NOMEX®系统配电变压器的安全与环保

　　当今世界，无论是发达国家还是发展中国家，配电变压器均属于应用量大，面广的产品，配变也都存在安全、环保方面的问题。为了不使之成为制约电力工业可持续发展的因素，这一问题值得全行业密切关注。

    2003年8月14日，美加停电事件导致数十万人陷入黑暗，美国仅一天停电损失就达300亿美元，加拿大安大略省损失50亿加元。随后，英国伦敦发生大面积停电事件。持续不断的停电既影响了人们正常的工作生活，同时又影响了人们的生活质量。人们在关注电力网安全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问题。迎峰度夏期间，因设备包括配电在内的故障造成了许多电力用户停电，给社会安定和人民群众的生活带来了一定影响。例如，2003年8月17日的《中国电力报》以《抢修、抢修、再抢修》为题报道了某用电管理所抢修班的一天。 “2003年7月23日一个小小的用电所接到的抢修电话就达300个”。配电变压器故障是导致抢修频繁的一个重要原因。

    去年冬夏用电高峰期，我国电力不能满足广大用户需求的问题已成为全社会关注的焦点，配电变压器普遍出现过负荷严重的现象，国内先后有十九个城市出现了限电或拉闸的情况。

    农网和城网经大力改造后，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、根据目前城农网的普遍特点，负载率在大多数时间内为30~40%，但在高峰时，会经常超负荷运行。一方面，有很多不确定因素，例如，夏天连续高温，空调负荷猛增，农忙或抗旱期间，农网负荷骤增，都有可能使配电短时过载；另一个方面，高速发展的经济增长带来工业和居民用电需求的增长速度超过电网的建设速度，过载现象一时难以避免。

     2、配变虽有报警和保护装置，但即使报警或跳闸后也无法在短时间内更换变压器，结果造成配变持续超负荷以至烧毁。

     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。

     4、随着两网改造和电网的不断发展，配电变压器用量剧增，配电使用寿命期后的环保、回收问题，将成为一个严峻的课题。

     近年来为适应国家在城乡电网改造的需求，发展了一批新型优质的配电变压器，使配电网络的变压器更趋先进，供电更可靠。以杜邦NOMEX®绝缘系统为主线而开发的系列配电变压器在适应了现代电网过载电压、安全、可靠、环保等需求的研究上取得了重大发展，并在国内外积累了丰富的运行经验，推动了国内外配电变压器的发展，该系列配变主要向两个方向发展，一是干式配电变压器，二是与高燃油配合使用的液浸式配电变压器。下面作重点介绍：

     一、NOMEX®绝缘系统干式变压器

    在要求防火、防爆的场所，如商业中心、机场、地铁、高层建筑、水电站等常选用干式配电变压器，与传统环氧浇注干式变压器不同的是，它将绝缘等级提高到H级，这种变压器以耐高温的杜邦（C）级NOMEX®绝缘纸作为主要绝缘材料。作为一种高品质绝缘材料，NOMEX®以其卓越的电气、机械、物理和化学特性得到了全球各大权威机构（如美国UL实验室、劳氏船级社、德国VDE、IEC、加拿大标准协会和核电规范等）的认证。

     NOMEX®纸是一种芳香聚酰胺高分子化合物，无毒、无味，由美国杜邦公司独家生产经营，已广泛运用于宇航、电机、机车、核工业等领域。介电常数与空气最为接近，运用于变压器上，使电场分布更加均匀。NOMEX®绝缘纸比重小、重量轻，使用寿命长：美国海军和其他机构认定NOMEX®绝缘纸在220℃的高温环境下稳定运行可达25年之久，180℃的高温环境下稳定运行可达40年以上；NOMEX®纸化学性能稳定，能与各种浸渍漆、树脂相溶，有很好的抗割穿性能和抗拉强度，满足生产工艺要求。C级阻燃性小的无溶济绝缘漆流动性好，浸渍能力强，经过真空压力浸漆工艺能充分渗透到变压器绕组的空隙部位，既提高了线圈的机械强度又使产品的局部放电量保持在2-3PC的超低值。

     实践证明，该类NOMEX®绝缘干式变压器已得到国内外绝大多数用户的认可。近年来有迅猛发展之势头。该类NOMEX®绝缘系统配电变压器可以使配电网达到：

     1．可靠性更高

    产品满足国家标准，绝缘耐热等级达H级，主要绝缘材料C级，留有较大的裕度；比一般干式变压器有更强的过负载能力；变压器在正常使用情况下可免维修。

     2．安全性更好

    变压器在使用中不会助燃，能阻燃，不会爆炸及释放出有害气体；不会对环境、其他设备特别是对人体造成危害。

     3．满足环保性要求

    NOMEX®与空气的介电常数非常接近，线圈周围的电场分布均匀，局放小。产品在使用寿命结束后，线圈可以回收，资源可以重新利用，不会对环境造成危害和污染；噪声低。

     4．质量保证

    杜邦ReliatraN技术变压器特许制造商均已通过ISO9001质量体系认证

    杜邦ReliatraN技术变压器特许制造商生产的变压器，只有在符合杜邦公司制订的ReliatraN技术变压器标准的条件下才可悬挂杜邦ReliatraN技术变压器铭牌

    杜邦ReliatraN技术变压器特许制造商为其悬挂杜邦ReliatraN技术变压器铭牌的变压器，提供5年的质保期。

     5．其他

     NOMEX®纸与空气的介电常数非常接近，线圈周围的电场均匀，局放小。且产品的耐热等级高，因而变压器的体积小、重量轻。

     二、NOMEX®与高燃点β油配合的液浸变压器

    该类变压器在箱式变电站和户外配电变压器中有更为广阔的应用空间。杜邦NOMEX®纸绝缘性能和机械强度远远优于普通电缆纸。β油是由美国DSI公司生产的一种性能优良的高科技环保油，其最大的特点是燃点高，防火性好（公安部消防科研所测试，其燃点为310℃，而普通油为165℃），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，而且与变压器中其它材料具有相容性，与常规油可以混合使用。

     β油与NOMEX®绝缘纸配合制造的液浸变压器，符合美国标准NEC450 23。目前，在美国国家实验室、五角大楼、空军基地、国家海岸护卫队、海军、航空总署等地都使用这种变压器，且运行良好。在使用高燃点油变压器的场所，发生火灾和爆炸的概率大大降低。这种新型变压器近几年在美国得到迅速发展，已占到电力变压器的5%而且比例还在上升。国际电工委员会也正在考虑制定利用高耐温绝缘作为绝缘系统的配电变压器的设计导则。

     NOMEX®绝缘纸β液变，它的优点是安全、防火、运行费用小及环保性能好，最大特点是可靠性强。使用这种NOMEX®绝缘纸β液变，将会大大改变目前的配变状况。

     1、短期超负荷能力强，经过计算和温升试验，在150%负荷下运行，其线圈和油的热点温度均低于其耐温等级，不会损伤其绝缘寿命。

     2、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。

     3、β油与普通变压器油相比，其黏度明显高于普通变压器油；而且变压器油箱设有独特的压力释放装置，运行中不会过压，不易渗漏。

     4、NOMEX®绝缘纸β液变压器即具有干变的优点，又适宜户外运行。

     5、数量庞大的配电变压器，使用寿命期后材料的回收和循环使用以及废弃物的生物降解符合可持续发展和环保的要求，而NOMEX®绝缘纸在寿命期后可生物降解，β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利用，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。

     总而言之，NOMEX®绝缘系统为电气绝缘建立了新的规范为配电网的安全环保，提高了强有力的材料、技术保证。总的来说，NOMEX®绝缘系统具有五大特点：

     1、增强了承受谐波负载的能力

     变压器在高次谐波负载下，会产生很高的热点温度，因而需降低基准设计温度来进行补偿，而使设备的尺寸增加，使用NOMEX®绝缘系统的配电变压器，则具有很大的温度储备能力，可以承受这些热点温度，从而不会影响变压器的使用寿命。

     2、提高了变压器的储备容量，充分满足N-1原则。

     如果变压器要在额定负载或接近额定负载的情况下连续运行，那么效率是极为重要的。在这种情况下，可以选择用NOMEX®绝缘系统的配电变压器。这种变压器可以在超载的情况下连续运行。这比另增加一台辅助变压器的费用要低得多。

     3、提高了变压器的可靠性和寿命

     加速热老化时温度对NOMEX®的重要电性能和机械性能的影响可用阿仑尼乌斯曲线表达，这已经被美国保险商实验所（UL）、美国海军和其他机构所认可。例如，在400℃（750°F）温度下，NOMEX®绝缘纸仍能在数小时内300V/mil（12KV/mm）的介电强度，推测在220℃高温下的热寿命指数，可以推算到10万小时。

     4、适应现代环保潮流

     当变压器有效寿命结束时，可方便地对其进行拆卸，并将铜（或铝）导线连同铁心一起回收。

     5、NOMEX®绝缘纸使设计有效、体积小、成本低的变压器成为可能，根据变压器的运行特性，可以有更加灵活的设计方案。

     利用新材料、新技术制造新型配变，以消除配变安全隐患和环保问题，值得人们向更高更深层次探讨。