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        SFP-750000/50型變壓器冷卻器控制方案優(yōu)化改造

        2012-11-15 02:23:18李世輝
        河北電力技術 2012年4期
        關鍵詞:油面冷卻器油泵

        李世輝,張 健,馬 金

        (1.河北省電力公司,石家莊 050021;2.神華河北國華定洲發(fā)電有限責任公司,河北 保定 073000;3.河北華電石家莊裕華熱電有限公司,石家莊 051430)

        變壓器是變電站的主要設備,一般電能從發(fā)電廠輸送至用戶至少需要4級變壓器。據統(tǒng)計,我國變壓器總損耗占系統(tǒng)總發(fā)電量的10%左右,如果變壓器損耗降低1%,全國每年可節(jié)約上百億kWh的電能。

        目前,變壓器冷卻器的節(jié)能控制策略大多是對冷卻器風扇或潛油泵轉速進行控制,根據油面溫度和繞組溫度調整風扇轉速,來適應不同負荷及環(huán)境溫度對變壓器的需求[1]。有條件地區(qū)將冷卻器從風冷改成水冷,可在一定程度上提高冷卻效率,但局限性較大[2];還有一些企業(yè)將風扇改造為高效率的葉片或采用更高效率的潛油泵,但這需要對變壓器冷卻器進行大規(guī)模改造,安全性可能受到影響[3]。文獻[4]則綜合對變壓器冷卻器組本身及冷卻器啟動進行改造,取得了較好的節(jié)能效果。從文獻[1]提供的數據可以看出,如果對變壓器冷卻風扇適當進行改造,可以節(jié)能8%以上。通過對變壓器冷卻風扇長期觀察,以下提出對變壓器冷卻器風扇及潛油泵進行分別控制的方案,來達到節(jié)能的目的。

        1 冷卻器運行狀況分析

        SFP-750000/50型變壓器是電廠及變電站廣泛采用的變壓器之一。該變壓器有6組冷卻器,每組冷卻器冷卻容量為400 kW;有冷卻風扇18臺,每臺風扇功率為1.5 kW;有6臺潛油泵,每臺功率為4 kW。正常情況下,該變壓器冷卻器采用3組運行,2組輔助,1組備用方式。當油面溫度到達65 ℃或變壓器負荷電流達到70%額定電流時,輔助風扇投入運行;當工作或輔助冷卻器組任一組因故障停止運行時,備用冷卻器組自動投入運行。

        河北省南部電網地處北方地區(qū),冬季較為寒冷,平均溫度在-3 ℃以下,而且冬季是一年中負荷較低的季節(jié),大多變電站及發(fā)電企業(yè)仍將變壓器的3組冷卻器成組投入運行,但此時室外溫度很低,負荷較低,造成變壓器油面溫度經常低于40 ℃。隨著負荷的升高,繞組電流也不斷升高,當繞組電流升高至70%額定電流時,輔助風扇將自動啟動,但此時油面溫度及繞組溫度仍很低,不需要額外的冷卻容量(見圖1),造成冷卻器無意義啟動,增加能耗。

        變壓器負荷隨電網參數的變化隨時調整,加上四季及晝夜引起的環(huán)境溫度的變化,均會對變壓器油面溫度產生影響。變壓器油面溫度的頻繁及大幅度變化,對變壓器內部結構產生沖擊,引起某些部件松動,造成變壓器聲音異常,發(fā)熱增加,甚至引起接地故障[5]。

        圖1 變壓器繞組電流高于70%額定電流時油面溫度及繞組溫度

        綜上所述,采用粗放式的冷卻器投停方法,將對變壓器的安全、經濟運行和使用壽命產生較大影響,因此對變壓器實施有效的溫度控制是極其必要的??梢酝ㄟ^對變壓器冷卻系統(tǒng)控制回路進行設計改造,優(yōu)化變壓器冷卻設備的投運方式,在達到控制變壓器油面溫度的同時實現(xiàn)節(jié)能的目的。在冬季寒冷時節(jié),冷卻器油泵保持運行,將風扇電機停用,以強油循環(huán)自然風冷的方式對變壓器進行冷卻;在春秋季節(jié),可以合理調配冷卻器運行方式,減少冷卻器風扇電機運行數量,這樣既可控制變壓器運行溫度在合理范圍之內,又達到節(jié)能降耗的目的。

        2 冷卻器控制方案優(yōu)化改造

        在保證變壓器安全、可靠、穩(wěn)定運行的情況下,對變壓器冷卻器的運行方式進行控制優(yōu)化。采用PLC將工作組冷卻器的潛油泵和風扇電機分開控制。采集變壓器溫度變化情況,通過溫度控制器熱電阻變化,單獨啟停單組工作組冷卻器及風扇電機。

        假設第1、3、5組冷卻器運行,第2、6組冷卻器在輔助位,第4組冷卻器在備用位。低負荷且油面溫度較低時,單獨啟動第1、3、5組冷卻器的潛油泵;當油面溫度達到60 ℃時,啟動第1組冷卻器的1號冷卻風扇;當溫度繼續(xù)上升時,可以啟動第3組冷卻器1號冷卻風扇,將溫度降低至55 ℃以下;如果油面溫度繼續(xù)上升,可以依次啟動51、12、32、52、13、33、53冷卻風扇;當溫度持續(xù)上升,則依次啟動第2組冷卻器潛油泵,第6組冷卻器潛油泵,21、61、22、62、23、63冷卻風扇。變壓器冷卻器啟動控制邏輯,見圖2。

        圖2 變壓器冷卻器啟動控制邏輯

        當負荷降低時,可以順次停止63、23、62、22、61、21冷卻風扇,第6組冷卻器潛油泵,第2組冷卻器潛油泵,53、33、13、52、32、12、51、31、11冷卻風扇。第1、3、5組冷卻器的潛油泵持續(xù)運行。變壓器冷卻器停止控制邏輯,見圖3。

        圖3 變壓器冷卻器停止控制邏輯

        3 節(jié)能效果分析

        以某發(fā)電集團為例,該集團北方運營8個發(fā)電

        公司,運行23臺主變壓器,共有冷卻器112組,其中工作冷卻器66組,備用和輔助冷卻器各23組。通過對8個發(fā)電公司運行數據進行統(tǒng)計分析,采用以上冷卻器控制方案改造措施,每臺主變壓器1年內至少可以停用1組冷卻器4.5個月。已知,23組冷卻器風扇電機容量為250.4 kW,則23臺主變壓器每年至少可節(jié)約電能250.4 kW×24 h×30×4.5≈81萬kWh,電價以0.52元/kWh計算,每年可節(jié)約42.1萬元。

        由于有的地區(qū)主變壓器在冬季可停用的冷卻器組數會更多,加上春秋季節(jié)的優(yōu)化調節(jié),所以具體實施后節(jié)電降耗效果將會更可觀。

        4 結束語

        變壓器冷卻系統(tǒng)采用以上優(yōu)化控制方案,可使變壓器油面溫度保持在55~60 ℃,既可以保證變壓器油運行在最佳絕緣強度狀態(tài),同時又降低了變壓器冷卻系統(tǒng)運行能耗,達到了節(jié)能減排的目的,在長江以北區(qū)域有廣泛的推廣價值。隨著電力行業(yè)改革的不斷深化,電力企業(yè)逐步由生產型向經營型轉變,提高企業(yè)效益,降低成本將是經營型企業(yè)長期堅持的目標,為此節(jié)能降耗工作便成為生產經營管理的重要內容。變壓器設備由于受環(huán)境溫度及負荷的影響,油面溫度變化較大,通過精細調節(jié)變壓器冷卻器及風扇電機的運行數量,可達到變壓器節(jié)能的目的。

        參考文獻:

        [1] 張秀芝.基于PLC的主變強迫油循環(huán)風冷系統(tǒng)在水布啞電站的應用[J].電氣應用,2008,27(21):66-69.

        [2] 余維坤.大型變壓器冷卻器的維護和改造[J].變壓器,2001,38(12):33-36.

        [3] 鄭 巖.大型電力變壓器冷卻系統(tǒng)的改造[J].變壓器,1997,34(2):34-35.

        [4] 方結郎.變壓器冷卻器組溫控改善[J].電力短波,2010(8):21-23.

        [5] 張友良.論述高壓變壓器冷卻方式OFAF和ODAF的比較[J].科學技術,2010(6):9.

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