變壓器溫升異常導(dǎo)致降負(fù)荷運(yùn)行原因分析及對(duì)策

楊平

摘要：本文通過(guò)分析一起主變溫升異常情況導(dǎo)致的主變降負(fù)荷運(yùn)行的故障原因，并結(jié)合實(shí)例闡述了其通過(guò)對(duì)冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)，從而確保主變安全運(yùn)行的方法。

關(guān)鍵詞：溫升異常;強(qiáng)油水冷裝置;換熱效率

變壓器在電力系統(tǒng)中的作用是變換電壓，以利于功率的傳輸。發(fā)電廠發(fā)出的電能經(jīng)主變（升壓變壓器）升壓后，傳輸?shù)捷旊娋€路，最終提供給用戶用電，是供電線路中必不可少的重要一環(huán)。由于變壓器在電能輸送過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生一定的電能損耗，在電能損耗的熱效應(yīng)下，變壓器油溫逐漸上升，而受變壓器絕緣材料耐熱能力限制，變壓器油溫升一旦超過(guò)允許值，將極大縮短變壓器的使用壽命，危及設(shè)備運(yùn)行安全。

一、故障情況

（一）故障經(jīng)過(guò)

20XX年X月X日，5號(hào)發(fā)電機(jī)帶負(fù)載105MUA，5號(hào)主變運(yùn)行過(guò)程中油溫升至40℃，油水冷卻器自動(dòng)投入2組，運(yùn)行30分鐘后，油溫持續(xù)上升至50℃，油水冷卻器自動(dòng)投入第3組，運(yùn)行40分鐘后，油溫持續(xù)上升至60℃，溫度監(jiān)控裝置發(fā)油溫報(bào)警信號(hào)，運(yùn)行值班人員按規(guī)程規(guī)定對(duì)主變采取降負(fù)荷處理措施，負(fù)載降至53MVA運(yùn)行2小時(shí)后，油溫降至50℃維持平衡。

（二）檢查情況

現(xiàn)場(chǎng)檢查，自動(dòng)流程按規(guī)定要求對(duì)冷卻器進(jìn)行了分組投入，3臺(tái)冷卻器油泵均在正常運(yùn)轉(zhuǎn)，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量電流電壓值顯示正常。檢查油路，水路閥門均正常開啟，技術(shù)供水水壓正常，油回路、水回路流量傳感器顯示介質(zhì)流動(dòng)正常。對(duì)主變本體取油樣進(jìn)行色譜分析，數(shù)據(jù)合格。測(cè)量環(huán)境溫度為32℃，冷卻器進(jìn)口水溫20.3℃，冷卻器出口水溫21.3℃，冷卻器進(jìn)口油溫57.6℃，冷卻器出口油溫56.9℃。

二、原因分析

（一）換熱效能值分析

經(jīng)過(guò)以上情況檢查，表明主變內(nèi)部無(wú)故障，油水回路無(wú)明顯的堵塞，油泵一次回路運(yùn)轉(zhuǎn)正常，流程投入正常。而冷卻器進(jìn)出水溫差1.1℃，冷卻器進(jìn)出油溫差僅為0.7℃，表明問(wèn)題出現(xiàn)在油水冷卻器的換熱效率上，26.4）=0.5530。查找5號(hào)主變近期運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)并計(jì)算效能值。（見表1）

據(jù)此做出5號(hào)主變冷卻器換熱效能與負(fù)載關(guān)系圖。

由此圖1看出主變冷卻器換熱效能隨主變負(fù)載降低略有升高，然而結(jié)合數(shù)據(jù)值比較，與出廠數(shù)據(jù)存在較大差異，對(duì)廠內(nèi)其他4臺(tái)主變冷卻器換熱效能情況進(jìn)行調(diào)查，選取1-5號(hào)主變lOMW情況下數(shù)據(jù)一組進(jìn)行比較：（見表2）

對(duì)比分析1-5號(hào)主變冷卻器效能值，5號(hào)主變冷卻器效能值下降嚴(yán)重，說(shuō)明其內(nèi)部積垢情況嚴(yán)重。

（二）影響能效值因素分析

管路結(jié)構(gòu)：冷卻裝置腔內(nèi)冷卻水管路采用76根雙層管防滲漏波紋管，內(nèi)管為管徑φ18mm銅鎳合金管，外管為φ20mm銅鎳合金波紋管增大散熱面積，冷卻水經(jīng)技術(shù)供水通過(guò)冷卻器底部排沙裝置至進(jìn)入主水室與油進(jìn)行熱交換后上行至上水室，而上水室采用彎管聯(lián)通，造成管路易淤堵。

運(yùn)行工況：該廠技術(shù)供水采用壩前取水方式，河流水泥沙雜質(zhì)較多。技術(shù)供水系統(tǒng)采用的ZLSG-500B型濾水器過(guò)濾精度為5mm，對(duì)泥沙處理效果不佳。非汛期自流方式供水情況下，水位落差8米，不計(jì)算水能損耗情況下，壓差僅為0.08Mpa，較設(shè)計(jì)水壓0.35MPa相比水壓嚴(yán)重不足，造成冷卻器上水室彎管處泥沙沉積淤堵。冷卻水內(nèi)含的淤泥經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行在主水室內(nèi)水管管壁大量附著，泥沙的比熱率為1.5X10J/（kg·℃），水的比熱率為4.2X10J/（kg·℃）極大的影響了油水介質(zhì)的熱交換，散熱效果差。

三、采取措施

工作人員針對(duì)故障原因，采取相應(yīng)對(duì)策，提高冷卻器效能。

（一）改進(jìn)上水室結(jié)構(gòu)

由于上水室與主水室獨(dú)立分開，內(nèi)部管路與油路不發(fā)生接觸，不參與熱交換，故對(duì)其改進(jìn)，不會(huì)影響設(shè)備的安全狀況，改進(jìn)方案可采用取消上水室彎管結(jié)構(gòu)，將其改為空腔結(jié)構(gòu)，消除了上水室管路淤堵的故障情況，同時(shí)降低了水能損耗，從而提高了冷卻裝置的熱交換效率。

（二）提升檢修清洗效率

通過(guò)取消上水室彎管結(jié)構(gòu)，將其改為空腔結(jié)構(gòu)后，工作人員對(duì)其結(jié)構(gòu)繼續(xù)改進(jìn)將上水室頂部改為悶蓋設(shè)計(jì)，在采用物理壓力水清洗主水室水管路時(shí)，拆除上水室悶蓋后，上水室可作為遮擋清理污水裝置，讓清理后的泥沙水經(jīng)排水管路排出，保障了臨近帶電設(shè)備的安全運(yùn)行。改進(jìn)結(jié)構(gòu)后可實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)缺陷立即處置，而冷卻器無(wú)需停電停運(yùn)，減少了主變降負(fù)荷運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。

四、結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于使用強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的變壓器油溫異常升高情況，經(jīng)檢查分析內(nèi)部無(wú)故障的情況，通常首先考慮冷卻器是否存在故障，對(duì)于冷卻器內(nèi)部的積垢情況因加強(qiáng)對(duì)冷卻器油、水溫度的監(jiān)視，通過(guò)換熱效能計(jì)算分析，確定其內(nèi)部積垢情況是否嚴(yán)重，及時(shí)做好狀態(tài)檢修。

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