摘要：随着能源危机的不良影响，节能已经逐渐成为我国的一项基本国策，由于对水电厂节能研究较少，因而现阶段技术已经逐渐无法满足对节能的需求。基于此，本文首先简要阐述了水电厂主变冷却器节能设计原理，其次，以模糊控制、油温控制等方面为切入点，就水电厂主变冷却器节能优化运行进行简要分析，并提出自己一点看法。
关键词：水电厂；主变冷却器；节能优化措施
引言：能够影响水电厂节能的因素较多，主要分为电动机用电以及照明用电，其中主要包括主变压器的冷却油泵以及冷却风机、机组油泵、集水井排水泵以及空气压缩机等，由于水电厂主变冷却器用电量较大而且具有非常强的代表性，因而本文以其作为主要研究对象，从而实现对水电厂节能优化进行研究。
1水电厂主变冷却器节能设计的原理
水电厂主变冷却器散热方式如下：1）铁芯及线圈内外部热量通过热传导传递到变压器油中；2）通过油的热传导，扩散到散热器以及油箱的内表面；3）内表面通过热传导扩散到外表面，最终传递到空气中。基于主变冷却器散热方式，变压器冷却器的节能设计原理如下：1）对流散热。
该式中Q1为对流热量（单位为W）；h为对流热系数；A1为对流面积（单位为m2）；t1及t2分别为壁面及空气的温度（单位为℃），结合该式，可以通过提高热对流系数的方式从而提升对流的散热量；2）辐射散热。
该式中，Q2为辐射热量（单位为W）；A2为辐射面积（单位为m2）；T1及T2分别为壁面及空气温度；ε为表面的发射率，其为定值；σ为5.67×10-8W/（m2gK4），其为常数。按照正常运行过程来看，辐射热量产生较少，因而在进行节能优化过程中，应主要通过对流散热方面考虑。结合公式可知，气温较低时，辐射热量较高，结合工作经验可知，即使在低温情况下，仅依靠变压器的辐射散热，也能够保证油温处于安全范围之内，因此，可以通过取消一些冷却器，或者运用变频的方式减小风机用量，便能够达到节能的目标[1]。
2水电厂主变冷却器节能优化策略
本文以某水电厂冷却器节能设计为例，该水电厂配备型号为SFP9-240000/220的主变压器为7台，该主变压器通过强迫油循环的风冷为冷却方式，共配有型号为YF2-315型号的冷却器28组，每台4组；配有21台轴流风机以及7台潜油泵。冷却器中两组为主用，一组为辅用，一组为备用。当主变的油温达到55℃时，辅用冷却器自行发动，而主、辅冷却器出现故障时，备用冷却器自行发动。
2.1模糊控制在水电厂主变冷却器节能中运用
决定主变油温的影响因素非常多，同时由于主变的滞后性强，因而最优控制理论并不适用于主变的油温控制系统，当前大多采用模糊控制理论来解决类似主变油温控制的问题。主变油温控制系统主要由模糊控制器、A/D（D/A）变换器、执行机构以及被控对象组成，此外，二维模糊控制器效果更好。
在改造过程设计时，主要通过两种方式进行，首先是通过改变冷却器的结构，使其能够结合外界气温，采取冬天模式以及夏天模式进行相应切换的方式。结合水电厂工作人员的经验，每年都会有一段时间气温较低，而此时主变即使负荷较大，采用一组冷却器也能够有效完成冷却任务，保证主变油温不会超过55℃。以该厂气温为例，每年12月、1月以及2月时，可以采用冬天模式，其余为夏天模式；其次，运用变频冷却风机的方式。在变频运行过程中，风机的损耗会增加。轴流风机调速参数公式为：Q2/Q1=n2/n1及P2/P1=（n2/n1）3，该式中Q1、n1、P1分别为额定流量、额定转数以及额定轴功率；Q2、n2、P2分别为调频后的流量、转数以及轴功率，由于变频器会在40~50Hz变化，因而对应n2/n1也会在0.8~1.0之间变化，结合上述公式可知当调速比率为0.8时，省电比例达到36.38%[2]。
2.2对主变冷却器的油温进行控制
在某水电厂中，SFP9-240000/220的主变压器在运行的过程中，其油温达到55℃时，辅用冷却器自行发动，而主、辅冷却器出现故障时，备用冷却器自行发动。针对这样的现象，为了能够实现节能降耗的目的，并使其稳定运行，可以将PLC串入主变冷却器的上层油温变送器的模拟量中。在这一基础上，工作人员可以将PLC程序内的温度，设置为48℃，从而能够在上层油温超过48℃时，就能够自动启动冷却器。另外，在PLC程序中，可以将主变冷却器退出的标准，设计为5℃复归区间，也就是说当上层油温低于43℃时，祝百年冷却器就能够退出控制温度的模式。对于内增PLC程序的步骤，其主要的方式为：
（1）设置PLC程序的特殊模块通道，并将采样的频率值，设定为10Hz，通道设置参数为H3310。（2）对温度控制辅助冷却器，其中、复归的值进行设定、储存，其分别是D25为48℃、D26为43℃。（3）对PLC通道的模拟量进行读取，将其储存在温度模拟量中，以便于对其比较、分析，成为系统发生动作的依据，进而全面能够对油温进行更加灵敏的控制，保证主变冷却器的运行能够实现节能的目的。
总结：综上所述，水电厂主变冷却器节能优化工作在水电厂工作中占据非常重要的地位。因此，在实际工作进行中，应结合水电厂实际情况，了解水电厂节能可能性，并通过适当的技术如模糊控制等，从而得到一个符合书电厂主变冷却器节能运行的模式。
参考文献：
[1]韦江平.龙滩水电站主变冷却器运行方式分析及优化[J].红水河,2012,31(01):51-53+57.
[2]林志伟. 水口水电厂厂用电系统节能优化运行研究[D].福州大学,2011.
论文作者:罗丹
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/19
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