一、變壓器冷卻系統(tǒng)改造淺談
1 前言
我國上世紀九十年代及以前生產(chǎn)的變壓器中,冷卻裝置一般采用圓管式散熱器和YF-80/380、YF-100/380、YF-120/380多回路強油風冷卻器。變壓器配置的這些冷卻設(shè)備存在滲漏油、噪聲大、冷卻功率衰減嚴重、站用電能損耗高及維護不便等諸多缺陷和問題。為了滿足變壓器安全可靠運行和降低運行成本的要求,需對變壓器冷卻系統(tǒng)實施改造。
2 變壓器冷卻系統(tǒng)改造中變壓器發(fā)熱和冷卻的一些概念及關(guān)系
2.1 溫度、溫差和溫升的一般概念
1)溫度
溫度表示物體冷熱的程度,其計量單位常用攝氏度(℃)表示。在某些特殊場合下,也用絕對溫度(K)表示。
2)溫差
構(gòu)成某一個“熱系統(tǒng)”中的兩個相互有熱聯(lián)系的物體,或者在熱系統(tǒng)中同一個物體內(nèi)的各個部分或各個區(qū)域(例如,油浸式變壓器中的油頂層和油底層),它們各自溫度值的差。
3)溫升
在變壓器工程技術(shù)中,溫升一詞被專門用來表示變壓器中某個特定部件、組件的溫度值與作為變壓器冷卻介質(zhì)的環(huán)境溫度的差值。由此可知,在變壓器工程技術(shù)中,溫升是溫差在特定場合中的專用詞。一般的說,溫升比溫差更常見,溫升和溫差的計量單位均為K,不再用℃表示。
在此,須注意油浸式變壓器中的繞組溫升與繞組對油的溫差(溫升)的文字表示上的差異。例如,人們常說“繞組溫升”一詞時,專業(yè)人員立即知道,它是指繞組溫度與環(huán)境大氣之間的差值。但當涉及繞組與油之間的溫差(溫升)時,其文字表達應(yīng)為“繞組對油的溫差或溫升”絕不能將“對油的”三個字省略。否則,容易產(chǎn)生誤解。
2.2. 油浸式變壓器的繞組和油的溫升計算
盡管上圖不能準確地表示繞組和油中各處的真實溫升值的情況,但卻能讓人們從定性角度來了解各處溫升值的大致分布規(guī)律。上圖假定繞組和油中各處溫升值都是沿繞組高度呈線性方式增加。即是說,表示溫升上升的直線彼此平行。但是,圖中表示的繞組頂層處的溫升值卻不等于To1+g,而是To1+H*g,并命名為繞組熱點溫升。系數(shù)H,也因此被稱為繞組的熱點系數(shù)。他反映了繞組頂端部位處因漏磁引起的渦流損耗比較集中的現(xiàn)象;也反映了該端處可能因要求絕緣加強,導(dǎo)致隔熱程度增加而使該處的散熱能力降低的情況出現(xiàn)。由于這兩個原因,使繞組頂部處的溫升值額外增加。
2.3 繞組、油、熱循環(huán)之間的關(guān)系
通過上述分析可知繞組和油之間的溫差關(guān)系,即:
(1)繞組溫度升高,油溫隨之升高,熱循環(huán)加快;
(2)熱循環(huán)加快,油溫下降,隨之繞組溫度降低;
(3)繞組平均溫升=繞組對油的溫差+油平均溫升,即:Tw=g + To;
(4)強油循環(huán)風冷卻器改為油浸風冷片式散熱器去掉潛油泵,油流速降低,但改造前冷卻器溫差小,設(shè)計改造時需加大片散溫差,使單位時間冷卻系統(tǒng)帶走的熱量大于改造前;
(5)強油循環(huán)風冷卻器改為油浸風冷片式散熱器去掉潛油泵,油流速降低,在負荷不變的前提下,繞組對油的溫差升高,設(shè)計新冷卻系統(tǒng)時需給出足夠的散熱面積,使油的平均溫升降低值大于繞組對油的溫差升高值,以保證繞組平均溫升的降低。
2.4 負荷、損耗、溫升之間的關(guān)系
變壓器繞組溫升是由空載損耗Po和負載損耗Pk造成的,即P=Po+Pk,變壓器的空載損耗已經(jīng)確定,是不能改變的,變壓器所帶負荷的變化影響Pk,冷卻系統(tǒng)就是要帶走變壓器兩種損耗帶來的熱量。
為了保證變壓器在任何工況下安全運行,采用變壓器油頂層溫度與變壓器負荷兩種控制方式。舉例說明,采用ONAN/ONAF/ODAF三種冷卻方式的片散熱器冷卻系統(tǒng)具體如下:
溫度控制:在變壓器油頂層溫度在45℃以下時,采用片散自冷的方式,冷卻方式為ONAN;當溫度上升到55℃時,起動風機,冷卻方式為ONAF;起動風機后,油頂層溫度降低,當下降到45℃時,風機退出運行。當油頂層油溫上升到65℃時,油泵起動,冷卻方式為ODAF形式,油泵、風機全部工作。
負荷控制:當變壓器的負荷達到額定負荷的75%時,風機起動運行,冷卻方式為ONAF;負荷達到額定負荷的90%時,風機、油泵起動運行,冷卻方式為ODAF;負荷小于額定負荷的75%時,風機、油泵退出運行,冷卻方式為ONAN。
當變壓器負荷在額定負荷之內(nèi)時,根據(jù)公式P=I2R,即:負荷越小,相應(yīng)的電流就越小,發(fā)熱量越低,繞組溫升越低。負荷小于75%時,電流小于額定電流的75%,負載損耗要小于56%。
2.5 關(guān)于熱老化計算的數(shù)學(xué)表達式
為使計算簡化,人們便以變壓器在額定負載下的繞組平均溫升值65K為基礎(chǔ),繞組熱點溫升與繞組平均溫升之差額為13K和全年平均氣溫為+20℃的正常環(huán)境條件,得到的繞組熱點溫度θh=65+13+20=98℃值作為計算變壓器壽命、壽命損失和老化率的基準溫度。由此,還可進一步說,在不是額定負載和(或)不是正常年平均溫度+20℃時,只要得到的θh=98℃,則其壽命、壽命損失和老化率值與在額定負載及年平均氣溫+20℃下的壽命、壽命損失和老化率值相同。
3 變壓器的散熱方式
變壓器的熱量均以傳導(dǎo)、對流和輻射的方式傳到冷卻介質(zhì)中去。各種散熱方式,均有其固有的物理規(guī)律。
變壓器內(nèi)的溫度分布如圖3-1所示,圖3-1a表示沿水平方向的溫度分布,在繞組最熱點所處部位A1溫度最高,由熱點到繞組外部A2的熱量是靠傳導(dǎo)實現(xiàn)的;從繞組將熱量散到油中,是依靠對流實現(xiàn)的,溫差為A2-A3;熱量從油到油箱壁也是靠對流實現(xiàn)的,溫差為A3-A4;油箱壁是靠傳導(dǎo)實現(xiàn)的,溫差為A5-A6,其溫度差很小;從油箱壁到冷卻空氣的溫度差占總溫度差的60%-70%,依靠對流實現(xiàn)。圖3-1b表示溫度沿垂直方向的分布,曲線1表示繞組的溫度分布,曲線2表示鐵芯的溫度分布,曲線3表示變壓器油的溫度分布,曲線4表示油箱的外表面溫度分布。從圖中可以看出變壓器的器身的溫度通過溫度差從內(nèi)部傳到油箱,再由油箱或散熱裝置通過對流散到周圍的空氣中去。
4 變壓器的冷卻方式
4.1 溫度和溫升的符號見下表:
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θ |
溫度 |
Δθa |
冷卻器中空氣溫升 |
Δθp |
絕緣中的溫度降 |
Δθ |
溫差或溫升 |
θoic |
冷卻器入口油溫 |
Δθs |
絕緣表面到油的溫度降 |
θa |
環(huán)境溫度 |
θooc |
冷卻器出口油溫 |
Δθos |
油到冷卻器壁的表面溫度降 |
θai |
入口空氣溫度 |
θoac |
冷卻器平均油溫 |
Δθwm |
最上部線餅對空氣的平均溫升 |
θaa |
空氣平均溫度 |
Δθco |
冷卻器中油出口和入口溫差 |
θmwo |
繞組中油的平均邊界層溫度 |
θao |
出口空氣溫度 |
Δθoac |
冷卻器中油平均溫升 |
θmca |
冷卻器中空氣的平均邊界層溫度 |
θm |
平均邊界層溫度 |
θom |
油溫最大值 |
Δθas |
油到冷卻器壁的表面溫度降 |
θoiw |
繞組入口油溫 |
Δθom |
油溫升最大值 |
Δθw-o |
繞組平均溫度對油平均溫度的溫差 |
θoaw |
繞組內(nèi)平均油溫 |
Δθw |
繞組平均溫升 |
Δθoaw |
繞組中油平均溫升 |
θoow |
繞組出口油溫 |
θwm |
最上部線餅平均溫度 |
Δθwo |
繞組中油出口和入口溫差 |
θc |
繞組熱點溫度 |
Δθc |
繞組熱點溫升 |
Δθo-a |
冷卻器中油對空氣的對數(shù) 平均溫差 |
4.2 油浸自冷方式
油浸自冷是變壓器油箱內(nèi)部的變壓器油被器身加熱,密度降低,在油箱內(nèi)部油流上升,通過散熱裝置或油箱壁的傳熱,將熱量傳出,溫度下降,密度增加,在散熱裝置或油箱內(nèi),變壓器油流下降,然后又被器身加熱,如此循環(huán)。在循環(huán)過程中,油的流動完全由密度變化引起的浮力形成的。
圖4-1表示油浸自冷的系統(tǒng),圖4-1a是變壓器的冷卻系統(tǒng),圖4-1b表示溫度和變壓器高度的關(guān)系,橫坐標是溫度,縱坐標是高度。在A點油進入繞組并被加熱后向上流動,在B點從繞組流出,從B點到C點,油被箱蓋和箱壁輕微冷卻,從C點進入散熱器中;從C點到D點,油被冷卻下降,從D點流出的油進入油箱,再到A點油進入繞組。圖中Δθo-a是逐漸被冷卻的油和被加熱的空氣間的對數(shù)平均溫差,Δθwo是進入繞組與離開繞組的油的溫差,Δθco是進入散熱器與離開散熱器的油的溫差,其數(shù)值與Δθwo相等。
如果提高散熱器的安裝高度,如圖4-2所示,在器身發(fā)熱相同的條件下,可增加作用在冷卻回路的浮力,相應(yīng)的Δθwo= Δθco減小,但Δθo-a保持不變,冷卻回路中的油的流動速率將提高。
4.3 油浸風冷方式
油浸風冷是油在油箱內(nèi)是自然循環(huán)的,而冷卻空氣通過風扇吹向散熱器,如圖4-3所示。由于空氣的流動速率比較高,空氣側(cè)的傳熱增加。與自冷相比較,如果傳出相同的熱量,在空氣側(cè)只需較低的溫度降;而油的冷卻較快,CD支路更向上彎曲。作為初步近似, Δθwo= Δθco仍保持不變或稍有增加,因為風冷使Δθo-a有所降低,在傳熱系統(tǒng)中油的粘度提高。通過將自冷變?yōu)轱L冷,在相同的Δθo-a下,可提高冷卻效率約2.6倍。
此時器身的傳熱仍是自然循環(huán),冷卻原理如圖4-4所示。器身的傳熱受油泵的影響很小,在圖4-4a中沿路徑a,在繞組中被加熱的油與順著油箱壁未被加熱的并聯(lián)油路b的油流混合,由于這種混合,安裝在油箱蓋上的溫度計,不能直接測出從繞組流出的變壓器油的溫度。流入冷卻器的也是這一具有較低溫度的油流,因此,被冷卻器冷卻的變壓器油的溫度低于油溫最大值。由于通過冷卻器的油流的溫度較低,因此,在損耗相等時,相對通過較高溫度的變壓器油時,油泵需要使更多的變壓器油通過冷卻器。
4.5 強迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻(強油導(dǎo)向)
在強迫油循環(huán)冷卻時,器身的冷卻基本和自然循環(huán)時相同,盡管可以提高空氣側(cè)的傳熱能力,但器身的冷卻決定了冷卻系統(tǒng)的能力。為進一步提高器身的傳熱能力,可以采用強迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻(強油導(dǎo)向)。
在圖4-4中取消并聯(lián)油路b,讓全部油流通過器身如圖4-5所示,這樣就得到了強迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻系統(tǒng)。在這一冷卻系統(tǒng)中,流入冷卻器的油流有溫度最大值,由于Δθo-a增加,若要傳出相同的熱量,只需比圖4-4體積更小的冷卻系統(tǒng)。隨著器身內(nèi)油流速的增加,繞組內(nèi)部的傳熱系數(shù)增加,因此,可以在繞組允許溫升下,增加了繞組的單位面積的熱負荷。當然,繞組內(nèi)部油的流速也是有一定限度的。流速過高,可以帶來危險的油流靜電放電現(xiàn)象
5 冷卻裝置改造采取的主要方式
1)大功率單回路風冷卻器替代原多回路小功率冷卻器,冷卻器組數(shù)減少,冷卻方式不變,仍為ODAF。
2)片式散熱器替代原強油風冷卻器,冷卻方式由ODAF改為ODAF/ONAF/ONAN(100%/80%/60%)。
3)片式散熱器替代原強油風冷卻器,冷卻方式由ODAF改為ONAF/ONAN(100%/75%)。
4)片式散熱器替代原管式散熱器(110KV及以下等級的變壓器),冷卻方式由ONAF/ONAN改為ONAN。
5)片式散熱器寬度460mm以上的替代原寬度310mm的片式散熱器(110KV及以下等級的變壓器),冷卻方式由ONAF/ONAN改為ONAN。
應(yīng)注意的是,由于冷卻方式的改變,其繞組對油的溫升值是有差異的,不是一個簡單的取代關(guān)系,要經(jīng)過嚴密的計算。
6 不同冷卻方式下的繞組溫升經(jīng)典計算公式
6.1 ODAF冷卻方式時,內(nèi)、外繞組對油的平均溫升計算公式為:
Tx=0.113q0.7 (1) 式中Tx—繞組對油的平均溫升,K
q—繞組表面熱負荷,W/㎡
6.2 ONAF冷卻方式時,內(nèi)、外繞組對油的平均溫升計算公式為:
Tx=0.159 q0.7 + TΔj + TΔy (2)
式中TΔj —繞組絕緣校正溫升,TΔj = Kjq
TΔy—油道校正溫升,TΔy=pq/1550
6.3 ONAN冷卻方式時,內(nèi)、外繞組對油的平均溫升計算公式為:
1)外繞組為:Tx=0.358q0.6 + TΔj + TΔy (3)
2)內(nèi)繞組為:Tx=0.41q0.6 + TΔj + TΔy (4)
從式(1)—(4)中可看出,冷卻方式不同時,求解繞組對油的平均溫升的計算公式也不一樣。
7 結(jié)論
我們在由強迫油循環(huán)風冷冷卻系統(tǒng)方式改造為油浸風冷冷卻方式時,已充分考慮了兩種運行方式下油流速的不同,在選用片散冷卻系統(tǒng)時也考慮了一定的裕度。
近幾年對幾十臺220KV、上百臺110KV變壓器的成功改造,使我廠積累了豐富的經(jīng)驗,改造后的變壓器經(jīng)過幾年夏季高溫的考驗,均達到了預(yù)期效果,贏得客戶的一致認可!
二、110KV變壓器冷卻系統(tǒng)改造
原110KV及以下變壓器所用冷卻器多采用管式冷卻器,風機為立式安裝的高轉(zhuǎn)速風機。此冷卻器冷卻功率低,滲漏油嚴重,風機噪音大,維護工作量重。現(xiàn)在通常用自冷片式散熱器替代原管式散熱器,無需加裝風機,無需改動安裝方式,安裝方便、簡單、可靠,片式散熱器冷卻功率高,無滲漏油現(xiàn)象,無噪音,免維護。
(一)、110kv變壓器冷卻器改造分類:
1、原管式散熱器改為片散油浸自然風冷冷卻器
2、原片散油浸風冷冷卻器改為片散油浸自然風冷冷卻器
舉例分析:
原管式散熱器改為片散油浸自然風冷冷卻器
洛陽供電公司同樂寨2#變壓器型號SFZ7-31500/110,原冷卻系統(tǒng)為8組管散,每組管散配2臺轉(zhuǎn)速高、噪音大的風機,管散滲漏油嚴重;散熱管散熱功率衰減嚴重,需外配幾臺風機,加強管散散熱。
改造前現(xiàn)場照片
改造方案簡述:改造采用新型冷卻系統(tǒng)配有20組PC1600片式散熱器,在變壓器高、低壓側(cè)兩端對稱布置,每側(cè)10組,通過上、下集油管路并聯(lián)在一排,下集油管用支柱支撐在新做的基礎(chǔ)上。
此結(jié)構(gòu)布局合理,安裝可靠,美觀。
采用方法:為滿足變壓器自冷的要求和消除變壓器本體死油區(qū),在保證變壓器各帶電體絕緣距離的情況下,需對變壓器出油口重新開孔,根據(jù)實際情況抬高變壓器出油口100 mm,選用中心距1600 mm的片散,這樣抬高了變壓器散熱中心的高度,使變壓器發(fā)熱中心和散熱中心位置比例≤0.65,以促進變壓器油的循環(huán)。達到在拆除風扇電機的情況下,滿足變壓器全負荷狀態(tài)下的安全運行要求。
對變壓器原8個DN80的出油口進行封堵,在變壓器高、低壓側(cè)原出油口上方垂直距離100 mm處重新開6個DN125的出油口。將變壓器高、低壓側(cè)原6個DN80的進油口擴為6個DN125的進油口,將變壓器西側(cè)的2個DN80進油口封死,變壓器高、低壓側(cè)最東端重新開的2個出油口和擴孔的2個進油口都向變壓器西側(cè)平移100 mm重新開、擴孔。開孔要保證變壓器器身不變形、焊接可靠,清渣去毛刺徹底,并用面團清理其它雜物,然后涂變壓器專用內(nèi)壁漆,保證開孔處無滲漏油現(xiàn)象。重新開孔后不影響其它附件的相對位置。
結(jié)構(gòu)示意圖:
改造后照片:
三、220KV變壓器冷卻系統(tǒng)改造
220 kv冷卻器改造分類:
1、變壓器增容改造
2、進口變壓器冷卻器國產(chǎn)化改造
3、YF-100、YF-120多回路冷卻器改造為:單回路大功率冷卻器
4、強油循環(huán)風冷冷卻器改造為:片散油浸風冷冷卻方式(ONAF/ONAN)(100%/75%)
5、強油循環(huán)風冷冷卻器改造為:片散強油循環(huán)油浸風冷冷卻方式(ONAF/ONAN)(100%/80%/60%)(其散熱比例可按用戶需要設(shè)計)
案例分析:
1、變壓器增容改造
舉例分析:
山西陽光發(fā)電有限責任公司變壓器增容改造
山西陽光發(fā)電有限責任公司#2、#3、#4主變冷卻器改造,在原4臺YF-315KW/380V的基礎(chǔ)上增加1臺YF3-360KW/380V冷卻器,重而使主變在不改動其它設(shè)備的前提下使主變?nèi)萘坑?00MW變?yōu)?30MW,以達到增容的要求。
改造方案簡述:在主變安裝冷卻器的一側(cè),利用原來的冷卻器地基作為新冷卻器的地基,利用冷卻器的上下集油管作為新冷卻器的進出油管。在主變本體不放油的情況下,將一側(cè)的冷卻器上下集油管與本體相連的蝶閥關(guān)閉,把原冷卻器上下集油管(母管)的油放掉,在上下集油管的中間位置(母管)上焊接冷卻器用的連接管接頭,接頭與新冷卻器的進出油管相連,這樣新安裝的冷卻器和原冷卻器在同一方向上。
示意圖如下:
2、進口變壓器冷卻器國產(chǎn)化改造
進口變壓器冷卻系統(tǒng)運行十幾年后,冷卻器管老化,冷卻功率降低,滲油嚴重。而從原產(chǎn)國進口冷卻器成本高、周期長。根據(jù)主變冷卻系統(tǒng)特點采用國產(chǎn)冷卻器替代原冷卻器,就顯得尤其重要。
舉例分析:
華能北京熱電廠烏克蘭變壓器冷卻系統(tǒng)改造設(shè)計方案
烏克蘭變壓器廠制造,原配7臺YF-180KW冷卻器,冷卻器掛裝在變壓器本體上。其中4臺180KW冷卻器掛裝在變壓器的低壓側(cè);2臺180KW冷卻器掛裝在變壓器的高壓側(cè),1臺180KW冷卻器掛裝在變壓器長軸方向的一端。
改造方案簡述:改造采用YF3-280KW/380V高效風冷6組替代原來的7臺進口180KW型風冷卻器,其中5臺工作,1臺備用,冷卻管為鋼鋁復(fù)合管。冷卻器采用集中安裝的方式:就是將冷卻器的進出油管通過上下集油管并聯(lián)在一起。采用這種安裝方式有三方面優(yōu)點:①便于維護;②美觀;③冷卻器散熱效果好。
新型冷卻器的特點:YF3-280KW/380V冷卻器所采用的冷卻管為鋼鋁復(fù)合軋翹片管,與淘汰的多回路鋼管繞翅片型相比,管側(cè)風阻系數(shù)小,(翹片無褶皺L2鋁材)外表不易沉積灰塵雜物。油流內(nèi)阻。閱位芈罚┑纳峁埽▋(nèi)肋無縫管20#),管內(nèi)裝繞流裝置(繞流絲),冷卻功率高,且安全、便于操作,減少了維護量。目前大型變壓器廣泛采用此種運行可靠的新型冷卻器。
3、YF-100、YF-120多回路冷卻器改造為單回路大功率冷卻器
舉例分析:
黃石供電公司新下路220KV變電站#1主變風冷系統(tǒng)改造方案
黃石供電公司新下路220KV變電站#1主變壓器,型號SFPSZB-150000/220, 改造前變壓器冷卻系統(tǒng)采用10組YF-120KW/380V型冷卻器,其中9組工作、1組備用,分別布置在變壓器長軸方向的兩端,每端5組對稱布置。
改造方案簡述:經(jīng)計算擬采用YF-280KW/380V高效風冷5組替代原來的10組120KW/380V型風冷卻器,其中4組工作,1組備用。
冷卻器安裝方式:
采用在變壓器長軸的兩端集中安裝的方式,即在變壓器的一側(cè)集中安裝2組冷卻器,另一側(cè)集中安裝3組冷卻器。根據(jù)現(xiàn)場情況利用原變壓器冷卻系統(tǒng)地基基礎(chǔ)。
4、強油循環(huán)風冷冷卻器改造為:片散油浸風冷冷卻方式(ONAF/ONAN)(100%/75%)
舉例分析:
周口供電公司淮陽220KV變電站#2主變風冷系統(tǒng)改造方案
周口供電公司淮陽變電站2#主變壓器,型號SFPSZ8-120000/220,是1995年生產(chǎn)的三相三圈有載調(diào)壓強迫油循環(huán)電力變壓器,1995年投入運行。變壓器冷卻系統(tǒng)采用4組YF-315型冷卻器,其中3組工作,1組備用。現(xiàn)已運行15年。該冷卻器散熱管老化嚴重,且被昆蟲和空氣中的懸浮物堵塞,大大降低了散熱效果,并使風扇和油泵長時間工作,增大了電量損耗,且油泵長時間運行,軸承磨損產(chǎn)生的金屬雜質(zhì)對變壓器油的絕緣造成危害。
冷卻系統(tǒng)改造前溫升理論計算值如下:
冷卻器 型號 |
運行 組數(shù) |
油面溫升 (K) |
線圈溫升(K) | ||
高壓 |
中壓 |
低壓 | |||
YF-315 |
3組 |
29.5K |
43.3 |
49.3 |
40.3 |
原變壓器出油口:原變壓器的出油口在上節(jié)油箱的頂部,靠近高壓套管一側(cè)開3個φ150的出油孔。開孔處安裝蝶閥,分別用一根φ168的油管引出。然后,三根油管共同與冷卻系統(tǒng)上集油管相連。
原變壓器進油口:在主變下節(jié)油箱,靠高壓套管一側(cè),開有3個φ150的進油口,三根進油管與下集油管相連。
變壓器上下集油管分別與主變兩端冷卻器的上下集油管相連。4組冷卻器在主變兩端對稱站立。 如圖所示:
改造方案簡述:新冷卻系統(tǒng)冷卻容量的確定:主變在運行中負載損耗為480.24KW,空載損耗為126.40KW,總損耗為606.64KW。為滿足主變安全運行,在片散自然冷卻的情況下能達到75%的負荷,在片散風冷的情況下能達到100%的負荷,即ONAF/ONAN(100%/75%)方式,經(jīng)過理論計算和主變在現(xiàn)場實際運行情況,需要PC2600型片散38組。在主變的高低壓兩側(cè)進行布置。
新型冷卻系統(tǒng)高壓側(cè)進出油口的確定:根據(jù)現(xiàn)場實際情況,保留高壓側(cè)上節(jié)油箱3個出油口、下節(jié)油箱3個進油口。在高壓側(cè)高壓中性點與壓力釋放閥之間,分別在上節(jié)油箱和下節(jié)油箱重開1個新的主變進、出油口。
新型冷卻系統(tǒng)低壓側(cè)進出油口的確定:根據(jù)現(xiàn)場實際情況,在主變低壓側(cè)上下節(jié)油箱適當位置,分別重新開主變的3個出油口和3個進油口。
對變壓器油箱開孔處要焊接可靠、清渣去毛刺徹底并用面團清理其它雜物,然后涂變壓器專用內(nèi)壁漆。
新型冷卻系統(tǒng)分布:
將38組PC2600片式散熱器布置在變壓器長軸方向兩側(cè),其中高壓側(cè)布置片式散熱器22組,同時在每2組片式散熱器下面安裝1臺CFZ-9Q8吹風裝置,共11臺,吹風采用底吹式。片式散熱器的上進油口與片式散熱器的下出油口分別并聯(lián)在上下匯流管路上,上匯流管與主變的出油口相連,下匯流管通過管路與主變的進油口相連,然后通過鋼制支架就地支撐。
低壓側(cè)一邊布置片式散熱器12組,同時在每2組片式散熱器下面安裝1臺CFZ-9Q8吹風裝置,共6臺,吹風采用底吹式。片式散熱器的上進油口與片式散熱器的下出油口分別并聯(lián)在上下匯流管路上,上匯流管與主變新開的出油口相連,下匯流管通過管路與主變新開的進油口相連,然后通過鋼制支架就地支撐。
低壓側(cè)靠近儲油柜一側(cè)邊布置片式散熱器4組,同時在每2組片式散熱器下面安裝1臺CFZ-9Q8吹風裝置。共安裝吹風裝置2臺,吹風采用底吹式。片式散熱器的上進油口與片式散熱器的下出油口分別并聯(lián)在上下匯流管路上,上匯流管與主變新開的出油口相連,下匯流管通過管路與主變新開的進油口相連,然后通過鋼制支架就地支撐。
由于冷卻器改造后,增加油重5噸左右,必須更換儲油柜以滿足變壓器在各種工作狀態(tài)下補油和儲油的功能。
改造后變壓器冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、布局合理、對稱美觀。
改造后溫升計算:
冷卻系統(tǒng)改造后,模擬數(shù)據(jù)油面溫升計算值如下:
冷卻 方式 |
額定 容量% |
油面溫升 (K) |
線圈溫升(K) | ||
HV |
MV |
LV | |||
ONAF |
100 |
24.6 |
38.5 |
44.6 |
35.2 |
5、片散強油風冷冷卻方式(ODAF/ ONAF/ONAN /)(100%/80%/60%)
舉列分析:
臨沂供電公司郯城220KV變電站#1主變風冷系統(tǒng)改造方案
臨沂郯城變電站1 #主變壓器,型號為SFPS7-150000/220,是三相三圈無載調(diào)壓強迫油循環(huán)電力變壓器。采用4組YF5-250/380型冷卻器,其中3組工作,1組備用。
改造方案簡述:經(jīng)查變壓器原始設(shè)計資料和結(jié)合現(xiàn)場實際情況,受變壓器結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場基礎(chǔ)設(shè)施的限制,將24組PC2800-28/460片式散熱器布置在變壓器長軸方向的兩端,每端12組,對稱布置。散熱器并聯(lián)在上下匯流管路上后,通過鋼制支架就地支撐,下匯流管有4臺油泵與油箱相連,每兩組片散下部裝有一臺吹風裝置,吹風采用底吹式。
利用變壓器原有的部分進油口作為片式散熱器的出油口,在變壓器上部重新開4個φ150孔作為變壓器的出油口即片式散熱器的進油口,冷卻器改造時變壓器需吊罩。
改造后由原來的強油循環(huán)風冷實現(xiàn)為自然風冷卻、風冷冷卻、強油循環(huán)風冷冷卻三種冷卻方式。
即ODAF/ONAF/ONAN(100%/80%/60%)
注:由于冷卻器改造后,需增加變壓器油,可根據(jù)變壓器的總油重,確定是否更換儲油柜。
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1 |
包頭麻池1#主變壓器 (保定變壓器廠) |
SFPSZ7- 120000/220 |
原多回路小功率冷卻器改為單回路大功率冷卻器 |
ODAF |
運行 良好 |
2 |
張家口侯家廟#2主變壓器(保定變壓器廠) |
SFPSZ7- 120000/220 |
原多回路小功率冷卻器改為單回路大功率冷卻器 |
ODAF |
運行 良好 |
3 |
呼市昭君變電站1#主變壓器(保定變壓器廠) |
SFPSZ7- 120000/220 |
原多回路小功率冷卻器改為單回路大功率冷卻器 |
ODAF |
運行 良好 |
4 |
濰坊王家變電站#1主變壓器(保定變壓器廠) |
SFPSZ7- 150000/220 |
原多回路小功率冷卻器改為單回路大功率冷卻器 |
ODAF |
運行 良好 |
5 |
濱州王木變電站#2主變壓器(山東電力設(shè)備廠) |
SFPS7- 120000/220 |
強油風冷卻器改片式散熱器 |
ONAF/ONAN |
運行 良好 |
6 |
濱州王木變電站#1主變壓器(西安變壓器廠) |
SFPS7- 120000/220 |
強油風冷卻器改片式散熱器 |
ONAF/ONAN |
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7 |
安陽湯1#主變壓器 (保定變壓器廠) |
SFPSZB- 120000/220 |
原多回路小功率冷卻器改為單回路大功率冷卻器 |
ODAF |
運行 良好 |
8 |
烏蘭察布集寧北郊1#主變壓器(衡陽變壓器廠) |
SFPSZ7- 90000/220 |
原多回路小功率冷卻器改為單回路大功率冷卻器 |
ODAF |
運行 良好 |
9 |
武漢舵落口1#主變冷卻器改造(保定變壓器廠) |
SFPSZ7- 150000/220 |
原多回路小功率冷卻器改為單回路大功率冷卻器 |
ODAF |
運行 良好 |
10 |
邯鄲萊馬變1#主變壓器 (保定變壓器廠) |
SFPS7- 120000/220 |
原多回路小功率冷卻器改為單回路大功率冷卻器 |
ODAF |
運行 良好 |
11 |
煙臺掖縣變電站冷卻器改造(沈陽變壓器廠) |
SFPS- 150000/220 |
原多回路小功率冷卻器改為單回路大功率冷卻器 |
ODAF |
運行 良好 |
12 |
包頭第二熱電廠#7主變壓器(保定變壓器廠) |
SFPSB—— 120000/220 |
原多回路小功率冷卻器改為單回路大功率冷卻器 |
ODAF |
運行 良好 |
13 |
大同第二發(fā)電廠1#主變壓器(保定變壓器廠) |
SFP- 240000/220 |
原多回路小功率冷卻器改為單回路大功率冷卻器 |
ODAF |
運行 良好 |
14 |
保定高碑店變電站4#主變壓器(保定變壓器廠) |
SFPSZ4- 120000/220 |
強油風冷卻器改片式散熱器 |
ODAF/ONAF/ONAN |
運行 良好 |
15 |
濰坊高密1#主變冷卻器 (烏克蘭產(chǎn)) |
TAVTH- 120000/220-Y1 |
國產(chǎn)化改造 |
ODAF |
運行 良好 |
16 |
臨沂郯城1#主變壓器 (保定變壓器廠) |
SFPS7- 150000/220 |
強油風冷卻器改片式散熱器 |
ODAF/ONAF/ONAN |
運行 良好 |
17 |
鄭州石佛站1#主變壓器 (保定變壓器廠) |
SFPSZ7- 120000/220 |
強油風冷卻器改片式散熱器 |
ODAF/ONAF/ONAN |
運行 良好 |
18 |
焦作韓王站2#主變壓器 (保定變壓器廠) |
SFPSZ7- 150000/220 |
強油風冷卻器改片式散熱器 |
ODAF/ONAF/ONAN |
運行 良好 |
19 |
青島午山站主變壓器 (西門子變壓器廠) |
SFPZ9- 150000/220 |
冷卻器改造 |
ODAF |
運行 良好 |
20 |
臨沂北郊變1#散熱器改造(濟南變壓器廠) |
SFZ7- 31500/110 |
強風管式管熱器改為片式散熱器 |
ONAN |
運行 良好 |
21 |
大同官堡站1#、2#主變壓器(沈陽變壓器廠) |
SFPSZ4- 120000/220 |
強油風冷卻器改片式散熱器 |
ODAF/ONAF/ONAN |
運行 良好 |
22 |
聊城端莊站#2主變壓器 (保定變壓器廠) |
OSFPSZ8- 120000/220 |
強油風冷卻器改片式散熱器 |
ODAF/ONAF/ONAN |
運行 良好 |
23 |
濱州肖鎮(zhèn)1#、2#主變壓器(山東電力設(shè)備廠) |
SFPS7- 150000/220 |
強油風冷卻器改片式散熱器 |
ONAF/ONAN |
運行 良好 |
24 |
棗莊臨山1#主變壓器(上海變壓器廠) |
SFSZ8- 31500/110 |
管式風冷管熱器改為片式散熱器 |
ONAN |
運行 良好 |
25 |
洛陽同樂寨2#主變壓器 (衡陽變壓器廠) |
SFZ7- 31500/110 |
管式風冷管熱器改為片式散熱器 |
ONAN |
運行 良好 |
26 |
聊城干渠站1#主變壓器 (濟南變壓器廠) |
SFSZ8- 31500/110 |
管式風冷管熱器改為片式散熱器 |
ONAN |
運行 良好 |
27 |
聊城干渠站2#主變壓器 (青島變壓器廠) |
SFSZ8- 31500/110 |
管式風冷管熱器改為片式散熱器 |
ONAN |
運行 良好 |
28 |
華能北京熱電廠1#主變壓器(烏克蘭產(chǎn)) |
TДU200000/ 220-Y1 |
冷卻器國產(chǎn)化改造 |
ODAF |
運行 良好 |
29 |
三門峽金原站1#主變壓器(常州變壓器廠) |
SFSZ7- 31500/110 |
管式風冷管熱器改為片式散熱器 |
ONAN |
運行 良好 |
30 |
臨沂溫水變電站 1 #主變壓器(沈陽變壓器廠) |
SFPSZ7- 150000/220 |
強油風冷卻器改片式散熱器 |
ODAF/ONAF/ONAN |
運行 良好 |
31 |
山西陽光電廠1#主變壓器(保定變壓器廠) |
SFP10- 370000/220 |
冷卻器增容改造 |
ODAF |
運行 良好 |
32 |
濱州埕口1#、2#主變壓器(青島變壓器廠) |
SFSZ8- 50000/110 |
風冷片式散熱器改為新式片式散熱器 |
ONAN |
運行 良好 |
33 |
黃石新下路1#主變壓器(保定變壓器廠) |
SFPSZB- 150000/220 |
原多回路小功率冷卻器改為單回路大功率冷卻器 |
ODAF |
運行 良好 |
34 |
周口淮陽2#主變壓器(常州變壓器廠) |
SFPSZ8- 120000/220 |
強油風冷卻器改片式散熱器 |
ONAF/ONAN |
運行 良好 |
35 |
張家口供電公司侯家油1#變壓器 |
TNES3CY-180000/220PT |
冷卻器國產(chǎn)化改造 |
ODAF |
運行 良好 |
【上一個】 第二部分:變壓器開關(guān)改造 | 【下一個】 第四部分:變壓器其它項目的改造 |