大庆油田35kV电力变压器的降耗改造.pdf

大庆油 田3 5 k V电力变压器的降耗改造 王 利 国 梁 安 国 应 俊阮 万 江( 大庆油 田电力集团实业公司) 设 罱 产 品 摘 要 针对 目前油 田在 用 的 2 9 4台高耗 能 变压 器数 量 多 、型 号 杂 的情 况 ，分析 了 3 5 k V 油浸 电力 变压 器的 绝缘 结构 和技 术性 能指 标 ，依据 高耗 能 变压 器性 能数 据 ，提 出 了节能技 术改造 方 案 ，即通 过增 加 变压 器绕 组 匝数 和 绕组 线 径 达 到 降 耗 的 目的 。 变压 器降 耗 改 造 的 结 果分 析 表 明，主 变性能指标 大幅度提 高，每年可节约上千万的电费；改造后 的变压 器运行可靠性提 高， 提 升 了油 田电 网的供 电质 量 。 关键 词 3 5 k V 级 变压 器 高耗 能 节能 改造 经济 效益 分析 改进 方案 D OI ： 1 0 3 9 6 9 i i s s n 2 0 9 5 - 1 4 9 3 2 0 1 2 0 4 0 1 2 目前 ，大庆 油 田电 网 中运 行 的 3 5 k V变压 器 损 耗 大 、能 源浪 费 严 重 、铝 线 圈 绕 组抗 冲击 性 能差 ， 属 于 国家 电 网节 能 减排 内容 之一 。对 高 耗能 变 压器 进 行 改造 ，使 之成 为 s 9 型或 更 优 的 S I O 型 、S 1 1 型 节能 变压 器 ，达 到最佳 的节 能改造 效果 。 。 1 降耗 改造 的理论 依据 G B T 6 4 5 l 一 2 ( ) ( 】 8 三 相油 浸式 电力变 压器 技 术 参 数 和要 求 中 的性 能 参 数 为 s 9 系 列 。其 主 要 特 点 如下 ： 1 )在 高 压 绕 组 端 部加 装 角 环 ，线 圈 高 度增 加 2 5 mm左 右 。 2 )高 、低 压 线 圈 之 间 的绝 缘 ， 由原来 的厚 纸 筒大油隙设计理论 ，改为薄纸筒小油隙、小体积分 割设 计 理论 。高 、低压 线 圈之 间 的绝缘 距离 减 小 了 9 m m左 右 。 3 )将 线 圈 的 横 向油 道 改 为 纵 向油道 ，减小 了 油流 流动 阻力 ，提 高 了散热效 率 。 以上 3 个 特 点提 高 了铁 芯 窗 口的填 充 系数 ，大 大降 低 了原材 料 消耗 和变 压器 自身损 耗 ，也 节约 了 变压 器 的制 造 成 本 和运 行 成 本 。可 见 s 9 系 列 充 分 体 现 了节 能 型产 品既 “ 节 能 ”又 “ 节 材 ”的 双重 内 涵 ，是 变压 器发 展历 程 中的又 一次 大变革 。 改进前后 的3 5 k V 变压器主绝缘结构见网 1 、图2 。 第一作 者简介 ：王利 国 ，l 9 9 0 年毕业 于大庆石油学 院 ，T程硕士 ， 高 级 工 程 师 ， 研 究 方 向 ： 电 气 工 程 及 其 自动 化 ， E ma i l ： s O 5 0 6 2 7 9 s i n a c o m，地址 ：黑龙江省大庆市让胡路 区中央大街南段 2 1 4 号 ， 1 6 3 4 5 4 。 低 压 图 1 老 型 主 绝 缘 结 构 图 2新型 主绝 缘 结 构 2 F l l 年第 l 期石油石化节能 l 3 1 Equipm ent& Product 3 5 k V电力变压器降耗改造， 主要对线圈部分重 新 设计 制 作 ，保 留 变压 器 原有 铁 芯 、油箱 等 部 分 ， 并对 部 分钢 结构 件进 行 改进 以加 强机 械强 度和 稳 固 性 ，使高能耗变压器 的主要性能指标 ( 空载损耗 、 负 载损 耗和 阻抗 电压 )达 到 低 能 耗 变 压 器 的 指 标 要 求 。 据文献公 式 得 出：当铁芯利 旧 ，材质 不变 、 结构尺寸不变的情况下 ，降低空载损耗 ，即降低铁 芯 柱工 作磁 密 ，必 须增 加变 压器 线 圈额定 匝数 ，空 载 损耗 降低 幅度 越大 ，匝数 增加 越多 。 另外 ，变 压 器 负 载 损 耗 与 线 圈额 定 匝数 成 正 比 ，与铜 导线 面积 成 反 比 ；匝数越 多 ，铜导 线 面积 越 小 ，负 载损 耗越 高 。 因此 ，虽然 匝数 增多 会 降低 空载损耗 ，但 同时也将提高负载损耗 ，必须依靠增 大 线 圈导 线 截 面 积 来 控 制 负 载 损 耗 的 提高 。 线 圈 导 线 截 面 积 增 加 形 成 的 线 圈 半 径 增 大 必 然 会 增 加 漏磁 。 由阻抗 电压 电抗分 量 公 式 得 出 ：阻 抗 电压 电 抗 分量 与 线 圈 匝 数 的平 方 成 正 比 ，与漏 磁 成 正 比 ， 与线 圈 电抗 高度 成反 比。线 圈匝 数增加 越 多 ，漏磁 ( 主绝 缘 距 离 漏 磁空 道 等 幅 向尺 寸 )越 大 ，电抗 高 度 增加越 少 ，阻抗 电压 电抗分 量增 长越 快 。 综合 上 述理 论分 析 可知 ，变 压器 的 主要性 能指 标 ，即空载损耗 、负载损耗和阻抗 电压 与线 圈匝 数 、线 圈高 度 、主绝缘 距离 等变 量相 关 ，然 而这些 变 量 的作 用结 果往 往是 相 互矛盾 的 ，比如 匝数增 加 会降低空载损耗 ，但同时也将增大负载损耗和阻抗 电压 。 因此 ，降耗 设计 中增加 匝数 的 同时 ，必须 合 理 地 增加 轴 向线 圈高度 、缩小 幅 向线 圈半径 ，提 高 现有铁芯窗 口空间的利用率 ，使诸多变量处在某一 平衡点 ，才能保证空载损耗 、负载损耗和阻抗 电压 同时达到s 9 、S 1 0 、 S 1 1 系列技术指标 的要求。 电磁 设 计 的 过 程 就 是对 应 S 9 、S 1 0 、 S 1 1 系列 技术指标要求 ，寻找各变量最佳作用平衡点 的过 程 。s 9型 3 5 k V电力 变压 器 主绝 缘结 构 和 纵 向油路 连续式 线圈技术提高 了电抗高度 ，缩 小了绝缘距 离 ，增加了铁芯窗口的利用率 ，为高耗变压器改成 低 耗 变压 器提 供 了合理 增 加线 圈 匝数所 必需 的绕 制 空 间 。在 满足 空 载损耗 的 同时 ，负 载损 耗和 阻抗 电 压也同时达到s 9 、S 1 0 、S 1 1 系列标准要求 。 由 于 S 1 0 、S 1 1系 列 还 没 有 成 型 的 国 家 标 准 值 ，现以行业标准J B T 3 8 3 7 变压器类产品型号编 制 方 法 及 2 0 0 9年发 布 的 变 压 器 类 产 品 型号 注 册管理办法( 试行 )为基本技术依据 ，执行该标 3 2 1 w w w s y s h In c 。 m ， 准 中的性能水 平要 求 ( 表 1 ) 。 表 1 三 相 油 浸 式 电 力 变压 器 性 能水 平 代 号 的 确 定 2 降耗改造 优先 考虑 既升 容又 节能 的改 造形 式 ，受变 压器 原 有 条 件 限 制 ，不 能 升 容 的 ，努 力 改 成 S 1 1 型 或 S i 0 型 ，条 件最 差 的也要 改 成 s 9 型 ，使 电 网运 行 的 变压器节能水平总体上有较大幅度的提升。 将 变 压 器 从 变 电 所 运 回主 变 ，检 前 试 验 ，然 后放油 、解体 ，包括 对变压器器 身解体 ：断开引 线 ；拆 除上 夹件 ；拆 除上 轭铁 ；拆 除上 压板 及端 绝 缘 ；拆 除高压 线 圈 ；拆 除低压 线圈 。 下 面是操 作要 点 ： 1 ) 铁 芯 结 构 不 变 ， 铁 芯 端 面 涂 固 化 绝 缘 7 1 1 0 ，起到 固化 和降噪 的作用 。 2 )高 、低压绕组均为新型连续式 。内绕组绕 制在硬纸筒上 ，铁芯与低压绕组之间采用新的撑紧 方式 ，形成实体硬 固定结构 ，提高内绕组稳定性 ， 防止失稳变形 ；高压绕组上、下端部线饼使用成型 角环 ，同时 内 、外绕组 采 用新 的薄 绝缘 、小 油 隙结 构 ，提高 铁芯 窗 口的填充 系数 ，降低 材料 消耗 。 3 )高 、低压绕组 中设置有轴 向油道 ，有利于 散 热 ，可降低 铜油 温差 。 3 改造 效果分析 根 据年 耗 电成本 公式 及 相关 的性 能指 标分 别对 改造前后产品的年运行成本进行了计算 ： 升容量改造后 s 9 型耗 电费用平均降低 6 9 ( 3 9 5 元 k VA) ： 同容 量 改 造后 S 1 1 型 耗 电 费用 平 均 降 低 1 2 - 3 ( 7 1 元 k VA) ； 同容 量改 造后 S 1 0 型耗 电费用 平均 降低 9 9 ( 5 2元 k VA) ： 同容 量 改造 后 s 9 型 耗 电费 用 平均 降低 7 4 ( 4 2元 k VA) 。 同容量 的 1 台 8 0 0 0 k V A主 变进 行分 析 ，1 台 S 9 型 升容 降 耗改 造 变 压器 可 以降 低年 运 行成 本 3 1 6 0 0 元 ； 同容 量 改 造 后 S 1 1 型 降 低 年 运 行 成 本 5 6 8 0 0 元 ； 同容 量 改 造 后 S I O型 降 低 年 运 行 成 本 4 1 6 0 0 元 ；同容量 改造 后 s 9 型 降低 年运行 成本 3 3 6 0 0 元 。 经 黑龙 江 省权 威试 验 中心 审定 ，改造后 的变压 器 降耗 达 1 4 7 5 。 4 改造效果验证 改 造 后 总 体 指 标 达 到 G B1 0 9 0 1 2 1 9 9 9 、 G B 1 0 9 4 3 5 2 0 0 3 电力 变压 器 的要 求 ，s 9 型性 能 指标 达 到 国家标 准 G B T 6 4 5 1 2 0 0 8的规定 ，S I O 型 、S 1 1 型达到行业标准 J B T 3 8 3 7 变压器类 产品 型号编制方法及 2 0 0 9 年发布 的 变压器类产 品 型号 注册 管理 办法 ( 试 行 )的规 定 。 通 过 对 变 压 器 试 验 测 试 的 方 法 来 进 行 指 标 验 证 ，试 验项 目按 变压 器 出厂 项 目要求 进行 ，包括 空 载 、短路 、工 频 耐压 、感 应 耐压 、绝 缘 、变 比 、油 化验等 。 由于 变压 器 出厂试 验 项 目对 电源 容量 、质 量 和 试验 设备 有很 多 特殊 要求 ，如短 路试 验必 须 由大 容 量 电源 支 持 ，感 应 耐 压 试 验 必 须 有 大 容 量 1 0 0 2 0 0 H z 中频 发 电机 组支 持 ，因此 ，出 厂试 验不 能 采 取 现场 测试的 方 法 ，必须 在专业 制 造厂进 行 。 ( 上接 第 3 0 页) 截 至 2 0 1 1 年 1 2 月 底 ，全 厂 共 注 汽 2 5 81 0 t ， 节 省燃 油 3 8 2 8 t ，每 吨 燃 油 按 3 0 0 0 元 计 算 ，创 直 接 经 济效益 1 1 4 8 万元 。 3 结论 1 )通 过 强 制 停 炉 清灰 ，安 装 给 水 预 热 器 ，定 期 更换 对 流段 腐蚀 、结 垢 严重 的翅 片 管可 有效 降低 排 烟温度 ，从 而提 高烧 油热 效率 。 2 ) 通 过 优 化 风 门 开 度 、 油 阀 开 度 、燃 油 压 力 ，可确定合理 的过量空气系数 ，从而提高烧油热 效率 。 3 )应用 优 选法 确 定 合 理 油 温 、雾 化 压 力 、油 压 ，从 而 确 定 合 理 的 雾 化 参 数 组 合 可 有 效 提 高 热 5 结论 设备 产品 1 )主变 性 能 指 标 大 幅 度 提 高 ，每 年 可 节 约上 千万 的 电费 。 2 )用材 少 ，初 期 投 入 小 ，且 使 用 寿 命 等 同 于 全 新 的变压 器 。 3 )改 造 后 的 变 压 器 运 行 可 靠 性 提 高 ，噪 音 低 ，谐 波 含 量 少 ，进 一 步 提 升 了油 田 电 网 的供 电 质 量 。 参考 文献 ： 1 G B 1 0 9 7 3 - 电力 变压器 ( 第 3 部分 ) ： 绝 缘水平 绝缘试 验 和外绝缘空气 间隙 M 北京 ： 中国标准 出版礼 ， 2 0 0 3 2 变压器装配工艺 编委会 变压器装配工艺 M 2 版 北 京 ： 机 械 工业 出 版社 2 0 0 9 3 王炬 ， 李云 阁， 曹晓珑变压器倍频感 应加压的 电压测量 研究 J 电工技术学报 2 0 0 4 ， 1 9 ( 1 1 ) ： 5 6 6 0 4 谢 毓城电力 变 压器 手册 M 北京 ： 机 械 T ： 业 出版 社 20 03 5 3任峰 大型变压器倍 频感应耐压试验方法 J 冶金动力， 2 0 0 4 1 O 5 ( 5 ) ： 1 6 ( 收稿 13期 ：2 0 t 2 0 1 1 3 ) 效率 。 4 )注 汽 锅 炉 上述 调 整 技 术 和 管 理措 施 可 应 用 到类似锅炉中，具有很好的推广价值。 参考 文献 ： 1 沈芳 平， 周 克毅 胥建 群 等 ： 锅炉效率 计算 模型 的分析 与 比较 J 锅炉技术， 2 0 0 4 ( 1 ) ： 4 5 4 8 2 孑 L 令 波， 马延军 ， 李 德军， 等 提高 油 田注 汽锅炉 热效率 的新措施 J 油气 田地面工程 ： 2 0 0 2 ( 4 ) ： 3 8 - 3 9 3 任国利 王思玉 范新霞 提 高油 田注汽锅炉 热效率的措 施 J 新疆石 油科技 2 0 0 1 ( 4 ) ： 2 8 3 1 ( 收稿 日期 ：2 0 1 1 1 2 - 2 8 ) J 2 11 1 年第 I 期石油石化节能 l 3 3