热电厂厂用干式变压器的运行分析及应用

俞 强

(中国石化集团资产经营管理有限公司扬子石化分公司热电厂，江苏 南京 210048)

0 引言

扬子石化热电厂厂用6kV～400V系统，原设计1号～7厂用变压器采用的油浸式自冷变压器，型号为SL7-800/6.3。厂用变压器是热电厂厂用系统的关键设备，其运行状况的好坏直接影响到热电厂汽机、锅炉的运行稳定。然而原1～7号厂用变压器从建厂开始使用至今设备老化，其运行状况已不能满足生产的需要，因此对全厂的电气设备进行评估后，决定进行厂用变压器改造。

1 原油浸式变压器存在的问题

1.1 密封垫老化漏油

原厂用变压器设备长期运行，变压器的机械性能和绝缘性能降低，经常出现渗漏油现象。变压器渗漏多发生在密封胶垫处，封胶垫长期运行造成变脆龟裂。另外一个经常发生渗漏的部位在板式蝶阀处，变压器使用的普通板式蝶阀为单层密封而且连接面粗糙，变压器受到周围环境振动的影响蝶阀松动，极易引起变压器渗漏油。

1.2 检修维护量大

油浸变压器每10年进行一次大修，大修时需放油，揭盖检查；每年进行1次小修维护。主要工作是对变压器各部件进行检查及试验，仪表、继保装置等二次回路检查试验，抽取变压器油进行分析，检查变压器油是否合格，如油质不合格需进行整体更换。变压器法兰连接处也是个维修关键部位，如密封垫螺栓受力不均，会造成法兰接头变形错位，容易引起渗漏。因此油浸变压器检修难度高，维护量大。

1.3 油质受温度影响大

随着温度的升高，变压器油的绝缘性能下降。图1为变压器油击穿电压和温度的关系[1]。表明了变压器运行在50～70℃时，变压器油的绝缘强度最高，稳定性最好，当温度超过70℃时，变压器油的绝缘性能将下降。

图1 变压器油击穿电压与温度的关系

油浸式变压器的绝缘等级属于A级绝缘，允许温度为105℃，电气绝缘材料耐热性分级见表1[2]。油浸电力变压器的运行温度直接影响到变压器的输出容量和使用寿命。温度长时间超过允许值，则变压器绝缘容易损坏，使用寿命降低。变压器的寿命可以用变压器绕组内的非热改性纸和热改性纸的相对老化率V来表示，其计算公式：

V1=2(θh-98)/6

(1)

(2)

式中：V1为非热改性纸的相对老化率；V2热改性纸的相对老化率；θh热点温度。

当热点温度升高，老化率将成倍增长。随着油浸变压器温度的增加，变压器的绝缘将受到破坏，如果变压器长期在高温度下运行，其使用寿命也将大打折扣。

表1电气绝缘材料耐热性分级

绝缘等级耐热温度/℃A105E120B130F155H180

为了监视变压器运行时各部件的温度，规定以变压器上层油温来确定变压器允许温度，为了防止油质劣化及变压器油不过快氧化，油浸式变压器上层油温一般不应超过表2的规定[4]。

表2油浸式变压器上层油温规定值℃

冷却方式冷却介质最高温度上层油温自然循环自冷、风冷4095强迫油循环风冷4085强迫油循环水冷3070

2 干式变压器的性能特点

2.1 性能更加靠性

干式变压器从其工艺上采用环氧树脂绝缘介质整体浇注而成，环氧树脂物理性能稳定，绝缘性能好。高、低压绕组采用铜带绕成，在真空中浇注环氧树脂并固化，构成高强度结构：

(1)耐雷电冲击能力强。干式变压器高、低压绕组全部采用铜带绕成,层间电压减少、电容大,绕组起始电压分布更接近线性,抗雷电冲击能力强。

(2)抗短路能力强。由于干式变压器高、低压绕组电抗相同 ,线圈间的电抗平衡,因此高、低压绕组因短路引起的轴向力几乎为零。

(3)抗龟裂性能好。干式变压器采用环氧树脂,适应于低温、高温及温度变化范围大的场合,能有效防止长期运行后开裂问题 ,使干式变压器的运行可靠性大大提高。

(4)过负载能力强。相同容量的变压器负载损耗相等时,则铜带的面积将比铜导体相应增大,铜带体积增大后,树脂填料用量相应增多,绕组热容性大,变压器短时过载能力增强。

(5)阻燃性能好。环氧树脂真空浇注工艺没有环境污染,更加环保,该变压器具有免维护、防潮、抗湿热、阻燃、自熄的特性,适用于各种恶劣条件环境。

2.2 检修维护量小

干式变压器检修周期每年1次，项目包括：检查变压器外箱，清扫变压器外箱内外灰尘、污垢等；检查瓷瓶及接线析等电气连接部分；消除运行记录缺陷，更换易损件；检查接地装置；测量绕组的绝缘电阻、吸收比；测量高、低压绕阻的直流电阻；冷却系统及测量装置二次回路检查试验；检查紧固件，检查铁芯接地及其垫块、引线、接线板、各部分螺栓等；检修分接开关(连片)，检查分接头对应电压比；交流耐压试验；测量绕阻连同套管一起的介质损耗因数；继电保护二次回路检查等共12个项目。其检修内容较少，工作量小，而且没有放油、补油，油质化验分析的项目，缩短了检修维护时间。

2.3 耐受温度高

环氧树脂干式变压器属于F级或H级绝缘,可长期在145℃或175℃高温下安全运行。表3反映了干式变压器各绝缘等级的温度限值[5]。

表3干式变压器温度限值℃

绝缘系统等级℃绕组温度额定值最高允许温度额定电流下绕组温升限值155(F)145190100180(H)175220125220(C)210250150

干式变压器的安全运行和使用寿命，很大程度上取决于变压器绕组绝缘的安全可靠性，干式变压器绕组绝缘采用环氧树脂绝缘，使耐受温度大大提高。新改造的干式变压器冷却方式采用自带风扇的强迫空气冷却方式。这样增加了变压器的散热效果，增加了变压器的带负荷能力。

基于对油浸变压器和干式变压器的性能分析，最终选定了干式变压器的改造方案，按照设计要求，选定SC10-1000/6.3型干式变压器。利用厂用变压器大修期间对1～7号厂用变压器进行了更换。

3 改造前后变压器经济运行分析

3.1 原油浸式变压器电能损耗

原厂用变压器为SL7-800/6.3/0.4型油浸式变压器，额定容量800kVA，空载有功损耗1540kW，短路有功损耗9900kW，阻抗电压7.71%，空载电流1.7%。变压器空载无功损耗：

(3)

变压器短路无功损耗：

(4)

3.2 改造后的干式变压器电能损耗计算

改造后选用SC10 -1000/6.3/0.4干式变压器，其额定容量1000kVA，空载有功损耗2000kW，短路有功损耗9100kW，阻抗电压5.82%，空载电流1.7%。变压器空载无功损耗：

(5)

变压器短路无功损耗：

(6)

从上述计算可以看出，热电厂1台新投用的干式SC10-1000/6.3型变压器，每年能够节约的电能为16017(kW·h)，7台新改造的厂用变压器每年可节约电能112119(kW·h)。

4 改造效果

(1)厂用系统的安全稳定性提高。原油浸式变压器，经常存在漏油问题，一旦发现厂用变压器漏油，运行人员就必须调整厂用系统的运行方式，将故障厂用变压器停役，这样既增加了变压的维护量，也影响到热电厂厂用系统的运行安全。改造后，由于干式变压器不采用变压器油作为绝缘介质，因此没有了漏油问题，厂用系统的安全稳定性大大提高。

(2)变压器耐受高温能力增强。原油浸式变压器，在夏季高负荷生产时，经常出现温度高报警现象，运行人员则必须采取限负荷措施，减少大容量电机的启动，或启用其他段的备用电机。改造后由于干式变压器耐受温度高，在夏季高负荷生产中，也能正常运行，减少了系统发生事故的几率。

(3)干式变压器电能损耗小。干式变压器铁芯采用优质的绝缘冷轧硅钢片，并在其表面封涂F级树脂漆增强变压器防尘、防腐能力。通过先进的加工工艺，降低了变压器损耗水平和空载电流,变压器的电能损耗减小。

5 结语

热电厂在厂用变压器改造中，采用了技术成熟的干式变压器。通过对比油浸变压器与干式变压器的性能特点以及运行效果分析，表明改造后干式变压器有效地减少了检修维护工作量，提高了厂用系统的安全可靠性，减少了变压器油的用量，解决了变压器油的清洁、更换、储存等一系列问题。同时解决了夏季高负荷时油浸变压器运行温度高、过负荷的问题。干式变压器电能损耗少，在长期运行中的节电效果明显，为热电厂厂用系统的安全运行、经济运行提供了保证。

[1]徐 君,韩 敏,张贤明,等.绝缘油击穿电压试验的研究[J].变压器,2008,(3):59-62.

[2]GB/T 11021-200.电气绝缘 耐热性分级[S].

[3]GB/T 1094.7-2008.电力变压器 油浸式电力变压器负载导则[S].

[4]DL/T 572-2010.电力变压器运行规程[S].

[5]GB/T 17211-1998.干式变压器负载导则[S].

[6]石油化工设备维护检修规程(第六册)电气设备[M].北京：中国石化出版社,2004.

[7]耿 毅.工业企业供电[M].北京：冶金工业出版社,1999.