變壓器冷卻系統(tǒng)的節(jié)能降噪

隨著國民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，供電企業(yè)所承擔(dān)的任務(wù)不斷加重，為提高供電質(zhì)量和保證供電需求是電力部門的職責(zé)。在這種情況下，電力企業(yè)就要依靠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行來提高企業(yè)內(nèi)部效益和社會(huì)效益，以努力超越，追求卓越的精神，為社會(huì)做出節(jié)能降噪的榜樣。電力企業(yè)在供電設(shè)備運(yùn)行中，有不少設(shè)備是能源消耗設(shè)備。而減少能源消耗，降低運(yùn)行成本，始終是供電企業(yè)開源節(jié)流的目標(biāo)。如何尋找降低供電運(yùn)行設(shè)備的消耗，是解決供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。經(jīng)多年來觀察研究和論證，作者認(rèn)為主變壓器冷卻系統(tǒng)輔機(jī)的消耗是可以進(jìn)行更新改造的項(xiàng)目，也就是說主變壓器冷卻系統(tǒng)的節(jié)能降噪改造已迫在眉睫，同時(shí)選用經(jīng)濟(jì)實(shí)用的新型冷卻系統(tǒng)和如何經(jīng)濟(jì)改造是目前要解決的問題。我國20世紀(jì)90年代及以前生產(chǎn)的強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)和風(fēng)冷管式冷卻系統(tǒng)與目前國內(nèi)生產(chǎn)使用運(yùn)行的新型片式冷卻系統(tǒng)相比存在著許多問題和不足，且好多地方存在不同程度的缺陷。因此，許多老式冷卻系統(tǒng)需要進(jìn)行更新改造，若不及時(shí)解決這些缺陷和問題，就難以保證供電設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

一、220kV變壓器老式冷卻系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題

目前，許多面手220Kv以上主變壓器的老式冷卻系統(tǒng)一般采用YF-80、YF-100、YF-120型號(hào)的冷卻系統(tǒng)，屬于多回路結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，它存在的缺陷和問題有以下幾點(diǎn)：

1.冷卻系統(tǒng)容量小、故障低、散熱能量不足

以YF-100型號(hào)為例。其中散熱管與冷卻系統(tǒng)上、下集油室采用脹壓式連接，且在集油室內(nèi)焊有隔板，形成多個(gè)回路的油循環(huán)路徑，潛油泵的時(shí)油的進(jìn)油口直接安裝在第一個(gè)回路上，出油口通過裝有油流速器的聯(lián)管接至到第二個(gè)回路上。而冷卻翅片管為皺折翅片管，該皺折型翅片管空氣側(cè)壓降大、散熱系數(shù)小、且又因多回路結(jié)構(gòu)，散管路和冷卻管路徑小，直角彎多，所以系統(tǒng)循環(huán)油流小，冷卻容量不能保證，造成冷卻效果差。同時(shí)由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，冷卻器內(nèi)部翅片與散熱管間造成污物沉積，導(dǎo)致冷卻器散熱效果更差使實(shí)際額定冷卻容量不足90kW。

2.輔機(jī)耗電多

FY-100型風(fēng)冷卻器，每臺(tái)配有4臺(tái)0.37KW變壓器風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)和1臺(tái)3KW變壓器潛油泵，總損耗約4.5KW。按每年平均運(yùn)行6000h，風(fēng)冷卻器單臺(tái)年耗電量約為4.5×6000=27000KW h。若按我國企業(yè)工業(yè)用電0.75元/ kW h計(jì)算，耗資約20余萬元。

3.密封接觸點(diǎn)多，滲漏油幾率大

YF-100型冷卻器共有密封膠墊約十幾處，經(jīng)過多年陽光照射和風(fēng)雨吹淋，膠墊出現(xiàn)老化，容易發(fā)生滲油現(xiàn)象。在電源電氣控制方面，裝置均為國家電氣元件，在高速運(yùn)行和頻繁操作中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種各樣的電氣故障。風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)和控制回路出現(xiàn)故障問題對(duì)變壓器溫度升高影響很大，這些問題嚴(yán)重影響供電安全和供電質(zhì)量。

4.維護(hù)工作量大

YF-100型風(fēng)冷卻器，以每臺(tái)變壓器按10組計(jì)算。風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)為40臺(tái)，變壓器潛油泵為10臺(tái)，共計(jì)50臺(tái)設(shè)備，顯而易見，其工作維護(hù)量相當(dāng)大。

5.風(fēng)冷卻系統(tǒng)運(yùn)行噪音大

YF-100型號(hào)風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)運(yùn)行噪音在，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試運(yùn)行人員噪音已達(dá)到90dB左右，不符合現(xiàn)行國際標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)保要求。尤其在居民住宅附近產(chǎn)生的噪音，嚴(yán)重影響周邊居民生活。

二、110kV以下變壓器冷卻系統(tǒng)運(yùn)行存在問題。

老式110kV以下變壓器冷卻系統(tǒng)為圓管或扁管風(fēng)冷卻系統(tǒng)，其冷支面積小、效率低、散熱能力不足。每個(gè)散熱器散熱面積只有0.05×3×60+0.05×2.5×60=16.5㎡。

輔機(jī)損耗大、耗電多。每臺(tái)散熱器為2臺(tái)0.25kW電動(dòng)機(jī)。以每臺(tái)變壓器為8臺(tái)散熱器計(jì)算，輔機(jī)損耗功率為4KW。每年運(yùn)行時(shí)間為6500h，則每臺(tái)變壓器年耗電量為26000kwh。由此看來，變壓器維護(hù)的勞動(dòng)強(qiáng)度也非常大。同樣，變壓器運(yùn)行噪音大，風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)運(yùn)行噪音大，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試運(yùn)行噪音已過到80dB左右，不符合現(xiàn)在國際標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)保要求，并嚴(yán)重影響周邊居民生活。

如上所述，變壓器老式冷卻系統(tǒng)在運(yùn)行中存在易滲漏油、易積污、油路曲折、冷卻容

另外油等問題。這些問題存在，使變壓器維護(hù)工作量加大，運(yùn)行成本提高。同樣也影響變壓器安全運(yùn)行和供電可靠性。

三、改造變壓器老式冷卻系統(tǒng)的可行性

鑒于變壓器冷卻系統(tǒng)存在諸多缺陷和不足問題。就應(yīng)該進(jìn)行適合變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行結(jié)構(gòu)的機(jī)關(guān)麻木木新式冷卻系統(tǒng)改造。經(jīng)過作者分析和論證，冷卻系統(tǒng)改造可分為220kV變壓器系統(tǒng)改造和110kV以下變壓器冷卻系統(tǒng)改造。

在220kV變壓器改造中，由于老式變壓器的油箱、器身緣結(jié)構(gòu)等寬裕度都比較大的特點(diǎn)，是有利于將強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻系統(tǒng)，改造為片式散熱風(fēng)冷卻系統(tǒng)。

在110kV變壓器改造中，將老式變壓器帶風(fēng)扇扁管冷卻散熱系統(tǒng)，改造為片式自然冷卻散熱系統(tǒng)。更新改造老式變壓器冷卻系統(tǒng)應(yīng)考慮變壓器運(yùn)行中的安全性和效果性。在更新改造過程中，對(duì)變壓器本體進(jìn)、出油管和散熱器主油管路進(jìn)行徹底改造，以增大油管路直徑，使其增加流量和暢通。這樣可以減阻力，使冷卻油順利通過變壓器進(jìn)油口，及時(shí)達(dá)到變壓器器身內(nèi)部。變壓器內(nèi)部熱油經(jīng)過順暢的油管路靠溫差產(chǎn)生的熱浮力的作用，被直接送到冷卻系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行散熱降溫。

變壓器發(fā)熱與散熱是一對(duì)矛盾。如果變壓器散熱能力強(qiáng)，其溫升自然就低，溫度降低了變壓器安全運(yùn)行就可靠了，變壓器使用壽命相應(yīng)也就提高了。

四、更新改造

幾年來，許多單位與變壓器制造廠在現(xiàn)場(chǎng)共同對(duì)變壓器老式冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了更新改造，取得良好效果。通過對(duì)原有冷卻系統(tǒng)不足的分析、研究、論證和現(xiàn)場(chǎng)考察。幷有針對(duì)性地確定更新改造原則。在更新改造過程中，應(yīng)按照新圖紙、新工藝的技術(shù)要求，進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致地操作改造。

在一臺(tái)SFSPZ9—150000/220型號(hào)變壓器改造為例，首先按圖紙要求的位置在變壓器上、下節(jié)油箱上，各開4個(gè)直徑為150MM口徑上出、下進(jìn)油口，焊接管口與直徑240MM主聯(lián)管法蘭接口，主聯(lián)管上焊接24個(gè)直徑80法蘭，安裝24個(gè)PC—2800/22型號(hào)的片式散熱器。在所有焊接口上保證所焊接法蘭橫平豎直，以確保散熱器安裝尺寸正確。由于淘汰了老式冷卻系統(tǒng)。在變壓器上、下油箱中留下原有接口，所以在改造中還需要對(duì)原有接口進(jìn)行封堵材料應(yīng)事先按技術(shù)要求進(jìn)行加工，原有接口，確保封堵后原有接口的機(jī)械強(qiáng)度和平整美觀。

另外，現(xiàn)場(chǎng)吊芯改造老式冷卻系統(tǒng)，嚴(yán)格按吊芯技術(shù)規(guī)定要求應(yīng)嚴(yán)格做好防火措施，避免火災(zāi)意外發(fā)生。

五、改造前后的對(duì)比

1.散熱面積

改造前變壓器冷卻系統(tǒng)使用的冷卻器為YF—100型號(hào)，每變壓器按10臺(tái)計(jì)算，其總散熱面積：0.045×3×86×10=116.1㎡

改造后變壓器使用的片式散熱器為PC-2800/22型號(hào)，每變壓器按24臺(tái)計(jì)算。其總散熱面積為：0.52×2.8×22×24=768.7㎡。改造前后散熱面積增加為768.7-116.1=652.6㎡，散熱面積擴(kuò)大了6倍。使改造后變壓器的運(yùn)行溫度在相同技術(shù)條件和環(huán)境下條件運(yùn)行時(shí)可降低10-18度以上。

2.節(jié)能降噪

改造前變壓器使用YF-100型號(hào)冷卻器，每臺(tái)損耗4.5kW，按10臺(tái)計(jì)算總損耗為45kW，每年耗電量按6000H計(jì)算為270000KWH。舊冷卻器運(yùn)行噪音高達(dá)90dB左右。

改造后變壓器使用PC-2800/22型號(hào)片式散熱器，每?jī)擅嫒镀褂靡慌_(tái)0.55kW風(fēng)扇電機(jī)進(jìn)行散熱。因此，耗電量可以減少85%以上，大大節(jié)約能源。因風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)選用DBF—7Q8型號(hào)低噪音電動(dòng)機(jī)，所以運(yùn)行噪音只有60dB左右，這樣大大降低噪音，符合國際標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)保要求。

3.減少運(yùn)行成本和維護(hù)工作

變壓器冷卻系統(tǒng)改造后，使運(yùn)行成本和工和維護(hù)量有明顯減少。改造后變壓器減少潛油泵、電電動(dòng)機(jī)、流速繼電器、減少碟閥和各種密封膠墊及滲漏點(diǎn)，防滲漏性能大大提高。外形結(jié)構(gòu)美觀大方，減少了變壓器缺陷和故障的發(fā)生幾率，進(jìn)而擔(dān)高變壓器運(yùn)行質(zhì)量，確保變壓器安全運(yùn)行。同時(shí)，減少運(yùn)行維護(hù)工作量，從而降低了變壓器運(yùn)行成本。改造后變壓器在相同條件下運(yùn)行，使用壽命也有相應(yīng)提高。

至于110kV以下變壓器冷卻改造，方法是將帶風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)扁管冷卻散熱系統(tǒng)，改造為片式自然冷卻散熱系統(tǒng)。改造后的片式自然冷卻散熱系統(tǒng)，不但增加了散熱面積達(dá)人50%以上。而且去除了風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)后，使輔機(jī)節(jié)能達(dá)100%，降低噪音也達(dá)30%左右，變壓器運(yùn)行溫度也降低了10度以上，這樣變壓器使用壽命得到提高，保證了電網(wǎng)安全運(yùn)行。

六、結(jié)束

綜上所述，變壓器冷卻系統(tǒng)的更新改造，使變壓器運(yùn)行溫度可有明顯降低和改善。變壓器滲漏沒現(xiàn)象也大為減少、輔機(jī)損耗和運(yùn)行噪音顯著降低，達(dá)到了變壓器冷卻系統(tǒng)的節(jié)能降噪的目的。所以在以后變壓器冷卻系統(tǒng)節(jié)能降噪的更新改造工作中，只要把改造工作做細(xì)、做得合理，所產(chǎn)生的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益是很可觀的。我們要充分利用現(xiàn)有變壓器資源，把變壓器風(fēng)冷卻系統(tǒng)改造工作做到投資少、見效快，大力推廣改造應(yīng)用技術(shù)，在改造過程中不斷創(chuàng)新，為增強(qiáng)電力輸出能力、緩解供電壓力、保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行做出貢獻(xiàn)。