改造冷却系统实现电力变压器增容.pdf

山东 电力 技 术 S HA NDO NG DI ANL I J I S HU 2 O O 3年第 4期 总 第 1 3 2期 改造冷却系统实现电力变压器增容 I nc r e a s e t he Ca p a c i t y o f T r a n s f o r me r b y Re f o r mi ng the Co o l i n g Sy s t e m 王 志 明 ， 齐 东升 ， 1 ． 山东 电力设备厂 ， 山东 济南2 5 0 0 2 2 ； 2． 山东黄台发电厂2 5 0 1 0 0 摘要 以黄 台电厂 8号 主变 为例 ， 对 改造 冷却 系统 ， 实现 大 型 电力变 压 器增 容 的方案 进行 了详细 介绍 。 关键 词 变 压器 ； 冷却 系统 ； 改造 ； 增容 Ab s t r a c t T a k e e x a mp l ef o rNo． 8t r s n f o r me r o fHu a n g t a i P o we r P l a n t ．a p r o j e c t t oi n c r e a s et h e c a p a c i o fp o w e rt r s ／ 1 8 f o r n ] te r b y r e f o rm i n g t he c o o l i n g s y s t e m i s i nt r o d u c e d． Ke y wo r ds t ran s f o r me r ； c o o l ing s y s t e m ； r e f o r m ； c a p a c i t y i nc r e a s e 中圈 分类 号 T K 4 1 1 ． 2 文献 标 识码 B 文 章编 号 1 0 0 79 9 O 4 2 O O 3 0 4 0 0 6 3 0 3 1 项 目背 景 山东黄 台发 电厂 8号机 为 3 0 0 MW 燃 煤机 组 ， 投运于 1 9 9 0年 ， 由于 山东地 区用 电负荷 的持 续增 长 ， 机组长期 处于满负荷运转状态 。随着现代新技 术 、 新 材料 的不 断应 用 于生 产过程 ， 对输 变电设 备 的输 出容量提 出更 高要求 。为适应这一需要 ， 黄 台 电厂提 出了利用新 技术 、 新材 料对运行 的单元机组 进 行增容改造 的方案 ， 并 利用 大修机会对汽轮机及 发电机进行增容 改造 ， 增 容 幅度 为 1 0 ％ ， 作 为本 次 机组增容改造 工程 的重点 内容 ， 需对 8号主变进行 增容改造 ， 以保证 主变在机组增容后能够安全稳定 运行 。以下 详细介绍 了主变增 容改造的有关技术 。 2 8号 主 变技 术参 数 及 改造 目标 型 号 S F P S 73 6 0 0 0 0 1 2 2 0 制造厂 西安变 压器厂 ， 1 9 8 9年出厂 变压器 损耗 空 载损耗 P 。 2 1 2 ． 8 k W 负载损耗 P x9 2 8 ． 5 7 k W 总 损耗 P1 1 4 3 ． 3 7 k W 冷却方 式 强 油导 向风冷 O D A F 冷却 器型号 Y F一2 5 5型风冷却器 冷 却器数量 7组 ， 6组运行 ， 1组备用 冷却器 安装方式 壁挂式 冷却器制造 厂 法 国阿尔斯通公 司 冷却器容量 62 5 5 k W 1 5 3 0 k W 循环油流量 71 5 0 m 3 ／ h1 0 5 0 m 3 ／ h 风冷却器安装位 置如图 1 所 示 ] 一 9 ． ． E 一 L ‘ 1- - _ J 一 } 一 r _ 1 - _ J ] 一 E - _ J一 1 风 冷却 器安 装 位置 图 改造 目标要求 在不 改变变 压器 内部结 构 的情 况下 ， 通过对冷却 系统 的改造 达到主 变增 容 1 0 ％ ， 即由 3 6 0 MV A增 容 至 3 9 6 MV A， 在 最 高 环 境 温 度 4 0 ℃条件下 ， 变压 器满 负荷运 行 ， 主变 顶层 油温 不 超过 7 5 ℃， 温 升 限值 7 54 03 5 K。风冷 器 油 泵 、 风扇等在满 足冷 却要 求 的情 况下 ， 采 用低 转速 、 低 噪音 、 低损耗产 品。 3 8号 主变 改 造方 案 3． 1 冷却裕 度系数推算 通常 ， 对 于冷 却方 式 为强 油导 向风冷 O D A F 方式 的变 压 器 ， 风冷 却 器 的数量 N Q 通 过 下式 计 算 63 维普资讯 2 0 0 3年第 4期 总第 1 3 2期 山 东 电力 技 术 S HAND ONG DI ANL I J I S HU Ⅳ口 1 备品 式 中 P 。 变压器 空载损耗 ， k W P 变压器 负载损耗 ， k W P 。 单 台风冷却器 冷却容量 ， k W K 裕 度系数 系数 K时 考 虑损 耗 偏 差 、 负分 接 时损 耗 增 大 等 因素 时所 留 的裕 度 ， 通 常 取 1 ． 1 5 。考 虑 到 当时 的设计 制造 水 平 ， 此 系数 也 可 能 变化 ， 8号 主 变 的 实际裕度系数推算 如下 K 1 2 二 2 兰 箜 1 ．3 38 1 1 43 ．7 一’ 因为冷却 器数 量必 须是 整 数 ， 所 以在计 算 N Q 时要 向上取 整 ， 因而 上 面 推算 出 的 K值 可 能偏 大 一 些 ， 但这样可 以保 证更好 的冷却效果 。 3 ． 2 冷 却容量计算 主变增容后 ， 额定 电压 不变 ， 故空载损耗 P o 2 1 2 ． 8 k W 不变 ， 负载损耗 主要是流过绕 组的负载 电 流在绕组 的电阻上所 产生 的 损耗 I 2 R， 因此其变化 可近似看作 电阻损 耗的变化 ， ． 负载损耗 P x9 2 8 ． 5 71 ． 1 1 1 2 3 ． 5 7 k W； 总损耗 P2 1 2 ． 81 1 2 3 ． 5 71 3 3 6 ． 3 7 k W； 所需冷却容 量 s q 1 3 3 6． 3 71 ． 3 3 8 1 7 8 8． 0 6 k W 3 ． 3 冷却器选 型 由于低压侧有 封 闭母 线 ， 高 压侧靠 近 道路 ， 不 可能在高低压侧再增加 风冷器 ， 因此我们决定仍采 用 7组 风冷却 器 6组 运行 ， 1组备用 ， 在原位置安 装 。这样改造难度 相对较小 ， 可保证 改造 工期。 据此 ， 可推算出单 台风冷器冷却 容量 P口 1 7 8 8 ． 0 6 2 98． k W 这是当进 口油 温 与进 口风 温 之 差 为 4 0 K时 。 并在额定油流量 和额定空气 流量下 ， 冷却器所具有 的冷却容量 。当工 况条件改 变时 ， 冷却 容量会相应 改 变 。 6 4 j 当上述 温 差 每 降低 1 K， 其 冷 却 容 量 下 降 8 ． 5 k W， 每 升高 1 K， 其 冷却 容量增加 8 ． 5 k W， 由于本次 改造 温升限值为 3 5 K， 所 以单 台冷却 器容 量 比额定 容量要 降低 58 ． 54 2． 5 k W， 由此 可 知 ， 冷却 器 的额定容量应 不小于 2 9 8 4 2 ． 53 4 0． 5 k W。 由于原有 风冷器挂装 于变压 器本体上 ， 受安装 空间限制 ， 新 的冷却器 尺 寸不 可能 有 太大 的 变化 ， 要达 到如此大的冷却容量 ， 传统结构 的冷却器很 难 满足要求 ， 因此 ， 我 们决 定选 用 江 阴 电力设 备冷却 器公 司研制 的新一 代 产品 一椭 圆型 翅 片管 风冷 却 器 。该 产品传热 元件 采用 椭 圆型钢 铝 复合 整体翅 片管 ， 其传 热 系数 比传 统 的圆管 提高 1 5 ％以上 ， 具 有 冷却容 量大 、 风阻力 小 、 噪声低 等特点 。 结合 主变实 际情况 ， 该 公 司对 其 现有 Y F D L一 3 1 5产 品进行 了 改制 ， 生产 出 了 Y F D I ．／ i 一3 1 5型 冷 却器 ， 其 主要 性能参数如下表 油 泵 型号 6 B P I 1 3 57 ／ 4 V 油流 量 风扇 型号 风 扇转 速 风 量 全 压 冷 却容 量 1 3 5 ／ h D B FI O Q 8 1 2Q rai n 7 38 00 mS l h 7 3SPa 34 3 kW 原有 冷却器支撑方式 在腰 部支撑 ， 由于支撑 的 存在 ， 两组风冷 器之 间存 在较 大 空间 ， 新 的 风冷器 采用 目前流行 的底部 支撑 ， 风冷器 之间空 隙调整 到 最 小 ， 尽量增 大风冷器宽度 ， 争取好 的效果 。 可以看 出 ， Y F D I ．／ ／ 一3 1 5型冷 却 器 技 术 参数 符 合要 求 ， 选 用 7组 Y F D I 一3 1 5风冷 却 器 ， 方 案可 行 。 3 ． 4改 造 前 后 油 流 速 度 分 析 在强 迫油循环的大 型电力 变压器 中 ， 由于变压 器油流过 绝缘纸及绝缘 纸板 的表面时 ， 会发生 油流 带静 电现象 ， 简称油流带 电。油 流带电引发 的静 电 放 电是威胁 国 内大 型变 压器 安 全运 行 的重 要 因素 之一 。大 型变压器 的油 流带 电现象 已引起 国 内外 电力部 门和 变压 器 制 造 业 的广 泛关 注 。 日本 、 美 瓣 维普资讯 山东 电力 技 术 S HANDO NG DI ANL I J I S HU 2 0 0 3年第 4期 总第 1 3 2期 国 、 法 国 、 瑞典 、 英 国和波 兰 等很 多 国家早 在 7 0年 代就投 人 大量 人 力 、 物 力 对 油 流 带 电 问题 开 展 研 究 。近些年来 ， 油 流带 电问题 也引 起我 国的重 视 、 变压器制造业 、 电力部 门和有关高等 院校都在认真 进行研 究。影响油流带 电的因素很多 ， 但油流速度 被认 为最主要 的因素 ， 油 流速 度增 加 ， 油 流带 电程 度 随之严重 。降 低油 的流 速是 防止 油 流带 电 的有 效 措 施 。 8号主 变原 有结构为 3组风 冷器 进入 汇流 管 ， 后分 2支路 1 2 5通径 进入油箱 ， 油 流速度为 ． I A j 一 兰 一 3 6 00 ， r0． 1 2 5 ／ 4 2 2 5 3 6 0 00． 01 23 5 ． 0 8 m ／ s 改为 Y F D L 63 1 5型 冷却 器后 ， 单 台油流 量 由 1 5 0 ／ h降 低 为 1 3 5 r a s l h ， 若 油 管 路 不 变 ， 油 流 速 为 面1 3 5 4 ． 5 7 I l l ， s 虽然流速有 所下 降 ， 但 仍然 偏高 ， 改造 中将 与 油箱连 接 管路 I I 径扩 大 为 l 5 O ， 用 9 1 6 5*4 ． 5钢 管 ， 此时油流速 度为 v ． 兰 墨 丝 ’ 3 6 0 0 丌 0． 1 5 0 2 ／ 4 2 02． 5 3 6 丽 0． 0 。i 7 7 3． 1 8 m ／ s 油流速度 下 降 了 近 4 0 ％， 这 样对 防止 油 流 带 电 ， 提高 主变运行 安全 性 ， 延 长其使 用 寿命 将 大有 益 处 。 4结语 该 改 造项 目由山东 电力设备 厂 和黄 台电厂合 作 ， 于 2 0 0 2年 1月 份竣 工 ， 至今 已运行 一 年有 余 。 在进行 机组增容后 的整体 温升试 验 时 ， 主变运 行 5 组冷却 器 ， 顶 层 油 温 4 5 ℃ 环境 温度 l 5 ℃ ；2 O O 2 年夏天气温 连 续 多 天高 达 4 0 ℃时 ， 变 压 器 满 负荷 运行 ， 6组工作风冷器 全部投入 ， 顶层 油温 6 4 ． 5 ℃， 冷却 系统 较好的控制 了主变顶 层油温 的温升 ， 主变 各项指标 均符合预期 要求 。 在不改变变 压器 内部结构 的情况下 ， 通 过改 造 冷却 系 统 ， 实 现 变 压 器 增 容 1 0 ％ 的 方 案 是 可 行 的 。 口 参 考 文 献 [ 1 ] 路 长 柏 ． 朱 英 浩 等 。电 力变 压 器 计 算 。哈 尔 滨 黑龙 江科 学技术 出版 社 。 1 9 9 0 。 [ 2 ] 韩忠 民 ． 变压 器手册 。 沈阳 辽 宁科 学技术 出版社 ， 1 9 8 9 。 收稿 日期 2 O O 30 31 9 上 接 第 5 l页 上安 装 了电接点压力 表和过压溢流 阀 ， 当油泵 的出 口压力 升 至 1 ． 0 MP a时 ， 电接 点 压 力 表 触 头 闭合 ， 供 油泵停止运转 ； 当压力 升 至 至 1 ． 0 5 MP a时 ， 过 压 溢流 阀动作 ， 由此保证 了在运 行过程 中各部 件的工 作压力远低 于设 备 的设计承压值 。 3运 行情 况 及 结论 2 0 0 3年元月 5日， Z X一6型 在线 汽轮机油净 化 装置在我 厂 2号 机 组现 场 安 装 完毕 ， 随 后 进 行 调 试 ， 经 2 4小 时取 样 对 比化验 ， 透 平 油 微 水 含 量 由 6 2 3． 5 m L降为 1 1 1 ． 5 m e , ／ L ， 颗粒杂质 大于 1 0 0 u rn 由 2 1 4个 降 为 2 0个 ， 出 口油 质 比进 口油 质 大 为提 高 ， 而且完 全实现 了无人 值守 ， 在线运 行 ， 彻 底消除 了 跑 油 、 漏 油 隐患 。 口 收稿 日期 2 0 0 30 21 4 { j j雏 i iii l l m if 维普资讯