枫树坝发电公司 广东河源 517300
摘要：在电力系统中，变压器是十分重要的，不仅可以进行电能传递、电压变换，还能维护电力安全稳定运行，因此加大变压器的保护力度是十分必要的。但在早期变压器更换改造选型当中，由于缺乏对现场实际情况深入分析，思想较为保守，没有创新思维，按部就班。枫树坝220kV #1主变于2004年6月更换投产，主变型号：SSPS-150000/220，由保定天威保变电气股份有限公司生产，冷却方式为强迫油循环导向水冷（ODWF）。变压器已运行了14年，已达到大修的年限，计划进行大修。结合此次大修，为解决主变冷却系统存在的缺陷，提出改造原有水冷却系统为风冷却系统，确保主变可靠安全运行；带着这个课题，我们做了深入研究分析，从结构、原理、冷却效果以及现场实际情况进行全面分析计算，保证改造后风冷却系统达到预期效果。
关键字：变压器 冷却系统 分析 技改
下面就主变冷却系统技术改造可行性做四方面分析。
一、问题提出
枫树坝电厂原一号主变的冷却系统为强迫油循环导向水冷（ODWF），该系统的优点是冷却效果好，占地面积小，冷却水可以从坝前引水，水源充足，直接，无需加压，节省电力能源；缺点有两个，一个是存在冷却器内部铜管运行日久容易腐烂破裂，导致变压器油进水、另一个是潜油泵金属磨损及电机损坏停转等引起的变压器油混有金属粉末而造成主变事故，其三，我们冷却器减压水箱及管路设计时安装在厂房内，存在大量漏水的隐患，为彻底解决上述问题的发生，考虑进行技术改造，初步方案是将水冷却系统改造为风冷却系统，但此方案也存在两个问题，一个是一号主变压器处于洞内，通风条件偏差，第二个是由于变电洞内空间有限，要改为风冷却系统，所占用空间大，能否可实现技术改造，尚存在未知数，需做具体分析计算。
二、问题分析
带着上述问题，我们分步作了考察调查、计算分析。首先，我们对同类型变压器（即同制造厂家、三绕组以及220KV电压等级），且已经过改造的供电局、变电站进行考察了解，根据变压器技改公司提供改造过的20台变压器中，我们选择4台改造成功的变电站进行实地考察，得到其运行技术人员回复是完全满足运行要求，改造后变压器运行温度，在极端运行条件下（夏季并且是满负荷情况下），最高油温才70℃多度，这对于A级绝缘的变压器来说，是完全没问题的；但是，这与枫树坝电厂的实际情况还有些不同，那就是洞内与露天的差别，单凭这样的考察还不能确定没问题，还需做进一步的计算分析；其次，计算分析，改造的主变为枫树坝电厂220kV主变，主变型号：SSPS-150000/220，由保定天威保变电气股份有限公司生产，负载损耗476kW，空载损耗68.9kW，高压分接头电压220kV±2×2.5%，冷却方式为强迫油循环导向水冷（ODWF）。我们把这些参数和要求（即：取消原来的水冷却器，将主变的冷却系统由强迫油循环导向水冷（ODWF）改造为自然油循环风冷（ONAN/ONAF），70%及以下负载自然冷却（ONAN），70%以上负载自然油循环风冷（ONAF）。油面温升低于50K。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆）提供给有资质的公司作温升计算，计算结果如下：
1、主变参数：容量：150MVA；最大负载损耗：527kW；空载损耗：68.9kW；
2、散热方式：ONAN/ONAF；负荷70%：ONAF，负荷100%：ONAF；
3、散热器参数：PC2800（2000）-23（5）/520，自冷有效散热面积39.1m2，风冷有效面积45.8 m2；
4、散热器数量：19
5、油箱有效散热面积：0.75×18.46+0.85×64=68.3 m2；
6、自冷有效散热面积：A=19×39.1+68.3=811.2 m2；
7、风冷有效散热面积：A=19×45.8+68.3=938.5；
8、自冷单位热负荷：qt=Σp/A=（68900+1.032×527000×0.72）/811.2=413.5W/ m2；
9、风冷单位热负荷：qt=Σp/A=（68900+1.032×527000）/938.5=652.9W/ m2；
10、自冷油对空气平均温升：ty=0.262 qt0.8=32.5℃；
11、自冷油顶层温升：tym=1.2 ty+3.5=42.5℃；
12、风冷油对空气平均温升：ty=0.163 qt0.8=29℃；
13、风冷油顶层温升：tym=1.2 ty+3.5=38.3℃；
通过上述的计算分析，理论上是可行的，但是，实际上该如何改造，需做进一步论证。
三、具体实施方案可行性分析
1、取消原来的水冷却器系统及主变与水冷却器间的油管。
2、根据主变的损耗和油面温升低于50K的标准配置足够的散热器。上述计算中需要19组散热器，但根据相关图纸及现场测绘的油箱尺寸，在采用散热器型号为PC2800（2200）-23（5）/520的情况下，只能安装18组，其中高压侧12组，低压侧6组；风扇采用底吹式，每2组散热器配置1台风扇，高压侧6台，低压侧3台，共9台。这样，总组数减少1组，是否满足散热条件，必须再论证，从计算结果来看，风冷油顶层温升为38.3℃，是在150MVA满载情况下才能达到此温升的，而实际变压器运行负荷是被限制在12MVA以下运行，所以，减少1组散热器还是可以满足散热要求的。
3、宽度和其它特殊情况考虑：由于油池宽度限制，为减少改造后变压器的安装宽度，散热器采用直挂式结构。同时，考虑到变压器内部结构差异，不能完全按图纸设计开孔，为防止按图纸位置开孔影响散热器安装后超宽，需在主变上节油箱吊出后，视情况在箱壁的合适位置开孔，焊接散热器安装法兰，如开孔位置磁屏蔽有遮挡，影响油流的，需将该部分的磁屏蔽割除。
4、对变压器身油道进行相应的改造，改变原来的导向管，使油流能够在自身温度差的条件下在油道内自由流动。
5、改造后需增加变压器油约6吨。
四、改造后预期效果
1、可减少了运行风险，避免了水冷却器爆管造成变压器进水的重大隐患，同时避免潜油泵磨损产生金属粉末造成变压器绝缘事故、油泵故障停转引起联跳主变停电事故。
2、#1主变压器将强油水冷却改为风自冷后，由于不再使用冷却水，可以拆除厂房内的主变冷却水减压箱及供水管路，减少厂房及变电洞漏水引起其他事故的风险。
3、其他：减少了维护量（主要是减少潜油泵更换检修工作量），根据了解相关变压器改造后多年运行情况，没有出现变压器因风冷却系统出现故障问题。
五、结束语
冷却系统是电力变压器的重要组件之一，承担着将变压器运行中产生的热量散发出去的作用，它的安全，直接影响电网的安全运行和电厂的可靠发供电，为此针对现有油浸式变压器强迫油循环水冷系统的改造有积极意义，随着科学技术进步，人们对电力变压器的技术改造也在不断的进行，力求把变压器的质量以及环保、节能、安全、可靠等方面进一步提高，以给电网提供更加稳定可靠的电能。
论文作者:邓伟国
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第28期
论文发表时间:2019/8/26
标签：变压器论文; 水冷论文; 系统论文; 散热器论文; 枫树论文; 油泵论文; 负荷论文; 《建筑模拟》2019年第28期论文;