蘇制ТДЧ-250000/500У1型變壓器油溫偏高的原因分析

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   時間:2014-03-11 12:55:02
蘇制ТДЧ-250000/500У1型變壓器油溫偏高的原因分析簡介
    羅洪淼大同第二發電廠 大同037043 據了解原蘇聯生產的ТДЧ-250000/500У1型變壓器在我國運行的有53台,都有……
蘇制ТДЧ-250000/500У1型變壓器油溫偏高的原因分析正文
  羅洪淼
大同第二發電廠 大同037043

據了解原蘇聯生產的ТДЧ-250000/500У1型變壓器在我國運行的有53台,都有程度不同的油溫偏高的現象,安裝於大同第二發電廠的3號主變這種現象尤為突出。該變壓器多年來每逢夏季7~9月份上層油溫偏高(達72℃時,採取應急措施限制溫度上升),3號機組出力受阻,雖採取了許多應急措施,但其根源沒有解決,因此有必要對其產生的原因進行分析探討。
1 影響變壓器油溫的部分技術參數
1.1 使用環境條件
環境空氣最高溫度+40℃;環境空氣最低溫度-40℃;最大日溫差25℃;
年平均當量溫度(按原蘇聯國標ГOCT14209—69)不大於+20℃;
安裝海拔高度不超過1 100 M。
1.2 額定參數
變壓器額定容量 250 MVA;
變壓器額定電壓 525/15.75 kV;最高工作電壓 550 kV;
冷卻方式 強迫油循環風冷,冷卻器總容量為1 080 kW。
1.3 變壓器總損耗
830 kW。
1.4 溫度規定
1.4.1 按ГOCT3484—77規定的方法進行溫升試驗時,在額定容量下,超過環境空氣溫度的允許極限值不應高於下述值:(1)頂層油溫55℃;(2)繞組65℃; (3)鐵心與結構件表面85℃。
1.4.2 變壓器帶額定負荷和投入冷卻裝置在最熱的環境(空氣溫度為+40℃)下運行時,油箱上層的最高允許溫度是+71℃。
1.4.3 變壓器帶額定負荷並在環境溫度低於+40℃下運行時,上層油的允許溫度根據環境溫度和油溫超過環境溫度+31℃時的和來確定。
2 原因分析
從上述的技術參數看,大同第二發電廠3號主變適應於製造廠對環境溫度的要求。經過反覆比較、測算,筆者認為原蘇制ТДЧ-250000/500У1型變壓器(以下簡稱3號主變)油溫偏高主要有以下因素。
2.1 製造廠最高允許溫度極限低於我國行業標準

製造廠規定,變壓器在帶額定負荷和投入冷卻裝置在環境溫度+40℃運行時,油箱內上層油溫最高允許+71℃。而我國行標DL/T572—95規定,在上述同樣條件下,油箱內上層油溫最高允許+85℃。為遵循製造廠規定,我們只能在當上層油溫到達+71℃及以上時,採取機組降負荷或冷卻裝置加噴淋等措施。由於3號主變本來器身溫度就高,廠家規定的極限值又較我國標準偏低,因此使3號主變溫度高的問題更加突出。
2.2 變壓器鐵心漏磁通大
大同第二發電廠於1997年8月對3號主變進行了吊罩大修。檢查發現:該變壓器鐵心是用冷軋硅鋼片製成的三心帶旁軛的五柱式結構;低壓繞組是由換位導線繞成的螺旋型繞組;高壓繞組是糾結連續式的、中部出線。繞組之間的主絕緣是油間隙和用板做成的,相互用板條隔開的圓形紙筒,軛絕緣也是油柵間隙。這些油(柵)間隙對變壓器器身的散熱起到關鍵的作用。經檢查發現,該變壓器鐵心硅鋼片的疊放、插板工藝較差,對接縫過寬(約2 mm),因此使變壓器鐵心漏磁通增大,鐵損增加,導致鐵心進一步發熱。

2.3 冷卻器的設計、安裝不合理

2.3.1 風葉設計不合理
(1)風扇電機的風孔直徑D為800 mm,風孔中心有D為500 mm的圓板堵塞,並作為風扇風葉的支撐板,剩下只有150 mm長度作為風葉的尺寸,因此,風葉短,風量小(風量的大小與風葉的長短成正比)是變壓器油溫高的主要原因之一。
(2)常規設計D800的風孔應該是D800的通風道,但該冷卻器風孔中心由於有D500的圓板堵住,使其通風道僅有150 mm的圓周道,因此,風道狹窄。
(3)風扇的風葉為內外、動靜雙排、逆向對流結構,此結構是將風扇產生的風在冷卻器內部產生旋轉風從內向外(從後向前)排放(我國及日本變壓器冷卻器的風扇為單排直通式風向)。由於風量小、風道狹窄,旋轉風通過狹窄的風道在寬大的散熱器空間極易造成死區,使冷卻風不到位,冷卻效果變差。

2.3.2 散熱器管排列過密
散熱器散熱管的排列過密,排列厚度過寬(6排),使散熱管之間的縫隙過小,有效通風量太小,雖然風葉的數量相當多、風壓大(風葉數量與風壓成正比),但再大的風壓對於一個近似不通風的牆壁而言,其通風效果也就不言而喻。
2.3.3 冷卻器結垢嚴重
冷卻器由於運行年久,雜物及塵土、腐蝕等原因結垢嚴重,由於散熱管排列緊密、排管厚等原因,在機組大小修時,無法將內側的散熱管之間和翅片之間的污穢、結垢等沖洗乾淨,影響了散熱效果。
2.3.4 冷卻器安裝位置不佳
冷卻器安裝在變壓器本體南北兩側,離本體距離較近(約2 m),冷卻器的進風區即為油箱的散熱區,因此冷卻器進風區溫度較高,是冷卻效果不佳的外因。
2.3.5 冷卻器容量不足
設計要求,變壓器冷卻器的設計使用容量≥變壓器總損耗的15%。而3號主變冷卻器總容量(包括備用)為1 080 kW,減去備用容量180 kW,冷卻器的實際使用容量應為900 kW;變壓器的總損耗為830 kW。從計算看,冷卻器的設計使用容量小。按設計要求,冷卻器組的個數N為:
N≥(Pe+Pe×15%)/PN (N取正整數)  式中 Pe——變壓器總損耗,kW;
PN——冷卻器單組容量,kW。
將以上數值代入公式計算得,N=6,說明冷卻器不包括備用的應該至少為6組,而3號主變冷卻器不包括備用的實際為5組,即5組180 kW的冷卻器對於3號主變來說欠容量,是變壓器油溫過高的另一個主要原因。
3 改進建議
由於變壓器油箱內部器身屬製造廠設計、構造的定型產品,改造難度大、所需費用高、停電工期長,需返回到變壓器專業製造廠進行改造,因此,對變壓器器身的改造是不可能的了。可行的方案是:與變壓器製造廠和專業冷卻器製造廠聯繫,重新核算冷卻器的所需使用容量;對冷卻器的結構進行改進,或將現有的冷卻器全部更換。新冷卻器的設計可從上面原因分析中存在的問題有針對性地進行改進。這裡值得一提的是:在設計冷卻器容量時,由於該變壓器鐵心漏磁通大、鐵損大,新冷卻器的使用設計容量可以考慮充足的裕度,但在考慮容量以及油流量、冷卻器聯管的長度和走向時,應充分考慮變壓器油的流速。為防止油流帶電,油流速不宜大於0.6 m/s。只要我們抓住重點、找准原因,有的放矢,ТДЧ-250000/50У1型變壓器油溫偏高的問題就一定能徹底解決。

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