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“变压器绿色变革史”——天然酯绝缘变压器

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-10-17 作者:中国电力网 浏览次数:116

目录

前言                              区别

发展历程                       发展状况

 好处                              特点

 结论

天然酯油

前言


尼古拉• 特斯拉发明变压器以来,变压器的功能、结构、用材变化是很少的,它始终是围绕电的升压和降压而设计的,很少有人考虑变压器及其用材对环境产生负面影响这个问题,直到20世纪80年代以天然酯绝缘变压器为代表的绿色变压器出现,变压器在设计理念上才出现了革命性的变化,即变压器除了用来高效率地升降电压,它还必须对环境友好,真正意义上的绿色变压器出现了。

在天然酯绝缘变压器等绿色变压器出现以前,配电变压器一般分为油浸式和干式。在我国电网领域95%都是油浸式变压器,在工业领域60%以上也是油浸式。这两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,但这两种变压器目前应用的绝缘材料,其环境影响较大,它们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。

中国电力网将通过矿物油变压器和天然酯绝缘变压器的比较,来看看目前传统的变压器和最新绿色变压器的区别

1、 矿物油变压器的环保性与安全性

目前配电变压器绝缘介质基本上是矿物油,矿物油虽便宜,但有以下缺点:

1)易燃性:矿物油变压器在防火和防爆方面有明显缺陷,特别是大型电力变压器,有些省还要求必须配置充氮灭火装置。

2)对环境不友好:变压器泄露出来的矿物油处理起来非常耗费人力和物力,处理不当会对土壤和水造成污染。

3)回收成本高、回收难度高:由于矿物质油需要专业设备、专业的回收流程和专业人才才能保证其无害地再利用,而有些回收的企业管理和技术工艺差,会造成矿物油的泄露而造成二次污染。

4)发生事故补救成本高:矿物油运动粘度低,易渗透,容易波及水库,降解缓慢,泄露溢出补救成本高;

2、代酯类绝缘油变压器发展历程

20世纪80年代酯类绝缘油开始出现,分为合成酯和天然酯。合成酯是由有机母体通过化学方法合成,合成酯成本高,只能用在一些特殊场合;而天然酯由农产品得到已经发展成熟,成本上和性能上都适合做绝缘介质,目前市场上有FR3和BIOTEMP等天然酯,FR3是大豆提炼的,BIOTEMP是葵花籽提炼的。

天然酯绝缘变压器目前发展状况:

-超过100万台天然酯绝缘变压器在全世界运行;

-25,000台大中型天然酯绝缘变压器;

-5000台室内天然酯绝缘变压器;

-5000个变电站使用天然酯绝缘变压器;

-15,000台变压器更换了天然酯;

-超过100家供应商具有供应天然酯的供应能力;

-超过100家变压器生产厂正在使用和促进该技术;

应用在420kV电压以上的变压器上的经验:

-天然酯绝缘500kV变压器已经通过实验验证;

-德国西门子制造的420kV天然酯绝缘变压器已经于2013年上电网运行;

-巴西500kV天然酯绝缘变压器已经应用在 ELECTRONORTE输电项目;

-美国农垦局345kV天然酯绝缘变压器输电项目;

-墨西哥400kV变压器更换天然酯项目。

天然酯在中国的发展; font-family: 'PingFang SC', Arial, 微软雅黑, 宋体, simsun, sans-serif; line-height: 30px; text-indent: 0px;">-中国第一条年产300吨的植物绝缘油生产线已经建立;

-《国家重点推广的低碳技术目录》2017年低碳部分将变压器用植物绝缘油生产技术列入。

-2015年8月工信部、质检总局、发改委联合印发《配电变压器能效提升计划》,明确将植物绝缘油变压器列为推广的配电变压器新技术产品;

-植物油变压器已在陕西省投运100余台,河南省于2015年招标60台。

3、天然酯绝缘变压器的好处

1)环境友好

-由可再生资源制造,98%的成分为植物油;

-不含有害成分;不含任何石油、卤素、聚硅酮及硫成分;

-没有毒性和危险性:通过OECD口服及水生毒性实验曾发布测定急性经口毒性试验方法);

-可完全降解:根据环境保护机构的标准,FR3可在28天内完全降解泄露补救成本低,无污染

-天然酯泄露后无毒性,渗透速度慢,可完全降解,泄露溢出补救成本低,对水和土壤无污染;

3)防护安全性大幅提升

-天然脂油燃点是360度,而矿物油是160度,合成酯是310度。用天然脂油绝缘介质做的变压器到目前为止没有起火记录;和矿物油相比,天然酯油不易挥发,燃烧时产生的气体少,产生的压力也比较小,可以减少产生高能量电弧故障,减少爆炸和相关附带损害风险。它被点燃时间长,燃烧只产生氧和水,对环境没有损害。下图为在美国做的实验,天然酯和矿物质油燃烧时的不同情景。

天然酯和矿物质油燃烧时的不同情景

天然酯和矿物质油燃烧时的不同情景

-FM许可及UL认可;可以用在室内,可以省去喷淋系统和防火墙;减少了建筑物之间的间距;

4)合理选型让用户节省成本,使运行替换操作更具灵活性

-在保持额定运行容量前提下,可以购买额定容量更小的变压器;

-在维持相同负载能力的条件下,优化设计的变压器体积更小;

5)良好的耐热性能提高了设备过载能力和延长了设备寿命

-现行标准热点限值为110度;线圈温升限值65K,这限制了变压器的负载能力,而由ENVIROTEMP和FR3组成的绝缘系统可以耐受比标准高20度的高温而且寿命不受影响;

-使用了天然脂油绝缘系统的变压器更小而且具有相同或更强的过载能力;

-已有的变压器升级改造可以提高其过载能力;

6)可延长绝缘系统寿命5-8倍

与矿物油相比,天然酯绝缘系统寿命延长5-8倍;EATON-COOPER POWER SYSTEM在2011年配电变压器寿命分析报告中指出:保守估计天然酯绝缘变压器仅延长两年的寿命,20年内就可产生1920万美元的净收益,每年变压器的替换量减少17%;

7)优秀的耐潮能力

天然酯与矿物油相比,在各个温度下具有极高的水饱和度,在正常运行环境下,天然酯的水饱和度是一般矿物油的5-8倍,天然酯绝缘系统中,纸的水分要小于矿物油纸的水分。

天然酯绝缘油特点

天然酯绝缘油特点


结论


通过上面的比较可以看出天然酯绝缘变压器除了环保性,还具备更多的优点,它与当前普通的矿物油变压器最本质的区别就是它在设计阶段考虑了变压器基本功能以外还充分考虑了变压器的环保特性,它的优越性是原有变压器无法比拟的,它是人类在经过漫长的工业革命后对工业与环境进行了深刻反思后产生的新一代产品,即绿色产品。


绿色产品是人类历史上继工业革命后的又一次革命,就变压器而言,绿色变压器与特斯拉发明的“工业变压器”的最大差别就是前者深刻地考虑了工业产品与环境的关系并进行了针对性的设计和选材从而能够让人类和自然和谐地相处并合理发展。当然,除了这里提到的天然酯绝缘变压器,类似的绿色变压器产品还包括但不限于合成酯绝缘变压器、使用NOMEX绝缘纸的敞开式变压器、立体卷铁心变压器等充分考虑了环境影响的各种绿色变压器。


这些绿色产品代表了人类工业文明的未来方向。未来的时代是绿色的时代。

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