变压器安全问题

当今世界，无论是发达国家还是发展中国家，配电变压器都存在安全、环保方面的问题，成为制约电力工业可持续发展的因素，引起全行业密切关注。
今年夏天，国内先后有１９个城市出现了限电或拉电的情况，国外美、加８月１４日停电事件导致数１０万人陷入黑暗，美国仅一天停电损失达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。持续不断地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，因设备包括配变在内的故障造成了许多电力用户停电，对社会稳定和人民群众的生活带来了一定影响。例如，８月１７日的《中国电报》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。“７月２３日一个小小用电所接到抢修电话３００个”。配电变压器故障是导致抢修频繁的一个重要原因。
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，夏天持续高温，空调负荷猛增，农忙或抗旱期间，农网负荷骤增，都有可能使配变短时过载１００％；另一方面，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。
４、随着两网改造和电网不断发展，配电变压器用量剧增，配变使用寿命期后的环保、回收问题，将成为一个严峻课题。
５、箱变在城市供用电中大批使用，目前配套的变压器有油变也有干变，油变缺陷之一，就是油老化，绝缘性能下降，维护换油困难；干变的缺陷是防护等级低不宜户外运行。由于箱变内环境温度高，供电部门对其中变压器的负载能力忧心忡忡，难以确定其满载和过载的能力，一旦超负荷出现故障，调换变压器更为困难。
国外的电网也曾有这样的经历，在２０世纪６０年代至７０年代初，欧美在经济膨胀时期建设配电网络之初，配电变压器负载率仅为４０％至５０％。随着经济的高速增长，这些电网系统变得陈旧或不堪重负，尤其是配电变压器的负载率持续增长，变压器经常过载，导致故障上升，增容费用也大大增加。
国外常用两种方法来解决上述问题：其一，采用ＮＯＭＥＸ 绝缘纸和普通油配合的混合绝缘技术对传统变压器进行改造，改造后的设备容量显著提高。电力公司可以更灵活地运行这些设备，负载下降时损耗较低，负载高峰期又可提供较大的容量。已经认可和实施增容改造的国家有：美国、英国、印度、加拿大、澳大利亚和德国等十几个国家；其二，以ＮＯＭＥＸ 绝缘纸和高燃点油配合生产高燃点油变压器。
２０世纪８０年代，法国开发使用硅油和ＮＯＭＥＸ 绝缘纸材料的柱上变压器，其广泛运用在人员拥挤的重要区域。国内电力机车上的机载变压器也有采用ＮＯＭＥＸ 绝缘纸和硅油组合的绝缘系统的，已有多年运行经验。由于可持续发展战略和当今环保的要求，近年来，国内外制造厂及专家不断探索，采用ＮＯＭＥＸ 绝缘纸和清洁可分解的高燃点β油制造出安全、环保的配电变压器将有效地减少和消除隐患。
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，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。用ＮＯＭＥＸ 绝缘纸制造生产的敞开式干变因其安全、环保的特性，近年来被国内用户广泛认可和接受。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℃），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，而且与变压器中其他材料具有相容性，与常规油可以混合使用。
β油与杜邦耐热达２２０℃的ＮＯＭＥＸ 绝缘纸配合制造的油变，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这种利用高耐温绝缘材料作为绝缘系统的配电变压器的设计导则。
ＮＯＭＥＸ 绝缘纸β油变，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油变，将会大大改变目前的配变状况。
１、短期超负荷不会出事，经过计算和试验，超负荷１２个小时运行，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，其粘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，因此不易渗漏。
４、具有独特的安全防火特性，降低了运行风险；
５、ＮＯＭＥＸ 绝缘纸β油变压器具有干变的优点，既适用于安全、防火的高层建筑，又适宜户外运行。
６、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是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。
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探讨。