刍议110kv气体绝缘变压器的工艺技术难点及解决方案

刍议110kv气体绝缘变压器的工艺技术难点及解决方案

李喜军1吾尔肯·艾力哈孜2

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国网新疆电力公司检修公司新疆乌鲁木齐830000

摘要：本文主要介绍了110kv气体绝缘变压器的情况，主要涉及到110kv气体绝缘变压器的优势，110kv气体绝缘变压器产品参数，110kv气体绝缘变压器的工艺技术难点，并在此基础之上提出了有效的解决方案。

关键词：110kv气体绝缘变压器；工艺技术难点；解决方案

1引言

随着社会的不断发展，我国经济发展也取得了重大突破，随着中国城市化进程的加快，高层建筑逐渐增多，那么用电负荷高度集中的现象就越来越普遍，因此，电力的需求量大大增加，传统的35kV及以下电压等级的电力变压器已经明显不能符合时代发展的需要，因此国内的很多大型以及重型城市的局域性供电方案都比较趋向于110kV供电系统。用电的危险事故时有发生，因此人们更加关注供电系统的安全可靠程度，并且供电系统的环保情况以及电能的质量也是人们关注的焦点，尤其在防污染、防火以及防爆，还有降低噪音等方面要求越来越高。现如今，人们的生活重心也是用电的负荷中心，由于在这些地区有很多大型的变压器，因此就有很多的安全隐患，对于普通的油浸式电力变压器来说很容易发生安全事故，比如燃烧以及爆炸等，这给人们的生命带来极大的威胁，与此同时油渗漏的现象会对环境造成很大的污染。然而110kv气体绝缘变压器的绝缘以及冷却介质是SF6气体，这种气体有很好的阻燃性能，并且不易爆，所以人们对其越来越关注，需求量也逐渐增多。所以，为了电力实业的发展以及人们生活水平的提高，变压器的设计人员加大了对110kv气体绝缘变压器的开发和研究，现已研制成功的63MVA/110kV气体绝缘变压器已经投入使用，并且运行状态至今都非常正常。

2110kV气体绝缘变压器设计工艺技术难点以及解决方案

2.1SF6气体特性的相关研究

2.1.1SF6气体的阻燃防爆安全特性

SF6气体分子的顶点是F（氟），SF6气体分子的中心是S（硫），是一个正八面体的分子结构，在常温的条件下稳定度是非常高的，SF6气体是一种惰性气体，其无色、无味、无毒并且不易燃，SF6气体的密度是空气密度的五倍左右。一般来说在常温情况下十分稳定，不容易和其他物质发生反应，所以对其灭火装备的配置可以进行简化。在GIT与GIS结合使用的情况下，变电站就处在绝缘的环境当中，又加上没有可燃油的存在，这将大大提高变电站的阻燃性能。

SF6气体在防爆方面的性能十分优越，在变压器内部发生电弧现象的情况下，SF6气体体积会产生一定的变化，这个变化能够对内部增加的压力进行抵消，所以SF6气体变压器不需要使用压力释放阀，自身就可以防止爆炸的情况发生。SF6气体的阻燃性以及防爆性能是其他介质不能比拟的，这是人们倾向于它的关键因素。

2.1.2SF6气体的绝缘性能和冷却性能

SF6气体的电气特性十分优越，这主要体现在SF6气体良好的绝热性能以及熄弧特性方面，SF6气体吸附电子的能力很强，所以是负电性的，因此SF6气体具有良好的绝缘性能。SF6气体在均匀电厂中的绝缘强度是空气绝缘强度的2.5倍左右。SF6气体压力为0.2MPa的情况下，其绝缘强度可以达到绝缘油的水平，并且SF6气体压力越大，其绝缘能力越强。SF6气体熄弧瞬时放点的温度大概在1500-5000K之间，热交换特性十分优良。一般情况下电气设备的耐温在150℃左右，SF6气体却可以达到450℃之多，在高温情况下不会单独进行分解，因此对于电气设备没有影响。所以，SF6气体有着很好的绝缘性能以及冷却效果。

2.1.3SF6气体的其它特点

SF6气体注气十分的方便。一般来说SF6气体可在不抽真空的情况下进行直接注射，SF6气体注入GIT气箱。SF6气体的密度非常小，一般情况下仅为变压器油密度的1/60左右，由于声波在气体介质中的传播速度要小于油介质中的传播速度，所以设备内部铁心磁致伸缩产生的噪声传到气箱箱壁外面的可能性较小，一般来说产生的噪声要大大小于油浸式变压器。除此之外，SF6气体的黏稠性低，所以SF6气体在冷却系统管路中压力损失非常的少，通常情况下SF6气体冷却器可以任意进行布置。

2.1.4将SF6气体用于变压器介质的合格参数

SF6气体成分的浓度用气相色谱仪进行分析，分析得出SF6气体中SF6、N2、和CO的容积含量要低于300μL/L，SF6气体中CO2的容积含量要低于3000μL/L，SF6气体中CH4和CF4的容积含量一般情况下低于100μL/L。

对SF6气体中的F离子含量进行检验使用的是离子色谱仪，检测得到F离子含量应低于0.1μL/L。另外，SF6气体的含量占气体总量的97%左右。

SF6气体中气体水分含量的检测方法使用的是露点法或电解法。一般情况下SF6气体中气体水分的含量小于150μL/L。

2.2气体绝缘变压器的结构研究

气体绝缘变压器的铁心使用的是三柱双框结构，采用的材质是优质的高导磁晶粒取向冷轧电工钢带进行制作，气体绝缘变压器铁心叠片的结构是阶梯接缝步进搭接叠积的结构形式，工艺因素是1.1，叠片因素是0.97。

气体绝缘变压器使用的低压线圈是螺旋式，使用的电磁线是PET聚酯薄膜的绝缘半聚合环氧树脂漆包换位导线；气体绝缘变压器的高压线圈使用的是全纠结式，出线位置在中部，一般来说带有粗细调压的线圈，气体绝缘变压器的工作线使用的是PET聚酯薄膜组合的导线形式。通常情况下PET聚酯薄膜具有很好的机械强度，并且绝缘能力也非常好。

气体绝缘变压器的主绝缘结构，也就是铁心与线圈以及线圈与线圈之间采用纸筒和SF6气体所组成的，气体绝缘变压器的压板和托板使用的材料是专用层压木。通常要求压装过程非常的紧固牢靠。在气体绝缘变压器的电气绝缘方面，要依据工作电压和容量的差异进行。气体绝缘变压器的绝缘强度主要取决于SF6气体的绝缘强度，SF6气体的绝缘性对电场的均匀性要求较高，做一在气体绝缘变压器设计中要严格控制SF6气体中的电场强度。

气体绝缘变压器的冷却系统，气体绝缘变压器的片式散热器一般来说要挂在变压器的汇流管上面，主要是通过气泵来不断加强气体的循环导热功能，在片式散热器下方一般情况下设有风机，这样的情况下就可以大大提高散热器的散热效果。

2.3110kv气体绝缘变压器组件的选取以及保护系统的研究

气体绝缘变压器的有载开关一般来说应该采用SF6气体的绝缘真空有载分接开关，也就是使用滚柱式的触头系统，将这个系统装于真空泡内，就可以进行切断有载开关机构的电流，气体绝缘变压器的真空开关没有润滑轴承设置，这样做的目的主要是为了防止电弧引起SF6气体分解，气体一旦发生分解现象将对变压器本身产生较大的负面影响。

气体绝缘变压器的套管采用盆式绝缘子，一般情况下要带接线端，同时要使用电缆与GIS进行连接。通常情况下，绝缘子和电缆终端接头在110kV的电缆箱内具有十分充足的电气距离，可以将连接两者之间的导体进行拆分，然后进行变压器的高电压试验，与此同时进行电缆的高电压试验，一般来说要在电缆箱上适当的位置预留一个孔洞，主要是为了连接电缆终端，这个孔洞在电缆试验时也要用到，其上应该配有充放气的阀门装置。

气体绝缘变压器的温度计有气体温度计和绕组温度计两种，主要是用于监测变压器顶部气体的温度以及绕组的温度，在测得的温度超过规定值的情况下，气体绝缘变压器的温度计会输出报警，与此同时还会控制冷却系统的信号以及指令。

3结语

随着我国经济的不断飞跃和发展，我国大中城市对气体绝缘变压器的需求正在逐渐增多，气体绝缘变压器的国产化是必然的一个趋势。110kV气体绝缘变压器的成功研发和运用可以满足大中城市的使用，110kV气体绝缘变压器且具有阻燃、防爆等安全性能，是一款十分可靠的绝缘变压器。

参考文献：

[1]彭向阳，李谦，钟定珠.广东电网110kV、220kV变压器中性点保护方式探讨[J].广东电力，2000，13（2）：25-27，46．