物油高。

3.2变压器冷却设计：须考虑低温状态下MIDEL7131粘度偏高的因素，比如在–30℃，其粘度高达4229mPas，–10℃，其粘度也有427mPas，因此当变压器放置在低温环境中时，设计须参考变压器启动送电流程，充分考虑低温状态下的冷却效果和设计裕度。但在常温状态下的MIDEL7131其粘度和传统矿物油相当，变压器冷却设计和常规变压器类似。本项目变压器放置区域最低温度 –5℃，且放置于室内，变压器油的粘度和矿物油相差不大，冷却设计与传统变压器相差不大。

3.3变压器试验结果（试验依据GB1094执行）：

额定容量：50MVA

额定电压：高压110KV，低压10.5KV

额定电流：高压262A，低压2749A

空载损耗：合同要求：P0<=24KW，测试结果：P0=20.79kW

空载电流：合同要求：I0<=0.4%，测试结果：I0=0.053%

负载损耗：合同要求：75ºC额定分接下，Pk75≤183kW

测试结果：75ºC额定分接下：Pk75 =182.51kW

阻抗电压：合同要求：75ºC额定分接下：Uk = 17% （±5%） 测试结果：75ºC额定

分接下：Pk75 =182.51kW，Uk =16.62%

相数和频率：3相，50Hz

联结组别：YNd11

噪音：合同要求：空载声级LPA≤48dB，负荷声级LPA≤52dB

测试结果：空载声级LPA=37.7dB，负荷声级LPA=44.4dB

空载风冷声级LPA=42.3dB

温升和冷却：本变压器冷却方式采用自然油循环风冷（ONAF）。合同规定：100%额定容量高压17档，最大总损耗下：绕组：≤65K;油顶≤55K。试验：100%额定容量高压17档

试验结果：油顶层温升=49.5K 油平均温升=35.8K 高压绕组平均温升=51.8K 低压绕组平均温升=46.4K 试验结论：合格

绝缘测试：

外施耐压试验：标准：高压–地;140kV;60s，低压–地;35kV;60s

试验：高压–地;140kV;60s低压–地;35kV;60s

试验结果：合格

短时感应耐压试验：标准：高压–地;高压对地在1.5*126/1.732kV，电压下局放量≤ 100pC

试验：高压–地;高压对地在109kV电压下局放量，A：18.0pC，B：19.0pC，C：16.0pC

试验结果：合格

雷电冲击试验：

试验：LI480AC200–LI325AC140/LI75AC35，试验按国标执行

试验结果：合格

从产品的出厂试验结果看，ABB酯类油变压器各个性能指标均可做到和传统矿物油变压器一致，部分参数甚至更优。

结语

鉴于合成酯对环境的广泛适应性、生物可降性、且具有高燃点和低温倾点的防火性能，还有优异的电气绝缘性能，合成酯变压器应用近期已拓展到可再生能源系统，如风能和近海风力发电场以及近海油田产业领域，其应用前景广阔。

参考文献

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