120 MVA变压器冷却系统技术改造效果分析.pdf

2 0 0 4 年第 5期 总 第 1 0 5期 冶 金 动 力 M E T A L L U R G I C A L H W l r E 7 1 2 0 MVA变压器冷却系统技术改造效果分析 黄岩松 ， 沈彦利， 李壮 邯郸钢铁集团公司动力厂， 河北邯郸0 5 6 0 1 5 【 摘要】针对邯钢 1 2 0 MV A变压器冷却系统存在的问题提出了改造措施以及注意事项 ， 并结 合效益分 析介绍了改造效果 。 【 关键词】变压器 ； 冷却系统； 改造 ； 效果 【 中图分类号 】 T M 4 1 【 文献标识码】B 【 文章编号】1 0 0 6 - 6 7 6 4 2 0 0 4 0 5 - 0 0 0 7 - 0 2 A n a l y s i s o f Tr a n s f o r ma t i o n E ff e c t s o f t h e C‘ S y s t e m f o r 1 2 0 M VA Tr a n s f o r me r HUANG Ya n s o n g ，S HEN Ya n l i ，L I Z h u a n g P o w e r P l a n t ， H a n d a n l r o n S t e e l G r o u p C o ． ， H a n d a n , H e b e i 0 5 6 0 1 5 , C h i n a 【 A b s t r a c t 】I n t h e l i g h t o f t h e p r o b l e m s i n t h e c o o l i n g s y s t e m f o r 1 2 0 M V A t r a n s f o r m e r o f Ha n d a n I r o n S t e e l C o ． ．t h e i mp r o v i n g me a s u r e s a n d p o i n t s f o r a t t e n t i o n a r e p u t f o r wa r d ． Ba s e d o n b e n e f i t a n a l y s i s ，t h e t r a n s f o rm a t i o n e f f e c t s a r e p r e s e n t e d ． 【 K e y w o r d s 】t r a n s f o rme r ； c o o l i n g s y s t e m ； t r a n s f o rma t i o n ； e ff e c t 1 问题的提出 邯钢连轧站 1 、 2 1 2 0 M V A主变于 1 9 9 7 年投 入运行， 担负着邯钢约 2 ／ 3 以上的供电负荷 长期运 行负荷约 1 7 0 MV A ， 从 2 0 0 0年开始， 强油循环风 冷系统频繁发生故障。最严重的问题是散热功率严 重衰减， 仅能达到设计值的5 0 ％， 致使变压器在环 境温度达 1 5 o I 以上时．在9 0 ％以上额定负荷的条 件下 ， 上层油温超过 9 0 o I 。为此 ． 为保证变压器的 长期安全、 稳定运行． 不得不转移 4 0 MV A负荷至 邯郸供电局管辖的某 1 1 0 k V变电站， 即使如此， 主 变上层油温仍在6 5 o I 二 以上。 由于 1 1 0 k V系统供电 较 2 2 0 k V系统供电每度电贵 0 ．O 1 元，致使每年因 计费差价造成的损失达一百万元，而且过高的油温 使绕组电阻增加， 致使主变负载损耗增加， 每年造成 的损失至少十余万元。 变压器的寿命与变压器绝缘材料老化程度成正 比， 变压器运行中油温长期过高将促进绝缘老化， 同 时加快变压器油老化速度，严重威胁变压器的运行 安全。 2 主变冷却器系统的改造 我厂组织相关技术人员根据现有主变冷却系统 的结构、 参数及安装方式等特点进行综合分析后， 在 广泛吸收、采纳国内外先进技术的基础上与保定变 压器厂合作． 对其进行了全面的改造。 2 ． 1 在冷却器额定散热总功率基本不变的情况下， 减少散热器数量．增加单台散热器功率， 最终使电 机、 油泵的消耗功率降低。即将原有 7 组 F I 一 1 2 0 型冷却器 散热功率 1 2 0 k W 更换为 4 组散热功率 2 5 0 k W 的冷却器每台冷却器配 2只功率为 1 ．5 k W 的风机． 1只 1 ．5 k W 的油泵 ．较 啄有设备节能 5 0 ％ 。 2 ．2 原有冷却器油流为三回路． 上下油室为开启结 构． 所使用的下油室端盖为铸铁件， 配用的密封胶垫 为板式结构． 密封点多达 3 O处． 试漏医力不超过0 _3 M P a ； 改造后设备油流设计为单流程， 上下油室封闭 焊死．所配用密封胶垫为镶嵌式结构，密封点仅 7 处 ， 试漏压力大于 0 ．5 MP a 。 2 ． 3 彻底改变目 前国内普遍使用的钢管绕钢带结 构散热排管． 由于其翅与管子结合部有较大皱折， 翅 片有多处接头， 并存有数量不等的倒伏现象， 造成冲 洗非常困难，原有冷却器运行 3 年以后翅片闻已被 脏物塞满， 几乎无法冲洗干净； 而且 ， 由于防腐采用 热镀锌工艺， 翅片内夹有锌渣， 钢管内也不可避免地 存有少量锌瘤。 而改造后冷却器为钢铝复合管结构， 片距相等， 片高一致， 风流通畅。 2 ．4 彻底改变老式冷却器采用的风机内吹方式， 将 风吹向风桶内， 长期使用， 灰尘、 飞絮、 草虫吹向散热 排管． 堵死翅片间隙， 致使冷却器散热功率大大下降 维普资讯 8 冶 金 动 力 ME T A L L UR G I CA L P I Ⅳ 1巳 R 2 0 0 4 年第 5 期 总 第 1 0 5期 超过 5 0 ％ ， 改造后设备采用外吹方式， 消除了翅 片间隙被堵死的现象。 2 ．5 原有冷却器悬挂在主变本体上 目前国内的新 型变压器仍采用这种安装方式 ，在带电的条件下 ， 无法进行水冲洗， 即使停电冲洗， 水流也仅能冲洗到 冷却器 4 0 ％左右的翅片， 这也是造成冷却器效率降 低的主要原因之一。改造后冷却器安装方式改为离 开变压器器身， 在独立的土建基础上安装， 完全实现 了可以带电检修 、 清扫的要求， 而且便于清洗， 清洗 翅片面积达到 1 0 0 ％。 3 新 旧冷却器对 比 3 ． 1 1 台 1 2 0 MV A主变压器使 用 旧冷却器共 7 台，每台额定散热功率为 1 2 0 k W，实测功率 l l O k W； 改造后使用新冷却器共4台， 每台额定散热功 率为2 0 0 k W， 实测功率 2 4 9 k W。即一台新冷却器 的冷却功率超过 2 组旧冷却器的功率。 3 ．2 旧冷却器每台配4台功率为0 ．3 7 k W的风机。 1 只功率为 3 k W的油泵；新冷却器每台配 2台功 率为0 ．3 7 k W的风机， 1 只功率为 1 ．5 k W 的油泵。 4台新冷却器较 7台旧冷却器节能 l 3 ．3 6 k W， 将近 5 0 ％。 3 ．3 旧冷却器采用辅机共 3 5 只．新冷却器采用辅 机共 1 2 只。 仅为原来的 1 ， 3 。两相比较， 老产品辅机 转速高。 寿命短， 用量多， 更换频率高。 - 旧冷却器密封点多， 选用材料落后 铸铁盖及 板式胶垫 。 渗漏点比新冷却器多 6 倍以上， 渗漏几 率大， 维护修理工作繁重。 3 ．5 旧冷却器噪声经实测超过 7 8 d B ， 新冷却器小 于 6 5 d B． 两相比较， 旧冷却器噪音大， 不环保。 3 ．6 旧冷却器的散热排管风阻大， 易存污垢， 不易 清洗， 防腐性能差， 外观粗糙。 3 - 7 新冷却器由于采用外吹型风机， 大大缓解风筒 内散热排管翅片被堵的现象，对延长冷却器散热功 能起到良好作用。 3 ．8 旧冷却器所配用的油泵为 4 级电机， 外壳为铸 铁材质， 转数高， 寿命低， 高耗能， 易渗漏。新冷却器 配用 6级盘式电机， 外壳为钢结构。 转数低， 寿命高， 节能， 外型美观， 渗漏率低。 3 ．9 新冷却器在独立的土建基础上安装． 完全实现 了检修、 清扫的要求， 而且便于清洗， 清洗翅片面积 达到 1 0 0 ％。 4改造效果 4 ． 1 改造后冷却器经测试及实践证明， 其主要技术 参数均优于国内同类产品，具有散热功率大、噪音 低、 耗能低、 易维修、 渗漏率低等诸多特点。 4 ． 2 改造后冷却器能完全保证主变在 1 0 0 ％额定负 荷下 ， 环境温度 2 5 o c n ,-J- 长期可靠运行 ， 主变上层油 温低于 6 0 ；实际测量显示主变上层油温较改造 前同等环境及负荷条件下降低 1 5 c C 以上，主变负 载损耗降低， 运行可靠性增加。 4 ． 3 改造完成后， 我厂即不再转移负荷， 减少了每 年因转移负荷造成的电费损失。 5 效益分析 1 改造前连轧站 1 、 主变冷却器系统总消耗 功率 6 2 ． 7 2 k W。 2 改造后连轧站 1 、 主变冷却器系统总消耗 功率 3 6 k W。 因此，改造后冷却器功率降低6 2 ．7 2 3 6 2 6 ． 7 2 k W 。 年减少能耗损 失 2 6 ． 7 2 k Wx 8 6 4 0 h x 0 ．3 1 元， k W h 7 ． 2万元 。 3 由于变压器温度降低， 不再需要转移负荷， 按每年向由邯郸电业局管辖的 l l 0 k V变电站转移 4 0 0 0 0 k W负荷 1 2 0天计算。 由于 l l 0 k v系统比 2 2 0 k V系统每 k W h电费贵 0 ．0 1 元， 减少损失 4 0 0 0 0 k Wx 2 8 8 0 h x 0 ． 0 1 元 W h 1 1 5万元 合计每年减少损失 1 2 2 ． 2 万元。 6结论 6 ． 1 在 2 0 世纪 9 0 年代中期．新型冷却器定型后． 新老冷却器更换已成潮流。 据保守估计。 现国内每年 进行冷却系统改造的将在百余台左右，对保证变压 器的满负荷 基本超负荷 安全运行和综合经济效益 十分显著。 6 ．2 变压器冷却系统改造技术已十分成熟． 它的基 本原则是 1 等散热功率置换。 如一台s F P S B 1 2 o o 0 0 ， 2 2 0 变压器， 原配用 1 2台 Y F 一 1 2 0型冷却器． 冷却器实 测容量为 1 1 0 k W， 1 0台运行为 1 1 0 0 k W， 2组备 用为2 2 0 k W 现改用 5台Y F 3 2 5 0型冷却器， 冷却 器实测容量为 2 7 5 k W． 4台运行为 1 1 0 0 k W， 1台 备用为2 7 5 k W． 容量匹配， 完全可保证变压器在理 想油温下。 满负荷运行。 2 尽量等流量置换。即所选用的新型冷却器 总体油流量尽量与原老冷却器总流量接近。需注意 两点 a ． 变压器如是油箱式结构， 则油流量大于原油 流量无不 良影响 ． b ． 如变压器是导向油管道结构， 油 流量如偏大， 则必须采取分流措施。 下转第 1 5页 维普资讯 2 0 0 4 年第 5 期 总 第1 0 5期 冶 金 动 力 M E T A L 】 瓜G 】 C A L P 0 W E R 1 5 接到配电柜上。这样在户内仪器的地线端是通过很 大电阻的铁架子连接到电缆的铜带上。 所以， 在户内 一 端不论采用什么方法都很难找到故障点。这只是 一 个例子，在电缆安装敷设中的其他问题肯定也有 不少， 直接影响电缆的运行和故障的检测。 3 ．3 电缆接头的制作质量问题，存在三种情况 其 一 制作接头时对潮湿问题不够重视；其二接头处的 地线出现虚接现象， 接点处存在较大的电阻； 其三做 中间接头时没有做铜屏蔽网。 对于第一种情况， 往往 电缆在做直流预试时，三相电流不平衡且较大， 用 “ 闪络法” 粗测时， 故障点很难放电， 但通过提高冲击 电压或增大储能电容还是比较容易粗测的；对第二 种情况 ， 用“ 闪络法” 粗测时， 一般不会有什么问题 ， 但在用“ 声测法” 定点时． 往往会出现电缆到处有响 声不能确定最响点的现象， 但仔细分辨故障点的响 声应该有最大点 在第三种情况下， 如故障点出现在 无屏蔽地线接头及其远处， 粗测比较困难， 但“ 声测 定位” 一般不会受影响。 3 ． 4 对交联电缆故障测试时， 采用传统的“ 烧穿” 方 法进行降阻测试时其结果有三个 1 阻值越烧越 高； 2 故障点消失； 3 阻值降低 一般很少出现 。 4 交联电缆预 防性试验的改进 我厂交联电缆多数运行在 6 k V系统。1 9 9 8 年 前 ， 年平均故障率 2 ％， 主要故障点是中接和终端， 其次是电缆本体。我们对电缆的检测主要以直流泄 漏试验为准 ． 采用的标准是 交接时试验电压为 2 4 k V； 运行时试验电压为 2 1 k V 。 1 9 9 8 年 4月，对三总降压至氧气厂电缆试验 时， 该电缆被试验击穿， 重新做中接后， 在 1 0 0 m区 域内连续 3 次击穿， 被迫将该 1 0 0 m电缆割去。经 做头后， 试验电压改为 1 5 k V ， 通过后送电， 至今未 出现异常。 结合上述实例，我们对交联电缆的直流试验进 行了认真的分析， 并走访了生产厂家和有关专业单 位。 我们的结论是交联电缆的直流耐压试验， 超过一 定电压值， 将有损于电缆的性能， 缩短电缆的使用寿 命。为此， 结合现场实际情况及多年的实践经验， 对 交联电缆预防性试验方法进行了改进。 自1 9 9 9 年起 我们停止了直流耐压试验，改为一般用 5 k V摇表 检测，特殊情况降低直流耐压试验值而取代原一年 一 次的直流耐压试验。 通过一年的运行结果表明， 电 缆故障率明显下降。 今后我们将参照行业有关要求， 探索选择新的交联电缆的试验方法，以确保电缆安 全经济运行。 5 结束语 为了避免不必要的麻烦． 快速准确地检测故障 点， 我们总结了以下几点经验 1 做到专人负责， 专人测试； 2 广泛交流 ， 取长补短； 3 不断完备资料， 并进行计算机管理； 4 对交联电缆一般不能采用“ 烧穿” 的办法而 直接采用“ 闪络法” 进行测试． 绝大部分故障可以很 快得到解决 5 及时测试 ， 电缆故障不能放置时间过长， 因 为对于非封闭性故障， 故障点很容易进潮， 出现大面 积受潮现象， 增大测试难度。 收稿 日期 2 0 0 4 0 4 2 2 作者简介 王炜 1 9 5 8 一 ． 男， 毕业于山东广播电视大学电气自动化 专业． 工程师 ． 现从事电气设备管理工作。 ． 耋 } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { - } } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { - } 上接 第 8页 3 冷却器如是引出集中安装方式， 要计算管 道压力损失， 选用适当扬程的油泵。 4 选用的冷却器安装后， 冷却器的最高油面 与变压器油枕 的最低油面位差应大于 5 0 0 m m， 否 则易造成涡流吸空的现象 ， 使瓦斯继 电器 中气体增 加。 本文只是粗谈了变压器冷却系统改造的必然及 改造注意的事项。当然， 在实际操作中， 必须一台一 策， 以确保改造达到理想的效果。 收稿 日期 2 0 0 4 - 0 5 - 2 5 作者简介 黄岩松 1 9 7 0 一 ， 男， 1 9 9 2年毕业于沈阳高等工业专科学 校工厂供电专业． 工程师． 现从事变配电运行及维护技术工作。 维普资讯