在我们的日常生活中,变压器是一个常见但却不太被注意的电力设备。当我们经过变电站或者发电厂时,常常可以看到变压器的底部放置着一层鹅卵石,并且在鹅卵石下方似乎存在着水。
一般我们看到的变压器都是中小型,也就是浸油式变压器,其中的存油量较少;因为大型变压器下才会有储油池,油浸式变压器是以油作为变压器主要绝缘手段,依靠油作冷却介质(自冷、风冷、水冷),如油浸自冷,油浸风冷,油浸水冷及强迫油循环等。变压器的主要部件有铁芯,绕组,油箱,油枕,呼吸器,防爆管(压力释放阀),散热器,绝缘套管,分接开关,气体继电器,温度计,净油器等。
油浸式变压器和干式变压器相比具有造价低、维护方便,能够解决变压器大容量散热问题和高电压绝缘问题等特点,但是因为油浸式变压器的冷却油是可燃的,所以导致油浸式变压器具有天生的缺点,那就是可燃、可爆。
干式变压器是一种在绝缘材料中不含有可燃或易燃液体的变压器。它的绝缘系统通常采用的是固体绝缘材料,例如环氧树脂或瓷瓦等。与油浸式变压器相比,干式变压器不需要油冷却和密封,因此更加环保,并且可以直接安装在负荷中心,减少了传输损耗。
变压器底部所放的鹅卵石又叫变压器垫层鹅卵石 ,这个部位通常称为卸油坑或卸油池,通往事故油坑或事故油池。因为大型油浸式变压器里储存有大量用于变压器散热的绝缘油,为了防止意外发生后使变压器内部绝缘油膨胀泄露、造成二次事故发生(燃烧),就需要铺设鹅卵石,这样,在发生事故时,如喷油或爆炸,变压器的油会卸到卸油坑,然后流往事故油池。防止变压器着火时油泄至地面时仍然燃烧,也不会堵塞卸油坑底部的排油(水)坑。
池内有的做格栅,也有的不做格栅。做格栅的,鹅卵石就放在格栅上面;不做格栅的,鹅卵石就放置在卸油坑内。其实,做不做格栅,跟变压器型式、容量、电压等级有关,这方面是有相关规定的。格栅的净距不大于40mm。关于鹅卵石的大小,有相关规定,贮油池内应铺设不小于250mm厚的卵石层,卵石直径为50-80mm。
另外放置鹅卵石的原因,除了卸油,还有绝缘、便于检修、工作人员检查,还可以减振、防止长杂草等原因和作用,兼顾防止老鼠蛇等小动物从进入配电室。具体来看:
干式变压器通常在其底部放置鹅卵石的原因有以下几点:支撑和固定:鹅卵石可以提供稳定的支撑和固定变压器的位置,防止变压器在震动或其他外力作用下移动或倾斜。散热:鹅卵石的多孔性质使其能够促进变压器底部的空气流通,提高散热效果,确保变压器正常运行时的温度控制。防尘:鹅卵石能够减少进入变压器内部的灰尘和杂物,保持变压器内部的清洁环境,防止灰尘对绝缘材料的侵蚀。
支撑和稳定:鹅卵石可以提供稳定的支撑,并帮助变压器保持平衡。由于油浸式变压器非常重,底部的鹅卵石层可以分散变压器的重量,防止其下沉或倾斜。热量散发:变压器在运行过程中会产生大量的热量。鹅卵石层能够增加底部表面积,促进热量的散发和空气流通。这有助于保持变压器的工作温度在安全范围内,防止过热。
绝缘和保护:鹅卵石是一种绝缘材料,可以防止变压器底部与地面直接接触,避免电气故障和损坏。此外,鹅卵石还可以保护变压器底部的金属构件免受外部环境的侵蚀和损害。排水和防腐蚀:鹅卵石层可以提供排水通道,避免变压器底部积水。积水可能导致变压器绝缘油受到污染或腐蚀,影响其性能和寿命。鹅卵石还可以吸收一部分湿气,减少潮湿环境对变压器的腐蚀作用。
值得一提的是,鹅卵石是不能用其他大小一致的石子代替的。因为鹅卵石是基本形状为椭圆形,表面比较光滑,而一般的石子表面不光滑,不利于油的快速渗漏,更重要的是在起火的时候因鹅卵石表面比较光滑,附着的油比其他的石子更少,更能起到较小火势的作用。
在变压器的设计中,常见的做法是在变压器下方设置鹅卵石,并且保持鹅卵石下有一定的水分。那么,为什么我们需要在鹅卵石下面加水呢?
鹅卵石下水的主要作用在于散热和绝缘。当变压器运行时,会产生大量的热量,如果不及时散热,就会导致温度过高而影响变压器的正常运行。而鹅卵石通过充分利用水的导热性能,能够有效地吸收和传导变压器产生的热量,使其散发到周围环境中,从而降低变压器的工作温度。
此外,水下鹅卵石还可以起到绝缘的作用。在变压器的运行过程中,可能会出现漏电或者局部放电的情况,这样会对变压器的安全性造成威胁。而水下的鹅卵石能够形成一层绝缘层,阻止电流的直接传导,从而提高了变压器的绝缘性能,减少了安全隐患。
鹅卵石下的水的作用原理主要是基于水的导热性和绝缘性。水具有很高的导热系数,当变压器产生热量时,通过水的传导,可以将热量迅速散发到周围环境中,避免了温度过高对变压器造成的损害。同时,在变压器运行中,可能会出现电流泄露或局部放电的情况,这时候水下的卵石能够起到绝缘的作用,阻止电流的直接传导,保证了变压器的安全运行。
因此,鹅卵石下的水是非常必要的,它可以提高变压器的散热效果,降低工作温度,并且增强了变压器的绝缘性能,确保了变压器的安全可靠运行。