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大型变压器冷却系统运行维护与节能.doc

上传人:妞妞的小饭馆 文档编号:1427427 上传时间:2018-07-16 格式:DOC 页数:6 大小:356KB
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资源描述

1、全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 电气288大型变压器冷却系统运行维护与节能张春军 高武军 董桂华(天津国华盘山发电有限责任公司 天津 蓟县 301900)【摘 要】通过对强迫油循环风冷变压器冷却器控制回路、运行中出现的问题进行分析,在解决现场问题的基础上合理控制变压器上层油温,达到安全、节能双重目的。【关键词】 强迫油循环变压器 冷却器 控制回路1 概述天津国华盘山发电有限责任公司(以下简称:国华盘电) ,共有两个单元发电机变压器组,主变压器是由保定变压器厂生产的 3 台容量为 210000kVA 单相变压器组合而成,为强迫油循环风冷变压器。每相变压器的冷却系统由 4

2、组冷却器组成,每组冷却器由一台 940r/min 的潜油泵和两台2kW 的风扇组成。每相变压器冷却器的控制回路都是独立的,而且能够在四组冷却器之间通过各自切换把手实现 “工作” 、 “辅助” 、 “备用” 、 “停止”功能。置于“工作”状态下的冷却器,冷却器处于运转状态;置于“辅助”状态下的冷却器,能够实现当变压器温度达到 55,或是变压器电流达到 1.05Ie 时,该组冷却器自动投入运行;置于“备用”状态下的,在运行冷却器故障或辅助冷却器投入后故障时,能够自动投入运行;置于“停止”位置的冷却器,其电源回路被断开。从回路设计来看,国华盘电两台主变压器冷却器的电源系统以及控制回路设计科学、完善,

3、但在运行中还有可提高和改进之处。2 问题分析2.1 强迫油循环风冷变压器冷却器电源控制、信号回路分析按照国家电网公司关于发电厂安全性评价要求:强迫油循环冷却装置应能实现按照油温变化来控制冷却装置,应有两个独立的电源系统且能自动切换,并定期进行切换试验。按照设计导则精神:对于强油风冷的变压器,其电气回路故障后跳开出口开关后,要求其冷却系统随之停运,以防止变压器油中分解出的杂质和微小颗粒进入变压器铁芯片间、油道等处。为了保证大型变压器运行中的温度不超限,还需要设置冷却器电源消失后动作于出口开关掉闸的保护。基于以上几点对大型变压器的要求,现对国华盘电主变压器冷却器电源回路的相关环节分析如下:(如图

4、1)(1)两路电源可通过一个独立的选择开关 LKK,来实现选择一路电源或是二路电源运行。当选择开关选择了其中一路电源时,电源电压检定继电器 1ZJ(2ZJ)励磁。当主变出口 2DL、3DL 两个开关全部运行或是其中之一运行时,则开关的常闭接点不能同时闭合,中间继电器 ZL 失磁,当冷却器电源回路电压平衡时 BLJ 失磁,则 6ZJ 不能励磁,其常闭接点闭合,导通所选择电源回路的接触器。全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 电气289(2)为了使冷却系统电源系统、风扇的运行状态、异常情况等信息,准确有效的反馈到就地控制箱和单元控制室,从相应机组的(不间断)UPS 电源的负荷分配

5、柜内,接取了一路电源作为冷却器全停保护和信号回路电源。即:图一中的 A-N 回路,并使用保险作为控制箱内回路的末级电气保护点。在回路中设置了出口开关试验操作把手 1K、冷却器信号回路投退把手 2K、冷却器全停保护投退把手 3K。(3)为了避免因电源缺相导致潜油泵和冷却风扇转速下降,使得冷却效果下降后,造成变压器温度升高。当冷却器电源缺相时,鉴定继电器 BLJ 励磁,进而继电器 6ZJ 励磁,启动备用电源自投。同时在接触器上口 A、C 相接有电压监视继电器 1ZJ(2ZJ) ,当 A、C 相失电后,通过 1ZJ(2ZJ)的常闭接点都启动冷却器备用电源自投。(4) 在冷却器电源控制回路中接入了主变

6、压器出口 2DL、3DL 两台开关的辅助接点,当主变压器出口两台开关全部断开时,出口中间继电器 ZJ 励磁,其常闭接点断开,则主变压器冷却器的两路电源动力回路接触器均被断开,达到了出口开关掉闸停止冷却器运行的目的。(5) 运行中的变压器冷却器全停保护回路分析。当变压器运行时,出口开关试验操作把手1K、冷却器信号回路投退把手 2K、冷却器全停保护投退把手 3K 都在投入状态;继电器 ZJ 处于失磁状态,其常闭接点闭合;冷却器两路电源中任一路投运,则必有一个接触器的常闭接点打开,出口时间继电器 BSJ 失磁,图 1 中的全停回路出口中间继电器 12ZJ 就不能励磁。当两路冷却器电源全部失去时,回路

7、中的接触器 1ZJ、2ZJ 全部脱开,串联的两个接触器常闭接点闭合,出口时间继电器励磁,开始进行时间积累,整定积累时间为 60 分钟,启动中间继电器 12ZJ;若在积累时间内,主变上层油温达到 75时,则整定 20 分钟动作,启动出口中间继电器 12ZJ,进而动作于出口断路器掉闸回路。全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 电气290图 1 国华盘电主变压器冷却器电源系统控制回路图2.2 强迫油循环风冷变压器冷却器控制回路的分析(如图 2)2.2.1 以 1 号冷却器控制把手置于“工作”位置、4 号冷却器控制把手置于“备用”位置为例。(1)1 号冷却器控制回路中,控制方式转换开

8、关 1KK 的 5-6、11-12 接点接通。当风扇以及潜油泵电机热偶未动作(其常闭接点闭合)时,将形成如下闭合回路:电源 A 相1KK 的 5-6 接点1BRJ1FRJ11FRJ21BC 线圈零线 N,此时 1BC 励磁,其常开接点闭合,启动工作冷却器风扇及潜油泵运行。(2)当 1 号组冷却器风扇或潜油泵故障,热偶继电器动作,工作状态的冷却器接触器跳闸。接触器的常闭辅助接点闭合,形成以下回路:电源 A 相1KK 的 5-6 接点1BC 的常闭接点1KK的 11-12 接点2SJ 线圈零线 N,此时 2SJ 线圈励磁,其常开接点延时闭合,4ZJ 线圈带电励磁。(3)4 号冷却器控制回路中控制方

9、式转换开关 4KK 的 7-8、9-10 接点接通。由于 4ZJ 励磁,其常开接点闭合,将形成以下回路:控制保险 RD4ZJ 常开接点4KK 的 7-8 接点4BRJ4FRJ14FRJ24BC 线圈零线 N,此时 4BC 励磁,其常开接点闭合,启动备用冷却器风扇及潜油泵运行。2.2.2 以 1 号冷却器控制把手置于“辅助”位置、4 号冷却器控制把手置于“备用”位置为例。(1)1 号冷却器控制回路中制方式转换开关 1KK 的 1-2、15-16 接点接通。当变压器上层油温达到 55 度时,温度继电器 1WJ、4WJ 励磁,其常开接点 3-4 接通,3ZJ 线圈带电励磁,其常开接点闭合,形成以下回

10、路:控制保险 RD3ZJ 常开接点1KK 的 1-2 接点1BRJ1FRJ11FRJ21BC 线圈零线 N,此时 1BC 励磁,其常开接点闭合,启动辅助冷却器风扇及潜油泵运行。当变压器上层油温降低到 45度时,温度继电器 1WJ 失磁,致使 3ZJ 线圈失磁,停止辅助冷却器运行。(2)当变压器的电流达到 1.05Ie 时,BFJ 常开接点闭合,1SJ 线圈通电励磁。1SJ 线圈励磁,其常开接点闭合,3ZJ 线圈带电励磁,同上启动辅助冷却器及潜油泵运行。(3)当 1 号组辅助冷却器风扇或潜油泵故障,热偶继电器动作,工作状态的冷却器接触器跳闸。接触器的常闭辅助接点闭合,并且变压器上层油温超过 55

11、 度或电流大于定值时,将形成以下全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 电气291回路:控制保险 RD3ZJ 常开接点1KK 的 1-2 接点1BC 的常闭接点1KK 的 15-16 接点3ZJ 常开接点2SJ 线圈零线 N,此时 2SJ 线圈励磁,其常开接点延时闭合,4ZJ 线圈带电励磁,如上分析启动备用冷却器风扇及潜油泵运行。2.2.3 冷却器控制把手处于“工作” 、 “辅助”状态的冷却器运行时,其潜油泵油流指示器故障,将会通过油流指示器的常闭接点接通处于“备用”状态冷却器的控制回路,启动备用冷却器运行,并保持“工作” 、 “辅助”冷却器运行。图 2:主变压器冷却器控制回路

12、简图(第二、三组冷却器没有画出)3 强迫油循环风冷变压器冷却系统运行中注意事项(1)设置的出口开关试验操作把手 1K,其“投入”位置是指模拟出口开关掉闸后启动冷却器电源回路接触器断电的回路;把手的“试验”位置是指单独试验出口开关,而不启动冷却器电源回路的状态。一般情况下变压器出口开关检修后传动次数都在 46 次,因此,在开关传动时此把手位置错误可能导致冷却器频繁启动,造成冷却器风扇电机或潜油泵电机烧毁。(2)回路中对电源接触器 1JC(2JC)下口没有电压是否正常的监控。国华盘电曾经先后发生两次风扇电源开关 1ZK 过热达 160即将熔化、主接触器 1JC 负荷侧 B 相电缆即将熔化的现象,这

13、些只能靠日常中对回路连接点测温来发现,以弥补设计中的死点。(3)在进行双路电源切换试验时,若切换后的电源接触器 1JC 或是 2JC 缺相,则风扇潜油泵电机将处于缺相运行状态,若不能及时发现将导致变压器温度不能有效冷却。在以往的切换试验中全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 电气292曾发现切换电源后的冷却器风扇转速下降,经使用万用表测量,发现 1JC 接触器 B 相没有接通(后检查确认 B 相主接点缝隙达到了 2.5mm) ,因此,在试验后检查风扇转速或使用万用表测量接触器负荷侧电压还是很有必要的。(4)在双路电源切换试验过程中,若因为 1JC、2JC 两个接触器常闭辅助接

14、点配合不当,有可能导致冷却器全停出口时间继电器短时励磁,此时若再发生继电器接点粘连,将全停保护误动作造成主变压器出口开关掉闸。现采取的措施是:在进行冷却器电源切换试验前,退出主变冷却器全停3K,在试验结束后,确认出口时间继电器 BSJ 未动作再投入该把手。(5)从“备用”冷却器启动回路分析可以看出,备用冷却器主要靠“工作”冷却器非正常停运、或辅助冷却器启动后故障,该冷却器潜油泵回路中的油流继电器来实现,但在国华盘电曾经发生过 4 次因为天气寒冷,油流继电器节点停滞在 1/2 行程上,导致辅助冷却器不能启动。因此,对主变压器、油流继电器行程位置的检查尤为重要尤,其是冬季。4 冷却器控制回路改进带

15、来的变压器上层油温改善和节能空间(1) 当运行中的风扇电源开关 1ZK-4ZK 跳闸时,处于“工作”状态的冷却器将被迫停运,也将使“备用”位置的冷却器控制回路失电,备用冷却器将无法自启。如果发现不及时,夏季运行将造成变压器温度的迅速升高,靠温度继电器接点启动辅助冷却器了。为了避免这种情况,可以对控制回路进行优化,改动部分如上图红虚线部分“改动”所示。为了实现单组冷却器控制回路检修的便利,可以经过中间端子短接,以备特殊运行方式下进行隔离使用。(2)按照原设计,每组冷却器回路中包括一台潜油泵电机、两台风扇电机,三台设备只能一同投退。在冬季变压器运行时,一组冷却器运行就能满足上层油温不会达到 55,

16、但由于冷却器的实际布置,必将导致变压器两侧温度偏差超过 4,违反华北电网中心技术监督要求,而两组冷却器运行时,一般温度在 17左右,又存在因运行温度较低,油中水分易游离成自由水侵蚀变压器绕组绝缘薄弱环节的问题。为了解决这一问题,在每组冷却器风扇的动力回路加装了空气开关,如图 2 中的红色标注了“新加装开关”部分。通过对冷却器控制回路改善前后进行运行方式控制试验,在保证两组冷却器带两台潜油泵运行的前提下,比较了四台风扇、两台风扇、一台风扇运行时主变压器上层油温。通过与主变压器厂家探讨,得出变压器运行温度在 3060为宜,同时也考虑到避免变压器辅助风扇频繁启动(24 小时内 2 次) ,最终确定主

17、变压器冷却系统风扇数量维持在了两组。 (备注:试验时环境温度为:25,试验数据如下图 3)全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 电气293通过对环境温度和变压器运行温度的观察,从每年的 11 月中旬(环境温度5左右)开始,即可控制主变压器风扇数量,并且此种运行方式可维持到次年 5 月份。单从节能角度考虑,年度按照 100 天计算,两台主变可节约电能:6(相)2(个)2kW24h100 天=57600kWh,约合资金23040 元。而且,还使变压器油中含水情况有较大缓解,对于保持变压器科学、安全运行有较大帮助。5 结束语通过对强迫油循环风冷变压器控制回路的分析,结合国华盘电的回路改善、试运分析以及运行维护,对于强迫油循环风冷变压器控制回路的改善切实可行,设备运行更符合国家电网公司安全性评价要求,不但使设备有了科学、安全运行的外部环境,还挖出了节能空间。同时在此将国华盘电运行维护的一点注意事项供同仁参考。希望能对处于南方的发电公司治理变压器各部发热,对处于北方的发电公司治理变压器油温低造成油中水分更易侵蚀变压器绕组绝缘提供部分借鉴。作者简介:张春军(1971 ) ,男,电气专业,现任盘电公司发电运行部电气主管。高武军(1972 ) ,男,大学本科,现任盘电公司发电部经理。董桂华(1970) ,男,电气专业,现任盘电公司内控部经理。

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