内容摘要： 科技发展日新月异，变压器领域也出现了很多新技术，极大的提高了变压器的性能，更有利于变压器朝可持续方向发展。天然酯油型变压器以其具有安全性高、维修率低，效率高、寿命长和环境可持续性发展等特点，渐渐的进入人们的视线。以下将从技术、火灾安全、可持续性发展及成本分析等方面，通过与干式变压器，矿物油式变压器等的比较，结合笔者参与的某大型综合建筑来介绍天然酯油型变压器。
Keywords： Ester oil transformer High fire point Energy saving
关键词：酯油变压器 高燃点 绿色节能
中图分类号：TE08 文献标识码： A
引言
变压器作为电力系统的重要设备之一，承担着电能分配、传输以及电压变换等重要功能，变压器的运行状况的好坏直接影响着电力系统的运行状况，变压器发生故障会对电力系统产生严重的影响，给生活和生产造成巨大的损失。
目前，室内变压器通常选用干式变压器或油式变压器。干式变压器利用空气作为绝缘介质，而油式变压器则有多种绝缘液体，包括矿物油，硅油和天然酯油等。传统的干式变压器多用于35kV以下的电力分配，而油式变压器用于35kV及以上的电力系统分配。随着时间的发展，油式变压器结构紧凑，冷却效果好，在相似的功效条件下，性能更加可靠。伴随着高难燃且对环境无危害的天然酯绝缘液体出现，酯油变压器的优点变得更为显著， 使其非常适合用于35kV以下的电力系统。以下结合笔者参与的某大型项目所使用的天然酯油变压器来具体阐述。
一、工程概况
二、技术分析
变压器在运行时，铁芯，绕组中会产生损耗，这些损耗都会转变为热量向外散发。变压器绕组中产生的热量对变压器影响很大，是变压器选择绝缘等级的重要依据。最常用的降温手段为风冷和自冷，即利用空气降温，如干式变压器，或者利用绝缘液体降温，靠绝缘油在变压器内部的循环将线圈产生的热量带到变压器散热器上进行散热，如油式变压器。
干式变压器利用空气作为介质，将热量从绕组中导出。干式变压器在室内应用有很多优点：如安全，无气体排出，火灾危害很小。但是，相较于油式变压器，干式变压器也有一些缺陷，比如可靠性低、噪声高、成本高等。
油式变压器利用绝缘油作为介质，将热量从绕组内导出。绝缘油有多种类型，包括矿物油，硅油和天然酯油等。天然酯油无毒无害，易于生物分解，还有低挥发性和高闪点等特性，天然酯油变压器不仅具有普通油式变压器的特点，如可靠性高，寿命长，而且还更为安全环保。
变压器的效率及损耗是变压器的选择及体现其节能的一个重要方面。变压器的损耗分为铁损与铜损。
变压器的铜损，即变压器绕组的损耗，包含直流损耗与交流损耗。 直流损耗主要是因为绕变压器的铜漆包线，对通过它的电流有一定的阻抗（Rdc）而引起的损耗。此电流指的是各个绕组电流波形的有效值。直流损耗跟电流大小的平方成正比。 相对来说，交流损耗就复杂得多，包含绕组的集肤效应，邻近效应引起的损耗，同样还包括各次谐波引起的损耗，漏感与层间电容的振荡引起的损耗，布线杂散电感与杂散电容引起的损耗等等，但最主要的就是集肤效应与邻近效应引起的损耗。
在变压器中，空载损耗，即铁损是一个固定值，不管变压器是否带负载都有。表1提供了酯油变压器损耗数据。
表1
天然酯油变压器损耗摘要 （近似值）
注： 不同品牌变压器的数据会有差别。
三、安全及可靠性
1. 难燃性
表2
2.变电站设置
本项目投保了FM Global的保险，FM Global是全球最大的工、商业保险公司，侧重于以防损工程技术为基础的风险管理。FM公司对建筑防火有很高的要求，对变压器房间要求非常严格，对普通的油变室还要求有喷淋系统。因酯油变压器具有高难燃的酯油，可达360 °C，可以有效地避免变压器爆炸及火灾造成的经济损失，它的高难燃特性，可以减少灭火设备和防火墙的使用，更适合室内或消防要求高的场合。因此，FM公司认可其高难燃的性能，允许变压器房间按常规标准建设，不需要自动喷淋系统、特殊间距及额外的防火安全措施。
3.可靠性
影响变压器可靠性因素有很多，其中主要包括绝缘击穿电压，局部放电和谐波抵抗能力等。
绝缘击穿电压，是变压器绝缘能力的一个指标，在短时间能承受一个特定的最小电压而不受到损害。天然酯油比矿物油具有更好的亲水性，酯油变压器中绝缘纸的水含量要小于矿物油系统中纸的水含量。这种特性提高了酯油变压器的绝缘性能。
局部放电是指当电压超过临界值时在两个导体之间的局部介质击穿。它通常发生在尖角、毛刺、空隙、裂纹等处。一旦局部放电损害了干式变压器内的绝缘物质，基本上无法修复。而在油式变压器中，变压器油都会滤除杂质，经脱气脱水处理并在真空下注油，提高了局部放电场强。
谐波抵抗能力是指变压器能够抵抗因不平衡负载电流引起的变压器过热的能力。不平衡电流会增加变压器损耗，降低变压器效率，同时也会减少变压器使用寿命。酯油的绝缘击穿电压的水平比其他任何类型都要高，大大的提高了变压器的可靠性。
四、可持续性发展
很多使用了多年的干式变压器，故障越来越多，效率越来越低，报废后难以降解，对环保不利。同样矿物油和硅油类的油式变压器如发生故障或寿命结束，变压器油就要处理，这样无疑就会对环境产生危害。中国现在每年生产的配电变压器大约有80万台，使用普通矿物油约14吨。达到使用年限后，如何处理数量巨大的废油，将是环境的巨大挑战。酯油来源于天然的油料植物，是一种绿色安全，可完全生物分解的液体，即使流到外界环境中，也是完全无污染的。在石油日益枯竭的形势下，有希望成为替代普通矿物油的绿色产品。酯油不但不会对环境存在潜在危害，而且酯油能够轻松的替换，提高了其使用寿命。现在在很多国家和地区，公共事业，商业及政府部门等，都在用新型的酯油式变压器替代旧的干式变压器或矿物油变压器。在我国，酯油变压器相对市场来说是一个新型产品，应用较少。随着我国经济和技术的发展，可持续观念的深入，酯油变压器的应用也开始显现。
酯油变压器与耐高温的固体绝缘材料配合制成的耐温变压器，可提高了电流密度和温升，可以承受更高的负荷，减少变压器体积。与普通油式变压器相比，降低了酯油变压器与周围建筑的安全距离要求，为价格越来越高的土地节省了成本和空间。
五、成本分析
完整的变压器投资费用评估一般从变压器采购到开始到其使用寿命结束，细分可以分为采购费用、运营费用、残值和其它费用，包括维护保养费、停运损失费等。
通过对变压器整个寿命周期内所有费用的分析，天然酯油变压器总体成本要低于干式变压器，除可靠性等技术优点之外，其经济性也较好。
六、结语
综上所述，随着高难燃酯油的出现，使得高效率的酯油变压器在火灾安全、环保方面得到了长足的进步。酯油变压器的高效、安全、绿色无污染、低成本等特性，使其符合工程的要求及可持续发展的目标。
