主变压器冷却装置控制方式的改进.pdf

3 2 内蒙古电力技术 I N N E R MO N G O HA E L E C T R I C P O WE R 2 0 0 5 年第 2 3卷第 6期 主变压器冷却装置控制方式的改进 Co n t r o l Mo de I mp r o v e me n t o n Co o l i n g Eq ui p me n t f o r Ma i n Tr a ns f o r me r 吕向明， 安治 贤。 冯晓东 内蒙古丰镇发 电厂 ， 内蒙古丰镇0 1 2 1 0 0 【 摘 要】对主 变压器冷却装置控 制方式进行 变 频 改造 的 问题 进行 了探 讨 ，说 明 了主 变压器在 不 同 环境温度 、 不同负荷 、 不同运行工况下， 其温升能保 持在一个相对恒定的范围内，可以延长主变压器的 使用寿命 ， 保证其安全稳定运行 ， 有利 于发 电厂的节 能 降耗 。 [ 关键词】主 变压 器； 冷却装置 ； 控制方式； 变频 改造 【 中 图分类 号1 T M 4 0 3 【 文献标 识 码】B 【 文章 编号】1 0 0 8 - 6 2 1 8 2 0 0 5 0 6 - 0 0 3 2 - 0 2 1 问题 的提 出 主变压器是发电厂的主要大型设备 ，能否保证 其安全稳定运行 ， 对发电厂尤为重要。 主变压器在正 常运行中由于调峰 、 增减负荷等原因， 所带负荷随时 发生变化 ， 尤其对系统中的调峰厂变化更加频繁。 如 丰镇发 电厂 的 l号 、 2号机组 负荷每 日都 在 7 0 ％～ l 0 0 ％之间多次改变 ， 这使主变压器的损耗也随之发 生 变化 ， 从 而 造成 主变 压器 的油 温 的变化 。在 北方 ， 一 年四季环境气温变化很大，也会造成主变压器油 温 的改 变 。主变压 器 油温长 时 间频繁 和 大幅度 地 变 化 ， 对其使用寿命及安全稳定 、 经济运行都将产生较 大 的影 响 。 2 主变压器运行 中油温变化 的原 因分析 1 主变压器损耗 包括空载损耗和负载损耗 引起油温变化。在运行中主变压器的空载损耗一直 存在， 其大小与设计有关。 负载损耗则是随着主变压 器所带负荷的大小而改变 ， 负载越大 ， 损耗越 多， 主 变 压器 的温 升就 越高 。 2 环境温度变化 包括昼夜温度的变化 引起 主 变压 器油 温变化 。 3 季节用 电负荷增长变化大 ， 引起主变压器 油温升高。 如迎峰度夏、 农用灌溉 、 防冻取暖 、 春节等 用电负荷增长快 ， 主变压器的温升就高。 4 电网负荷峰谷差变化大 ， 引起主变压器油 温变化幅度大， 尤其是调峰机组 。 5 冷却装置故障或散热器堵塞引起主变压器 油温 的变 化 。 3 冷却装置配 置情 况和运行 中存在 的问题 3 1 配置情况 为了提高主变压器的冷却效率 ， 减小体积 ， 节约 原材料 ，目前我国 6 0 MV A以上的大型变压器大部 分采用风冷强迫油循环冷却装置。 其配置情况为 根 据主变压器容量的大小 ，配置数组风冷强油循环冷 却装置 ，每组风冷强油循环冷却装置由 l台潜油泵 和 2 3台风扇组成 。运行 中为了满足主变压器的各 种运行工况 ，一般要求冷却器有 l组备 用 ， 1组辅 助 ， 其余冷却器全部投入运行。 3 ． 2 存在 的 问题 丰镇发 电厂现运行 的 S F P 7 2 4 o o 0 0 ／ 2 2 0型主变 压器装有 4组额定冷却容量为 3 0 0 k W 的风扇冷却 器 ， 夏季高温时期 ， 机组满负荷运行时即使主变压器 的冷却装置全部投入 ，其上层油温仍高达 7 0℃左 右 ， 严 重影 响机组带负荷 。 2 0 o 4 - O 6 - 0 9下午 2号主变 压器温度 7 0℃仃 4℃， 负荷由 2 0 0 MW 降到 1 5 0 M W。 有时主变压器的油枕油位高出上限指示范围 ，不得 不进行放油 。 在 夜 间 ， 尤 其是 暴风 雨过 后 ， 由 于负荷 和气 温 的 【 收稿 日期】 2 0 0 5 - I l O 8 【 作者简介】吕向明 1 9 6 3 - ， 男 ， 内蒙古人 ， 毕业于内蒙古工业 大学 电力学院 ， 工程师 ， 现从事发 电厂生产管理工作。 维普资讯 2 0 0 5 年第 2 3卷第 6期 内蒙古电力技术 ． 3 3 骤降 ， 虽然主变压器的辅助冷却器已停运， 但油温仍 下降至 3 0 c I 以下 ， 油温变化的幅度超过了环境温度 的变化。在冬季 ， 特别是寒冷的天气 ， 主变压器负荷 较低时 ， 其油温很低 2 0 c I 以下 ， 油枕油位低于下 限， 有时不得不对其进行补油。 这对主变压器 的安全 运行十分不利 ， 使用寿命也会受到影响。 以上问题都 反映出现行配置的主变压器冷却装置存在着设计和 使用上的问题。 另外 ， 运行在“ 辅助” 和“ 备用” 位置 的冷却装置 投入 和退 出运行 时 ，会造成 主变压 器 内的 油流 量发 生 变化 ， 同时会造 成 温度 的局部 差 异 ， 这对 主变 压器 的正常运行也会有一定的影响。 4 利用变频技术改善主变压器 的运行状况 利用变频技术控制和调整主变压器冷却装置 ， 尽可能使输 出功率与总损耗相等 ，利用主变压器油 温和环境气温进行反馈调节 ，将主变压器的上层油 温控制在一个合适的范围内。具体设想如下。 4 ． 1 保 持潜 油泵 的控 制方 式 的油温 特性 不 变 保持主变压器冷却装置中潜油泵的原控制方式 和原设 计 油温特 性不 变 ，不论 主变 压器 油 温如 何变 化 ， 保证其各部分的油温一样 ， 不产生温度差。 4 ． 2控 制方 式 改为变频 控 制 将主变压器冷却装置中风扇的控制方式改为变 频控制， 变化风扇的风量 ， 调整冷却器的输出功率与 主变 压器 的总损 耗 尽量 相一 致 ，实现 主变 压器 的发 热量与冷却装置的散热量的平衡 ，达到维持主变压 器上层油温恒定的目的。主变压器冷却装置变频控 制示 意 图见 图 l 所 示 。 给定值 一户 ●一 油泵开关副接点 可 编 程 序 控 制 器 P LC 测量变送器 油 泵 蠢 H 图 1 主变冷却装置变频控制示意图 风 扇 1 将主变压器的负荷电流变化作为风扇变频 调速的控制信号。 在运行中， 主变压器所带负荷不断 变化 ， 其总 的损耗也随着成正比变化。 根据这一特点 实现风扇转速不断变化 ， 从而达到风量变化 的目的， 调整冷却器的输出功率 。 2 将主变压器的温度变化信号提供给风扇变 频控制装置 ，在主变压器原来的上层油温测点附近 加装 l 套电阻式温度测量系统 ，设定基准温度为原 温度范围 4 5 ～ 5 5 c I 的平均值 ， 主变压器原有的远 方测温装置不变。 3 将环境温度变化信号提供给风扇变频控制 装置 。在主变压器本体上方或周围加装 l 套用于反 映环境温度变化的电阻式温度测量系统 最好不受 运行设备的影响 。 4 - 3 用 电流 变 送器启 动 “ 辅助 ” 冷 却器 将主变压器原用于启动“ 辅助” 冷却器 的电流继 电器 B F J 改为 电流变送器 ， 将输 出信号作 为调节 变频器输 出的信号源。 4 ． 4 改变风冷控制回路的辅助备用控制接线 将主变压器常规风冷控制 回路的辅助、备用控 制接 线改为 由可编程 序控制器 P L C 加变频 器 V V V F 对运行 中的油泵进行控制 ， 并对风扇通风量 进行 调节 。 5 V V V F输 出特性 的选择 5 ． 1 风机 选择 选择与风机单台功率相匹配的风机 ，用 V V V F 若干台， 其输 出频率可从 5 ～ 6 0 H z 平滑调节。 5 ． 2 用 P L C控 制冷 却 装置 用可编程序控制器 P L C 作为冷却装置的控制 部分 ， 其输入端接各油泵 、 风扇的开关 副接点 ， 反映 各风扇运行状态的变频器工况信号 主变压器上层 油温信号 、 主变压器环境温度信号 、 主变压器负荷 电 流信号和电源电压测量信号等 ； 其输 出端接控制各 油泵及风扇开关的输出设备、变频器输 出调节信号 等。P L C应设置两套， 每套可控制全部冷却装置 ， 均 能反映其运行状态 ， 并通过信号反馈至单元集控室。 正常运行时 ， 每套可控制主变压器风冷装置的 5 0 ％ 风扇运行 ，各冷却装置可经开关切换至任 l 套 P L C 运行 。 5 ． 3 用 P L C调 整 变频 器的输 出功率 根据主变压器和冷却装置 的运行状况 ，由 P L C 及时对变频器 的输 出频率进行调整。 1 根据风机变频器 的输 出特点 ， 按照主变压 器总损耗随负载电流变化确定变频 下转第 4 0页 维普资讯 4 0 内蒙古电力技术 2 0 0 5 年第 2 3卷第 6期 D C S 系统， 电磁阀励磁 ， 停止补水 。见图 4所示 。 图 4冷 却 水 箱 联 锁 保 护 L ADD ER 图 在投入连锁保护 P 0 6 K1 4 7 L L A D D E R的情况 下 ，当冷 却水箱水位低 到 2 0 0 m m时 N L S HX Y L接 通 ， 发 “ 冷却水 箱水位低 ” 信号， 补水 电磁 阀 O N L - S HD C F 动作 ， 对冷却水系统进行补水； 当水位高到 5 0 0 mm时 N L S H X Y H接通 ， 发“ 冷却水箱水位高” 信 号 ， 补水 电磁 阀 O N L S HD C F 失磁 ， 停止补水 。 3改造后效果 1号～ 6号机氢油水连锁保 护系统 ， 通过几次大 修改造现已全部正常投运 ，大大减少了运行人员的 劳动强度 ， 也减少 了检修的维护费用 ， 增强了机组安 全性和可靠性。改造后效果具体表现为 1 音叉开关设 备故障率降低 ， 比较安全 、 可 靠 ， 3 a多没出现过故障。 2 一次元件 的正确选用 ， 使发电机冷却系统 全部投入了连锁保护 ，保证发电机冷却效果在最佳 状 态 。 3 系统设有就地液位监视装置 ， 操作员站也 有液位显 示 、 电磁阀状 态显示， 并设有手动操作等 ， 保证在正常情况下的监视连锁和事故情况下 的保护 功 能 。 存在的问题如下 1 音叉的螺纹与测量筒 的螺纹匹配不好 ， 垂 直位不好固定 ， 需要用生料带或垫片来校正。 2 电磁阀采用粗螺纹 ， 不利于安装， 时常会有 渗油现象。 4 结束语 通过对氢油水保护系统的改造 ，此保护成功地 投入 ，达到了原设计要求 ，节约了大量 的人力和财 力 ， 并满足了安全生产的要求 ， 可谓是一次成功的应 用 。 编辑 王金 丽 上接第 3 3页 器输出基准频率 ， 下限频率可设定为 冷却装置输出功率 主变压器空载损耗时的频率 。 2 根据主变压器上层油温变化与基准温度进 行 比较 ，当上层油温偏离基准温度时对变频器输 出 频率进行调节。 3 根据本地区气温的变化情况 ， 将 年平均温 度和环境温度进行比较 ，对变频器输出频率进行辅 助调节 。 设定环境温度等于年平均温度时 ， 不对变频 器 输 出频率 进行 调节 ；当环境 温度 偏离 年平 均 温度 时， 对变频器输出频率进行调节 。 4 如果运行中某台冷却装置的潜油泵或风扇 发生故障时， P L C可调升其它风扇变频器输 出功率 ， 以保持整个冷却系统输 出功率不变 ，直到故障的潜 油泵或 风 扇恢 复正 常运 行 。 5 装置投 运后 要经 过 实 际测试 最 终确 定 P L C 和 V V V F的控 制特 性 曲线 。 6 结束语 通过对主变压器冷却装置进行变频技术改造 ， 主变压器在 运行中可始终 保持原设计油流 特性 不 变 ， 在负荷变化 、 环境温度变化时， 其上层油温能保 持在一个恒定的温度 ， 可改善主变压器的运行工况 ， 有利 于主 变压 器 的安全 稳定 运行 ，有 利 于延长 主变 的使用寿命 ， 同时也可提高节能效率。 编辑 王金 丽 维普资讯