变压器冷却系统改造.pdf

J 技 术 改 造 is h u g a iza o 电力安全技术第8卷 (2006年第2期) 变 压 器 冷 却 系 统 改 造 杨威 (西诺航天科技工业公司，陕西 西安710025) 摘要分析了国内大型电力变 压器冷却系统存在的问题， 主要表现在冷却风机轴承磨损、 振动超 标、风量小、噪音大等方面，通过改造实例，介绍了采用D B系列机翼型低噪声变压器风扇更换原有风机 取得了明显的效果， 进而介绍了 对强油循环风冷却器变 压器使用单片机作为主控制器， 以固态继电器SSR作 为执行原件，对冷却风机和循环油泵实现无触点化控制，既取得节能效果，更是方便了 运行管理。 关键词) 变压器; 冷却系统; 风机; 自动控制 大型变压器是变电站运行中的核心部分， 而冷 却系统的可靠性将直接影响到变压器的安全运行。 目前， 国内大部分供电公司采用的风冷变压器因为 使用时间久远， 冷却系统已经出现不足之处。下面 主要叙述这些变压器冷却方式的不足和可行的改造 方案以及典型的成功案例， 希望对各供电公司、 变 电站有所帮助。 冷却系统亚待改善。 1 变压器的冷却系统 大型电力变压器常用的冷却方式一般分为3种: 油浸自冷式、油浸风冷式、强迫油循环。油浸自冷 式就是以油的自然对流作用将热量带到油箱壁和散 热管， 然后依靠空气的对流传导将热量散发， 它没 有特制的冷却设备。而油浸风冷式是在油浸自冷式 的基础上， 在油箱壁或散热管上加装风扇， 利用吹 风机帮助冷却。 加装风机后可使变压器的容量增加 30%一 35%。 强迫油循环冷却方式， 又分强油风冷和 强油水冷2种， 它是把变压器中的油，利用油泵打 人油冷却器后再复回油箱， 油冷却器做成容易散热 的特殊形状，利用风扇吹风或循环水作冷却介质， 把热量带走。 这种方式若将油的循环速度比自 然对 流时提高3倍，则变压器可增加容量30%。风冷变 压器又分为2 种冷却方式，即冷却器冷却和片式散 热器冷却，其原理基本相同。 2 变压器冷却系统改造实例 (1) 图1所示的冷却器冷却系统，长时间运行 后，风机轴承磨损、叶片锈蚀，噪声、振动均超出 要求， 严重影响附近居民的正常生活。原风机一般 采用高转速， T35叶轮或者等厚叶片，叶型设计不 合理，风量小、噪音大、效率低，随着经济的飞速 发展以及变压器的长期满负荷运行， 这些变压器的 图I冷却器冷却示意 根据客户要求， 2004年对北京供电局前门变的 冷却系统进行了改造。现场考察后， 提出了在不改 变原风机控制系统， 保证原风机安装尺寸的前提下， 更换DBF系列机翼型低噪声变压器风扇。 改造完成 后，风量、风压明显提高，噪音大大降低，达到了 理想的改造效果。 无锡供电局所辖变电站有相当部分变压器是 1988年生产的， 风机运行了16年左右， 修试工作量 十分巨大， 2004年采用上述方式对多台35, 110和 220kV主变进行了改造。 原来使用的4Q4风机单台 噪声为74dB(A)， 改进后单台噪音不到65dB(A)， 降 噪效果十分明显，且风量、风压远远高于以前使用 的风机。 室内变压器如果通风不良也会导致变压器温度 过高的现象，目 前大部分室内变压器主要通过墙壁 安装轴流风机进行通风换气， T35系列轴流通风机 效率低、转速高、噪声高，在住宅区附近会表现出 明显的弊端， 如果采用高效率、低噪音叶轮， 效果 将会大大改善。 这种改造式可根原风机安装尺 寸及墙体厚度，以便安装为前提进行，既提高通 3 6 第8卷 (2006年第2期)电力安全技术 J 技 术 改 造 is h u g a iz a o 风性能，又降低噪音。 (2) 图2所示为片式散热器冷却， 下方或侧部不 安装风机的为自 冷， 安装风机的为风冷。自冷变压 器由于其得天独厚的优势， 近几年得到越来越多的 应用， 可是从目前使用情况看，自 冷变压器也表现 出其不足。 投人 1组风扇，油温达65时2组风扇全投，油温 达75时投油泵; 油温下降到低于65C， 切除油泵 运行， 油温低于55时切1组风扇， 油温低于45C 时2组风扇全停，并按2组风扇累积运行时间循环 投切。同时还实现了对油泵、风扇运行工况的准确 监控， 通过装置的通信串口， 可将变压器油温和各 台冷却设备状态信号上传至变电站综合监控系统。 一片式散热器 CP U 控 制 模 块 变 压 器 冷 却 系 统 图3单片机控制系统组成原理 风机 图2片式散热器冷却示意 天津泰达电力公司于5 年前投人运行的3 台 220 kV 主变压器均为自 冷， 起初可以满足使用要 求， 随着用电量的增大， 自 冷已经不能满足要求， 需 要进行改造。 现场考察后， 根据变压器容量和改造 经验， 在和变压器设计者充分沟通的前提下， 提出 了在散热片下加装风机进行强制冷却， 风机使用控 制柜进行控制的改造方案， 设计2路独立电源互为 备用， 2路380V电源取自 不同的站用变低压侧。 改 造完成后， 在同等负荷的情况下， 变压器温升大大 降低， 实践证明， 该改造方式可以使220kV变压器 容量增加30% 以上。 对于强油循环风冷却器， 可以使用单片机为主 控制器，以固态继电器SSR作为执行元件， 实现控 制无触点化，如图3所示。这种控制系统能根据变 压器负荷和油温综合投切冷却器，并实现保护、 故 障定位、高温报警、信息显示等功能。当变压器负 荷高于额定容量的75%时， 风机全部投人， 以达到 良好降温效果; 当变压器负荷低于额定容量的75% 时， 按油温控制风扇和油泵运行， 油温升至55时 3 变压器冷却系统改造效果分析 (1) 变压器冷却系统的作用主要表现在夏天天 气炎热的时候， 需改造的变压器往往是度夏困难的 设备， 经改造后大大改善了变压器在夏季的工作状 况，同时还可使变压器容量增加。 (2) 通过改造，可显著降低老旧变压器运行中 的噪声，改善周围的环境状况。 (3) 即使在炎热的夏天，一天里温度也是不断 变化的，而变压器在一天内的负荷也在不断变化， 增加了自 动控制系统的改造方案， 使风机通过自 动 控制系统， 根据变压器油温进行自 动控制，当温度 达到一定值时，自 动开机， 油温降低到允许值时自 动关机， 从而既达到节能效果， 也方便了运行管理。 参考文献 1 孙雨萍， 马传霞 变压器风冷系统节能装置。 变压器， 2004,41(11): 42 一4 5 2 陈永波， 变压器强油循环强风冷却器控制回路的改造.湖北电力， 1998,22(3):50一51 3 董继民， 赵登福 ， 华峰 . 一种新型大型变压器自适应冷却控制装 置 电网技术， 2001,25(5):71-