东丰变电站主变压器经济运行分析.pdf

2 0 1 3年 4月 第 4 1卷 第 2期 ( 总 第 2 2 5 期 ) Ap 1 2 01 3 Vo 1 4 1 No 2 ( S e r No 2 2 5 ) 东丰变 电站主变压器经济运行分析 Ec o no mi c Op e r a t i o n Ana l y s i s f o r Do ng f e n g Sub s t a t i o n M a i n Tr a n s f o r me r 刘 春 ， 刘大鹏 ( 吉林省电力有限公 司检修公 司， 长春1 3 0 0 2 2 ) 摘 要 ： 针对 东丰变 电站 3 7 5 0 MVA主变压器 每年大多时 间段处 于轻载 的不经 济运行状态 ， 为 了有效分 配主变 运行 方式 ， 保证安全运行前提下达 到节 能降耗、 提高运行效率 的 目的 ， 通过统计 2 0 0 9年、 2 0 1 0年各 月单 组主变压器 的最 大负荷和平均负荷 ， 计算 了不 同负荷 点下主变损耗 ， 并从现 场运行 、 经 济、 系统 电压 、 季节性 负荷等 7方面分析 了轻载状态下 的主变 压器运行 ， 得出在每年 9月至次年 3月份 间主变压器处于轻 载时 ， 将运行 在 、 IV 段 母线 的 2 号主变停 运 ， 而在每年 6 至 8月水 电厂 丰水期 间 ， 将 3组主变并列运行 ， 以便实现变压器 的最优化 、 经济化运行 。 关键 词 ： 主变压器 ； 经济运行 ； 节能 降损 中图分类号 ： T M7 3 文献标志码 ： B 文章编 号： 1 0 0 9 5 3 0 6 ( 2 0 1 3 ) 0 2 0 0 3 5 0 3 在 大型 变 电站 中多 台主变 压器 ( 以下 简称 主 变) 并列运行情况下 ， 如何有效分配主变运行方式 ， 保证 安全运行前提下达到节能降耗、 提高运行效率 的目 的值得探讨 。 变压器损耗在 网损 中所 占比例较大 ， 尤 其是轻负荷时更为明显。东丰变电站经过三期扩建 后 ， 现有容量 7 5 0 MVA的主变 3 组并列运行 。 根据 东丰变电站近两年的负荷统计 ， 每年 3组 主变多数 月份处于轻载状态， 对降损节能不利 。 为提高变压器 的经济运行效率 ， 下面就各种情况下主变运行的效 率因数和经济效益对 比， 来探讨主变的合理运行方 式 ， 通过不同时段选择不同的运行方式 ， 加强变压器 的运行管理 ， 以达到节能降损的目的。 1 3组 主变的运行情况 目前运行的 3组变压器均为容量2 5 0 MVA的 单相有载调压 自耦变压器组成的变压器组 ， 总容量 2 2 5 0 MVA。虽然生产厂家不 同， 但其 主要技术参 数 ， 如 都是 采 用 强油 导 向风 冷单 相 有 载 调压 自耦 变 压器 ， 三相接线方式 O Yo 一 1 2 1 1 ， 高、 中压中性 点直接接地 ， 额定容量单相 2 5 0 2 5 0 8 0 MVA、 三相 7 5 0 7 5 0 2 4 0 MVA， 额 定 电 流 8 2 5 1 8 8 3 1 2 7 0 A， 额 定 电 压 5 2 5 3 ( 2 3 0 3 9 1 3 3 9 6 ) 6 3 k V均相同， 短路阻抗值 1号变最高， 2号变次之 ， 收稿 日期 ： 2 0 1 2 1 2 - 0 7 作者简介： 刘 春( 1 9 7 4 一 ) ， 男， 工程师， 从事变电运行管理工作。 3号变最小 ， 具体参数见表 1 ， 其 中 1号主变在额定 电压及频率下的损耗数值允许偏差1 0 。 自 2 0 0 4年 1 2月 3号主变投入运行后 ， 3组 主 变 并列 运行 至今 。 根 据 2 0 0 9 年 、 2 0 1 0年 2年 的负荷 跟踪 ， 得出各月份的每组主变的最大和平均负荷( 见 表 2 ) 。1 3 月功率方向主要为一次送向二次， 最大 负荷 出现在调峰 阶段 ， 此 时由二次送 向一 次； 4 8 月 水 电负 荷加 大 ， 主要 为 二次送 向一 次 ； 9 1 2月 主 要 为一 次送 向二 次 ， 最 大 负荷 出现在 调峰 阶段 ， 此 时 由二次送向一次。 根据各负荷点 ， 具体计算 出变压器 损 耗 ( 见表 3 )。 2 不同情况下主变 的经济运行分析 2 1现场 运行 分析 东 丰 变 电 站 现 运 行 方 式 为 5 0 0 k V 系 统 、 2 2 0 k V系统均为双母线双分段方式 ， 3组主变并列 运 行 。1 号 主变 在 I、 段 母 线 ， 2号 和 3号 主 变在 11I 、 段 母线 运 行 。多 1组 大型 变压 器相 应 改变 了 系统的阻抗参数 ， 增大了低压侧母线故障的短路电 流。在 2 2 0 k V侧断路器遮断容量较小的情况下对 系统的运行产生不 良影响， 因此从系统潮流合理分 配和系统安全的角度考虑， 分段母线每侧都应保 留 1 组主变运行 ， 因此在轻负荷 的情况下 ， 、 段母 3 5 2 0 1 3年 4月 吉 林 电 力 Ap 1 2 0 1 3 第 4 l卷 第 2期 ( 总 第 2 2 5期 ) J i l i n E l e c t r i c P o we r Vo 1 4 1 No 2( S e r No 2 2 5 ) 表 2 2 0 0 9 年 、 2 0 1 0年各月单组主变的 最 大负荷 和平均负荷统计 表 3 不 同负荷点下主变的损耗计算结果 线上仅保 留 1组主变运行即可。 根据现场运 行数据 ， 1 、 2 、 3号主变在通过相 同 有功功率的情况下 ， 1 、 3号主变的本体油温度基本 相同， 但 2号主 变本体油 温度较 其他 2组主 变高 1 0 C左右 ， 负荷越大差别越大。除去冷却器散热条 3 6 件的差异后 ， 仍可得出 2 号主变的铜损大 ， 发热高的 结论 ， 表 3的计算结果验证 了该结论 。油温越高 ， 油 质劣化越快， 越容易形成故障， 因此从现场运行角度 建议 在轻 载状 态时 退 出 2号 主变运 行 ， 以降低 损 失 ， 延长主变寿命 。 2 2经 济分 析 根据变 压器 的效率系数 卢 ， 计算 出东风变 电站 主变运行在 0 5 0 0 5 7之间效率最高， 与其相对应 的负荷应在 3 5 O 4 3 0 MVA之间。而在每年 9月至 次 年 3月 间 ， 主 变 平 均 负 荷 在 5 0 9 0 MW 之 间 波 动 ， 大多数时间段处于轻载运行 ， 处于不经济运行的 状 态 ， 因此 有必要 对 主变 的运行 方式 进行 调整 ， 提 高 效 率 ， 减小 不必 要 的损失 。 由表 3可 知 ， 2号 主变 的空 载 损 耗 和 负 载 损 耗 较大 。 在各类负荷情况下 ， 计算出的损耗值 比 l 、 3号 主 变大 。按 3组 主变并 列运行 、 主变 日平均 负荷 5 0 Mw计算 ， 由表 3可知 ， 1 、 2 、 3号 主变计 算负荷 P J l 、 P P 。 分别为 3 0 4 、 3 5 1 、 2 7 3 k W ； 退 出 2号主变 后 ， 1 、 3号主变负荷分别上升至 8 O Mw ， 1 、 3主变计 算负荷 P 、 P 3 分别为 3 1 3 、 2 8 3 k W， 减少的损失为 A PP， l +P 。 +P 。 一P l P j 3 3 3 2 k W 。按 1年 内 经 济 运 行 2 1 0天 、 系统 上 网 电价 0 2 2元 ( k w h ) 计 算 ， 则 1年 中可减少 损失 约 3 6 8 1 2 1 0 元 。 选 择 3号 主变停 运 ， 按 主变 日平均 负荷 5 0 MW 计 算 ， 退 出 后 ， 则 1 、 2号 变 的 负 荷 分 别 上 升 至 8 O Mw 。 减 少 的损 失为 P一2 5 0 k W 。 仍 按 2 1 0天 、 上网电价 0 2 2元 ( k w h )计算 ， 则一年中可减少 损失约 2 7 7 2 1 0 元 。 相 比之下 ， 停运 2号主变比停运 3号 主变多节 省资金 9 0 9 2 1 0 元 ， 因此从经济角度考虑 ， 建议 在轻载情况下将 2号主变退 出运行 。 2 3 系统电压分析 受系统影响， 东丰变 电站的母线运行 电压偏高 ， 2 2 0 k V 电 压 通 常 在 2 3 3 k V 左 右 ， 5 0 0 k V 电 压 在 2 0 1 3年 4月 第 4 1 卷 第 2期 ( 总 第 2 2 5期 ) Ap1 20 1 3 Vo 1 4 1 No 2( S e r No 2 2 5 ) 5 2 0 k V左右 。 在东丰变电站每组主变的低压侧均带 并联 电抗器用以补偿系统充 电无功功率 ， 调节 系统 电压。因此每退出 1组主变运行将意味着减小系统 感性无功功率 ， 将对电压造成一定影 响。 根据近两年 的操作经验 ， 投入 3台 6 0 Mv a r的低压并联 电抗器 将使 5 0 0 k V 系统电压 ( 线电压) 降低 2 k V左右 ， 投 入 2台 6 0 Mv a r的低压并联电抗器将使 5 0 0 k V系 统 电压( 线电压) 降低 1 k V左右， 由此分析 ， 在考虑 经济运行时应首先考虑退出低压侧无功补偿容量较 小 同时 损耗 较大 的 2号 主变 运行 。 需 要说 明的是 ， 以 上 电抗 器 的投 退 对 系 统 电压 的影 响 仅 为 运 行 经 验 值 ， 仅供参考 ， 具体的影响情况应根据 系统运行 方 式 、 无功功率容量等 由调度部 门进行计算才能得出 准 确结 果 。 2 4季节性 负 荷分析 由于东 丰变 电站 与多 个水 电厂 相连 ， 在 6 8月 水电厂处于丰水期间， 水电出力大幅度增加， 主变 日 平 均 负 荷 在 1 8 0 Mw 左 右 ， 多 数 时 段 运 行 在 3 5 0 MW 以上 ， 最 大负 荷可 达 4 5 0 Mw 。对 主 变现运 行方式而言 ， 多数时 间段主变处于最高效率 曲线位 置 ， 因此 此 时间段 应考 虑 3组 主变全 部投 入运 行 ， 能 够提高运行的可靠性。 在考虑 一1的方式下 ， 任何 一 组 主 变 因 故 退 出运 行 都 不 能 造 成 其 他 主变 过 负 荷。而且 3 组并列运行的损耗与 2 组并列运行 的损 耗基本持平 ， 提高了运行效率。同时 ， 增加的低压无 功功率能够有效补偿系统电压。 每 年 9月 至 次 年 3月 期 间 ， 主 变 平 均 负 荷 在 5 O 9 0 Mw 之 间波 动 ， 最 大 负 荷 3 0 0 MW ， 并 且 持 续时间很短。 对保持现运行方式的主变来说 ， 多数时 间段 主变 处 于轻 载 状 态 ， 因此 该 时 间段 内可 以考 虑 2组主变投入运行 ， 另一组热备用 ， 这样运行 的主变 的平均负荷在 8 0 1 4 0 Mw 间， 能够部分提高运行 效率 ， 同时降低 损失。 在短时最大负荷时间段 ， 运行 的 主 变压 器 最 大 负 荷 约 4 5 0 Mw ， 在 考 虑 一1的 方式 下 ， 任何一 组 主变 因故退 出运 行 时 ， 除 去 系统潮 流变化分散的负荷， 仅能造成运行变压器轻度过负 荷 ， 此时可迅速投入热备用 的主变运行 ， 消除过负 荷 ， 保证系统稳定 。 2 5 2 2 0 k V侧母 线故 障 降低 短 路 电流分 析 由于主变的阻抗较大 ， 在 3组同型号主变并列 运行时的系统等值 阻抗 较 2组 主变并 列运行降低 1 6 ， 在 5 0 0 k V 系统容量不变的情况下， 2 2 0 k V母 线短路时 3组主变并列提供的短路电流要大于 2 组 主变 并列 时提供 的短路 电流。另外 ， 东 丰变 电站 2 2 0 k V隔离开关、 线路 电流互感器的热稳定 电流均 为 4 0 k A， 包东徐工程后计算 2 2 0 k V母线三相短路 电流已接近 4 0 k A， 通化工程又增加 2条 5 0 0 k V线 路 ， 因此短路 电流的增大直接对设备的安全运行产 生影响， 建议在轻负荷时退 出 1台主变运行。 2 6 站用 电 的可 靠 性分析 东 丰变 电站 在 3号主 变低压 侧新 上 的 4号 所用 变 ( 1 0 0 0 k VA) 于 2 0 0 7年 1 1月 3 0日投 入 运行 ， 经 过运行观察 ， 该主变运行稳定 ， 发热、 噪音均较小 ， 完 全 可 以满足 现场 运行需 要 。 至 此 ， 1 、 2 、 3号 主变 低压 侧各有 1台所用变( 1号主变低压侧 8 0 0 k VA， 2号 主变低压侧 6 3 0 k VA) ， 加上一路站外电源8 0 0 k VA 供电， 任何一组变压器停运对站用 电均无大的影响， 站用 电可靠性得到极大加强。 从最可靠 的角度考虑， 应优先采用站用电全部 自主变三次侧取得电压的方 式 。 因此 ， 由于新 上 4号所 用变容 量 大 ， 二次 电缆 均 为 铜缆 ， 从 站 用 变安 全 的角度 考 虑 ， 如 在 、 段 运 行 的 2 组 主 变有 1组 退 出 运行 ， 要 优 先 考 虑停 运 2 号 主变 。 2 7供 电可 靠性 分析 东 丰 变 电站 目前共 有 3 组 主变 运行 ， 理想 的节 能降耗状态为轻负荷情况下 1组主变运行 ， 但供电 可靠性将得不到保障。因此， 从供 电可靠性角度考 虑 ， 分段母线每侧都应保 留 1组主变运行。 3 结论 对于站内主变压器的