变压器冷却系统.doc

分析了国内大型电力变压器冷却系统存在的问题，主要表现在冷却风机轴承磨损、振动超标、风量小、噪音大等方面，通过改造实例，介绍了采用DBF系列机翼型低噪声变压器风扇更换原有风机取得了明显的效果，进而介绍了对强油循环风冷却器变压器使用单片机作为主控制器，以固态继电器SSR作为执行原件，对冷却风机和循环油泵实现无触点化控制，既取得节能效果，更是方便了运行管理。
〔关键词〕 变压器；冷却系统；风机；自动控制
大型变压器是变电站运行中的核心部分，而冷却系统的可靠性将直接影响到变压器的安全运行。目前，国内大部分供电公司采用的风冷变压器因为使用时间久远，冷却系统已经出现不足之处。下面主要叙述这些变压器冷却方式的不足和可行的改造方案以及典型的成功案例，希望对各供电公司、变电站有所帮助。

1 变压器的冷却系统

大型电力变压器常用的冷却方式一般分为3种：油浸自冷式、油浸风冷式、强迫油循环。油浸自冷式就是以油的自然对流作用将热量带到油箱壁和散热管，然后依靠空气的对流传导将热量散发，它没有特制的冷却设备。而油浸风冷式是在油浸自冷式的基础上，在油箱壁或散热管上加装风扇，利用吹风机帮助冷却。加装风机后可使变压器的容量增加30%～35%。强迫油循环冷却方式，又分强油风冷和强油水冷2种，它是把变压器中的油，利用油泵打入油冷却器后再复回油箱，油冷却器做成容易散热的特殊形状，利用风扇吹风或循环水作冷却介质，把热量带走。这种方式若将油的循环速度比自然对流时提高3倍，则变压器可增加容量30%。风冷变压器又分为2种冷却方式，即冷却器冷却和片式散热器冷却，其原理基本相同。

2 变压器冷却系统改造实例

(1) 图1所示的冷却器冷却系统，长时间运行
后，风机轴承磨损、叶片锈蚀，噪声、振动均超出要求，严重影响附近居民的正常生活。原风机一般采用高转速，T35叶轮或者等厚叶片，叶型设计不合理，风量小、噪音大、效率低，随着经济的飞速发展以及变压器的长期满负荷运行，这些变压器的冷却系统亟待改善。
根据客户要求，2004年对北京供电局前门变的冷却系统进行了改造。现场考察后，提出了在不改变原风机控制系统，保证原风机安装尺寸的前提下，更换DBF系列机翼型低噪声变压器风扇。改造完成后，风量、风压明显提高，噪音大大降低，达到了理想的改造效果。
无锡供电局所辖变电站有相当部分变压器是1988年生产的，风机运行了16年左右，修试工作量十分巨大，2004年采用上述方式对多台35，110和220 kV主变进行了改造。原来使用的4Q4风机单台噪声为74dB(A)，改进后单台噪音不到65dB(A)，降噪效果十分明显，且风量、风压远远高于以前使用的风机。
室内变压器如果通风不良也会导致变压器温度过高的现象，目前大部分室内变压器主要通过墙壁安装轴流风机进行通风换气，T35系列轴流通风机效率低、转速高、噪声高，在住宅区附近会表现出明显的弊端，如果采用高效率、低噪音叶轮，效果将会大大改善。这种改造方式可根据原风机安装尺寸及墙体厚度，以方便安装为前提进行，既提高通风性能，又降低噪音。
(2) 图2所示为片式散热器冷却，下方或侧部不安装风机的为自冷，安装风机的为风冷。自冷变压器由于其得天独厚的优势，近几年得到越来越多的应用，可是从目前使用情况看，自冷变压器也表现出其不足。
天津泰达电力公司于5年前投入运行的3台220 kV主变压器均为自冷，起初可以满足使用要求，随着用电量的增大，自冷已经不能满足要求，需要进行改造。现场考察后，根据变压器容量和改造经验，在和变压器设计者充分沟通的前提下，提出了在散热片下加装风机进行强制冷却，风机使用控制柜进行控制的改造方案，设计2路独立电源互为备用，2路380 V电源取自不同的站用变低压侧。改造完成后，在同等负荷的情况下，变压器温升大大降低，实践证明，该改造方式可以使220 kV变压器容量增加30％以上。
对于强油循环风冷却器，可以使用单片机为主控制器，以固态继电器SSR作为执行元件，实现控制无触点化，如图3所示。这种控制系统能根据变压器负荷和油温综合投切冷却器，并实现保护、故障定位、高温报警、信息显示等功能。当变压器负荷高于额定容量的75%时，风机全部投入，以达到良好降温效果；当变压器负荷低于额定容量的75%时，按油温控制风扇和油泵运行，油温升至55℃时投入1组风扇，油温达65℃时2组风扇全投，油温达75℃时投油泵；油温下降到低于65℃，切除油泵运行，油温低于55℃时切1组风扇，油温低于45℃时2组风扇全停，并按2组风扇累积运行时间循环投切。同时还实现了对油泵、风扇运行工况的准确监控，通过装置的通信串口，可将变压器油温和各台冷却设备状态信号上传至变电站综合监控系统。

3 变压器冷却系统改造效果分析

(1) 变压器冷却系统的作用主要表现在夏天天气炎热的时候，需改造的变压器往往是度夏困难的设备，经改造后大大改善了变压器在夏季的工作状况，同时还可使变压器容量增加。
(2) 通过改造，可显著降低老旧变压器运行中的噪声，改善周围的环境状况。
(3) 即使在炎热的夏天，一天里温度也是不断变化的，而变压器在一天内的负荷也在不断变化，增加了自动控制系统的改造方案，使风机通过自动控制系统，根据变压器油温进行自动控制，当温度达到一定值时，自动开机，油温降低到允许值时自动关机，从而既达到节能效果，也方便了运行管理。