调整干式变压器运行方式以降低厂用电率的探讨

2011.12中国汕头超超临界机组技术交流2011年会497调整干式变压器运行方式以降低厂用电率的探讨李洪许育群华能海门电厂，广东省汕头市515132摘要：以华能海门电厂灰渣变、污水变、化水变为研究对象,对这些不影响安全生产、负载轻的厂用变运行方式进行改变，实行变压器一运一备，负荷母线类似单母分段的接线方式，提高了变压器的运行效率，消除了不必要的损耗，降低了厂用电率，达到了节能降耗的目的。关键词：超超临界；干式变；厂用电率；节能；1引言干式变压器就是指铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器，干式变压器的工作原理与油浸式变压器相同，主结构相似，它们具有相同的主要部件：铁芯、线圈，只是绝缘材料和冷却介质不同[1]。干式变压器因为具有体积小、重量轻、安装容易、维护方便、绝缘材料化学性质稳定,没有火灾和爆炸危险，安全性能高等特点被越来越广泛的应用于电力、石油、钢铁等重大工业项目，干变在电厂内布置方便灵活、不需要设置单独的变压器小间,可与低压配电柜在尺寸、外形上统一协调布置在配电室内;而油浸式变压器却正逐步地退出市场。变压器作为一种能量转换装置，在转换能量过程中必定产生损耗，如何减少转换过程中不必要的损耗成为深度节能的课题[2]。2变压器节能原理从理论上讲，变压器在空载损耗(铁损)等于负载损耗(铜损)的情况下运行，变压器的效率最高，变压器带这样的负荷也最为经济。变压器的损耗主要来自变压器内部的铁损和铜损，变压器运行时会发热，热源就是变压器中产生损耗的部位，和油浸式变压器一样干式变压器的热源主要由三部分组成[3]:1)磁损耗，即铁心内的磁滞损耗和铁心内主磁通所产生的涡流损耗；2)电损耗，即线圈中导线电阻发热所形成的负载损耗；3)附加损耗，包括铁心的附加损耗和线圈的附加损耗。变压器的总损耗为：22FecuFekPpppmIR式中，m为相数；Rk为归算到二次侧的短路电阻。变压器的输入有功功率为P1，输出功率为P2，总损耗功率为P，所以效率为2212PPPPP我们通常以空载损耗和短路损耗来作为衡量变压器损耗的两个重要参数,计算出任意给定负载时的变压器效率，但由于电力变压器的运行效率比较高，用直接负载法测量P1和P2再算出效率，很难得到准确的结果，因此工程上常采用间接法来计算效率，由空载试验测出铁耗，由短路试验测出铜耗再计算效率[4],此时效率为：2011.12中国汕头超超临界机组技术交流2011年会498202221220211cosKNNKNPIPPPSIPIP给定以上的参数即可绘制效率曲线，图1是绘制的变压器运行效率曲线。图1变压器运行效率曲线β＝I2/I2N为变压器的负载系数，随变压器二次侧负载电流变化η为变压器的效率由数学分析可知，20ddI即可知在变压器的铜耗等于铁耗时，变压器的效率达到最大。根据上面的变压器效率曲线可知，当变压器输出为零时，效率也为零；当变压器输出增大时，效率开始升高直到最大值后又开始下降。这是因为变压器的铁损基本上是不随负载变化，因而负载小时效率低[5]，变压器最大效率发生在β＝0.5～0.6左右，这样我们可以调整变压器负载大小及其运行方式，控制变压器的二次电流，把变压器的损耗控制在较低的范围，使其经济运行提高效率，从而节约电能。3华能海门电厂运行实例华能海门电厂灰渣变、污水变、化水变设计为明备用，每台变压器容量按同时带两段母线设计（接线见附图1），具体参数如下表1。附图12011.12中国汕头超超临界机组技术交流2011年会499表1灰渣变、污水变、化水变设计规范项目污水变、灰渣变化水变型号SGB10-1000/6.3SGB10-2000/6.3SGB10-1250/6.3额定容量(kVA)100020001250额定电压(kV)高压侧6.36.36．3低压侧0.40.40．4额定电流(A)高压侧183.3114.628.87低压侧28871804454.7分接范围（kV）6.3±2×2.5%6.3±2×2.5%6.3±2×2.5%空载损耗（kW）1.763.322.08负载损耗（kW）10.6916.4211.73调压方式无载调压无载调压无载调压冷却方式AN/AFAN/AFAN/AF额定频率(HZ)505050接线组别Dyn11Dyn11Dyn11绝缘等级H级H级H级温升限值（K）绕组温升125125125铁芯、结构件温升100100100相数333短路阻抗及偏差（%）6%±10％8%±10％6%±10％空载电流及其允许偏差（％）0.5+30％0.4+30％0.5+30％生产厂家保定天威顺达变压器有限公司从表2，图2，图3，图4的数据可以看出，灰渣变、污水变、化水变在机组正常期间的负荷率很小，月平均负荷率分别为7.36%、4.03%、5.11%，普遍运行在低效率区，因此可以对这些不影响安全生产的、负载轻的厂用变压器运行方式进行改变，实行变压器一运一备，负荷母线类似单母分段的接线方式，以提高变压器的运行效率，消除不必要的损耗，降低厂用电率。表22011年1月份灰渣变、污水变、化水变电量统计表#1灰渣变#1污水变#1化学变日期日额定功率(万千瓦)日用电量(万千瓦)负荷率%日额定功率(万千瓦)日用电量(万千瓦)负荷率%日额定功率(万千瓦)日用电量(万千瓦)负荷率%13.840.472612.311.920.09264.822.40.32413.5023.840.463712.081.920.0643.332.40.14315.9633.840.421210.971.920.07023.662.40.243910.1643.840.463812.081.920.0723.752.40.11074.6153.840.431911.251.920.09454.922.40.23949.9863.840.21415.581.920.08194.272.40.11164.6573.840.20185.261.920.03241.692.40.10534.3983.840.430111.201.920.03151.642.40.08373.4993.840.465512.121.920.05222.722.40.06752.812011.12中国汕头超超临界机组技术交流2011年会500103.840.407110.601.920.08464.412.40.06932.89113.840.23015.991.920.06933.612.40.0632.63123.840.20185.261.920.05132.672.40.07923.30133.840.35229.171.920.06843.562.40.06842.85143.840.26026.781.920.02791.452.40.09183.83153.840.29397.651.920.0542.812.40.16476.86163.840.34699.031.920.02521.312.40.06482.70173.840.16814.381.920.02791.452.40.16476.86183.840.30277.881.920.03781.972.40.07473.11193.840.37529.771.920.04322.252.40.1717.13203.840.12393.231.920.05492.862.40.06572.74213.840.16114.201.920.03051.592.40.06832.85223.840.10972.861.920.03071.602.40.1817.54233.840.07441.941.920.03872.022.40.07743.23243.840.10442.721.920.03141.642.40.12065.03253.840.0621.611.920.03341.742.40.1174.88263.840.1544.011.920.1537.972.40.06562.73273.840.27617.191.920.07653.982.40.1275.29283.840.27087.051.920.14677.642.40.17377.24293.840.3088.021.920.239412.472.40.0632.63303.840.30267.881.920.233112.142.40.10354.31313.840.3088.021.920.247512.892.40.20168.40累加119.048.75797.3659.522.39674.0374.43.80525.11灰渣变00.511.522.533.544.5135791113151719212325272931天数数值额定功率（万千瓦时）用电量（万千瓦时）负荷率图2灰渣变负荷率，用电量月变化趋势2011.12中国汕头超超临界机组技术交流2011年会501污水变00.511.522.5135791113151719212325272931天数数值额定功率（万千瓦时）用电量（万千瓦时）负荷率图3污水变负荷率，用电量月变化趋势化水变00.511.522.53135791113151719212325272931天数数值额定功率（万千瓦时）用电量（万千瓦时）负荷率图4化水变负荷率，用电量月变化趋势3.1具体实施方案1.#2变压器按正常运行方式运行，“1、2段母线联络开关”投入运行，1段母线工作进线开关断开拉至“试验”位置并挂警示牌，#1变压器高压侧开关热备用。即#2变压器同时带1、2段母线运行，#1变压器备用。2.按定期试验安排每隔15天对#1变压器充电一次。3.加强对运行电流及变压器温度监视，防止过载及超温。4.备用变压器加热器投运。3.2运行方式分析1.由于我厂每台变压器容量按同时带两段母线设计，容量完全满足该种运行方式要求。2.保护定值计算按同时带两段母线时整定，能满足该种运行方式要求。3.1段母线工作进线开关执行安措，有效避免非同期合闸。2011.12中国汕头超超临界机组技术交流2011年会5024.备用变压器定期充电，满足备用要求。5.只针对非重要负荷母线调整运行方式，即使发生最恶劣情况使两段母线同时失压，不会影响机组正常运行。6.综上所述，此种运行方式具备一定的安全性，同时能有效降低厂用电率，有实施价值。3.3运行方式改变后母线失压的处理措施1.立即到现场检查保护动作情况，根据保护情况判断故障范围。2.检查母线上有无明显故障点。3.如发现母线上有明显的故障点，应立即断开“1、2段母线联络开关”并拉至“试验”位置，并按以下情况处理：（1）故障点在1段上：检查1段母线400V工作进线开关及6KV电源侧开关已断开，并将上述二个开关拉到“试验”位置，断开1段母线所有负荷开关并拉到“试验”位置，将故障母线交设备部开票处理。上述措施完成后，检查“1、2段母线联络开关”已隔离，断开2段母线上所有负荷开关（母线PT除外），合上2段母线6KV电源侧开关及400V工作进线开关对#2变压器及2段母线充电，正常后恢复2段母线上负荷运行。（2）故障点在2段上：检查2段母线400V工作进线开关及6KV电源侧开关已断开，并将上述二个开关拉到“试验”位置，断开2段母线所有负荷开关并拉到“试验”位置，将故障母线交设备部开票处理。上述措施完成后，检查“1、2段母线联络开关”已隔离，断开2段母线上所有负荷开关（母线PT除外），将1段母线工作进线开关测绝缘合格后送电，合上1段母线6KV电源侧开关及400V工作进线开关对#1变压器及1段母线充电，正常后恢复1段母线上负荷运行。4.如未发现明显故障点，则应断开“1、2段母线联络开关”，断开#2变压器高、低压侧开关，断开两段母线上的所有负荷开关，并将上述开关拉至“试验”位置，分别测量两段母线绝缘值、#2变压器绝缘值、高、低压侧开关及联络开关绝缘值，并根据绝缘值情况按以下处理：（1）母线绝缘不合格即按第3点处理。（2）母线绝缘正常，#2变压器或其高、低压侧开