220kV变压器老式风冷却系统的改造.pdf

第 4 1 卷第 1 2期 2 0 0 4年 1 2月 壹 珏嚣 7 4围 力 V o 1 ． 4 1 N o ． 1 2 D e c e mb e r 2 0 0 4 2 2 0 k V变压器老式风冷却系统的改造 王忠毅 成都电业局 ，四川 成都 6 1 0 0 1 6 摘 要 通过变压器新旧风冷却器性能的对比， 对老式风冷却系统改造的设计方案、 改造效果进行了探讨。 关键 词 风 冷却 器 ；变压 器 ；改造 中图分类号 T M4 0 3 ． 9 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 8 4 2 5 2 0 0 4 1 2 - 0 0 3 9 - 0 3 1 前言 变压器冷却系统的冷却效率 、冷却系统的损耗 情况、 风扇及电机运转噪声的高低 、 冷却系统的渗漏 油情况等都对变压器安全 、经济运行产生影响。目 前 ， 电力系统中运行时间达 1 5 年的变压器数量还相 当多， 这些变压器的冷却系统大多结构型式陈旧、 渗 漏点多 、 运行损耗大 、 噪声高、 冷却效率低 ， 特别是经 过十多年的运行后，冷却器各部分有可能出现了或 大或小 的问题 ， 有 的甚 至已严重影 响散热效果 ， 使变 压器运行 时的不安全 因素增 大。 因此 ， 应对于这些老 旧的冷却系统进行改造， 以提高其冷却效率 ， 使变压 器运行 时的温升不会过高 ， 保证变压器安 全运 行 。 目前，国内大功率风冷却器的制造技术已趋于 成熟， 各制造厂商已在冷却器材料的选择 、 结构型式 的改进 、 制造工艺的改 良等方面作了大量的研究。 对 冷却器相关附件的制造 ， 如风扇叶片、 电机、 潜油泵、 油流继电器等， 各制造厂商也给予了足够的重视。 这 些条件的具备使各运行部门对老旧变压器冷却系统 的改造成 为可能 。 2 改造前冷却器存在的问题 目前 ，不少运行中的冷却器部分部位存在轻微 的渗油情况 。 经过十多年的运行 ， 冷却管与缠绕其上 的波纹 片问已逐渐产生 了少量 的缝 隙 ，再加上运行 中积尘 ， 降低了冷却器的散热效果。此外 ， 风扇因运 行时间长 ， 故障率高 ， 需经常进行修理 ， 维护工作量 大。控制回路 、 电源回路中， 已有部分元器件及线缆 出现老化现象 。 尤其在夏季高温负荷时 ， 环境温度达 到 近 4 0 c 【 ， 变压 器接 近 满 负荷 运行 ， 其运 行 时 油温 接近 8 0 c 【 ， 整个风冷却器系统的冷却效率已不能满 足变压器安全运行 的要求 ， 对变压器 的安 全运 行 、 使 用寿命 均存在 较大影响 ，因此确有 必要 对风冷却器 进行改造 ， 以提高其冷却效率。 3 冷却系统的改造 在进行老旧变压器冷却系统的改造时，必须充 分考虑变压器的型式 、 容量 、 损耗值 、 冷却 系统管路 布置形式 、 原冷却器型式及数量 、 原潜油泵型式及转 数。在对变压器原有冷却系统及其运行状况进行全 面调查后 ， 合理选择改造用的新式冷却器型式 、 冷却 器 容量 、 数量 、 安装 及布 置方式 ， 注 意风扇 及 电机参 数的匹配、 相关附件 如潜油泵 、 油流继电器等 的选 择 。在作 好相关 改造方案 的设计后 ， 在施工过程 中 ， 还应 妥善安排施工工序 ， 严把施工工艺关 ， 以确保整 个冷却 器改造 过程的安全及达 到改造效果 。 下面以某 2 2 0 k V变电站 的一台 1 5 0 MV A主变 压器冷却系统的改造为例 ，对变压器冷却系统改造 的设计流程、 施工方案及改造效果进行探讨。 3 ． 1 主 变压器 主要参 数及 风冷 却 器的主 要技 术性 能 变压器型号为 S F P S Z 7 1 5 0 0 0 0 ／ 2 2 0，为三相三 绕组 有载调压 电力变压器 ，为强 迫油循 环风冷却方 式 。 变压器 的电压 比为 2 2 0 8 x 1 ． 5 ％ ／ 1 2 1 ／ 1 l k V， 负 载损耗为 6 5 1 ． 3 k W， 空载损耗为 1 5 2 ． 3 k W。 变压器总 质量为 2 2 0 t ，其中油质量为 5 2 t 。该变压器于 1 9 9 0 年投 入运行 ， 至今 已安 全运行 1 4年。 该变压器原有的风冷却器总共 1 2 组 ， 每组有风 扇 4只， 为垂直安装方式 ， 两边各 6组排在变压器的 高低压两侧。 原有风冷却器的型式为 Y F l O 0 ／ 3 8 0 ， 额 定 容量 为 l O O k W ， 额 定} 由流量 为 4 0 m ／ h， 额 定 风流 量为 4 x 5 6 0 0 m Vh ， 总的冷却容量为 1 2 0 0 k W。 其冷却器改造前的安装布置图如图 1 所示。 该变压器的 Y F l O 0 ／ 3 8 0风冷却器结构 比较 陈 维普资讯 变 区嚣 凳叭巷 图 1 改造前 冷却 器的 安装布 置 图 旧， 为三回程风冷却器 ， 其冷却管采用铁管绕波纹 片搪锡制成 ， 两端管头在管板上焊接 ， 工艺十分落 后 ， 平均 噪声 水平大约为 7 5 d B A 。 原 采用 的潜 油泵 型式为 B L B 一 1 5 ／ 4 0 3 ， 转速 为 1 4 2 0 r ／ m i n ，扬程为 1 5 m，流量为 4 0 m 3／ h ，功率为 3 k W。 有关规定要求， “ 油泵转速应低于 1 0 0 0 r ／ m i n ” 。 为满足此项要求 ， 于 2 0 0 1 年用 6 B 4 5 1 0 ／ 3 V型潜油 泵来替代原潜油泵 ， 该油泵转速为 9 6 0 r ／ m i n ， 扬程 为 1 0 m， 流量为 4 5 m 3／ h ， 且替代后对冷却器冷却效 果 的影 响不大 。 3 - 2 新型 冷却器的主要技 术特 点 近几年通 过引进 、 消化 和吸收 国外先 进技 术和 开展技术改进 ， 我国的冷却器制造技术已有了极大 的提高 。 ’ 目前 国 内较多 的冷却 管采用 纯铝 材料 ， 由铝管 整体轧翅成型 ， 其具有均匀 良好的导热性能 、 较强 的防腐耐磨性 。铝轧制片的冷却管两端在多孑 L 板上 胀接成型 ， 多孑 L 板孑 L 内有镶嵌槽 ， 冷却管与多孑 L 板 采用二次胀管技术连接 ， 固定成整体。 冷却器采用管束单通道回路， 管内壁开有凹槽 以增大散热面积 ， 管内装有扰流丝 ， 扰流丝将流入 冷却管的热油不断扰动 ，改变油在管 内的位置 ， 达 到提高冷却效果的目的。 冷却管问除采用凹槽结构胀接外 ， 还在冷却管 内端部用钢衬套二次加固。冷却器用钢板部分均经 过酸洗 、 磷化或喷沙处理 ， 这样整台冷却器既具有 良好的防腐性能又可保证不渗漏油。 这种新型风冷却器具有噪声低 、 功率大 、 散热 能力强和高轧翅铝冷却管单回路结构的特点。由于 其功率大 ， 不但可减少冷却器组数 ， 还可减少渗漏 和维护工作量 。 附件部分 ， 如油泵采用低转速 、 低扬程优质泵 ； 风机为大风量 、 低转速 、 低噪声新型风机 ； 油流继电 器采用密封性能好 、 可显示油的流动状态的新型设 计 型式 。 3 ． 3风冷却器改造 的方案设 计及实施 从需改造变压器的实际参数及原冷却器安装 形式来考虑 ，拟采用新型的 Y F Z L 一 2 0 0 k W 风冷却 器 。该 冷却器 每组有 风扇两 只 ， 每组 的冷却 容量 为 2 0 0 k W，可 采 用 6组 ，总 的 冷 却 容 量 可 达 到 1 2 0 0 k W 。 冷却器组数的选择按以下公式计算 使用 风冷 却器 台数 裕 度 系数 变 压器 7 5 ℃时 总损耗 k W 所选用的单台风冷却器额定冷却容量 本例 中的主变 负载损 耗为 6 5 1 ． 3 k W，空载损耗 为 1 5 2 ．3 k W， 总损耗为 8 0 4 k W。裕度系数取 1 ． 1 5 ， 计 算 可得 风冷却器 台数 1 ． 1 5 8 0 4 k W 2 0 0 k W 5组 ， 另加 1 组 备用 ， 共 6组 。 Y F Z L 一 2 0 0 k W 风冷却器冷却管是高轧翅铝管 ， 散热快 ，翅片高度增大为 9 m m 原冷却管高度为 5 mm ， 增大 了冷却散 热面积 ， 提 高了散热效果 。 风扇风叶的直径增大 ， 提高了其效率 ， 转速降 低 ，噪声减 小 。风扇 转 速为 5 5 0 r ／ m in ，风量 为 2 3 0 0 0 m 3 ／ h ， 噪声为 6 3 d B A ， 风叶采用机翼型铝合 金风叶， 重量轻 ， 运行可靠 ， 寿命长， 外形美观， 附件 少 ， 维护简单 。 冷却器的潜油泵符合 1 0 0 0 r ／ m i n以下的要求 ， 转速为 9 0 0 r ／ m i n ，功率为 2 ．2 k W，扬程 5 m，流量 1 0 0 m ／ h ， 结构小 ， 渗漏点少。 改造后 冷却器 的安装布置 图如 图 2所示 。 在实施 改造时 ， 应 注意变压 器油 汇流母 管 的设 计。因原冷却器无汇流母管 ， 改造后冷却器组数减 少 ， 则 必须增设 汇流母 管 。可采 用无缝 钢 管制成 汇 流母 管 ， 减 少一 般方 形 汇 流母 管 的焊缝 ， 也就 减 少 了渗 漏 。 实施改造时 ， 还需对相关的控制 回路和二次信 号 回路进行更新 ， 对冷却器控制 回路 、 风扇及油泵 控制回路 、 冷却器相关报警和跳闸信号回路都应合 图 2 改造后冷却器的安装布置图 维普资讯 第1 2 期 王 忠 毅 2 2 o k v 变 压墅 墨 墨 塑 垫 堕 理设计 ， 认真施工 ， 确保改造后各项功能的实现。 4 改造后的实际效果分析 改造 后经过 近一年 的运行 ， 对该 主变各 运行参 数 与改 造前 进行 了对 比 ，以便 对改 造效 果作 出分 析 。 1 冷却效果 更 新改 造后 ， 同样负 荷 和环 境 温度 下 ， 变压 器 运行时的油温平均下降 l 0 ℃- 2 0 C。特别是在夏季 高温 负荷 时 ， 由于环 境温 度 达到 4 0 ℃左 右 ， 改 造前 变压器在接近满负荷时油温将达到 8 0 ℃以上 ， 而采 用新的冷却器后 ， 油温在 7 0 ℃- 7 5 ℃， 冷却效果明显 增强 。 2 运行时 的噪声 由于每组冷却器风扇数量 由改造前的 4只减 少为 2只， 可使噪声下降近 2 d B A - 3 d B A 。而改造 后 新 的冷 却器 所 配备 的低 噪 声风 扇 又 比原 来 的风 扇噪声低 3 d B A ～ 5 d B A 。 再加上达到同样的冷却效 果 所用 的冷却器 组数减 少到原来 的一 半 ， 所 以改造 后的冷却器组工作时噪声比原来要低 6 d B A ～ 8 d B A 。 3 整个冷却器系统 的损耗 由于 采用 的新 型 冷却 器 相 关 附件 的损 耗 均较 低 ， 同时油 泵 和风 扇 数量 大 大减 少 ， 也 就 减少 了整 个冷却器的损耗， 由改造前 的近 5 0 k W， 减少到改造 后的约 2 6 k W， 下降了 2 0 k W 左右。这对于长期运行 的变压器来说， 无疑是降低 了不少的电能损耗。 4 冷却器 系统 的运行 、 维 护工作 量 由于改造后的冷却器只采用了 6台潜油泵 ， l 2 台风 扇 ，相 比改造 前 的 l 2台潜 油泵 ， 4 8台风扇 而 言 ， 其运行维护工作量将大大下降。同时所选用油 泵 、 风扇的结构新 、 转速低 ， 所以冷却器出现问题的 可能性也将大大减少。 5 冷却器的渗漏点 老型号冷却器本体连同附件的密封面多 ， 很容 易渗漏。改造前冷却器组管子头总数为 2 0 0 0多个 ， 改造后冷却器组管子头总数降为 1 0 0 0多个 ，数量 减少很多。新的冷却器上 、 下集油盒处采用钢板弯 制后焊接 ，减少了老型号冷却器的钢板拼焊现象 ， 缩短了焊缝。因此改造后整个冷却器的渗漏点数 目 减少很多 。 5 小结 部 分早期 强 油循 环 风冷 却 变压 器 采 用 的老 型 号冷却器由于存在冷却效率降低 、附件易出现故 障、 漏点较多、 检修和维护工作量大等问题， 可能影 响变压器安全运行， 各运行单位可以实施冷却系统 改造。从新旧冷却器性能对比、 改造方案设计、 改造 效果分析等方面来看 ， 改造老式风冷却器是保证主 变压器安全 、 可靠运行 的有效方法 ， 是运行单位解 决变压器冷却系统效率降低的有效途径。 I mpr o v e me n t o f Ol d Fo r c e d - Ai r Co o l i n g S y s t e m o f 2 2 0 k V Tr a n s f o r me r WANG Zh o n g- y i C h e n g d u E l e c t r i c P o w e r B u r e a u ，C h e n g d u 6 1 0 0 1 6 ，C h i n a Ab s t r a c t B y c o n t r a s t o f t h e n e w f o r e e d a i r c o o l e r i n t r a n s f o r me r s t o t h e o l d o n e ， t h e d e s i g n a n d e f f e c t o f i mp r o v e me n t o f t h e o l d f o r c e d ～a i r c o o h n g s y s t e m a r e d i s c u s s e d ． Ke y w o r d s F o r c e d a i r c o o l e r ；T r a n s f o r me r ；I m p r o v e me n t 收 稿 日期 2 0 0 4 0 2 1 4 作者简介 王忠毅 1 9 7 3 一 ， 男 ， 四川富顺人 ， 成都电业局技术人员， 从事高电压技术 、 变压器技术及变电检修管理工作。 维普资讯