(陜西渭南秦嶺發(fā)電有限公司714206)

文摘：利用變頻技術(shù)對(duì)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(fù)載和不同環(huán)境溫度下溫升保持在一個(gè)相對(duì)恒定的范圍內(nèi)，有利于節(jié)能、延長(zhǎng)干式變壓器的壽命和安全運(yùn)行。【關(guān)鍵詞】干式變壓器；冷卻裝置；目前，安裝在電廠或運(yùn)行在變電站的大型電力風(fēng)冷干式變壓器的負(fù)荷隨時(shí)都在變化，尤其是電廠升壓干式變壓器在調(diào)峰運(yùn)行時(shí)，負(fù)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(duì)干式變壓器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和使用壽命產(chǎn)生重大影響。1.干式變壓器運(yùn)行中溫度變化的原因分析干式變壓器運(yùn)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(fù)載損耗，在干式變壓器投入運(yùn)行后一直存在，負(fù)載損耗隨干式變壓器的負(fù)載而變化。干式變壓器負(fù)載越大，損耗越多，干式變壓器溫升越高。負(fù)載變化越大，干式變壓器的溫度變化越大。另外，從全電力負(fù)荷市場(chǎng)每年運(yùn)行變化的實(shí)際情況來(lái)看，天氣越冷或越熱，電力負(fù)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(fù)荷峰谷差的變化是疊加的，這是導(dǎo)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(zhǎng)期安全運(yùn)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(yùn)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(jù)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(tái)油泵和3 ~ 4臺(tái)風(fēng)機(jī)組成。為了滿足干式變壓器運(yùn)行時(shí)的各種工況，一般要求一臺(tái)冷卻器投入備用(運(yùn)行冷卻器出現(xiàn)故障時(shí)可自動(dòng)投入運(yùn)行)，一臺(tái)輔助(干式變壓器負(fù)荷電流大于70Ie或上油溫高于一定值時(shí)可自動(dòng)投入運(yùn)行)，其余冷卻器全部投入運(yùn)行。這種配置有其缺點(diǎn)。例如，我們的SFP7-240000/330干線變壓器配備了六個(gè)冷卻能力為250千瓦的風(fēng)扇冷卻器。夏季高溫季節(jié)，機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行，干式變壓器所有冷卻裝置均投入運(yùn)行，但其上部油溫仍高達(dá)70左右(有時(shí)干式變壓器儲(chǔ)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(fù)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(yùn)，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(dāng)負(fù)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(duì)干式變壓器的安全運(yùn)行和使用壽命非常不利。即使日負(fù)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(shè)計(jì)和使用上存在缺陷。此外，當(dāng)運(yùn)行在“輔助”和“備用”位置的冷卻裝置投入運(yùn)行和退出運(yùn)行時(shí)，干式變壓器中的油流將改變，同時(shí) #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

利用變頻技術(shù)，控制和調(diào)節(jié)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(jié)合干式變壓器油溫和環(huán)境氣溫的反饋調(diào)節(jié)，將干式變壓器上部油溫控制在較小的給定范圍內(nèi)，對(duì)干式變壓器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和延長(zhǎng)其使用壽命具有重要意義。具體變化設(shè)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(nèi)原設(shè)計(jì)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(xiàn)溫差。(2)將干式變壓器各冷卻裝置中風(fēng)機(jī)的控制方式改為變頻控制，即通過(guò)變風(fēng)量調(diào)節(jié)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(jī)改為變頻控制，需要提供以下三個(gè)數(shù)據(jù)作為控制信號(hào)：根據(jù)干式變壓器的負(fù)荷變化控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。干式變壓器運(yùn)行后，負(fù)荷由小變大，干式變壓器的總損耗也按一定比例增加。根據(jù)這一特點(diǎn)和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)風(fēng)量同時(shí)變化的規(guī)律，采用干式變壓器的負(fù)載電流作為風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速的主要信號(hào)源。在干式變壓器原上部油溫測(cè)量點(diǎn)附近增加一套電阻測(cè)溫系統(tǒng)，其溫度變化信號(hào)提供給變頻控制裝置。設(shè)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(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)保持不變。干式變壓器本體上方安裝一套電阻測(cè)溫系統(tǒng)，反映環(huán)境溫度的變化，其溫度變化信號(hào)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(hào)作為調(diào)節(jié)變頻器輸出的信號(hào)源。(4)將干式變壓器常規(guī)風(fēng)冷控制回路的輔助和備用控制接線改為可編程控制器加VVVF控制運(yùn)行油泵和調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的通風(fēng)量，以達(dá)到調(diào)節(jié)冷卻功率的目的。上述控制部分修改的具體實(shí)現(xiàn)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(jī)的幾個(gè)VVVF與風(fēng)機(jī)的單個(gè)功率相匹配，其輸出頻率可在5 ~ 60 Hz之間平滑調(diào)節(jié)。（

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(yùn)行狀態(tài)的變頻器工況信號(hào)、干式變壓器上層油溫信號(hào)、干式變壓器環(huán)境溫度信號(hào)、干式變壓器負(fù)荷電流信號(hào)、電源電壓測(cè)量信號(hào)等。輸出端接控制各油泵及風(fēng)扇開(kāi)關(guān)的輸出設(shè)備、變頻器輸出調(diào)節(jié)信號(hào)等。PLC應(yīng)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(yùn)行，各冷卻裝置經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)可切換至任一PLC運(yùn)行，兩套PLC均能反映干式變壓器風(fēng)冷裝置的運(yùn)行狀態(tài)，并通過(guò)信號(hào)反饋至值班控制室。(3)根據(jù)干式變壓器和冷卻裝置的運(yùn)行狀況，由PLC及時(shí)對(duì)變頻器的輸出頻率進(jìn)行調(diào)整。①根據(jù)風(fēng)機(jī)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(zhǔn)頻率，下限頻率設(shè)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(jù)干式變壓器上層油溫的變化與基準(zhǔn)溫度進(jìn)行比較，當(dāng)上層油溫偏離基準(zhǔn)溫度時(shí)對(duì)變頻器輸出頻率進(jìn)行微調(diào)，每高1℃向上調(diào)節(jié)1Hz，每低5℃向下調(diào)節(jié)1Hz。③根據(jù)本地區(qū)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(duì)變頻器輸出頻率進(jìn)行輔助調(diào)節(jié)，設(shè)定環(huán)境溫度等 于年平均溫度時(shí)，不對(duì)變頻器輸出頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)環(huán)境溫度偏離年平均溫度時(shí)，每高5℃向上調(diào)節(jié)1Hz，每低5℃向下調(diào)節(jié)1Hz。④運(yùn)行中某臺(tái)油泵或風(fēng)扇發(fā)生故障停運(yùn)時(shí)，PLC調(diào)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(fù)正常運(yùn)行。⑤裝置投運(yùn)后應(yīng)經(jīng)實(shí)際測(cè)試較終確定PLC和VVVF的控制特性曲線。通過(guò)對(duì)干式變壓器冷卻裝置實(shí)施 變頻改造后，干式變壓器在運(yùn)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(shè)計(jì)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(fù)荷變化、氣溫變化乃至季節(jié)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(yùn)行工況，有利于延長(zhǎng)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(biāo)題#e#