1概述
当前,无论是发达国家还是发展中国家,配电变压器都存在安全、环保的问题，成为制约电力工业持续发展的因素，引起全行业的密切关注。2003年，国内外发生的大量停电事件既影响了人们的正常生活，同时影响了人们的生活质量。人们在关注电力网的时候可能尚未意识到配电网中终端设备配电变压器存在的安全隐患与环保的问题。
城农网改造后，配变的性能和运行质量虽有所改观，但仍有较大的隐患。大致存在以下几个问题：
1根据目前农网的普遍特点，负载率在大多时间内为30～40，但在高峰时期，经常会超负荷运行。同时，高速发展的经济增长及居民用电需求的增长速度超过了电网的建设速度。
2配变虽有报警及保护装置，但即使报警或跳闸后也无法在短时间内更换变压器，造成配变变压器超负荷以致烧毁。
3过载配变的最大隐患是可能发生火灾，并且在燃烧时产生有害气体。对环境及人损害严重。
4随着两网改造及电网不断发展，配电变压器用量剧增，配变使用寿命期后的环保及回收问题，将成为一个严峻问题。
为了解决上述问题，可采用高燃点油变压器来解决。其一、采用普通绝缘纸和高燃点油配合的混合绝缘技术对传统变压器进行改造，改造后的变压器容量显著增加，负载下降时损耗较低，负载高峰期又可提供较大容量。其二、以nomex绝缘纸和高燃点油配合生产高燃点油变压器。高燃点绝缘油变压器可广泛应用于城镇住宅区、宾馆商厦、地铁、机场等要求安全防火性高、噪声低等重要场所，属于绿色环保型变压器。
2高燃点绝缘油变压器的特点
1）高防火防爆性：高燃点绝缘油有很高的燃点，燃点达310℃；普通油为１６５℃。同时具有阻燃的特点，燃烧能力低。而杜邦ｎｏｍｅｘ绝缘纸绝缘耐热等级为ｃ级（即２２０℃），燃点在限氧指数以下。高燃点绝缘油变压器适合防火、防爆要求高的场合。在这些场合，该变压器不仅具有难燃的特性，还可以进行常规的检修维护。因此它具备环保安全性和长期的可持续运行性。应用高燃点油变压器可以大大降低变压器的事故发生率，同步提高了事故变压器的重复利用率；
2）高绝缘性：高燃点绝缘油具有较高的绝缘性能，具有高的电气绝缘性能，可用于高的电压等级，可减小相应的绝缘距离。绝缘油的绝缘强度在所有规范上均超过常规变压器油。使用高燃点绝缘油的变压器和使用常规油的变压器在制造时采用相同绝缘标准。这种绝缘油的绝缘强度在电气设备使用温度范围内几乎无变化；同时它的冲击击穿电压也功能卓越。绝缘油都有大于300kv的典型值，而常规变压器油的最小规格为145kv，因此具有较高的绝缘可靠性和承受三相突发短路电动力的能力；
3）低安装成本：使用高燃点油变压器在安装位置和要求方面具有极大的弹性，由于产品完全密封，所以不论环境是高温亦或是寒冷、潮湿亦或是肮脏，均可安装。且不需要安装额外的通风设备。不需要任何遮盖物或机房，可直接安装于户外。同普通变压器油相比，其粘度明显高于普通变压器油；而且变压器运行中油箱不会过压，因此不易渗漏。长期使用可免换油、免维护，克服现有普通油变缺点，节约运行成本。
4）低噪声：由于油的粘度大，粘度为8.6×10-6m2/s(100度)，因此，对变压器的噪音有一定抑制作用，可比普通油浸式变压器低2-3db。
5）低运行成本：从变压器的整个寿命周期来考虑，高燃点绝缘油变压器与干式变压器相比其低功率损耗意味着极大的节约。运行费用小。主要表现在重量轻、体积小、用油量少、可燃性低、安全性高、提高容量同时降低损耗。可减小体积和重量，增加过载容量和提高可靠性，而且由于对环境几乎没有影响和比普通系统更加安全。一旦从绝缘系统中去除了低温材料，线圈温度上限一般可达到115℃至125℃。明显减少变压器重量和体积，幅度为30～50,减少变压器油用量，降低了变压器的每千瓦重量，在销售价格上,高燃点油变压器只有干式变压器价格的0.6倍，从而达到节约成本的目的。
6）高的过载运行能力：高燃点绝缘油变压器与干式变压器相比具有更好的闪电脉冲和开关电涌耐受能力以及系统长期超负荷运行的耐受能力。高燃点油抗冲击耐压水平优于普通变压器油，绝缘强度与普通变压器油的绝缘强度更高，不需要增加绝缘厚度。
7）绿色环保:高燃点油可完全生物降解，并且没有毒性，生长在土壤中的微生物把它作为食物链的一部分对其进行分解，所以高燃点绝缘油不会长期聚集在环境中。它是从石油中提炼出来的，其成分为１００％碳氢化合物，可完全生物降解，无毒性，对人体和环境无害，可循环利用。油本身的工作温度远远低于其耐温等级，因此可经过处理再循环使用，处理后的废弃物可被土壤中的微生物分解并无毒性，因此不会在环境中长期聚集而造成污染。ｎｏｍｅｘ寿命期后可分解回收，绝缘性能和机械强度远远优于普通电缆纸。
3高燃点油变压器的结构特点
1）三柱变压器组件选用与常规10kv变压器相同。铁心采用三相式结构，铁心片采用全斜三级接缝的叠装工艺，设计器身时主要考虑器身的机械强度及抗突发短路的能力。为此对铁心夹件采用了槽钢整体焊接加强扳结构，此种结构克服了以往采用槽钢夹紧铁心时，槽钢发生应力变形，铁心片无法夹紧的情况发生，增强了夹件的抗弯强度，防止了夹件的变形，使铁心片能够有效夹紧，降低了因铁心叠片间隙过大引起的漏磁通，降低了铁心附加损耗。
2）在器身高低压绕组套装时，高低压绕组间的套装间隙，采用成型撑条撑紧，低压绕组与铁心间的套装间隙，采用成型胶木棒撑紧，高低压绕组下部采用托板托起线圈，上部采用压板通过上夹件与下夹件间的螺杆压紧线圈。保证了变压器器身具有很高的机械强度，同时在设计时充分考虑其安匝平衡的要求，通过理论计算，使高压绕组的安匝分布均匀，从而提高了其抗突发短路的能力。
3）对于10kv配电变压器：低压绕组设计考虑到其大电流，抗冲击性能的要求，选用铜箔绕制，结构为圆筒层式；高压绕组也采用层式线圈，层式线圈的特点是填充系数高，抗冲击性能好,是小容量变压器最佳结构的线圈。
4）对于35kv电力变压器，低压绕组选用饼式结构，其机械性能强。结构为连续式，高压绕组结构也采用饼式，结构为连续式，高压绕组放置锁撑条，按突发短路结构设计。在设计过程中考虑到高燃油的粘度性大，流速慢，这就会影响到绕组与铁心的散热能力，在设计中选择合适的绕组和铁心的散热面积至关重要，绕组中油道的选取，大了是一种浪费，小了不能满足散热的要求，通过试验得出了几种油道的散热关系。制作完成后得到了圆满效果，与计算十分相符。当原设计使用常规变压器油的变压器，改用高燃油时，上层油温会升高。温度升高值取决于油的热有效性。绝缘油的热传递效果主要决定于绝缘油的粘度性。粘度的效果超过所有其它特性，如热膨胀系数、热容量和导热性。绝缘油的低粘度是卓越的热传递特性，以下表格说明这点，它对不同绝缘油的粘度和热传递性nussult值进行比较。nussult值是通过粘度、热容量、密度、热膨胀系数和导热性加上变压器线圈热流输入量引伸出来的，是测量热传递有效性的。绝缘油的热导性效果越好，nussult值就越高。
下表表明作为热传递液的粘度对材料的作用是十分显著的：
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给原设计用矿物油的变压器加高燃油时，变压器温度会稍微上升，容量为500kva的变压器，其上层油温会比设计使用高燃点绝缘油的变压器高出3-60c。在500-2500kva范围内，上层温度还会高点。这些温度的变化因不同的变压器设计而不同。以下为高燃油变压器线圈内部油道选取的部分数据：使用高燃点油的线圈其最大内部线圈油道，最小厚度如下表
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在实际应用中：（1）用高燃点绝缘油代替常规变压器油时只需对变压器作少许改动。由于温度少许升高，小于500kva的变压器一般不需修改线圈设计。超过500kva的变压器最好使用4mm或6mm冷却油道来提高变压器的冷却容量，更大的变压器需要额外或更大的冷却油道。（2）与常规矿物油设计相比，由于使用高燃点油，要对冷却散热表面设计作些改变。以下为可能需要增大的冷却油道尺寸和设计为650c温升的散热器表面面积的指导方针。这些导则只是接近数值，不同的工程设计要对数值作改动。许多为变压器油设计的线圈在线圈的末端设有绝缘圈，它限制了绝缘油的流动。因此，高燃点油进出线圈的面积应有12mm高的开口，建议垂直线圈的油道使用最小的厚度。以下几条规定已经成功地应用在高燃点绝缘油的变压器的产品设计中。
1将每线圈内部油道的厚度从3.3mm改成6mm，垂直线圈油道的厚度增加2或3mm，比增加散热面积达到冷却目的更有效果。
2如果设计人员能选择线圈高度，应尽量设计线圈越低越合理。因绝缘油的流量随着线圈的高度增加而降低。
3线圈油道进出口处，至少应有12mm的水平空间。
4高燃点绝缘油变压器的经济性
高燃点油变压器属节能型环保变压器，一旦从绝缘系统中去除了低温材料，线圈温度上限一般可达到115℃至125℃。明显减少变压器重量和体积，幅度为30至50。用油量减少可降低由于渗漏造成的环境污染的风险。由于与矿物油相比，油不易燃，因此可为电网带来更高的安全性。采用了基于nomex和高燃点油的绝缘系统。主要好处是：降低了变压器的每千瓦重量，增加了过载容量，降低噪音，更清洁的冷却油提高了可靠性和减少了维护工作量，更安全的系统确保安全，每千瓦体积小，有利于环保。
高可靠性、低损耗、低噪声、低温升、低局放、无污染、绿色环保、外型美观、方便维护，高燃点油变压器的使用性能，在环氧浇注变压器与普通油浸式电力变压器之间，但从变压器的整个寿命周期来考虑，其与干式变压器相比低的运行成本，投运后将给用户带来巨大的经济效益和社会效益，以下为9型10kv级630kva高燃点绝缘油变压器与同容量干式变压器技术经济指标对比：
环氧浇注干式变压器的耐热等级为f级
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高燃点绝缘油变压器与环氧浇注干式变压器相比:空载损耗下降0.31kw，负载损耗下降0.02kw。每年节电：0.31×8000 0.02×6000=2600kwh，以20年变电成本投运计算,节电达52000kwh，以每度电0.4元计算，折合电费2.08万元，社会效益显著。高燃点绝缘油变压器价格根据现在所进行的市场调查显示，大约是干式变压器的0.6倍，由于高燃点油变压器具有非常高的性价比。因此在了解了其性能的用户中，市场反映都非常强烈。相信此类型变压器的成功开发和应用一定会给整个变压器行业带来极为深刻的变化。
5结束语
目前，在变压器的设计、制造和运行中，有许多可以利用新技术优势的机会。将nomex绝缘材料与传统的矿物油系统、新型耐高温油或高绝缘气体一起使用，可显著提高变压器性能。这些变压器不仅可减小体积和重量，增加过载容量和提高可靠性，而且由于对环境几乎没有影响和比普通系统更加安全，因而能够胜任下一世纪的要求。
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