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1、大型变压器冷却装置缺陷及改造分析李学良1!石磊2!张永胜3!1.长江电力股份公司检修厂, 湖北 宜昌!“#$;2.湛江奥里油发电厂, 广东 湛江%$!3(沈阳变压器经销服务有限公司, 辽宁 沈阳)*&*!+“!概述葛洲坝电厂1号主变于1981年12月投运,型号为SSP3-200000/220。 原配套YSB-300水冷却器5台,冷却方式为ODWF。1号主变存在的主要问题是当初所有连接管路都为法兰硬连接, 使导油管路较长,法兰连接处渗漏油。 油泵为高速油泵,其转速为2 450r/min。水冷却器采用的是单层铜管。油水的差压信号器即使发故障信号, 由于水回路没有电动阀无法实现自动控制,需要人工关停
2、。法兰连接处渗漏油会使高速离心泵运转后形成负压, 导致变压器内微量进气,这是变压器绝缘降低的致命危害。高速油泵运转后生产的金属颗粒又是影响变压器安全运行的一大隐患。 基于以上原因,1989年在现场对原变压器的油循环结构进行了改造, 将水冷却装置改为风冷却装置,冷却方式改为ODAF。2005年又对变压器下部进油管道进行了改造。笔者结合1号主变改造的实践对冷却装置存在的缺陷及改造前、中、后细节的问题进行了整理、分类,并分析原因,总结了水冷却装置改造全过程的注意事项及现场安全施工工艺措施,供同行参考。“水冷却装置存在的缺陷及原因分析用冷却装置将变压器在运行中所生产的热量散发出去,是保证变压器安全运行
3、的重要装置之一。由于变压器的损耗增加与容量的3/4次方成比例,而冷却表面的增加只与容量的1/2次方成比例, 因此象200MVA这样大容量的变压器必须采用专用的冷却装置。 根据葛洲坝电厂的自然条件以及当时变压器设计、制造能力,在20世纪80年代初期选用水冷却装置是比较合适的。强油水冷却器是以水作为冷却介质强迫油循环的冷却装置。当时配套水冷却器,其油室用隔板使热油通过油泵形成“S“流动,而冷却介质的水通过单层铜管呈“!“流动。 冷却器直接采用长江水作为冷却介质,由于泥沙和草木堆积形成水压增高,油水压差达不到设计值,不便于人工监视。水冷却装置的控制系统保证值为油压高于水压,但当水管损伤后油水压差继电
4、器即使报警,由于导油和导水管的管路上全部是手动的DN150闸阀, 无法在瞬间关闭, 全部要人工到现场去操作关闭,因此这无疑是影响变压器安全运行的又一隐患。水冷却装置配置的油泵,其流量为90m3/h,扬程为19m,转速为2 450r/min。 由于油室隔板热油通过油泵形成“S“流动,高速轴向柱式泵或铸铁泵在运行时, 油泵叶轮与泵壳摩擦会产生金属粉末并留在变压器的主油路中。要减少金属粉末的产生,最好是降低油泵的转速。采用六级低扬程的电机与优质轴承,电机部分不易磨损, 而水冷却器设计结构为 “S“回路,必须采用高转数泵,这对变压器的安全运行而言也是一大隐患。#冷却装置改造理论3.1改造前的理论计算在
5、将水冷却装置改为风冷却装置时, 必须认真考虑油流量、流速、安装形式和施工工艺等问题。 现在运行的主变冷却系统是由原水冷却器改造的YF-300冷却器, 上部导油管利用原来的8根!100mm油管作为进油回路, 下部进变压器的4根!125mm导油管(对称分布在变压器的两侧)在冷却介质由水改变为空气后已不能满足冷却量需求。原水冷却器的油泵扬程19m, 流量为90m3/h,而改为风冷却器后,扬程为6m,流量为150m3/h,而导油管路没有改造。 其连接情况如图1所示。变压器单侧主导油管为!150mm, 支导油管为图1变压器导油管连接示意图第!“卷第#期 $%&年#月!“#$%&“()“()*!“ +,-
6、,./0(*# $%&!引言变压器运行发出的噪声主要是由铁心硅钢片的磁滞伸缩引起的。 同时,油箱壁上的磁屏蔽振动、绕组间的电磁力、油箱的振动(包括共振)、冷却器上的风扇和油泵也会产生噪声。 在周期性变化的磁力作用下,硅钢片的尺寸发生了变化,引起空气振动。 磁滞伸缩的振动频率为电网频率的两倍, 且振动是非变压器运行噪声异常的探讨盘学南!玉小玲!广西北海供电局, 广西 北海!“!“#“3!150mm,变压器下节油箱进油管为2!125mm。按变压器一侧投运3台风冷却器, 油循环总量为1503=450m3/h(0.125m3/s)。 理论计算如下:支导油管中流速:v1=0.125/(3“0.0752)
7、=2.36m/s在变压器下节油箱, 进油管路为2根!125的管路,流速为:v2=0.125/(2“0.062 52)=5.1m/s由于变压器下节油箱进油管与主导油管之间原焊接面所割孔洞相对较小,因此其流速较5.1m/s还将增大。此 次 改 造 是 将 进 变 压 器 的2根 导 油 管 由!125mm改造为!200mm。 理论计算流速为: v3=0.125/(2“0.12)=2.0m/s以上计算方法为理论计算, 未考虑管路所造成的流阻。3.2冷却系统的结构形式针对在现场改造风冷却装置的实际情况, 冷却器支架选用可拆式的。根据主变的原始设计数据,利用原来的地基、地脚进行设计,保证强度、安装尺寸和
8、美观。 在焊装后进行预装, 下部的主导油管选用!200mm的Q235-B钢管用于降低油流速, 增加油流量,法兰采用锻造精加工,带密封槽。所有支架、管路在出厂前进行处理后喷防腐、绝缘等漆膜。每一台冷却器与主管路间加装一不锈钢波纹管, 防止由于变压器运行中震动造成原来钢性连接处渗漏油。 波纹管柔性软连接的流量指示器可满足各种变压器拆装组件时所需的间隙,同时还能改善密封条件,降低振动频率,减少噪声。在不改变现有安装尺寸的条件下,使冷却器和变压器油泵之间实现柔性连接。波纹管连接的法兰可通过旋转调节径向安装量, 解决现场安装角度不准的难题。3.3冷却系统现场改造的工艺过程由于在改造项目确定前施工方已在按
9、照设计要求完成风冷却装置的整理工作, 外部导油管路与变压器上部连接部分的焊接及清理都比较容易。 而下部导向油槽的瓶颈进口处开!200mm的孔并焊接连接管头工艺就比较复杂了。 吊罩后将下节油箱导向油槽中的油全部排净, 每个进口处要用5kg左右的面粉团将导向槽与进油口进行第一道封堵, 第二道封堵材料采用石棉布浸泡后风吹至半干进行封堵,切割并清理进油口后焊接管头。整个过程均严格执行现场工艺管理程序。“结束语(1)现场进行变压器的装置改造与在工厂制造变压器完全不同,尤其是施工工艺不同。要在短时间内完成这样的工作量, 必须有具备足够的现场施工经验的队伍并严格地遵守工艺纪律。(2)变压器冷却管路的油流速、流量设计与计算在改造时必须结合变压器制造商所提供的数据逐一验算。(3)专业的变压器检修队伍,操作工艺纪律严明准确,人员配合娴熟,判断和驾驭过程中出现问题处理能力强,在准备材料时考虑充分、周全,现场施工的时间短,这些都是质量与工期的保证。(4)建议同行在改造时一定要对改造的工艺细节问题逐项落实, 每个都拿出可行性论证数据和工艺措施,以确保改造的成功。=第!“卷第#期 $%&年#月!“#$%&“()“()*!“ +,-,./0(*# $%&
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