220KV變壓器冷卻系統(tǒng)技術(shù)改進(jìn)

一、 220KV 1號變壓器冷卻系統(tǒng)運(yùn)行概況

我省花山變電站220KV變壓站1號主變是90年代的產(chǎn)品，至今己運(yùn)行了20多年。2003年，該主變經(jīng)過技術(shù)改進(jìn)從無載調(diào)壓改為有載調(diào)壓。經(jīng)多年的運(yùn)行，該變壓器冷卻系統(tǒng)逐漸暴露出一系列問題：冷卻系統(tǒng)冷卻效率下降，造成變壓器本體油溫偏高，同比2號主變上層油溫要高9至10攝氏度;潛油泵、風(fēng)扇電機(jī)進(jìn)入故障高發(fā)階段，冷卻系統(tǒng)滲漏油缺陷較多等。近幾年來，冷卻系統(tǒng)的缺陷每年達(dá)十多次，嚴(yán)重影響主變的安全可靠運(yùn)行，同時(shí)，增加了檢修工作量。潛油泵燒壞還導(dǎo)致主變壓器本體油中有微量乙炔;冷卻系統(tǒng)風(fēng)扇噪音過大，1號主變又靠近主控制室，惡化了值班人員的工作環(huán)境。

二、冷卻系統(tǒng)改進(jìn)經(jīng)過

2.1冷卻系統(tǒng)改進(jìn)后應(yīng)達(dá)到的要求

冷卻系統(tǒng)改進(jìn)后，當(dāng)變壓器滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，環(huán)境溫度為+40。C時(shí)，主變壓器上層油溫不超過+70。C，上層油溫不大于30K，冷卻系統(tǒng)總噪聲要比原來噪聲有大的降低。

2.2冷卻器型號及組數(shù)的確定

1號主變壓器有關(guān)技術(shù)參數(shù)：型號OSFPSZ7—120000/220，產(chǎn)品代號1CB710。001，冷卻方式ODAF，負(fù)載損耗Pg-z=312.64KW、Pg-d=260.6KW、Pz-d=361.77KW，空載損耗Po=49.13KW。

原來采用七組YF—120型冷卻器，沿變壓器長軸方向布置，面對變壓器高壓側(cè)右邊三組，左邊四組。改造后的冷卻系統(tǒng)準(zhǔn)備使用YF1—200型冷卻器，所需冷卻器數(shù)量計(jì)算如下：

(1) Ng-z=1.15P1/KQ+1(備用)=1.15X(312.64+49.13)/0.8X200+1=2.6+1=3.6(組)

(2) Ng-d=1.15P2/KQ+1(備用)=1.15X(260.6+49.13)/0.8X200+1=2.2+1=3.2(組)

(3) Nz-d=1.15P3KQ+1(備用)=1.15X(361.77+49.13)/0.8X200+1=2.95+1=3.95(組)=4組.

注：P—總損耗KW(P1=Pg-z+Po、P2=Pg-d+Po、P3=Pz-d+Po)

Q—冷卻器的標(biāo)稱冷卻容量KW。

K—為修正系統(tǒng)：考慮該變電站的海拔高度大于1000M及夏季環(huán)境最高溫度為40*C1號主變最高上層油溫為70*C取K=0.8。

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，決定選用四組YF1—200型冷卻器來進(jìn)行冷卻系統(tǒng)改造。冷卻器布置方式與原來的保持不變，即在主變長軸方向兩邊各擺放兩組冷卻器，每兩組冷卻器采用一組集中支架，用φ125管道將集中支架與主變油箱進(jìn)行連接。

2.3冷卻系統(tǒng)改造效果理論計(jì)算

2.3.1原冷卻系統(tǒng)理想工作狀況點(diǎn)的確定

通過冷卻系統(tǒng)阻力與潛油泵流量的關(guān)系曲線及潛油泵的揚(yáng)程特性曲線可以確定冷卻系統(tǒng)的理想工作狀況點(diǎn)。改造前冷卻系統(tǒng)的布置方式為面對高壓側(cè)在主變的長軸方向左側(cè)集中擺放四組YF—120型冷卻器，右側(cè)集中擺放三組YF—120型冷卻器，共計(jì)七組YF—120型冷卻器對主變進(jìn)行冷卻。以左邊四組集中冷卻器為依據(jù)進(jìn)行阻力計(jì)算(忽略主變本體內(nèi)部阻力)。每組YF—120冷卻器參考油流量選為Ql=40m³/h;四組冷卻器總油流量為Q=4X40=160m³/h，由主變到四組集中冷卻器的管道為兩進(jìn)兩出，管道公稱口徑為Φ125，得出每根管道的流量為80m³/h。經(jīng)過計(jì)算可得出系統(tǒng)阻力ΔP與每根管道總流量Q′V1的關(guān)系為(計(jì)算過程略)：

Δ P1=1.643X10Q′Vl

根據(jù)上式可得出系統(tǒng)阻力ΔP1、每根管道總流量Q′v1及單只油泵流量Qvl的關(guān)系如表1所示

由表一數(shù)據(jù)繪出系統(tǒng)阻力ΔP1與油泵流量QVl的關(guān)系曲線,與所用的潛油泵(QB40—160/3.0T)的揚(yáng)程特性曲線就可以確定原YF—120型冷卻系統(tǒng)的理想工作狀況點(diǎn)為G1(忽略主變本體內(nèi)部阻力)，見圖1，(圖中紅色數(shù)字和曲線所表示的圖形)。

當(dāng)四組YF—120冷卻器一側(cè)的冷卻器全部運(yùn)行時(shí)每組冷卻器理想工作流量為G1=49.6m³/h，根據(jù)“強(qiáng)油風(fēng)冷卻器的選用及計(jì)算”查得YF—120的參考冷卻容量為110KW。

2.3.2 改造后冷卻系統(tǒng)理想工作狀況點(diǎn)的確定

按照改造后方式，以主變一側(cè)兩組集中冷卻器為依據(jù)進(jìn)行阻力計(jì)算(忽略主變本體內(nèi)部阻力)。每組YF1—200型冷卻器參考油流量選為Q′12=80m³/h，兩組冷卻器總油流量為Q=2X80=160m³/h。由主變到兩組集中冷卻器的管道為兩進(jìn)兩出，管道公稱口徑為Φ150，得出每根管道的流量為80m³/h，經(jīng)過計(jì)算可得出系統(tǒng)阻力ΔP1與每根管道總流量Q′Vl的關(guān)系為(計(jì)算過程略)：

Δ P1=5.8X10﹣³Q′²Vl

根據(jù)上式可得出系統(tǒng)ΔP2、每根管道總流量Q′Vl及油泵流量QVl的關(guān)系如表2所示。

由表二數(shù)據(jù)繪出系統(tǒng)阻力ΔP2與油泵流量QVl的關(guān)系線，與備選潛油泵(6BP135—4.6/3V及6BP80—4.5/2.2V)的揚(yáng)程特性曲線就可以確定改造后的YF1—200型冷卻系統(tǒng)的理想工作狀況點(diǎn)分別為G2、G3(忽略主變本體內(nèi)部阻力)，見圖二。(見圖中黑色線表示的曲線)

當(dāng)變壓器一側(cè)的兩組YF1—200冷卻器全部運(yùn)行時(shí)，每組冷卻器理想工作流量分別為：

G2=99.1m³/h; G3=85.8m³/h

2.3.3潛油泵的選擇

根據(jù)阻力計(jì)算結(jié)果，改造前后主變到集中支架之間的管道油流量均為80m³/h，改造前后管道的阻力分別為11.615KPa和5.56757KPa(計(jì)算過程略)。可以看出改造前的阻力偏高是由于管道系統(tǒng)中存在兩個(gè)直角彎管。另外從阻力特性線圖1、圖2的對比看出，改造后比改造前的阻力要低。

由阻力特性曲線圖2得出(在同等條件理想狀態(tài)下)：使用6PB135—4.5/2.2V油泵時(shí),油流量為85.8m³/h;使用6PB135—4.6/3V油泵時(shí)，油流量為99.1m³/h;如考慮主變內(nèi)部阻力，6PB80—4.5/2.2V油泵油流量會更低,不能充分發(fā)揮冷卻器的冷卻能力。只有采用6PB135—4.6/3V油泵才是最隹選擇，因該油泵的揚(yáng)程特性比較平穩(wěn)，能較好的發(fā)揮冷卻器的冷卻能力。

2.3.4實(shí)施改造后主變油平均溫升的理論計(jì)算

改造后變壓器冷卻系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)YF1—200型冷卻器投入數(shù)量N=3組，環(huán)境最高溫度T1=40ºC，主變壓器頂層油溫T2=70ºC，主變壓器總損耗(取負(fù)載損耗最大一組)P3=361.77+49.13=410.9KW，每組冷卻器所承擔(dān)的冷卻容量：

Q′=P3/N=410.9/3=136.97KW

考慮主變壓器內(nèi)部阻力的情況，每組冷卻器的油流量應(yīng)在60—100m³/h之間變化。YF1—200型冷卻器的傳熱系數(shù)為，當(dāng)油流量為60m³/h時(shí)，傳熱系數(shù)Kl=5.898W/K;當(dāng)油流量為100m³/h時(shí)，傳熱系數(shù)Kn=6.5618W/K。

油平均溫升理論計(jì)算為：油流量為60m³/h時(shí)

ΔT1=Q′/Kl=136.97/5.898=23.22(K)

油流量為100m³h時(shí)：

ΔTn=Q′/Kn=136.97/5.5618=24.627(K)

由此可以確定：根據(jù)冷卻系統(tǒng)所在環(huán)境最高+40ºC，主變壓器頂層油溫+70ºC時(shí)，要求的溫升為30K，經(jīng)冷卻器溫升計(jì)算數(shù)值均小于30K;故選用四組YF1—200型冷卻器(兩組工作、一組輔肋、一組備用)，因此,選用6PB135—4.6/3V油泵，對主變壓器冷卻系統(tǒng)進(jìn)行改造是可行的。

三、冷卻器改造的實(shí)施及效果

2010年2月按上述方案對變壓器冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了改造，利用這次冷卻系統(tǒng)改造的停電機(jī)會,還進(jìn)行了變壓器大修，冷卻系統(tǒng)改造后,效果較好。通過改造前后1、2號主變上層油溫對比可以看出(見表3)，改造前1號主變上層油溫同比2號主變要高出5—9ºC，改造后1號主變壓器上層油溫反而比2號主變壓器低1—6ºC;在改造后兩個(gè)月運(yùn)行期間變壓器帶80MW負(fù)荷，變壓器上層油溫不超過40ºC，溫升小于20ºC;冷卻系統(tǒng)改造后，1號主變壓器場地及附近的主控制室噪聲大大降低，改變了運(yùn)行值班人員的工作環(huán)境，徹底消除了原冷卻系統(tǒng)風(fēng)扇電機(jī)、油泵電機(jī)故障率高，滲漏油缺陷頻發(fā)等安全隱患。

四、結(jié) 束 語

通過花山變電站220KV 1號主變壓器冷卻系統(tǒng)改進(jìn)的實(shí)踐，使我們學(xué)到了如何正確的掌握改造變壓器冷卻系統(tǒng)的技能和計(jì)算，保證了變電站的正常工作和運(yùn)行，提高了變壓器的使用效率和使用壽命，節(jié)省了變電站設(shè)備投資。同時(shí)，為國內(nèi)同類變壓器冷卻系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造提供了參考和借鑒。