变电站240MVA/220kV主变冷却方式的选择
随着目前电网技术和用电负荷的发展,目前220kV变压器主要以180MVA和240MVA为标准容量配置。
在城市电网中,集中控制则是变电站技术的发展主流,采取集中控制的模式,则要求变压器运行维护量小,变压器冷却系统带病运行时间长,基于以上要求,当前变电站的冷却方式主要采用自然油循环自冷(全自冷ONAN)和自然油循环风冷(67%/100% ONAN/ONAF)。
目前在华东和华中电网用电负荷比较集中的地区,90%的180MVA/220kV冷却方式选择ONAN,50%以上的240MVA/220kV冷却方式选择(67%/100% ONAN/ONAF),在负荷不高的工况下,变压器的风机不启动,冷却系统依靠变压器自然循环冷却,在负荷超过67%的时候,根据油温、负荷情况,自动启动风扇,加强外部空气循环速度,提高冷却效率。
对于本工程的240MVA/220kV主变的冷却方式的选择,一方面要考虑变压器的安全可靠,另一方面要考虑变电站建设的经济性,同时还需要考虑变压器后期运行维护较小。
基于以上情况则有三种冷却方式可供选择:1)、强迫油循环导向风冷(ODAF),2)自然油循环风冷(ONAN/ONAF 67%/100%),3) 自然油循环风冷(ONAN)。
这三种冷却方式对变压器设备成本,建设成本,以及后期运行维护量和运行经济性都有较大的影响。
通过对三种冷却方式的比较,ONAN冷却方式运行经济性较好,但其设备成本和变电站占地面积等方面经济性较差,基于此,在此三种冷却方式中,
ONAN/ONAF冷却方式应该是最佳选择。
对于变压器的温升过高的问题,产生的可能性主要有以下几方面:1、变压器本身损耗值偏大,冷却系统的设计效率不满足实际损耗散热需求。
这方面需要严格控制损耗的设计值和生产过程中的工艺控制,同时需要对冷却系统的设计进行验证分析,确保冷却系统设计的参数取值科学合理。
要求损耗设计和生产控制准备,同时冷却设计计算准确。
2、冷却系统内部油路存在循环不通畅或者效率不足的情况,问题主要在变压器绕组内部散热不充分,而油箱内部的散热可能存在油路循环不充分的情况;3、冷却系统的实际散热面积和提供的计算散热面积存在偏差,由于一般变压器厂的散热器均为外购,部分厂家的散热器散热面积理论计算值远大于实际生产值,而变压器厂设计时按照片散的理论计算值进行计算,导致最终的散热效率不足;4、有可能是吹风装置(风机)的风压和风量不足,导致散热效率不足,同时,在变压器设计时选择片散的中心高度过高,从而加重散热效率不足的问题。
针对以上几方面的问题,主要是在设计和生产过程中要严格控制,力求计算和生产准确,同时要选择可靠的组配件,尤其重要的是对于这种大容量的变压器,必须通过计算机仿真软件对其电场、磁场、温度场、结构力学等各项关键指标进行模拟验证,不能以设计和制造经验作为主要依据和参考。
对于噪声产生的原因主要有以下几个方面:1、变压器铁心的激磁噪声,这是变压器的主要噪声来源。
这部分噪声跟变压器的铁心材质和磁通密度取值有直接关系,铁心材质越好,在同等条件下,噪声越低。
铁心的磁通密度参数取值不能过高,通常情况下磁通密度不宜大于1.75特斯拉,超过这个参数在变压器过激磁的情况,将会产生非常严重的后果。
2、变压器结构件在运行过程中,产生的振动噪声;这部分主要是铁心绑扎和外部结构的紧固。
3、变压器的冷却系统如风扇等运行产生的噪声;4、变电站附近有直流输电线路,直流偏磁造成的噪声增加。
对于中性点接地的变压器的中性直流偏磁电流是近几年随着我国直流输电工程的发展出现的新问题,直流偏磁电流将会使变压器的噪声明显增加,目前有中性点串入电阻、中性点加电容、施加反向等值直流电流等办法进行处理。