220KV變壓器冷卻系統技術改進

一、 220KV 1號變壓器冷卻系統運行概況

我省花山變電站220KV變壓站1號主變是90年代的產品，至今己運行了20多年。2003年，該主變經過技術改進從無載調壓改為有載調壓。經多年的運行，該變壓器冷卻系統逐漸暴露出一系列問題：冷卻系統冷卻效率下降，造成變壓器本體油溫偏高，同比2號主變上層油溫要高9至10攝氏度;潛油泵、風扇電機進入故障高發階段，冷卻系統滲漏油缺陷較多等。近幾年來，冷卻系統的缺陷每年達十多次，嚴重影響主變的安全可靠運行，同時，增加了檢修工作量。潛油泵燒壞還導致主變壓器本體油中有微量乙炔;冷卻系統風扇噪音過大，1號主變又靠近主控制室，惡化了值班人員的工作環境。

二、冷卻系統改進經過

2.1冷卻系統改進后應達到的要求

冷卻系統改進后，當變壓器滿負荷運行時，環境溫度為+40。C時，主變壓器上層油溫不超過+70。C，上層油溫不大于30K，冷卻系統總噪聲要比原來噪聲有大的降低。

2.2冷卻器型號及組數的確定

1號主變壓器有關技術參數：型號OSFPSZ7—120000/220，產品代號1CB710。001，冷卻方式ODAF，負載損耗Pg-z=312.64KW、Pg-d=260.6KW、Pz-d=361.77KW，空載損耗Po=49.13KW。

原來采用七組YF—120型冷卻器，沿變壓器長軸方向布置，面對變壓器高壓側右邊三組，左邊四組。改造后的冷卻系統準備使用YF1—200型冷卻器，所需冷卻器數量計算如下：

(1) Ng-z=1.15P1/KQ+1(備用)=1.15X(312.64+49.13)/0.8X200+1=2.6+1=3.6(組)

(2) Ng-d=1.15P2/KQ+1(備用)=1.15X(260.6+49.13)/0.8X200+1=2.2+1=3.2(組)

(3) Nz-d=1.15P3KQ+1(備用)=1.15X(361.77+49.13)/0.8X200+1=2.95+1=3.95(組)=4組.

注：P—總損耗KW(P1=Pg-z+Po、P2=Pg-d+Po、P3=Pz-d+Po)

Q—冷卻器的標稱冷卻容量KW。

K—為修正系統：考慮該變電站的海拔高度大于1000M及夏季環境最高溫度為40*C1號主變最高上層油溫為70*C取K=0.8。

根據以上計算結果，決定選用四組YF1—200型冷卻器來進行冷卻系統改造。冷卻器布置方式與原來的保持不變，即在主變長軸方向兩邊各擺放兩組冷卻器，每兩組冷卻器采用一組集中支架，用φ125管道將集中支架與主變油箱進行連接。

2.3冷卻系統改造效果理論計算

2.3.1原冷卻系統理想工作狀況點的確定

通過冷卻系統阻力與潛油泵流量的關系曲線及潛油泵的揚程特性曲線可以確定冷卻系統的理想工作狀況點。改造前冷卻系統的布置方式為面對高壓側在主變的長軸方向左側集中擺放四組YF—120型冷卻器，右側集中擺放三組YF—120型冷卻器，共計七組YF—120型冷卻器對主變進行冷卻。以左邊四組集中冷卻器為依據進行阻力計算(忽略主變本體內部阻力)。每組YF—120冷卻器參考油流量選為Ql=40m³/h;四組冷卻器總油流量為Q=4X40=160m³/h，由主變到四組集中冷卻器的管道為兩進兩出，管道公稱口徑為Φ125，得出每根管道的流量為80m³/h。經過計算可得出系統阻力ΔP與每根管道總流量Q′V1的關系為(計算過程略)：

Δ P1=1.643X10Q′Vl

根據上式可得出系統阻力ΔP1、每根管道總流量Q′v1及單只油泵流量Qvl的關系如表1所示

由表一數據繪出系統阻力ΔP1與油泵流量QVl的關系曲線,與所用的潛油泵(QB40—160/3.0T)的揚程特性曲線就可以確定原YF—120型冷卻系統的理想工作狀況點為G1(忽略主變本體內部阻力)，見圖1，(圖中紅色數字和曲線所表示的圖形)。

當四組YF—120冷卻器一側的冷卻器全部運行時每組冷卻器理想工作流量為G1=49.6m³/h，根據“強油風冷卻器的選用及計算”查得YF—120的參考冷卻容量為110KW。

2.3.2 改造后冷卻系統理想工作狀況點的確定

按照改造后方式，以主變一側兩組集中冷卻器為依據進行阻力計算(忽略主變本體內部阻力)。每組YF1—200型冷卻器參考油流量選為Q′12=80m³/h，兩組冷卻器總油流量為Q=2X80=160m³/h。由主變到兩組集中冷卻器的管道為兩進兩出，管道公稱口徑為Φ150，得出每根管道的流量為80m³/h，經過計算可得出系統阻力ΔP1與每根管道總流量Q′Vl的關系為(計算過程略)：

Δ P1=5.8X10³Q′²Vl

根據上式可得出系統ΔP2、每根管道總流量Q′Vl及油泵流量QVl的關系如表2所示。

由表二數據繪出系統阻力ΔP2與油泵流量QVl的關系線，與備選潛油泵(6BP135—4.6/3V及6BP80—4.5/2.2V)的揚程特性曲線就可以確定改造后的YF1—200型冷卻系統的理想工作狀況點分別為G2、G3(忽略主變本體內部阻力)，見圖二。(見圖中黑色線表示的曲線)

當變壓器一側的兩組YF1—200冷卻器全部運行時，每組冷卻器理想工作流量分別為：

G2=99.1m³/h; G3=85.8m³/h

2.3.3潛油泵的選擇

根據阻力計算結果，改造前后主變到集中支架之間的管道油流量均為80m³/h，改造前后管道的阻力分別為11.615KPa和5.56757KPa(計算過程略)。可以看出改造前的阻力偏高是由于管道系統中存在兩個直角彎管。另外從阻力特性線圖1、圖2的對比看出，改造后比改造前的阻力要低。

由阻力特性曲線圖2得出(在同等條件理想狀態下)：使用6PB135—4.5/2.2V油泵時,油流量為85.8m³/h;使用6PB135—4.6/3V油泵時，油流量為99.1m³/h;如考慮主變內部阻力，6PB80—4.5/2.2V油泵油流量會更低,不能充分發揮冷卻器的冷卻能力。只有采用6PB135—4.6/3V油泵才是最隹選擇，因該油泵的揚程特性比較平穩，能較好的發揮冷卻器的冷卻能力。