浅谈220kV某变电站1号主变冷却系统改造

摘要：本文对#1主变原冷却系统存在的缺陷问题进行了综合分析并提出了技术改造方案。通过改造#1主变的可靠性明显提高，油泵叶片损坏导致内部故障的问题解决了，噪声降低了，维护工作量减少了，并且效果良好。

关键词：变压器；冷却系统；技术改造

Abstract: in this paper, the # 1 main transformer the defects of the cooling system of the comprehensive analysis and put forward the technical renovation plan. Through reforming # 1 main transformer reliability improved obviously, oil pump blades to damage the internal fault the problem settled, the noise is reduced, reduce the maintenance, and the effect is good.

Keywords: transformer; Cooling system; Technical reform

1 电网概况

目前，国内电网普遍存在的主要问题有：电源不足；220kV供电线路存在瓶颈，不满足N-1原则；负荷增长快，110kV变电站主变重载现象较为突出；地区负荷增长的不平衡度较大。

2 #1主变现状分析

2.1 变压器的介绍

2.1.1 变压器原理

变压器是一种静止的电气设备，利用电磁感应原理，将一种交流电压的电能转换成同频率的另一种交流电压的电能。

2.1.2 变压器的损耗

(1) 铁损

当变压器的一次绕组通电后，线圈所产生的交变磁通在铁芯中流动，因为铁心本身也是导体，在垂直于磁力线的平面上就会感应出电动势，这个电动势在铁心的断面上形成闭合回路并产生“涡流”。由“涡流”所产生的损耗，称为“铁损”， 它使变压器的铁心发热，变压器的温升增加。

在空载试验时，空载电流很小，绕组电阻中的损耗也很小，因此，可以近似认为变压器的空载损耗就是变压器的激磁损耗(铁损)，即：

(2) 铜损

绕制变压器需要使用大量的铜线，这些铜导线也存在着电阻，电流流过时电阻就会消耗一定的功率，这部分损耗称为“铜损”，它使变压器的绕组发热，变压器的温升增加。

在短路试验时，由于外加电压较小，相应激磁直路的损耗(铁损)也很小，因此，可以认为变压器的短路损耗就是变压器通过额定电流时的铜损，即：（式中：--额定容量；--额定电压；--额定电流；--对应侧的相电阻。）

2.2 #1主变原冷却系统分析

2.2.1 变压器的冷却方式介绍

(1) 油浸自冷式

油浸自冷式依靠油箱壁的辐射和变压器周围空气的自然对流把热量从油箱的表面带走。

(2) 油浸风冷式

对于中等容量的变压器不能单独靠增加散热面积进行冷却，一般在散热器上加装风扇吹风，以提高散热效果。

(3) 强迫油循环冷却

大型变压器都采用强迫油循环冷却方式，这种冷却方式的冷却器是通过母油管与油箱连通的，在冷却器下端至母油管中间装下油泵，以加速油的循环，油进入油箱后在器身中按导向路程流动，以减小器身内部的温差。在增强油流循环的同时，经冷却器上风扇吹风或通冷水进行冷却，使散热冷却效果更好，这就分别构成强油风冷和强油水冷方式。

强油风冷式变压器的冷却器运行于以下三种工作情况：①变压器空载时使用；②负荷时使用；③备用。当前两种工作情况中冷却器因故停运时，备用冷却器能自动切换投入，以保证散热效果，同时发出报警信号。

2.2.2 原冷却系统的缺陷

强迫油循环风冷方式是利用潜油泵将变压器油箱中上层的热油抽出，经上部的联管进入上油室，然后再到散热器的下油室，途中经过散热片进行散热，热油靠导风筒上风扇顺风冷却后，再打入油箱底部，从而冷却铁芯和绕组，这样反复从而形成油循环风冷却过程。

根据以往运行经验表明，威胁主变安全可靠运行的与冷却系统有关的主要缺陷和风险因素有：

油管道和联箱中的异物、结垢。

冷却器和潜油泵中的异物、结垢。

净油器装置内的活性氧化铝或硅胶粉末。

主变本体至冷却系统的蝶阀密封不严。

风机轴承磨损、叶片锈蚀，噪声、振动超标，不满足环保要求。

滤网损坏后的金属碎片。

潜油泵选型不合理。

由于在潜油泵选型时只考虑了同步转速参数，忽视了流量参数，导致潜油泵具有转速高、扬程大，但流量小的缺陷。这是造成#1主变冷却效果不佳的一个重要原因，另外，潜油泵转速越高，轴承和叶片的磨损就越严重，其损坏后的金属碎片或金属微粒随着油流进入变压器内部，对变压器的绝缘产生极大威胁。

高转速潜油泵将产生高速油流，在潜油泵附近形成负压区，如在潜油泵附件的密封圈出现老化、密封效果不良等缺陷时，变压器油将吸入空气及水分，使变压器绝缘受潮，并且可能导致瓦斯继电器动作造成事故跳闸。

其中，前三种缺陷主要是由于杂物、尘土及化学腐蚀等原因造成结垢，减缓风速，阻挡空气的有效流通，影响了散热效果，一般可以通过投运前的严格细致检查以及运行中的定期巡视可以消除；缺陷(4)和(5)可通过更换蝶阀和风扇的方法来消除；而最后的两种风险因素存在着潜油泵的不可见性和缺乏有效监测手段等原因而难以控制。针对这类因油泵转速过高导致跳闸事故，主要有以下两种解决办法：①降低油泵转速；②改变冷却方式。

3 冷却系统改造方案

3.1 停电准备

为了提高工作效率，缩短改造时间，在大修改造施工前，相关技术人员认真明确检修范围和项目，组织落实材料、工器具及人员分工，所有材料、工器具在大修前2天运至施工现场存放。并且召开施工协调会，确定施工时间，协调各子项目的施工进度，处理需要配合、协调的工作。

3.2 冷却系统的改造过程

经过上述分析，可采用片式散热器加吹风装置，风机使用控制箱进行控制的改造方案。其中，控制电源取自不同的站用变。

在改造完成后，#1主变的冷却方式将由原ODAF(强迫油循环风冷方式)改为ONAN/ONAF-70%/100%(负荷为70%时自冷，70%-100%时风冷)，运行中利用上下层油温差形成油流在散热片和油箱中不断循环，由散热片和风机加强散热效果，从而达到冷却铁芯和绕组。

3.2.1 改造项目

#1主变冷却系统改造的主要项目有：

(1) 拆除全部旧冷却器；

(2) 安装新的片型散热器(32组)；

(3) 安装新型可拆式的散热器支架；

(4) 更换风扇风机；

(5) 更换冷却系统控制箱。

3.2.2 改造流程

主变的冷却系统改造工作与吊罩大修工作结合在一起完成，改造过程具体如下所述：

(1) 拆除变压器的消防管道、二次电缆、套管等附件，排油完毕。

(2) 对有载调压分接开关进行吊检。

经检查，有载调压分接开关选择开关、切换开关动、静触头无烧伤、发热痕迹，接触良好，绝缘支架无损伤变形、无放电痕迹，与分接引线连接牢固；快速机构主弹簧、复位弹簧、爪卡等无变形断裂，动作部分无严重磨损、擦毛、损伤、卡涩。