干式变压器冷却装置控制方式的改进

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文章来源:北京创联汇通电气       发布时间: 2021-04-30 15:25
导读:(陕西渭南秦岭发电有限公司714206) 文摘:利用变频技术对干式变压器冷却装置的控制方式进行改造,使干式变压器在不同负载和不同环境温度下温升保持在一个相对恒定的范围内,有利

(陕西渭南秦岭发电有限公司714206)

文摘:利用变频技术对干式变压器冷却装置的控制方式进行改造,使干式变压器在不同负载和不同环境温度下温升保持在一个相对恒定的范围内,有利于节能、延长干式变压器的寿命和安全运行。【关键词】干式变压器;冷却装置;目前,安装在电厂或运行在变电站的大型电力风冷干式变压器的负荷随时都在变化,尤其是电厂升压干式变压器在调峰运行时,负荷每天变化50-100次,会改变干式变压器的损耗,引起干式变压器油温的变化;另外,无论是一年四季环境温度的变化,还是每天昼夜温度的变化,也造成了干式变压器油温的变化。干式变压器油温的频繁大范围变化将对干式变压器的安全经济运行和使用寿命产生重大影响。1.干式变压器运行中温度变化的原因分析干式变压器运行中整体温度变化的主要原因是干式变压器的损耗和环境气温的影响。干式变压器的损耗包括空载损耗和干式变压器的负载损耗,在干式变压器投入运行后一直存在,负载损耗随干式变压器的负载而变化。干式变压器负载越大,损耗越多,干式变压器温升越高。负载变化越大,干式变压器的温度变化越大。另外,从全国电力负荷市场每年运行变化的实际情况来看,天气越冷或越热,电力负荷增加越快,干式变压器温升越高;即使在同一天,昼夜温度的变化和负荷峰谷差的变化是叠加的,这是导致干式变压器温度变化较大的主要因素。由于上述因素,干式变压器的温度不断变化,影响干式变压器的长期安全运行和使用寿命。2目前大型干式变压器的冷却装置配置及运行特点目前我国大型电力干式变压器的冷却装置配置如下:根据干式变压器的容量,配置多个空冷油循环冷却装置,每组空冷油循环冷却装置由1台油泵和3 ~ 4台风机组成。为了满足干式变压器运行时的各种工况,一般要求一台冷却器投入备用(运行冷却器出现故障时可自动投入运行),一台辅助(干式变压器负荷电流大于70Ie或上油温高于一定值时可自动投入运行),其余冷却器全部投入运行。这种配置有其缺点。例如,我们的SFP7-240000/330干线变压器配备了六个冷却能力为250千瓦的风扇冷却器。夏季高温季节,机组满负荷运行,干式变压器所有冷却装置均投入运行,但其上部油温仍高达70左右(有时干式变压器储油柜油位因温度变化而高于指示范围)。但是到了晚上,特别是暴雨过后,由于负荷和气温突然下降,虽然干式变压器的辅助冷却器已经停运,但干式变压器的油温仍然下降到30以下,即油温的变化超过了环境温度的变化。在冬季,当负荷较低或特别冷时,干式变压器因油温过低而必须加油,这对干式变压器的安全运行和使用寿命非常不利。即使日负荷变化和气温变化没那么大,干式变压器的温度变化其实是存在的。以上情况都反映了排式干式变压器冷却装置在设计和使用上存在缺陷。此外,当运行在“辅助”和“备用”位置的冷却装置投入运行和退出运行时,干式变压器中的油流将改变,同时 #p#分页标题#e#

利用变频技术,控制和调节大功率干式变压器冷却装置的输出功率尽可能等于干式变压器的总损耗,并结合干式变压器油温和环境气温的反馈调节,将干式变压器上部油温控制在较小的给定范围内,对干式变压器的安全经济运行和延长其使用寿命具有重要意义。具体变化设想如下:(1)各冷却装置油泵原控制方式不变,即干式变压器内原设计油流特性不变,这样无论干式变压器油温变化多少,各部分油温仍相同,不会出现温差。(2)将干式变压器各冷却装置中风机的控制方式改为变频控制,即通过变风量调节冷却装置的输出功率,与干式变压器的总损耗一致,以平衡干式变压器的发热和冷却装置的散热,从而保持干式变压器上部油温恒定。要将风机改为变频控制,需要提供以下三个数据作为控制信号:根据干式变压器的负荷变化控制风机转速。干式变压器运行后,负荷由小变大,干式变压器的总损耗也按一定比例增加。根据这一特点和风机转速变化时风量同时变化的规律,采用干式变压器的负载电流作为风机变频调速的主要信号源。在干式变压器原上部油温测量点附近增加一套电阻测温系统,其温度变化信号提供给变频控制装置。设定参考温度为原温度范围(45 ~ 55)的平均值,而干式变压器原远程温度监测系统保持不变。干式变压器本体上方安装一套电阻测温系统,反映环境温度的变化,其温度变化信号提供给变频控制装置。(3)用于启动“辅助”冷却器的干式变压器的电流继电器改为电流传感器,其输出信号作为调节变频器输出的信号源。(4)将干式变压器常规风冷控制回路的辅助和备用控制接线改为可编程控制器加VVVF控制运行油泵和调节风机的通风量,以达到调节冷却功率的目的。上述控制部分修改的具体实现如图1所示。图1干式变压器冷却装置变频控制原理图4 VVVF输出特性的选择(1)风机的几个VVVF与风机的单个功率相匹配,其输出频率可在5 ~ 60 Hz之间平滑调节。(

2)用PLC作为冷却装置的控制部分,输入端接各油泵、风扇的开关副接点、反映各风扇运行状态的变频器工况信号、干式变压器上层油温信号、干式变压器环境温度信号、干式变压器负荷电流信号、电源电压测量信号等。输出端接控制各油泵及风扇开关的输出设备、变频器输出调节信号等。PLC应由两套组成,每套按控制全部冷却装置进行配置,正常时控制干式变压器风冷装置50的风扇运行,各冷却装置经过开关可切换至任一PLC运行,两套PLC均能反映干式变压器风冷装置的运行状态,并通过信号反馈至值班控制室。(3)根据干式变压器和冷却装置的运行状况,由PLC及时对变频器的输出频率进行调整。①根据风机型变频器输出特点,按照干式变压器总损耗P总=240 (I2/Ie2)×780随干式变压器电流变化确定变频器输出基准频率,下限频率设定为冷却装置输出功率为干式变压器空载损耗240kW时的频率。②根据干式变压器上层油温的变化与基准温度进行比较,当上层油温偏离基准温度时对变频器输出频率进行微调,每高1℃向上调节1Hz,每低5℃向下调节1Hz。③根据本地区气温的变化情况,将年平均温度和环境温度进行比较,对变频器输出频率进行辅助调节,设定环境温度等 于年平均温度时,不对变频器输出频率进行调节,当环境温度偏离年平均温度时,每高5℃向上调节1Hz,每低5℃向下调节1Hz。④运行中某台油泵或风扇发生故障停运时,PLC调升其余变频器输出频率,以保持整个冷却器功率不变,直至故障风扇恢复正常运行。⑤装置投运后应经实际测试最终确定PLC和VVVF的控制特性曲线。通过对干式变压器冷却装置实施 变频改造后,干式变压器在运行中油泵能始终保持油流量和方式恒定不变,使之处于最佳的设计状态;而用改变冷却器通风量的方法使干式变压器在负荷变化、气温变化乃至季节变化时,上层油温保持在一个基本恒定的温度,从而改善干式变压器的运行工况,有利于延长干式变压器的使用寿命,同时可减少不必要的电能消耗。#p#分页标题#e#

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