主变压器冷却器改造
电气值班员高级技师
王健
玛纳斯发电公司 2010-11-25
目录
0、前言..................................................................................................................1 1、主变压器冷却器改造原因..............................................................................1 2、主变压器冷却器改造思路…………………………………………………..2 3、主变压器冷却器技术改造方案……………………………………………..4 4、主变压器冷却器改造后的实际效果分析…………………………………..6 5、结束语………………………………………………………………………..8
主变压器冷却器改造
王健
玛纳斯发电公司 新疆 2010-11-25
摘要：本文主要论述通过分析主变压器冷却器运行状况，查找出主变压器冷却器设备存在的缺陷，以及各类缺陷对主变压器安全运行产生的危害性，提出主变压器冷却器改造的必要性。采用新设备、新材料、新工艺、新技术，提高主变压器冷却器的冷却效果，消除主变压器内部油流静电现象，减少主变压器油回路渗漏点，降低主设备辅机耗电量，从而保证主变压器在各种工况下能够长周期安全运行。
关键词：变压器 冷却器 改造
0 前言
主变压器是发电厂及变电站最重要的电气设备之一，主变压器的安全可靠运行和使用寿命，在很大程度上取决于主变压器冷却器的运行状况，我国20世纪90年代生产的主变压器冷却器由于技术、工艺及材料的限制，在长期运行中，暴露出结构形式陈旧、渗漏点多、运行损耗大、噪声高、冷却效率低等缺陷，直接影响到主变压器安全、经济运行，因此对主变压器冷却器进行技术改造，是各发电厂、变电站不可忽视的重要工作。
我公司5号主变压器为20世纪90年代生产，容量为120000kVA，原生产厂家配置冷却器6组，每组额定冷却容量120kW,潜油泵同步转速1500 r /min。共有24个风扇电机（单机容量0.4kW），6个潜油泵电机（单机容量3kW）冷却器辅机总功率为27.6kW。2009年6月我公司对5号主变压器冷却器进行了技术改造，效果较好。下面我以此次改造为例，以供大家参考交流。 1 主变压器冷却器改造原因
5号主变改造前温度压红线运行现象较多，主要表现在冷却器换热容量不足。冷却器本身所用冷却管技术落后，结构过时，冷却效率低；冷却器的潜油泵和风机技术落后，潜油泵属高转速立式轴流泵，结构不合理，故障率高，轴承、叶轮易产生金属粉末，进入变压器循环冷却油内，在变压器线圈缝隙等油流比较缓慢的地方沉淀、堆积，破换变压器线圈的层间绝缘。冷却器散
热片材料性能比较差，散热片在冷却管外径绕上一定高度的薄铁片后，进行搪锡，热传导能力低，虽然该结构简单，价格低廉，但由于铁片以宽度方向绕在直径较小的铁管表面，导致铁片表面皱折严重，从而加大了风阻，容易引起灰尘的堆积，降低了散热器表面的散热效果。风机采用的是高转速风机，风扇电机故障率高，风扇叶轮机械强度低，噪音大，吹风冷却效率低。特别是经过十多年的运行后，冷却器各部分出现不同程度的磨损和老化，在夏季环境气温相对较高，冷却器散热片间如稍有风沙后积灰，就会导致冷却器换热效果恶化，油温上升，即使开启备用冷却器组，温度也会轻易达到70℃以上，严重影响变压器安全生产。
5号主变冷却器改造前冷却管直径较小，流通面积及散热面小，冷油管采用多回路结构，油阻较大，多在100 kPa以上，冷却效果较差，为保证冷却效果，不得不对冷却器所配油泵扬程要求较高，以提高变压器油的循环速度（冷却管内油流速度为8m/s左右）。但是，加大变压器油的循环速度也同时带来了油流静电现象。快速流动的油使变压器本体产生静电，容易引起变压器内部铁芯、线圈出现局部间隙放电现象，使变压器局部发热严重，破坏变压器线圈的绝缘。
另外冷却器渗漏油现象较为严重，原冷却器密封连接面较多，采用的是老式耐油橡胶垫，受风吹日晒，橡胶垫老化严重，渗漏现象较为普遍，特别是冬季，变压器停运后温度骤冷，密封垫收缩，导致多处渗油。
当今随着技术进步，新型元件的出现，冷却技术发展很快，所以对冷却器的改造势在必行。 2 主变压器冷却器改造思路
进入21世纪后，国内大功率风冷却器的制造技术已趋于成熟，各制造厂
商在冷却器材料的选择、结构形式的改进、制造工艺的改良等方面作了大量的研究。对冷却器相关附件的制造，如风扇叶片、电机、潜油泵、油流继电器等，各制造厂商也给予了足够的重视。这些条件的具备使老旧变压器冷却系统的改造成为可能。
冷却系统改造虽然不需要对变压器内部结构进行改造，但由于冷却装置的冷却效果的好坏对变压器的安全运行、使用寿命及内部元件性能有着直接的影响，因此对变压器冷却装置改造的技术要求是非常高的。
需要解决以下四个问题：
一是温升问题，根据热老化8℃定律，绝缘温度每增加8℃，其使用寿命降低一半。若温升不能得到控制，将会直接影响到变压器的使用寿命。为了满足温升的要求，需要通过计算线圈温升和变压器油的温升来选择合适冷却容量的冷却器。
二是油流带电问题，由于绝缘物中含有纤维素和木质素，他们都含有羟基（OH）、醛基（COH）。由于氧原子吸引了氢原子带正电，这样当油和纸表面接触时，绝缘纸中的正电荷就吸引了油中的负电荷，在表面形成固定层，靠近负电荷层形成一层称为附着层的正电荷层，当油流动时，正电荷被油流带走，形成冲流电流。流速越高冲流电流越大，当带电的油流经过线圈匝间和段间等高电场区域时就会发生放电，造成匝间短路或段间短路，严重的可烧毁变压器。经实验证明变压器内油流速只有小于0.5m/s时，才不会发生油流带电情况。所以通过计算变压器内部油流速来选择相应冷却器，会避免油流带电现象的发生。
三是变压器冷却油的渗漏，原冷却器油回路接头多，接头采用老式耐油橡胶垫，温差较大时，容易老化，产生渗漏。通过减少油回路接头，使用高