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        大型電力變壓器冷卻系統(tǒng)常見故障與技術(shù)改進(jìn)

        2019-01-03 16:13:12張文祥
        中國(guó)金屬通報(bào) 2019年10期
        關(guān)鍵詞:冷卻系統(tǒng)冷卻器油泵

        張文祥,鄒 娟

        (青海鹽湖鎂業(yè)有限公司,青海 格爾木 816000)

        如果大型電力變壓器在工作中發(fā)生故障而不進(jìn)行及時(shí)地處理,不僅會(huì)影響電力系統(tǒng)的正常工作,而且會(huì)給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重的損失。大型電力變壓器在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量,如果不對(duì)變壓器進(jìn)行及時(shí)地的降溫,將會(huì)導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)故障,從而會(huì)發(fā)生安全事故。大型電力變壓器冷卻系統(tǒng)的主要功能是將變壓器產(chǎn)生的熱量交換到外界,降低變壓器自身的溫度,由此可見變壓器冷卻系統(tǒng)的重要性,所以對(duì)變壓器冷卻系統(tǒng)的常見故障進(jìn)行分析就顯得尤為重要[1]。

        1 大型電力變壓器常見的故障

        大型電力變壓器常見的故障類型有很多,根據(jù)它們發(fā)生故障時(shí)的現(xiàn)象可以分為五大種,分別是變壓器內(nèi)部異常聲響、變壓器油位過高或過低、油位突然升高、變壓器終罩螺旋過熱以及冷卻器全停。如果大型電力變壓器在運(yùn)行過程中會(huì)出異常聲響,或者變壓器發(fā)生的聲音過大,那么就可以判斷電壓器發(fā)生了故障。電壓器的負(fù)荷過大、內(nèi)部接觸不良、電壓器內(nèi)部有的地方被擊穿、電網(wǎng)中有接地故障或斷路故障、電壓器鐵芯諧振、電壓器原邊電壓過高等都會(huì)導(dǎo)致變壓器內(nèi)部發(fā)生異常聲響。如果變壓器長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)行、周圍環(huán)境的溫度過高,或者冷卻器發(fā)生故障,就會(huì)導(dǎo)致變壓器油位過高。如果變壓器周圍環(huán)境過低,或者發(fā)生漏油現(xiàn)象,那么將會(huì)油位過低。油位突然升高的原因有很多,比如變壓器繞組匝間斷路或?qū)娱g斷路、變壓器的開關(guān)接觸不良、變壓器鐵芯片間絕緣損壞、變壓器符合過大、冷卻器故障等。變壓器終罩螺旋過熱是一項(xiàng)十分嚴(yán)重的故障,如果不及時(shí)地進(jìn)維修,那么將會(huì)導(dǎo)致變壓器油箱漏油,以至于工作人員不得不停電進(jìn)行維修,導(dǎo)致變壓器終罩螺旋過熱的主要原因有螺栓安裝不緊和泄放電流過大。冷卻器是變壓器正常運(yùn)行的重要保障,如果冷卻器全停,那么將會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)不能正常運(yùn)行,導(dǎo)致冷卻器全停的主要原因有冷卻器控制柜密封不好、沒有完善的設(shè)備定期輪換制度等等。

        通過對(duì)大型電力變壓器常見的故障的分析,我們可以看出冷卻器是電力變壓器的重要組成部分,并且對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行有著直接影響,但是冷卻系統(tǒng)是導(dǎo)致變壓器發(fā)生故障的一個(gè)重要原因,下面將主要探討大型電力變壓器冷卻系統(tǒng)常見故障。

        2 大型電力變壓器冷卻系統(tǒng)的概念

        大型電力變壓器在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生能量損耗,因此會(huì)釋放大量的熱量,而冷卻系統(tǒng)的主要作用是將變壓器產(chǎn)生的熱量與外界進(jìn)行交換,從而降低變壓器的問題,保證變壓器的正常運(yùn)行。由于制冷方式的不同,電壓器常??梢苑譃槿N工作模式,第一種是油浸制冷方式,該方式?jīng)]有攜帶制冷設(shè)備,它的工作原理是和外界空氣進(jìn)行熱量換而實(shí)現(xiàn)降溫。第二種工作模式是油浸風(fēng)制冷模式,該模式攜帶特殊的制冷設(shè)備,通過風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來給變壓器降溫,這就像我們夏天用的電風(fēng)扇一樣。第三種工作模式比較特殊,它是利用油的循環(huán)進(jìn)行降溫,如果那里溫度高,油就會(huì)被抽出,然后運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢?,降溫完成之后,再把油運(yùn)輸?shù)接拖鋄2]。

        3 大型電力變壓器冷卻系統(tǒng)常見的故障

        冷卻系統(tǒng)是大型電力變壓器的重要組成部分,隨著變壓器的使用年限的增長(zhǎng)以及工作人員在日常工作隊(duì)檢修變壓器工作疏忽,變壓器發(fā)生故障的頻率也會(huì)增大。冷卻系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障,就會(huì)使得變壓器的溫度升高,從而使得變壓器出現(xiàn)故障,甚至?xí)l(fā)生安全事故,導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)無法起到制冷作用的原因有很多,首先,繞組熱量超高會(huì)產(chǎn)生變壓器過熱的現(xiàn)象。繞組熱量過高的原因有很多,比如絕緣的外部受熱量的影響會(huì)變松動(dòng),疏油的管道如果在使用過程中發(fā)生堵塞的現(xiàn)象,會(huì)導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)無法制冷、匝絕緣如果不能得到制冷,那么它將會(huì)提前變質(zhì),最終脫落,另外繞組自身的質(zhì)量不過關(guān)也是繞組熱量過高的原因。其次,如果開關(guān)接觸不良,電路無法正常工作或者引線斷裂、不能正常分流,都會(huì)導(dǎo)致大型電力變壓器冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生過熱的現(xiàn)象。第三,冷卻系統(tǒng)安裝的風(fēng)扇制冷器不能正常工作、風(fēng)扇制冷器的風(fēng)扇不轉(zhuǎn)、反向轉(zhuǎn)動(dòng)或者硅膠脫落,硅膠進(jìn)入油箱而致使油無法正常流動(dòng)等都會(huì)引起變壓器過熱。冷卻系統(tǒng)自身出現(xiàn)故障的原因有很多,首先,可能是冷卻系統(tǒng)的密封質(zhì)量不過關(guān),出現(xiàn)輕瓦斯的保護(hù),以至于導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)無法和外界進(jìn)行熱量交換,以至于變壓器會(huì)產(chǎn)生過熱的現(xiàn)象。其次就是冷卻系統(tǒng)內(nèi)部的主要組成部分出現(xiàn)故障,比如控制箱體或者冷卻器發(fā)生堵塞現(xiàn)象,如果冷卻系統(tǒng)的控制箱體或者冷卻器發(fā)生堵塞,就會(huì)導(dǎo)致油無法在冷卻系統(tǒng)內(nèi)正常循環(huán),從而無法起到冷卻的作用。最后就是潛油泵出現(xiàn)問題會(huì)導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)無法正常工作,并且潛油泵出現(xiàn)故障也是經(jīng)常遇到的問題[3]。

        4 大型電力變壓器冷卻系統(tǒng)的技術(shù)改進(jìn)

        4.1 冷卻系統(tǒng)硬件改進(jìn)

        在對(duì)冷卻系統(tǒng)硬件的改進(jìn)過程中,我們可以根據(jù)冷熱系統(tǒng)的工作原理以及經(jīng)常發(fā)生故障的原因設(shè)計(jì)一個(gè)油溫度檢測(cè)模塊。油溫度檢測(cè)模塊的主要作用是檢測(cè)變壓器正常工作中油的問題,并且也會(huì)給油的正常溫度設(shè)置一個(gè)指標(biāo),如果檢測(cè)出的油的溫度高于正常指標(biāo),那么就必須對(duì)其進(jìn)行制冷,如果檢測(cè)出的油的溫度低于正常指標(biāo),那么冷卻系統(tǒng)停止工作。在了冷卻系統(tǒng)中設(shè)計(jì)一個(gè)油溫度檢測(cè)模塊不僅可以節(jié)約能源,而且可以延長(zhǎng)變壓器的使用年限。另外,我們也可以采用分組的思想,對(duì)不同的油溫采用不同的投入冷卻模式。這樣不僅可以實(shí)現(xiàn)控制報(bào)警,而且可以采集設(shè)備的數(shù)據(jù),從而幫助工作人員判斷電力變壓器的運(yùn)行狀態(tài)是否良好。

        4.2 溫度采集舉例

        如果變壓器的工作模式是利用風(fēng)扇進(jìn)行冷卻,那么我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)溫度采集和溫度處理模塊,第一步要做的是采集上層油溫。采集上層油溫這個(gè)過程通常需要利用溫度控制器來完成,溫度控制器由三部分組成,分別是鉑電極、傳感器以及變送器,它的主要作用是將溫度控制器采集到的溫度轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào),并且根據(jù)電壓信號(hào)判斷是否需要進(jìn)行冷卻。從變壓器的安裝位置上考慮應(yīng)該設(shè)置一定距離,但是設(shè)置的距離也不能過大,否則將會(huì)由于電流信號(hào)偏弱而導(dǎo)致無法正常工作。

        4.3 潛油泵的改進(jìn)

        通過我們對(duì)阻力的計(jì)算,我們可以發(fā)生改造前后主變到集中支架之間的管道油流量為每小時(shí)80立方米,并且改造前的管道阻力大約為11.5千帕,改造后的管道阻力大約為5.6千帕。通過對(duì)比我們可以發(fā)現(xiàn),改造前的管道阻力要比改造后的阻力大很大,而這一現(xiàn)象的主要原因是因?yàn)楣艿老到y(tǒng)中存在著兩個(gè)直角彎管。根據(jù)阻力特性曲線我們可以得出,使用6PB135—4.5/2.2V油泵時(shí),油流量為沒小時(shí)85.8立方米,使用6PB135—4.6/3V油泵時(shí),油流量為沒小時(shí)99.1立方米,我們發(fā)現(xiàn)6PB135—4.5/2.2V油泵的油流量比較低,如果考慮內(nèi)部阻力,它會(huì)更低,因此不能很好地起到制冷效果,而6PB135—4.6/3V油泵才能更好的起到制冷效果。

        5 結(jié)語

        綜上所述,冷卻系統(tǒng)的正常工作是變壓器以及電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障,為了防止冷卻系統(tǒng)因使用年限過程而經(jīng)常發(fā)生故障,我們必須對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)上的改進(jìn),比如冷卻系統(tǒng)硬件改進(jìn)、溫度采集舉例等,并且相關(guān)人員也要做好對(duì)變壓器的日常檢修工作,只有這樣才能真正提高冷卻系統(tǒng)的性能。

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