氣體絕緣變壓器

氣體絕緣變壓器可分為乾式和濕式兩種。

乾式氣體絕緣變壓器採用 SF₆氣體作為絕緣和冷卻介質,故稱為SF₆氣體絕緣變壓器 ,這種變壓器技術上已經比較成熟。

濕式氣體絕緣變壓器主要採用SF₆氣體作為絕緣介質 ，而採用液-氣兩相氟化物，如FC一75（C₈F₁₆O）、氟利昂R一113 (C₂Cl₃F₃)作為冷卻介質 ，依靠其物態變化來冷卻變壓器器身，故稱為蒸發冷卻氣體絕緣變壓器。

氣體絕緣變壓器與普通油浸式變壓器的主要不同之處在於絕緣冷卻介質和冷卻機理不同。

對自冷式氣體絕緣變壓器來説，絕緣冷卻介質是SF₆氣體，器身置於充有SF₆氣體的箱體中，鐵心和繞組中因損耗散發出來的熱量靠SF₆氣體的自然對流和輻射作用通過冷卻器和箱壁散發到周圍介質中。 要改善變壓器內部的散熱情況有兩條途經，一是加大SF₆氣體的熱浮力；二是減少SF₆氣體循環的總的流動阻力。 由於SF₆氣體中繞組表面的散熱係數比變壓器油中的散熱係數小一個數量級，因此自冷式氣體絕緣變壓器的容量 不可能很大，一般最大不超過5000kVA。

對強氣循環氣體絕緣變壓器，為促進SF₆ 氣體在箱體內流動，採用軸流式或側流式氣體循環風機來增加氣體流速，提高對流係數。為獲得更好的散熱效果，對容量超過20MVA 的強氣循環變壓器，可採用風冷卻器強制空氣冷卻。

對蒸發冷卻氣體絕緣變壓器，冷卻機理和普通的氣體絕緣變壓器有很大區別。 它採用 了C₈F₁₆O、C₂Cl₃F₃等液 一 氣兩相絕緣材料。這種材料的沸點接近變壓器器身的運行温度，氣化熱大，常温下一般為液 態，但當温度升高到變壓器器身的運行温度時，該材料便氣化，在氣化過程中可以從器身吸收大量氣化熱，具有非常好的冷卻變壓器器身的效果。這種變壓器可分為浸體式、 隔離式和噴別式。 後兩種冷卻能力很大，可用於超高壓大容量領域 ，具有很大的發展前景。 ^[2] 

頂視，箱體為長方形的壓力容器結構它應能承受的強大的變化應力是：

（1）器身驅潮乾燥時，抽真空至133. 3Pa、真空度維持 12h 時大氣所給的強大應力；

（2）箱體進行強度試驗，充氣壓( He) 245. 2kPa 維持10min所產生 的應力；

（3）作檢漏考核，充SF6 氣體196.1kPa ，12h 所產生的應力。

冷卻方式為 GNAN/GFAN/GFAF 。其中GFAN 為氣泵運轉空氣自冷方式；GFAF 為氣泵和風扇均運轉內外強循環方式。

冷卻裝置：

（1）散熱器。為單側佈置。分4組8片，每兩組散熱片與一台氣泵組成一個單元。每組散熱片上方近箱體側裝一台冷卻風扇。

（2）SF6 氣體循環通道。箱體下部近散熱器側兩邊設兩根裝有氣泵的氣流管道，每根管道與兩組散熱片組成一個單元的聯管連接。箱體頂部長邊10kV 出線側亦設管道兩根與散熱器上端聯管相連，但與下部管道成交叉式佈置。 即面對10kV 出線，頂部右邊的氣管與左邊散熱片上聯管連接，左邊的氣管與右邊的聯管連接。構成氣流的循環通道是：氣泵→下管道→ 箱體→上管道→散熱片→氣泵。

10kV 側為常規套管出線，110kV側為XLPE 電纜出線，與GIS的電纜出線相似。

調壓部位：中性點，粗細調。

型號：VSG Ⅲ550 -110S/D -12193G DM2 。最大級電壓為3000V ，額定電流550A。

調壓範圍：110kV ±12%(±8 ×1. 454 5，1. 545 45%) ,即級差電壓為1600V 、1700V 、 1600V……交替。

對地絕緣水平：110kV 。

絕緣介質：SF₆氣體。

切換裝置為單電阻、三真空開關式 ，具有真空斷路器的優點，即電壽命長、可靠性高、與周圍介質無關、無污染等。結構上比常規的切換裝置多了兩個元件：

（1） 剪切導線——若分接頭髮生短路，剪切導線被熔化，利用熱量的反作用，驅動瞬時壓力繼電器動作，發出信號或使斷路器跳閘；

（2）氧化鋅可變電阻器——防止閃電衝擊電壓侵入分接頭間而引發故障。分接點選擇開關採用無滑動接觸(滾珠觸點)方式，從而可以減少因滑動而產生的金屬磨損粉末。傳動系統在軸承部位採用無需潤滑的乾式軸承，實現平穩和長期的正常傳動。 ^[3] 

1、防火、防爆性能好

SF₆氣體是不燃性氣體，耐壓水平高，性能穩定。氣體絕緣變壓器中所用的固體、液體（對蒸發冷卻式變壓器） 材料也是不燃性的。因此氣體絕緣變壓器沒有燃燒和爆炸的危 險，這是它優於油浸變壓器的主要地方。

2、耐潮濕

氣體絕緣變壓器置於全密封的充有 SF₆氣體的箱體內，外界的水分、潮氣和灰塵不能進入箱體裏。因此，氣體絕緣變壓器可適應於環境比較惡劣的高濕度 、多灰塵風沙的場合，如地下鐵道、煤礦等。

3、維護量小

氣體絕緣變壓器內密封着惰性的SF₆氣體，其中的絕緣材料幾乎不會劣化。器身與外界空氣隔離，不會像H 級乾式變壓器和澆注變壓器那樣器身會受到外界的影響，也不像油浸式變壓器那樣有比較複雜的油處理維護工作。因而幾乎不用維護。

4、佔地少，重量輕

SH₆氣體與 空氣相比，具有很好的絕緣和散熱性能 ，氣體絕緣變壓器的安裝空間比油浸變壓器和乾式變壓器都要小。SF₆氣體在2個大氣壓，20 ℃ 時，重量僅為變壓器油 的 1/70。 因而氣體絕緣變壓器的重量可比油浸式變壓器的重量減輕20%-30%。 隨着變壓器容量的增大，減輕的幅度可能越大。

5、使用範圍廣

一般乾式變壓器、硅油變壓器等防災型變壓器單台容量不大，電壓等級也不高。因此，其使用範圍受到限制，而氣體絕緣變壓器由於採用了蒸發冷卻方式，所允許的單台容量比較大，可達30萬千伏安，電壓等級也很高，可進入超高壓領域。 ^[4] 

1、研究採用更好的氣體或液一 氣兩相絕緣冷卻材料

氣體絕緣變壓器中，採用得比較多的氣體絕緣材料為SF_{6 ，}液一氣兩相材料為C₈F₁₆O，而這兩種材料都比較 昂貴。因 此，有必要研究散熱和絕緣性能更好而價格更為低廉的材料。

2、發展新概念的氣體絕緣變壓器

這種被稱作新概念的氣體絕緣變壓器，採用箔式線圈，SF₆氣體主要只作為絕緣介質，不再兼作冷卻介質，而是採用氟利昂R一113作為冷卻介質，並構成獨立的冷卻系統與變壓器冷卻器相通。其經濟指標比較先進，重 量、 尺寸和損耗都有顯著降低。因此，可在這種變壓器的基礎上對氣體絕緣變壓器的結構作進一步改進， 以提 高它與其他防災型變壓器的競爭能力。

3、向更大容量和更高電壓等級發展

由於在所有防火型變壓器中，氣體絕緣變壓器所能允許的容量和電壓等級最大。這一領域，會有一定的發展。 顯然，大容量的氣體絕緣變壓器必將繼續採用噴射式和隔離式蒸發冷卻氣體絕緣變壓器。

4、發展超導氣體絕緣變壓器

如果將氣體絕緣變壓器的技術和超導技術結合起來，採用液氮和SF₆氣體作為冷卻和絕緣材料，也許是氣體絕緣變壓器在下個世紀的一個發展方向。 ^[4]