变压器冷却器的风冷改造.pdf

4 8 水 电站机电技术 2 0 0 4年第 5期 变压器冷却器的风冷改造 杨德富 李建 国 潘家 口水力发电厂，河北 迁西 0 6 4 3 0 9 摘 要 结合潘家 口水电厂， 介绍变压器强油循环水冷却器风冷改造 的可行性和必要性。 关键 词 变压器 ； 冷却器 ； 水冷 ； 风 冷 ； 改造 中图分 类号 - TM4 1 1 文献 标识 码 B 文 章编 号 1 6 7 2 --5 3 8 7 2 0 0 4 O 5 0 0 4 8 --0 2 作为输变电重大设备之一的电力变压器， 在其 运行过程中， 由于铁芯、 线圈等元件的热损耗 ， 将在 变压器内部不断地产生很多热量。为使这些热量从 变压器 内部及 时有 效地 散发 出来 ， 对 大型 变压器 来 讲 ， 一般都配装强油循环的冷却器， 对变压器油进行 循环冷却 ， 以保证变压器在一定温度下的安全运行 ， 因此 ， 冷却器是变压器重要的辅助设备之一。 引起 变压器运行温度 变化 的原 因主要有变压器 的损耗和环境温度。变压器损耗包括变压器的空载 损耗和负载损耗， 其空载损耗在变压器投运后就一 直存在 ， 负载损耗则随变压器所带负荷的大小而改 变。负载越大， 则损耗越多， 变压器的温升就越大； 负载变化越 大 ， 变压器 的温 度变化 就越 大 。大 型 电 力变压器运行中所带负荷随时都在发生变化 ， 尤其 是水力发电厂调峰机 组 的升 压 变压器 ， 每 日所 带负 荷在一定范围内多次调整 ， 使变压器损耗也随之发 生变化 ， 从而造成变压器油温的变化； 另外 ， 环境气 温的波动 ， 也会 引起 变压器 油温 的变化 。如果 变压 器油温经常和大幅度变化 ， 对变压器的安全经济运 行和使用寿命将产生较大的影响。 1 变压器强油循环水冷却器风冷改造的可 行性和必要性 早期的大型变压器一般配备若干台强油循环水 冷却器， 一般有“ 工作” 、 “ 辅助” 、 “ 备用” 工作状态。 工作状态的冷却器长期运行 ， 运行人员通过调整水 压和油流来控制和调整电力变压器冷却装置的输出 功率尽可能与变压器的总损耗相等 ， 进而稳定变压 器 的温度 ； 当变 压 器负 荷 电流 大 于 7 O I e或 上 层 油温高于某一定值时辅助泵 自动投入运行， 如果运 行中的油泵出现油流异常则备用油泵启动。 上世纪 9 O年代初 ， 国 内强油循环 风冷却技 术 日 臻成熟， 冷却器采用钢铝复合冷却管， 以钢管为基 础 ， 在钢 管上经复合轧制 出铝翘片 ， 并且基 管采用 了 带有内肋的异型钢管， 这种 内肋管提高了冷却器油 侧的传热面积 ， 传热效率高， 辅机损耗小， 防腐性能 高， 外形整洁美观， 低噪声。冷却器油密封处多采用 焊接结构 ， 冷却器的渗漏点大为减少。 2 潘家 口水 电厂主变压器冷却系统改造 潘 家 口水 电厂 1号 主变 压 器 型 号 为 S S P 3 1 8 0 0 0 0 ／ 2 2 0 ， 空载损耗 1 8 o k W， 短路损耗 5 4 9 k W， 总 损耗 7 2 9 k W。原冷却方式为强迫油循环水冷却， 装 有 Y S B 一3 0 0型水冷却器 4台， 单台冷却器额定油 流量 8 0 m。 ／ h ； 额定水 流量 3 0 m。 ／ h ， 主 变潜油泵 电 动机功率 1 3 k W， 已运行二十余年。 虽然该冷却系统冷却效果尚可， 但也存在着许 多问题 和不足 ， 主要表现在 1 运行过程 中油压必须 大于水 压 0 ． 0 8 MP a以 上， 水压调整难度大且不稳定 ， 若冷却器内管路渗油 或破 裂将造成 主变进水的恶性事故 。 2 潜油泵 的运 行 工况 复杂 ， 环 节众 多 ， 特别是 差压继电器、 油流继电器等 自动化元件性能差， 误 动、 拒动频繁 ， 故障率高， 严重影响冷却系统运行的 可靠 性 。 3 冷却器油路接头多， 渗漏严重， 油渍遍地， 虽 经多次查找漏点、 堵漏、 防渗， 仍不能够解决这一严 重影响安全文 明生产 的老大难 问题 。 4 油泵品质差， 时有研瓦现象， 如果金属屑进 入主变后将严重影 响 主变油 质 ， 威胁 主 变的安 全运 收 稿 日期 2 0 0 4 0 9 0 3 作 者简介 杨德 富 1 9 5 7 一 ， 男 ， 潘 家 口水 力发 电厂厂 长 ， 高级 工程 师， 从事水电厂生产技术管理工作 。 维普资讯 2 0 0 4年第 5期 水 电站 机 电技术 4 9 行 。 5 运行成本高， Y S B一3 0 0冷却器每台油泵电 机功率为 1 3 k W， 平时两台运 行， 则 功率为 2 6 k W。 另外 ， 冬季冷却器室需加装众多的电热取暖设备 ， 耗 电多且维护量大； 同时水冷方式还要消耗一定的水 资源。 鉴于上述原因， 我们决定对主变冷却器进行风 冷改造 。 本改造项 目选用 Y F 1 2 0 0型冷却器 6台， 单 台冷却器油流量为 8 0 m。 ／ h ， 采用集 中冷却 方式。 每台风冷却器包括 一台潜油泵、 两台风扇、 一台油 流继 电器 、 两只蝶 阀及一个散热器 ， 油泵 电动机功率 3 k w， 两台风机电动机各 1 ． 1 k w。全部冷却器安装 在主变高压侧位置。 新冷却器投运后， 其各种优点充分显现 1 风冷却器密封性能好。该种冷却器只有进 出油两个密封口 法兰橡胶垫密封 ， 其他部分均采 用焊接密封连接， 可能的渗漏环节降到最少。 2 现场环境极大改善， 整个系统控制简化。 3 运行安全可靠 ， 冷却效果 良好， 彻底消除了 油混水的事故隐患。 4 风冷却器运行维护简便 ， 运行维护量小， 无 需保温防冻措施。运行过程中无需特殊监护 ， 其油 泵、 风机一般 5年以上检修一次。 5 风冷却器运行成本低。 每台风冷却器所配油泵、 风机的电机总功率仅 为 5 ． 2 k w。原冷却器常年有两台运行在工作状态， 耗费电能 1 3 X 2 4 X 3 6 5 X 2 2 2 7 7 6 0 k w h即 2 2 ． 7 7 6 万 k w h ， 机组负荷或主变温度达到设定值 时， 辅助泵运行， 还要耗费一定的电力。而新冷却器 也基本是 常年两 台运行 ， 高温 季节适 当增加 运转 油 泵或风扇 ， 这里按三台冷却器计算 ， 5 ． 2 2 4 X 3 6 5 3 1 3 6 6 5 6 k W h即 1 3 ． 6 6 6万 k W h ， 2 2 ． 7 7 6 1 3 ． 6 6 6 9 万 k W h 。另外 ， 水冷却器每年耗费水 资源 3 0 X 2 43 6 5 X 2 5 2 5 6 0 0 m。 ， 即约 5 0万 m。 ，按机组的设计耗水率为 6 m。 ／ k W h计， 这又是 5 2 5 6 0 6 8 7 6 0 k W h l 同时考虑到原水冷却器也 有辅助泵运行和冬季取暖的情况， 所以每年节电 1 0 万 k W h以上 。 但运行过程中也暴露出一些问题 1 原设计的每台冷却器油泵和两台风扇的投 入和退 出是 同步 的 ， 这 就不 可避 免地 要 出现增 加一 台温度偏低 ， 减少一台主变温度又偏高的现象。 2 冷却器的控制回路基本重复了以前的设计 ， 没有结合机组的计算机监控系统实现智能化控制， 自动化程度还显偏低。 针对上述缺陷， 我们对电气回路进行了改进， 即 在 6台冷却器的 1 2台风扇前各加装一支空气开关， 进而实现油泵和风扇的任意组态运行， 可以通过投 切任何一台油泵或风扇来调整变压器的运行温度。 得益于我们成功利用 GE一9 0 3 0 P L C对机组 辅助设备进行控制的成功经验 ， 我们计划利用 P L C 对主变冷却器进行控制。 将变压器常规风冷控制回路的控制接线和各油 泵 、 风扇 的状态 接点以及变压器上层油温 、 变压器环 境温度、 变压器负荷 电流、 电源 电压等模拟量接入 P L C， 由可编程序控制器对运行中的油泵和风扇进 行控制， 以达到调节冷却功率的目的。 公 伯 峡 首 台机 组 发 电 中 国水 电装 机 突 破 一 亿 千 瓦 西电 东送 北部 通道 骨干 电源点之一 的公伯峡 水 电站首 台 3 0万 千瓦机 组 日前投 产发 电。中国 电力 企业联合会宣布， 至此， 我国水电装机突破 1 亿千瓦， 居世界第一位。 公伯峡水电站是国家西部大开发西电东送北部通道的重点工程， 也是黄河上游龙羊峡至青铜峡河 段梯级规 划 中的第 4座百万千 瓦以上 的大型水 电站 。 公伯峡 电站 于 2 0 0 1年 8月 8日正式开工 ， 2 0 0 2年 3月 1 8 日实现截 流 ， 2 0 0 4年 3月 9日一 号发 电 机 组完成 定子 吊装 ， 工程计 划于 2 0 0 6年竣 工。公伯峡 电站建成后 ， 总装机容量达 1 5 0万千瓦 ， 年平均发 电量为 5 1 ． 4亿 千瓦时 ， 电站水库 总库容 6 ． 2亿 立方 米， 为 日调 节水库 。一 号机 组装机容 量 3 0万千 瓦， 并 网发 电后 ， 每 天可向西北 电网输 出电能 7 2 0万千瓦时。 公伯峡水电站采用了H9 0 0 0 V3 ． 0系列计算机监控系统， 实现 了与首台机组发 电同步投运， 并实现 了与西北 电网调度 E MS系统和 青海省调 自动化 系统的通讯 。尤其 实现 了黄 河上游梯调 H9 0 0 0 C AS 自 动化 系统对公伯峡 的“ 四遥” 功能 ， 创 国 内大型水 电机组远方 实时控制 与机 组发 电同步投运之先 河。 王德宽 维普资讯