俞 強(qiáng)

(中國(guó)石化集團(tuán)資產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理有限公司揚(yáng)子石化分公司熱電廠，江蘇 南京 210048)

0 引言

揚(yáng)子石化熱電廠廠用6kV～400V系統(tǒng)，原設(shè)計(jì)1號(hào)～7廠用變壓器采用的油浸式自冷變壓器，型號(hào)為SL7-800/6.3。廠用變壓器是熱電廠廠用系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行狀況的好壞直接影響到熱電廠汽機(jī)、鍋爐的運(yùn)行穩(wěn)定。然而原1～7號(hào)廠用變壓器從建廠開始使用至今設(shè)備老化，其運(yùn)行狀況已不能滿足生產(chǎn)的需要，因此對(duì)全廠的電氣設(shè)備進(jìn)行評(píng)估后，決定進(jìn)行廠用變壓器改造。

1 原油浸式變壓器存在的問題

1.1 密封墊老化漏油

原廠用變壓器設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行，變壓器的機(jī)械性能和絕緣性能降低，經(jīng)常出現(xiàn)滲漏油現(xiàn)象。變壓器滲漏多發(fā)生在密封膠墊處，封膠墊長(zhǎng)期運(yùn)行造成變脆龜裂。另外一個(gè)經(jīng)常發(fā)生滲漏的部位在板式蝶閥處，變壓器使用的普通板式蝶閥為單層密封而且連接面粗糙，變壓器受到周圍環(huán)境振動(dòng)的影響蝶閥松動(dòng)，極易引起變壓器滲漏油。

1.2 檢修維護(hù)量大

油浸變壓器每10年進(jìn)行一次大修，大修時(shí)需放油，揭蓋檢查；每年進(jìn)行1次小修維護(hù)。主要工作是對(duì)變壓器各部件進(jìn)行檢查及試驗(yàn)，儀表、繼保裝置等二次回路檢查試驗(yàn)，抽取變壓器油進(jìn)行分析，檢查變壓器油是否合格，如油質(zhì)不合格需進(jìn)行整體更換。變壓器法蘭連接處也是個(gè)維修關(guān)鍵部位，如密封墊螺栓受力不均，會(huì)造成法蘭接頭變形錯(cuò)位，容易引起滲漏。因此油浸變壓器檢修難度高，維護(hù)量大。

1.3 油質(zhì)受溫度影響大

隨著溫度的升高，變壓器油的絕緣性能下降。圖1為變壓器油擊穿電壓和溫度的關(guān)系[1]。表明了變壓器運(yùn)行在50～70℃時(shí)，變壓器油的絕緣強(qiáng)度最高，穩(wěn)定性最好，當(dāng)溫度超過(guò)70℃時(shí)，變壓器油的絕緣性能將下降。

圖1 變壓器油擊穿電壓與溫度的關(guān)系

油浸式變壓器的絕緣等級(jí)屬于A級(jí)絕緣，允許溫度為105℃，電氣絕緣材料耐熱性分級(jí)見表1[2]。油浸電力變壓器的運(yùn)行溫度直接影響到變壓器的輸出容量和使用壽命。溫度長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)允許值，則變壓器絕緣容易損壞，使用壽命降低。變壓器的壽命可以用變壓器繞組內(nèi)的非熱改性紙和熱改性紙的相對(duì)老化率V來(lái)表示，其計(jì)算公式：

V1=2(θh-98)/6

(1)

(2)

式中：V1為非熱改性紙的相對(duì)老化率；V2熱改性紙的相對(duì)老化率；θh熱點(diǎn)溫度。

當(dāng)熱點(diǎn)溫度升高，老化率將成倍增長(zhǎng)。隨著油浸變壓器溫度的增加，變壓器的絕緣將受到破壞，如果變壓器長(zhǎng)期在高溫度下運(yùn)行，其使用壽命也將大打折扣。

表1電氣絕緣材料耐熱性分級(jí)

絕緣等級(jí)耐熱溫度/℃A105E120B130F155H180

為了監(jiān)視變壓器運(yùn)行時(shí)各部件的溫度，規(guī)定以變壓器上層油溫來(lái)確定變壓器允許溫度，為了防止油質(zhì)劣化及變壓器油不過(guò)快氧化，油浸式變壓器上層油溫一般不應(yīng)超過(guò)表2的規(guī)定[4]。

表2油浸式變壓器上層油溫規(guī)定值℃

冷卻方式冷卻介質(zhì)最高溫度上層油溫自然循環(huán)自冷、風(fēng)冷4095強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷4085強(qiáng)迫油循環(huán)水冷3070

2 干式變壓器的性能特點(diǎn)

2.1 性能更加靠性

干式變壓器從其工藝上采用環(huán)氧樹脂絕緣介質(zhì)整體澆注而成，環(huán)氧樹脂物理性能穩(wěn)定，絕緣性能好。高、低壓繞組采用銅帶繞成，在真空中澆注環(huán)氧樹脂并固化，構(gòu)成高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)：

(1)耐雷電沖擊能力強(qiáng)。干式變壓器高、低壓繞組全部采用銅帶繞成,層間電壓減少、電容大,繞組起始電壓分布更接近線性,抗雷電沖擊能力強(qiáng)。

(2)抗短路能力強(qiáng)。由于干式變壓器高、低壓繞組電抗相同 ,線圈間的電抗平衡,因此高、低壓繞組因短路引起的軸向力幾乎為零。

(3)抗龜裂性能好。干式變壓器采用環(huán)氧樹脂,適應(yīng)于低溫、高溫及溫度變化范圍大的場(chǎng)合,能有效防止長(zhǎng)期運(yùn)行后開裂問題 ,使干式變壓器的運(yùn)行可靠性大大提高。

(4)過(guò)負(fù)載能力強(qiáng)。相同容量的變壓器負(fù)載損耗相等時(shí),則銅帶的面積將比銅導(dǎo)體相應(yīng)增大,銅帶體積增大后,樹脂填料用量相應(yīng)增多,繞組熱容性大,變壓器短時(shí)過(guò)載能力增強(qiáng)。

(5)阻燃性能好。環(huán)氧樹脂真空澆注工藝沒有環(huán)境污染,更加環(huán)保,該變壓器具有免維護(hù)、防潮、抗?jié)駸?、阻燃、自熄的特?適用于各種惡劣條件環(huán)境。

2.2 檢修維護(hù)量小

干式變壓器檢修周期每年1次，項(xiàng)目包括：檢查變壓器外箱，清掃變壓器外箱內(nèi)外灰塵、污垢等；檢查瓷瓶及接線析等電氣連接部分；消除運(yùn)行記錄缺陷，更換易損件；檢查接地裝置；測(cè)量繞組的絕緣電阻、吸收比；測(cè)量高、低壓繞阻的直流電阻；冷卻系統(tǒng)及測(cè)量裝置二次回路檢查試驗(yàn)；檢查緊固件，檢查鐵芯接地及其墊塊、引線、接線板、各部分螺栓等；檢修分接開關(guān)(連片)，檢查分接頭對(duì)應(yīng)電壓比；交流耐壓試驗(yàn)；測(cè)量繞阻連同套管一起的介質(zhì)損耗因數(shù)；繼電保護(hù)二次回路檢查等共12個(gè)項(xiàng)目。其檢修內(nèi)容較少，工作量小，而且沒有放油、補(bǔ)油，油質(zhì)化驗(yàn)分析的項(xiàng)目，縮短了檢修維護(hù)時(shí)間。

2.3 耐受溫度高

環(huán)氧樹脂干式變壓器屬于F級(jí)或H級(jí)絕緣,可長(zhǎng)期在145℃或175℃高溫下安全運(yùn)行。表3反映了干式變壓器各絕緣等級(jí)的溫度限值[5]。

表3干式變壓器溫度限值℃

絕緣系統(tǒng)等級(jí)℃繞組溫度額定值最高允許溫度額定電流下繞組溫升限值155(F)145190100180(H)175220125220(C)210250150

干式變壓器的安全運(yùn)行和使用壽命，很大程度上取決于變壓器繞組絕緣的安全可靠性，干式變壓器繞組絕緣采用環(huán)氧樹脂絕緣，使耐受溫度大大提高。新改造的干式變壓器冷卻方式采用自帶風(fēng)扇的強(qiáng)迫空氣冷卻方式。這樣增加了變壓器的散熱效果，增加了變壓器的帶負(fù)荷能力。

基于對(duì)油浸變壓器和干式變壓器的性能分析，最終選定了干式變壓器的改造方案，按照設(shè)計(jì)要求，選定SC10-1000/6.3型干式變壓器。利用廠用變壓器大修期間對(duì)1～7號(hào)廠用變壓器進(jìn)行了更換。

3 改造前后變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析

3.1 原油浸式變壓器電能損耗

原廠用變壓器為SL7-800/6.3/0.4型油浸式變壓器，額定容量800kVA，空載有功損耗1540kW，短路有功損耗9900kW，阻抗電壓7.71%，空載電流1.7%。變壓器空載無(wú)功損耗：

(3)

變壓器短路無(wú)功損耗：

(4)

3.2 改造后的干式變壓器電能損耗計(jì)算

改造后選用SC10 -1000/6.3/0.4干式變壓器，其額定容量1000kVA，空載有功損耗2000kW，短路有功損耗9100kW，阻抗電壓5.82%，空載電流1.7%。變壓器空載無(wú)功損耗：

(5)

變壓器短路無(wú)功損耗：

(6)

從上述計(jì)算可以看出，熱電廠1臺(tái)新投用的干式SC10-1000/6.3型變壓器，每年能夠節(jié)約的電能為16017(kW·h)，7臺(tái)新改造的廠用變壓器每年可節(jié)約電能112119(kW·h)。

4 改造效果

(1)廠用系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性提高。原油浸式變壓器，經(jīng)常存在漏油問題，一旦發(fā)現(xiàn)廠用變壓器漏油，運(yùn)行人員就必須調(diào)整廠用系統(tǒng)的運(yùn)行方式，將故障廠用變壓器停役，這樣既增加了變壓的維護(hù)量，也影響到熱電廠廠用系統(tǒng)的運(yùn)行安全。改造后，由于干式變壓器不采用變壓器油作為絕緣介質(zhì)，因此沒有了漏油問題，廠用系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性大大提高。

(2)變壓器耐受高溫能力增強(qiáng)。原油浸式變壓器，在夏季高負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)溫度高報(bào)警現(xiàn)象，運(yùn)行人員則必須采取限負(fù)荷措施，減少大容量電機(jī)的啟動(dòng)，或啟用其他段的備用電機(jī)。改造后由于干式變壓器耐受溫度高，在夏季高負(fù)荷生產(chǎn)中，也能正常運(yùn)行，減少了系統(tǒng)發(fā)生事故的幾率。

(3)干式變壓器電能損耗小。干式變壓器鐵芯采用優(yōu)質(zhì)的絕緣冷軋硅鋼片，并在其表面封涂F級(jí)樹脂漆增強(qiáng)變壓器防塵、防腐能力。通過(guò)先進(jìn)的加工工藝，降低了變壓器損耗水平和空載電流,變壓器的電能損耗減小。

5 結(jié)語(yǔ)

熱電廠在廠用變壓器改造中，采用了技術(shù)成熟的干式變壓器。通過(guò)對(duì)比油浸變壓器與干式變壓器的性能特點(diǎn)以及運(yùn)行效果分析，表明改造后干式變壓器有效地減少了檢修維護(hù)工作量，提高了廠用系統(tǒng)的安全可靠性，減少了變壓器油的用量，解決了變壓器油的清潔、更換、儲(chǔ)存等一系列問題。同時(shí)解決了夏季高負(fù)荷時(shí)油浸變壓器運(yùn)行溫度高、過(guò)負(fù)荷的問題。干式變壓器電能損耗少，在長(zhǎng)期運(yùn)行中的節(jié)電效果明顯，為熱電廠廠用系統(tǒng)的安全運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了保證。

[1]徐 君,韓 敏,張賢明,等.絕緣油擊穿電壓試驗(yàn)的研究[J].變壓器,2008,(3):59-62.

[2]GB/T 11021-200.電氣絕緣 耐熱性分級(jí)[S].

[3]GB/T 1094.7-2008.電力變壓器 油浸式電力變壓器負(fù)載導(dǎo)則[S].

[4]DL/T 572-2010.電力變壓器運(yùn)行規(guī)程[S].

[5]GB/T 17211-1998.干式變壓器負(fù)載導(dǎo)則[S].

[6]石油化工設(shè)備維護(hù)檢修規(guī)程(第六冊(cè))電氣設(shè)備[M].北京：中國(guó)石化出版社,2004.

[7]耿 毅.工業(yè)企業(yè)供電[M].北京：冶金工業(yè)出版社,1999.