干式變壓器冷卻裝置控制方式的改進(jìn)

(陜西渭南秦嶺發(fā)電有限公司714206)

文摘：利用變頻技術(shù)對干式變壓器冷卻裝置的控制方式進(jìn)行改造，使干式變壓器在不同負載和不同環(huán)境溫度下溫升保持在一個(gè)相對恒定的范圍內，有利于節能、延長(cháng)干式變壓器的壽命和安全運行?！娟P(guān)鍵詞】干式變壓器；冷卻裝置；目前，安裝在電廠(chǎng)或運行在變電站的大型電力風(fēng)冷干式變壓器的負荷隨時(shí)都在變化，尤其是電廠(chǎng)升壓干式變壓器在調峰運行時(shí)，負荷每天變化50-100次，會(huì )改變干式變壓器的損耗，引起干式變壓器油溫的變化；另外，無(wú)論是一年四季環(huán)境溫度的變化，還是每天晝夜溫度的變化，也造成了干式變壓器油溫的變化。干式變壓器油溫的頻繁大范圍變化將對干式變壓器的安全經(jīng)濟運行和使用壽命產(chǎn)生重大影響。1.干式變壓器運行中溫度變化的原因分析干式變壓器運行中整體溫度變化的主要原因是干式變壓器的損耗和環(huán)境氣溫的影響。干式變壓器的損耗包括空載損耗和干式變壓器的負載損耗，在干式變壓器投入運行后一直存在，負載損耗隨干式變壓器的負載而變化。干式變壓器負載越大，損耗越多，干式變壓器溫升越高。負載變化越大，干式變壓器的溫度變化越大。另外，從全電力負荷市場(chǎng)每年運行變化的實(shí)際情況來(lái)看，天氣越冷或越熱，電力負荷增加越快，干式變壓器溫升越高；即使在同一天，晝夜溫度的變化和負荷峰谷差的變化是疊加的，這是導致干式變壓器溫度變化較大的主要因素。由于上述因素，干式變壓器的溫度不斷變化，影響干式變壓器的長(cháng)期安全運行和使用壽命。2目前大型干式變壓器的冷卻裝置配置及運行特點(diǎn)目前我大型電力干式變壓器的冷卻裝置配置如下：根據干式變壓器的容量，配置多個(gè)空冷油循環(huán)冷卻裝置，每組空冷油循環(huán)冷卻裝置由1臺油泵和3 ~ 4臺風(fēng)機組成。為了滿(mǎn)足干式變壓器運行時(shí)的各種工況，一般要求一臺冷卻器投入備用(運行冷卻器出現故障時(shí)可自動(dòng)投入運行)，一臺輔助(干式變壓器負荷電流大于70Ie或上油溫高于一定值時(shí)可自動(dòng)投入運行)，其余冷卻器全部投入運行。這種配置有其缺點(diǎn)。例如，我們的SFP7-240000/330干線(xiàn)變壓器配備了六個(gè)冷卻能力為250千瓦的風(fēng)扇冷卻器。夏季高溫季節，機組滿(mǎn)負荷運行，干式變壓器所有冷卻裝置均投入運行，但其上部油溫仍高達70左右(有時(shí)干式變壓器儲油柜油位因溫度變化而高于指示范圍)。但是到了晚上，特別是暴雨過(guò)后，由于負荷和氣溫突然下降，雖然干式變壓器的輔助冷卻器已經(jīng)停運，但干式變壓器的油溫仍然下降到30以下，即油溫的變化超過(guò)了環(huán)境溫度的變化。在冬季，當負荷較低或特別冷時(shí)，干式變壓器因油溫過(guò)低而必須加油，這對干式變壓器的安全運行和使用壽命非常不利。即使日負荷變化和氣溫變化沒(méi)那么大，干式變壓器的溫度變化其實(shí)是存在的。以上情況都反映了排式干式變壓器冷卻裝置在設計和使用上存在缺陷。此外，當運行在“輔助”和“備用”位置的冷卻裝置投入運行和退出運行時(shí)，干式變壓器中的油流將改變，同時(shí) #p#分頁(yè)標題#e#

利用變頻技術(shù)，控制和調節大功率干式變壓器冷卻裝置的輸出功率盡可能等于干式變壓器的總損耗，并結合干式變壓器油溫和環(huán)境氣溫的反饋調節，將干式變壓器上部油溫控制在較小的給定范圍內，對干式變壓器的安全經(jīng)濟運行和延長(cháng)其使用壽命具有重要意義。具體變化設想如下：(1)各冷卻裝置油泵原控制方式不變，即干式變壓器內原設計油流特性不變，這樣無(wú)論干式變壓器油溫變化多少，各部分油溫仍相同，不會(huì )出現溫差。(2)將干式變壓器各冷卻裝置中風(fēng)機的控制方式改為變頻控制，即通過(guò)變風(fēng)量調節冷卻裝置的輸出功率，與干式變壓器的總損耗一致，以平衡干式變壓器的發(fā)熱和冷卻裝置的散熱，從而保持干式變壓器上部油溫恒定。要將風(fēng)機改為變頻控制，需要提供以下三個(gè)數據作為控制信號：根據干式變壓器的負荷變化控制風(fēng)機轉速。干式變壓器運行后，負荷由小變大，干式變壓器的總損耗也按一定比例增加。根據這一特點(diǎn)和風(fēng)機轉速變化時(shí)風(fēng)量同時(shí)變化的規律，采用干式變壓器的負載電流作為風(fēng)機變頻調速的主要信號源。在干式變壓器原上部油溫測量點(diǎn)附近增加一套電阻測溫系統，其溫度變化信號提供給變頻控制裝置。設定參考溫度為原溫度范圍(45 ~ 55)的平均值，而干式變壓器原遠程溫度監測系統保持不變。干式變壓器本體上方安裝一套電阻測溫系統，反映環(huán)境溫度的變化，其溫度變化信號提供給變頻控制裝置。(3)用于啟動(dòng)“輔助”冷卻器的干式變壓器的電流繼電器改為電流傳感器，其輸出信號作為調節變頻器輸出的信號源。(4)將干式變壓器常規風(fēng)冷控制回路的輔助和備用控制接線(xiàn)改為可編程控制器加VVVF控制運行油泵和調節風(fēng)機的通風(fēng)量，以達到調節冷卻功率的目的。上述控制部分修改的具體實(shí)現如圖1所示。圖1干式變壓器冷卻裝置變頻控制原理圖4 VVVF輸出特性的選擇(1)風(fēng)機的幾個(gè)VVVF與風(fēng)機的單個(gè)功率相匹配，其輸出頻率可在5 ~ 60 Hz之間平滑調節。（

2)用PLC作為冷卻裝置的控制部分，輸入端接各油泵、風(fēng)扇的開(kāi)關(guān)副接點(diǎn)、反映各風(fēng)扇運行狀態(tài)的變頻器工況信號、干式變壓器上層油溫信號、干式變壓器環(huán)境溫度信號、干式變壓器負荷電流信號、電源電壓測量信號等。輸出端接控制各油泵及風(fēng)扇開(kāi)關(guān)的輸出設備、變頻器輸出調節信號等。PLC應由兩套組成，每套按控制全部冷卻裝置進(jìn)行配置，正常時(shí)控制干式變壓器風(fēng)冷裝置50的風(fēng)扇運行，各冷卻裝置經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)可切換至任一PLC運行，兩套PLC均能反映干式變壓器風(fēng)冷裝置的運行狀態(tài)，并通過(guò)信號反饋至值班控制室。(3)根據干式變壓器和冷卻裝置的運行狀況，由PLC及時(shí)對變頻器的輸出頻率進(jìn)行調整。①根據風(fēng)機型變頻器輸出特點(diǎn)，按照干式變壓器總損耗P總=240 (I2/Ie2)×780隨干式變壓器電流變化確定變頻器輸出基準頻率，下限頻率設定為冷卻裝置輸出功率為干式變壓器空載損耗240kW時(shí)的頻率。②根據干式變壓器上層油溫的變化與基準溫度進(jìn)行比較，當上層油溫偏離基準溫度時(shí)對變頻器輸出頻率進(jìn)行微調，每高1℃向上調節1Hz，每低5℃向下調節1Hz。③根據本地區氣溫的變化情況，將年平均溫度和環(huán)境溫度進(jìn)行比較，對變頻器輸出頻率進(jìn)行輔助調節，設定環(huán)境溫度等 于年平均溫度時(shí)，不對變頻器輸出頻率進(jìn)行調節，當環(huán)境溫度偏離年平均溫度時(shí)，每高5℃向上調節1Hz，每低5℃向下調節1Hz。④運行中某臺油泵或風(fēng)扇發(fā)生故障停運時(shí)，PLC調升其余變頻器輸出頻率，以保持整個(gè)冷卻器功率不變，直至故障風(fēng)扇恢復正常運行。⑤裝置投運后應經(jīng)實(shí)際測試較終確定PLC和VVVF的控制特性曲線(xiàn)。通過(guò)對干式變壓器冷卻裝置實(shí)施 變頻改造后，干式變壓器在運行中油泵能始終保持油流量和方式恒定不變，使之處于較佳的設計狀態(tài)；而用改變冷卻器通風(fēng)量的方法使干式變壓器在負荷變化、氣溫變化乃至季節變化時(shí)，上層油溫保持在一個(gè)基本恒定的溫度，從而改善干式變壓器的運行工況，有利于延長(cháng)干式變壓器的使用壽命，同時(shí)可減少不必要的電能消耗。#p#分頁(yè)標題#e#