大型变压器冷却器的维护和改造.pdf

第 3 8卷第 】 2期 2 0 0 1 年 l 2月 空压卷 田船 卿 V O l 3 8 N O 1 2 O e c e mb e r 2 0 0 】 疆 拇 啦 大型变压器冷却器的维护和改造 余 维坤 葛洲坝电厂 ， 湖北 宜昌 4 4 3 0 0 2 摘 要 舟绍了主变压器在水电厂实际运行中的维护和净却嚣技术改造情况． 从应用的角度提出了大型变压嚣 峥却方式选择和运行维护的要点。 关键词 大型 变压 器； 冷却方式 ； 风冷 ； 水冷 ； 改造 中图分类号 T M 4 0 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 8 4 2 5 { 2 0 0 1 1 2 0 0 3 3 0 4 l 前言 对于小型变压器而言 ， 依靠 自然散热就能保证 正常运行。而作 为大型 电厂的主变压器 ， 由于容量 较大， 散热的问题比较突出， 一般采用强迫油循环冷 却方式。大型变压器的抟却方式目前主要有水冷和 风冷两种 ， 二者各有利弊。在生产实际中， 可以见到 变压器的冷却方式由水冷改为风冷的报道 ， 也有风 冷改为水冷的报道。水冷的效率无疑高于风冷 ， 但 在不同的地点其实际运行情况可能大相径庭。与大 型变压器本体相比， 变压器的抟却从制造上来说 ， 技 术上几乎不构成很大难度， 而在实际 中， 却往往会影 响变压 器的稳 定运行 Ⅲ一 p p 表 3感应 状态下测量三相局放值 施加电压 m 目 ， ⋯l 兰 竺 『 A相 l B相 J c相 2 如 3 j 2 1 2 1 虱 焉 圈 3 单相局部放电测量值 验， 试验线路参照图 3 ， 结果详见表 4 由表 4发现 B、 c相无局部放电． A相在末端接地时放 电明显 ． 从 而判定 A相绕组放 电， 并且是 A相始终有局部 缺 陷。 为进一步证实试验判断的准确性， 我们拆除上 铁轭， 吊出 A相 高压绕组后检查发现 ． 在 A相绕组 的上半部大约 1 0 c m处有一个 1 0 m 左右的浇注缺 以葛洲坝电厂主变压器冷却器为例， 葛洲坝投 入运行的 2 2 0 k V主变压器有 7台， 其 中两台为 S S t 3 2 0 1 1 0 0 t 2 2 0型， 5台为 S S P 31 5 0 0 0 0 ／ 2 2 0型， 其冷 却方式原订货时要求 为强油水 玲； 5 0 0 k V主变压器 也有 7台， 其中3台为 日立 的 3 0 0 M V A变压器， 4台 为国产 的 S F P一3 0 0 0 0 0 ／ 5 0 0型， 这 7台冷却方式均 为强油风冷。应该说 ， 这两种不 同的冷却方式对于 同一地域来说具有较强的可 比性运行 的结果表 明 ， 风冷的冷却方式比较稳定 ， 而水冷的冷却方式则 问题较 多 。 2 水质对主变水冷的影 响 葛洲坝电厂主变 冷却 用水与机组冷却用水 同 表4 单 相 局 部 放电 剥 量 值 草 位 B C 施加 试验时 A相 x相 B相 Y相 C相 z相 电压 间／ mJ n 接 地 接地 接地 接地 接地 接地 2 3 5 0 】 5 5 0 l 1 Uq ／ k V l l U。 ／ k V 9 7 5 陷 ， 正是 由它对低压绕组放 电。换 A相绕组后再次 试验， 局放为 2 p C ， 产品局放试验合格 。 3 结束语 综上所述可见， 当产品发生局放故障时 ， 可通过 单相试验确定相别； 通过感应状态下三相局部放电 试验可确定局部放 电类型 主绝缘 间放电或纵绝缘 问放 电 。 维普资讯 变压器 第3 8 卷 源 ， 取 自经粗 略过 滤 的 江水 ， 而长 江水 质 较差 ． 水 中 含沙量较高 ， 杂质 、 漂浮物较多， 尤其是在汛期， 电厂 泄洪闸右侧水中泥抄含量很高 ， 而左侧漂浮物很多。 2 2 0 k V主变压 器 即位 于左 岸 侧 ， 水 中泥 沙 杂 物经 常 造成水冷却器的冷却水管堵塞， 影响冷却效果。为 了提高水冷却的效率， 曾先 期对主变水冷却系统进 行了加装正反向倒换供水 系统的改造， 使 冷却器供 水可 反向冲淤． 并将冷却器的冷却水管 由黄铜管 改成了抗腐蚀 性能更好的紫铜管； 后 又在供水 回路 中增加了两台冷却供水泵以增加供水量和保证冷却 水的压力 ， 取得 了一定 的效 果 。但 每到 汛期 ． 水玲 却 器水管堵塞 的现 象 依然 未 减 显然 ， 在 长 江 这种 泥 沙杂物较 多的情 况下 自然 取水 ， 水 冷 的效 果 会大 打 折扣 反观 5 0 0 k V变 压器 风冷 的情 况 ， 除 了定期 用 水冲洗冷却器外 ， 而不需对冷却系统作其它的维护 ， 基率上能保 证 变 压器 在额 定 水平 运 行 。相 比之 下 ． 风冷冷却方式表现出了很强 的优势。 长江之 中的泥沙对冷却器 的铜管磨 损量也较 大 ， 尤其 是进水 口。在 运 行 中铜 管破 损 的结 果 不是 导致变 压器跑油 就 是水 混 进 变 压器 内 ， 都会 严 重威 胁 主变 的运 行。 3 潜油泵对主 变的影响 潜油泵的质量对主变运行影响的程度可能是始 料不及的。葛洲坝电厂仅有 的两次主变 水冷方式 事故都与潜油泵密切相关 ， 主要是轴承和叶轮的磨 损 。1 9 8 3年某台主变在低压侧汇流排处发生短路 ， 检查冷却器时发现 4号泵 叶轮 已经严重磨损， 叶轮 边缘还有 即将掉 下 的铜丝 ， 在 冷却 器 内部 也发 现 有 铜丝 。可 推断 ， 正是在这些叶轮磨损下 ， 叶轮边缘 磨下 的铜 丝 随 油 流进 变 压 器 本 体 内 部 ， 造成 内部的相间击穿。还有 1台主 变的 1 台潜油泵， 在小修 中发现其轴承 的 内外 圈均已磨去 1 ／ 3 ， 滚 珠也 破裂 。显 然 ， 这些金 属 末屑 已随 油 流进 人 变 压 器 本体 内为了避免 发生事故 ， 被迫将变 压器停运大修。可见， 在实际运行中， 潜 油泵的优劣已构成了整个变压器稳定运 行的瓶颈， 尤其是对高转速油泵 ， 其故障 率更高困此 ， 无论是采用风冷还是采 用水冷 ， 都应 提 高对 潜 油 泵质 量 重 要性 的认识 ， 这对变压器制造厂家选配配套 产品和对电力系坑的实际运行维护都是 很重要的。对于目前系统中运行的如转 速为 2 9 0 O f ／ ra i n的 高 转 速 潜 油 泵 ， 在有 条件的情况下， 建议进行技术改造。 4 2 2 0 k V主变冷却器的改造 由于变压器水冷系统本身存在诸多歃陷 ， 加之 主变的水冷却器及潜油泵均系 7 0年代末产品 ， 质量 较差 ， 又周长江水质较差 ， 造成水冷 系统堵塞， 并根 据 5 0 0 k V变压器风冷的运行情况 ， 因此对 2 2 0 k V主 变进行水冷设备改造已是势在必行。固水冷却器漏 水使水进人主变及潜油泵 ， 以及叶轮 磨损使铜屑进 主变 ， 从而造成 了主变压器的事故， 这对单元接线 的发电厂来说可谓损失惨重。为了避免更大的经济 损失 ， 提 高冷 却系 统 的安 全可靠 性 ， 我 们参照 了 5 0 O k V主变 压器的风 冷器 ， 执 1 9 8 g年 开始逐 年对 2 2 0 k V主变压器冷却系统进 行改造 ， 将 2 2 0 k , 主变 压器的水冷方式改成风冷方式。 1 改造情况 两台型号为 S S P 32 0 0 0 0 0 ／ 2 2 0的主变 ， 原各 配 套 5台 3 0 0 k W 水 冷 却器 ， 5台 S S P 3 1 5 0 0 0 0 ／ 2 2 0的 主变各配套4台3 0 0 k W 水冷却器。根据 5 0 0 k V变压 器的运行情况， 均改为风玲方式， 仍选用冷却容量为 3 0 0 k W 的风冷却 器 ， 型号 选用 日产 的 N E F P一3 2 L F T ， 这种冷却器的泵具 有油循环量大、 转速低 、 出 口压力低等优点 ， 从而可避免变压器油箱内油流速 过大、 潜油泵轴承磨损 量大及油泵负压带空气等 不安全 因素 。 两种冷却器的技术参数 比较见表 1 2 改造后风冷与水冷的比较 a ． 改造 后 风冷 系统油 路 管长 度减 为水冷 的 6 O ％， 弯头减少了 8个 ， 使油流阻力减少 ， 在一定程 度上碱小了油管中油流 的压力损失。 表 】 两种冷却器主要参数 比较 【 水降却器技术参数 风冷击 u 器技术参数 型 号 Y S B一3 ∞ 型号 N E F P一3 2 I 兀 额定玲却容量／ k w 3 ∞ 额定拎却容量／ k W 3 ∞ 有效玲却面积， m 3 9 ． 3 有数拎却面积， m 2 3 5 7 额定水流量， - h 3 0 额定空气菰量 m 1 - h 4 5 0 ∞ 额定A 口水温， 2 5 额定空气输温度， ℃ 2 0 额定平均油温， 6 0 额定空气l 由出温度， ℃ 4 0 5 最小油亦压差／ k F a 7 8 4 额定辖油温， ℃ 6 0 揖 高允许水压， k P 日 7 8 ． 4 额定输 出油温， ℃ 5 6 l 额定油流量， m h 8 0 额定抽 流量， m h l 2 0 潜油泵功率[ k W l 3 潜油泵功率 k W 潜油泵也机转速， m in ‘ 2 9 。 O 潜油泵转速 ， r ra i n 9 0 0 { 潜油泵扬程， m 2 0 潜油泵扬程， m 维普资讯 第 1 2期 余维坤 大型变压器 冷却顺的维护和改造 b实现了主变冷却系统的自动控制 水冷却系统中， 为保证油压太于水压， 在发电机 组开停机时， 往往要手动开停冷却器组。冷却方式 改为风冷后、 主变能够根据机组的启停实现 自动投、 切主变工作冷却器． 并根据主变上层油温和冷却器 是否有故障 自动投切辅助备用冷却器 。 c ． 节能 和减少维 护量 1 5 0 MV A主 变使用 的风冷却 器组消 耗功率 为 2 4 8 k W， 水冷却器组 的消耗功率为 5 2 k W。改造后 ， 每台 1 5 0 M V A主变功率减少 2 7 k W， 此外还省去了水 系统的4台 4 0 k W增压水泵 。葛洲坝 电厂机组年利 用时间高达 8 0 0 0 h以上 ， 因此节能效果显著。与水 冷相 比。 风冷方式的冷却器维护量大为减少 ， 此外还 省去了水系统油水差压装置及信号回路， 在汛期也 无需停机处理冷却器 ， 且变压器场地清洁 ， 无渗漏 ， 运行 环境得 以改观 。 d ． 满足运行 要求 表 2列出了主变改造后在夏季气温较高且机组 满负荷时实测的主变温度参数。 襄 2 两 台主变冷却器改为风冷后的实谢 温度 设备 墙 号 主变窖量 却方式 有功功率 无功功率 l上层油温 环境温度 ／ MV A l ， Mv ， M ， c c ， c c 】 号 变 2 0 0 i风 6 0 5 7 4 3 9 2 号 变 2 0 0 I 7t7 1 6 0 4 9 5 3 9 3 运行维护情况 冷却系统改造后 ， 低转速的潜油泵及风冷却器 本身的运行情况一直很好． 未出现质 量问题。经过 几年的运行， 冷却方 式改造后的 2 2 0 k V主变未发生 因油温高而减负荷 的情况。在主变内部油系统不变 的条件下， 冷却器基本 能够满足运行要求。但由于 南方 夏季 ， 天气 酷热 ， 在 厂 房尾水平 台上 的 7台主变 布置紧凑 ， 主变 中心距在 4 0 m 以内， 致 使在尾水平 台处的环境温度较高 ． 因此大量热风可能又进入冷 却器循环． 在这种情况下， 需要启动全部冷却器。一 天下午 3点， 实测 太阳下直射 温度为 4 3 ％， 太 阳下 曝晒的 2 0 m m厚 的铁板温度为 5 6 t 2 ， 在这种高温季 节． 冷却器组普遍采用的 n I的方式就有些力不从 心。随着运行年限的增加 ， 冷却器的风冷效果已不 如前几年 ， 因此每到汛期 ， 都要加强对变压器的风冷 却器进行水冲洗 ， 以提高冷却器的效率。同时， 采用 自来水 降低尾水 平台的环境 温度。但在酷热的夏 季 ， 散热又成了一个需要解决的问题。从冷却方式 改造后几年运行情况看， 除夏季外 ， 冷却器能够满足 运行要求 。但如果采用 r t 2的方式来配置风冷却 器， 对大型变压器在夏季 特别是在南方 的运行是 很有好处的。这一点在对变压器冷却器进行技术改 造时应作充分 的考虑。从选型设计的角度来说， 针 对产品使用地域的不 同， 灵 活选配冷却器组也是可 行的。笔者认为 从前期投资和运行可靠性来 比较 ， 对于夏季温度高的地区， 风冷却器配置采用 n 2的 方式是比较适当的。 5 水冷冷却 用水冷却虽然有不少缺点， 但本身散热效率高， 所以在大容量变压器的散热 中有不可替代 的优势 ， 因此完善水玲方式是十分重要 的。前已谈到水冷系 统的可靠性对变压器 的安全运行构成制约因素。由 于油压和水压相互 作用在冷却器壁管的两侧， 一旦 管壁出现问题 ． 如油压大 于水压 ， 则变压器油将流 失 变压器会被迫停运； 若水 压大于油压， 则水会进 入变压器本体 内． 造成事故发生 。但是， 只要能有效 地解决制约水冷应用 的几个问题 ， 则水冷在冷却效 果上的优势还是非常明显的 水冷却器 的一个常见问题是冷却铜管与端部胀 口处渗漏。目前已有厂家采用双胀 口结构来解决这 个问题． 即在冷却器的端 部采用承水托板和承油托 板 ． 且两托板间构成密封的隔离室 ， 而散热铜管则分 别与两托板胀接 ， 可有效地防止油、 水 因端部胀口渗 漏而造成的变压器故障。 在水冷方式 的新技术 中， 有一种双管双板式冷 却器。其优点是油和水各行其“ 道” ， 不会出现油、 水 间的相互渗漏 。但这种方式只适合水质好 的地方 ． 因而限制了其应用范围。我们期待厂家能在这方面 有 所突破 。 对于冷却水的防淤问题 ， 国内也有厂家生产出 排沙型的冷却器， 其允许冷却水中的最大含沙量为 5 0 k g ／ m ， 水草纤维当量为 3 m m， 据报道 ， 对这种冷却 器已有成功的使用经验。但 近些年 ， 人为的环境污 染加大 ， 如 长江 中大量废 弃的塑料 制品、 包装用泡 沫、 快餐用碗等物品， 这些东西也不可避免地进入冷 却水系统， 尤其是低水头机组。冷却器是否也 能应 用 自如 ， 还需得到实践的验证。 在国外的资料 中， 还有一种能彻底解决水冷却 器被堵的方案， 即冷却器内的冷却水采用洁净水密 闭循环。另外设置冷却塔来冷却水 ， 冷却塔设置在 河流里面不需维护。由于这种方 式前期成本较高， 因此也可用于厂房内发 电机的冷却用水。变压器冷 却水系统几乎无需维护。但这种系统尚无成熟运行 经验的报道。 维普资讯 第 3 8 卷第 1 2 期 2 0 0 1 年 1 2目 壹珏器 腿 I 彻2 脚 V O 1 ． 3 8 NO 1 2 D E e mb e r 2 0 01 农用变压器火灾多发的原因 薛福连 辽中县化工总厂 ， 辽宁 沈阳 1 1 0 2 0 0 1 前言 变压器是输 配电系统 中极其重要 的电器设备。 由于其 内部的绝缘材料大多是纸板、 木材等有机可 燃材料 ， 以及大量的可燃绝缘油， 因此一旦变压器内 部发生严重过载、 短路， 这些可燃物就会在高温或电 弧作用下分解 、 膨胀以致气化 ， 使变压器内部压力急 骤增加 ， 轻则外泄起火 ， 重则造成 外壳爆炸， 大量喷 油， 燃烧的油流又会使火灾进一步扩大。近年来 ， 全 国各地尤其是在广大农村、 集镇， 许多变压器都已接 近更新年限， 故障不 断。加之部分检修人员业务技 术差， 难以及时消除设备缺陷， 使得变压器火灾时有 发生， 且呈上升趋势。影响了正常生产和人民生括， 造成 了一定的经济损失。为此 ， 笔者分析 了变压器 6 冷却方式的选择 随着 电力系统的发展 ， 机组单机容量不断扩大 ， 相应 主变 压器 的容 量也 在 增 大 ， 散 热方 面 的 问题 因 而也会 与之构成 制 约因素 。 因此 ， 对 用户 而言 ， 也存 在着变压器冷却方式的选择问题。 一 般来说， 在变压器的散热不成为突出问题的 情况下 ， 采用水冷或风冷却是可行的。从可靠性而 言， 采用风冷的方式要好一些。当变压器容量增大 而损耗进一步加大时 ， 风冷的优势将不再明显 ， 水冷 便成为一个较好的选择。如果考虑产品使用的环境 和综台效益， 合理选择冷却方式将大大提高变压器 的运行工况 ， 笔者提出的风冷方式中风冷器配置n 2的方式希望 能引起重视。对于火力发电厂， 由 于机组、 锅炉都需要 洁净水 ， 对水 的需求量很大， 循 环水也较多， 因此 ， 变压器采用水冷方式具有相当的 优势。在水库库容相对较大 ， 生态环境较好的河流， 如清江、 新安江等 ， 由于水质较好 ， 采用水冷方式也 具有很大的优势。而象长江、 黄河这样水 中泥沙、 杂 质多的水电厂 ， 如变压器容量在 4 0 0 MV A以下 ， 则采 用风拎的方式比较经济。对 较大容量的变压器， 采 用风冷却可能会无法满足使用要求而必须使用水冷 方式 采用水冷则应着重考虑冷却器长年运行的防 淤的问题 ， 否则随着运行时间的延长， 将会影响整个 机组 的安全 运行 。 I mp r o v e m e n t a n d M a i n t e n a n c e o f Co o l e r i n La r g e r Tr a n s f o r me r n ，W e i ． ku n C , e z h o u h a P o w e r P l a n t ， Y i c h ang 4 4 3 0 0 2 ，C h i n a Ab s t r a c t T h e s i t u a t i o n s o f t e c h n o l o g y i mp r o v e me n t s o f t h e c o l l e r s a n d t h e ma i n t e n a n c e o f t h e ma i n t r an s f o n me s i n t h e h y d mp o we r p l a n t a r e i n t r o d u c e d T h e e s s e n t i a l s o f c h o i c e of t he c o a l i n g me t h o d a n d the o p e r a t i o n a n d n mi n t e n a n c e o f l a r g e t r an s f o r me r s a r e p r e s e n t e d f r o m a p p l i c a t i o n． Ke y w o r d s L a r g e t r a n s f o r m e r ；C o o l i n g m e t h o d ；F o r c e da b “ c o o l i n g；Wa t e r c o o l i n g ；l m p r o v e m e m 收稿 日期 2 0 0 1 一 叭 一1 5 修订 日期 2 0 0 1 0 5 2 9 作者筒介 余维坤 1 9 6 3 一 ， 男 ， 湖南 省慈利县人 ， 葛洲坝电厂工程师 ， 主要从事 电气 一次设备检修和管理工作 。 维普资讯