调整干式变压器运行方式以降低厂用电率的探讨

2011 12 中国 汕头 超超临界机组技术交流 2011 年会 497 调整干式变压器运行方式以降低厂用电率的 探讨 李 洪 许育群 华能海门电厂 广东省汕头市 515132 摘要 以华能海门电厂灰渣变 污水变 化水变为研究对象 对这些不影响安全生产 负载轻的 厂用变运行方式进行改变 实行变压器一运一备 负荷母线类似单母分段的接线方式 提高了变 压器的运行效率 消除了不必要的损耗 降低了厂用电率 达到了节能降耗的目的 关键词 超超临界 干式变 厂用电率 节能 1 引言 干式变压器就是指铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器 干式变压器的工作原理与油浸式 变压器相同 主结构相似 它们具有相同的主要部件 铁芯 线圈 只是绝缘材料和冷却介质不 同 1 干式变压器因为具有体积小 重量轻 安装容易 维护方便 绝缘材料化学性质稳定 没有 火灾和爆炸危险 安全性能高等特点被越来越广泛的应用于电力 石油 钢铁等重大工业项目 干变在电厂内布置方便灵活 不需要设置单独的变压器小间 可与低压配电柜在尺寸 外形上统 一协调布置在配电室内 而油浸式变压器却正逐步地退出市场 变压器作为一种能量转换装置 在 转换能量过程中必定产生损耗 如何减少转换过程中不必要的损耗成为深度节能的课题 2 2 变压器节能原理 从理论上讲 变压器在空载损耗 铁损 等于负载损耗 铜损 的情况下运行 变压器的效率最高 变压器带这样的负荷也最为经济 变压器的损耗主要来自变压器内部的铁损和铜损 变压器运行 时会发热 热源就是变压器中产生损耗的部位 和油浸式变压器一样干式变压器的热源主要由三 部分组成 3 1 磁损耗 即铁心内的磁滞损耗和铁心内主磁通所产生的涡流损耗 2 电损耗 即线圈中导线电阻发热所形成的负载损耗 3 附加损耗 包括铁心的附加损耗和线圈的附加损耗 变压器的总损耗为 2 2FecuFek PpppmI R 式中 m 为相数 Rk 为归算到二次侧的短路电阻 变压器的输入有功功率为 P1 输出功率为 P2 总损耗功率为 所以效率为P 22 12 PP PPP 我们通常以空载损耗和短路损耗来作为衡量变压器损耗的两个重要参数 计算出任意给定负载 时的变压器效率 但由于电力变压器的运行效率比较高 用直接负载法测量 P1和 P2再算出效率 很难得到准确的结果 因此工程上常采用间接法来计算效率 由空载试验测出铁耗 由短路试验 测出铜耗再计算效率 4 此时效率为 2011 12 中国 汕头 超超临界机组技术交流 2011 年会 498 2 02 22 12202 11 cos KN NKN PI PP PS IPI P 给定以上的参数即可绘制效率曲线 图 1 是绘制的变压器运行效率曲线 图 1 变压器运行效率曲线 I2 I2N为变压器的负载系数 随变压器二次侧负载电流变化 为变压器的效率 由数学分析可知 即可知在变压器的铜耗等于铁耗时 变压器的效率达到最大 根据 2 0 d dI 上面的变压器效率曲线可知 当变压器输出为零时 效率也为零 当变压器输出增大时 效率开 始升高直到最大值后又开始下降 这是因为变压器的铁损基本上是不随负载变化 因而负载小时 效率低 5 变压器最大效率发生在 0 5 0 6 左右 这样我们可以调整变压器负载大小及其运 行方式 控制变压器的二次电流 把变压器的损耗控制在较低的范围 使其经济运行提高效率 从而节约电能 3 华能海门电厂运行实例 华能海门电厂灰渣变 污水变 化水变设计为明备用 每台变压器容量按同时带两段母线设 计 接线见附图 1 具体参数如下表 1 附图 1 2011 12 中国 汕头 超超临界机组技术交流 2011 年会 499 表 1 灰渣变 污水变 化水变设计规范 项目污水变 灰渣变化水变 型号 SGB10 1000 6 3SGB10 2000 6 3SGB10 1250 6 3 额定容量 kVA 100020001250 高压侧 6 36 3 6 3 额定电压 kV 低压侧 0 40 4 0 4 高压侧 183 3114 628 87 额定电流 A 低压侧 28871804454 7 分接范围 kV 6 3 2 2 5 6 3 2 2 5 6 3 2 2 5 空载损耗 kW 1 763 322 08 负载损耗 kW 10 6916 4211 73 调压方式无载调压无载调压无载调压 冷却方式 AN AFAN AFAN AF 额定频率 HZ 505050 接线组别 Dyn11Dyn11Dyn11 绝缘等级H 级H 级H 级 绕组温升 125125125 温升限值 K 铁芯 结构件温 升 100100100 相数 333 短路阻抗及偏差 6 10 8 10 6 10 空载电流及其允许偏差 0 5 30 0 4 30 0 5 30 生产厂家保定天威顺达变压器有限公司 从表 2 图 2 图 3 图 4 的数据可以看出 灰渣变 污水变 化水变在机组正常期间的负荷 率很小 月平均负荷率分别为 7 36 4 03 5 11 普遍运行在低效率区 因此可以对这些不 影响安全生产的 负载轻的厂用变压器运行方式进行改变 实行变压器一运一备 负荷母线类似 单母分段的接线方式 以提高变压器的运行效率 消除不必要的损耗 降低厂用电率 表 2 2011 年 1 月份灰渣变 污水变 化水变电量统计表 1 灰渣变 1 污水变 1 化学变 日 期 日额定功率 万千瓦 日用电量 万千瓦 负荷 率 日额定功率 万千瓦 日用电量 万千瓦 负荷 率 日额定功率 万千瓦 日用电量 万千瓦 负荷 率 13 840 472612 31 1 920 09264 82 2 40 32413 50 23 840 463712 08 1 920 0643 33 2 40 14315 96 33 840 421210 97 1 920 07023 66 2 40 243910 16 43 840 463812 08 1 920 0723 75 2 40 11074 61 53 840 431911 25 1 920 09454 92 2 40 23949 98 63 840 21415 58 1 920 08194 27 2 40 11164 65 73 840 20185 26 1 920 03241 69 2 40 10534 39 83 840 430111 20 1 920 03151 64 2 40 08373 49 2011 12 中国 汕头 超超临界机组技术交流 2011 年会 500 93 840 465512 12 1 920 05222 72 2 40 06752 81 103 840 407110 60 1 920 08464 41 2 40 06932 89 113 840 23015 99 1 920 06933 61 2 40 0632 63 123 840 20185 26 1 920 05132 67 2 40 07923 30 133 840 35229 17 1 920 06843 56 2 40 06842 85 143 840 26026 78 1 920 02791 45 2 40 09183 83 153 840 29397 65 1 920 0542 81 2 40 16476 86 163 840 34699 03 1 920 02521 31 2 40 06482 70 173 840 16814 38 1 920 02791 45 2 40 16476 86 183 840 30277 88 1 920 03781 97 2 40 07473 11 193 840 37529 77 1 920 04322 25 2 40 1717 13 203 840 12393 23 1 920 05492 86 2 40 06572 74 213 840 16114 20 1 920 03051 59 2 40 06832 85 223 840 10972 86 1 920 03071 60 2 40 1817 54 233 840 07441 94 1 920 03872 02 2 40 07743 23 243 840 10442 72 1 920 03141 64 2 40 12065 03 253 840 0621 61 1 920 03341 74 2 40 1174 88 263 840 1544 01 1 920 1537 97 2 40 06562 73 273 840 27617 19 1 920 07653 98 2 40 1275 29 283 840 27087 05 1 920 14677 64 2 40 17377 24 293 840 3088 02 1 920 239412 47 2 40 0632 63 303 840 30267 88 1 920 233112 14 2 40 10354 31 313 840 3088 02 1 920 247512 89 2 40 20168 40 累 加 119 048 75797 36 59 522 39674 03 74 43 80525 11 灰渣变 0 0 5 1 1 5 2 2 5 3 3 5 4 4 5 135791113151719212325272931 天数 数值 额定功率 万千瓦时 用电量 万千瓦时 负荷率 图 2 灰渣变负荷率 用电量月变化趋势 2011 12 中国 汕头 超超临界机组技术交流 2011 年会 501 污水变 0 0 5 1 1 5 2 2 5 135791113151719212325272931天数 数值 额定功率 万千瓦时 用电量 万千瓦时 负荷率 图 3 污水变负荷率 用电量月变化趋势 化水变 0 0 5 1 1 5 2 2 5 3 135791113151719212325272931 天数 数值 额定功率 万千瓦时 用电量 万千瓦时 负荷率 图 4 化水变负荷率 用电量月变化趋势 3 1 具体实施方案 1 2 变压器按正常运行方式运行 1 2 段母线联络开关 投入运行 1 段母线工作进线开 关断开拉至 试验 位置并挂警示牌 1 变压器高压侧开关热备用 即 2 变压器同时带 1 2 段 母线运行 1 变压器备用 2 按定期试验安排每隔 15 天对 1 变压器充电一次 3 加强对运行电流及变压器温度监视 防止过载及超温 4 备用变压器加热器投运 3 2 运行方式分析 1 由于我厂每台变压器容量按同时带两段母线设计 容量完全满足该种运行方式要求 2 保护定值计算按同时带两段母线时整定 能满足该种运行方式要求 3 1 段母线工作进线开关执行安措 有效避免非同期合闸 2011 12 中国 汕头 超超临界机组技术交流 2011 年会 502 4 备用变压器定期充电 满足备用要求 5 只针对非重要负荷母线调整运行方式 即使发生最恶劣情况使两段母线同时失压 不会影 响机组正常运行 6 综上所述 此种运行方式具备一定的安全性 同时能有效降低厂用电率 有实施价值 3 3 运行方式改变后母线失压的处理措施 1 立即到现场检查保护动作情况 根据保护情况判断故障范围 2 检查母线上有无明显故障点 3 如发现母线上有明显的故障点 应立即断开 1 2 段母线联络开关 并拉至 试验 位置 并按以下情况处理 1 故障点在 1 段上 检查 1 段母线 400V 工作进线开关及 6KV 电源侧开关已断开 并将上 述二个开关拉到 试验 位置 断开 1 段母线所有负荷开关并拉到 试验 位置 将故障母线交 设备部开票处理 上述措施完成后 检查 1 2 段母线联络开关 已隔离 断开 2 段母线上所有 负荷开关 母线 PT 除外 合上 2 段母线 6KV 电源侧开关及 400V 工作进线开关对 2 变压器及 2 段 母线充电 正常后恢复 2 段母线上负荷运行 2 故障点在 2 段上 检查 2 段母线 400V 工作进线开关及 6KV 电源侧开关已断开 并将上 述二个开关拉到 试验 位置 断开 2 段母线所有负荷开关并拉到 试验 位置 将故障母线交 设备部开票处理 上述措施完成后 检查 1 2 段母线联络开关 已隔离 断开 2 段母线上所有 负荷开关 母线 PT 除外 将 1 段母线工作进线开关测绝缘合格后送电 合上 1 段母线 6KV 电源 侧开关及 400V 工作进线开关对 1 变压器及 1 段母线充电 正常后恢复 1 段母线上负荷运行 4 如未发现明显故障点 则应断开 1 2 段母线联络开关 断开 2 变压器高 低压侧开关 断开两段母线上的所有负荷开关 并将上述开关拉至 试验 位置 分别测量两段母线绝缘值 2 变压器绝缘值 高 低压侧开关及联络开关绝缘值 并根据绝缘值情况按以下处理 1 母线绝缘不合格即按第 3 点处理 2 母线绝缘正常 2 变压器或其高 低压侧开关绝缘不合格 将 2 变压器转检修交设备 部处理 将 1 段母线工作进线开关测绝缘合格后送电 合上 1 段母线 6KV 电源侧开关及 400V 工作 进线开关对 1 变压器及 1 段母线充电 充电正常后将 1 2 段母线联络开关 送电 合上联络开 关对 2 段母线充电 正常后恢复两段母线上负荷运行 5 经以上处理未发现故障点 经电试班排除保护误动后 将 2 变压器高 低压侧开关送电 依次合上开关对 2 变压器及 2 段母线充电 充电正常后 将 1 2 段母线联络开关 送电 合上 联络开关对 1 段母线充电 正常后对急需送电的负荷依次测绝缘合格送电试转 最后 找出故障 点加以隔离 通知设备部处理 1 如发现是由母线负荷开关故障 保护拒动引起上一级开关跳闸 应将故障负荷开关隔离 后按第 5 点处理 2 如根据保护动作情况可以判断故障范围 则按以上故障情况优先排除处理 3 4 节能效果分析 华能海门电厂于 4 月份按上述方案进行了运行方式的调整 表 3 为调整后与去年同期对比的 实际运行数据 从表中数据可以看出 调整后三个月的变压器耗电量比去年同期减少了 11 9 万度 耗电率减少了 0 002 上网电价按 0 5 元 度计算 一年大概可以节约人民币 23 8 万元 达到了深 度节能降耗的目的 表 3 运行方式调整前后灰渣变 污水变 化水变用电量对比 2011 年 4 月2010 年 4 月 1 机 2 机 1 2 机用电率 1 机 2 机 1 2 机用电率 化水变 0 01807 66437 68230 0063984 20312 85127 05430 006738 污水变 0 01986 97326 99300 0058242 03851 96834 00680 003827 2011 12 中国 汕头 超超临界机组技术交流 2011 年会 503 灰渣变 0 019513 198313 21780 01100812 952911 633424 58630 023485 管理变 0 027011 388611 41560 0095087 78864 795212 58380 01202 四个变压 器总和 0 084339 224439 30870 032726 983121 248148 23120 0461 发电量 58176 7761892 36120069 129654337 250354 29104691 4848 2011 年 5 月2010 年 5 月 1 机 2 机 1 2 机用电率 1 机 2 机 1 2 机用电率 化水变 0 000010 185410 18540 0122334 22913 26427 49330 006528 污水变 0 00008 37548 37540 0100592 12582 15644 28220 003731 灰渣变 0 000012 836912 83690 01541711 225312 074323 29960 020299 管理变 0 000016 939816 93980 0203459 93246 263116 19550 01411 四个变压 器总和 0 000048 337548 33750 058127 512623 758051 27060 0447 发电量 55107 2628156 4683263 723259164 4155614 99114779 3976 2011 年 6 月2010 年 6 月 1 机 2 机 1 2 机用电率 1 机 2 机 1 2 机用电率 化水变 0 00007 12537 12530 0060914 49012 3686 85810 006051 污水变 0 00008 33048 33040 007