变压器本体与散热器上下布置的应用分析
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第2部分:变电电气安装主变压器安装作业指导书 编码:BDDQ-ZW-01目 次1适用范围 (3)2编写依据 (3)3作业流程 (3)4安全风险辨析与预控 (4)5作业准备 (5)6作业方法 (5)7质量控制措施及检验标准 (11)1适用范围本作业指导书适用于110~500kV电压等级,频率为50Hz的油浸式主变压器和500kV油浸式电抗器的安装作业。
2编写依据表2-1编 写 依 据序号引用资料名称1 GBJ 148—1990《电气装置安装工程 电力变压器、油浸电抗器、互感器施工及验收规范》2 GB 50150—2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》3 DL 408—1991《电业安全工作规程(发电厂和变电所电气部分)》4 DL 5009.3—1997《电力建设安全工作规程(变电所部分)》5 Q/CSG 10001—2004《变电站安健环设施标准》6 Q/CSG 10007—2004《电力设备预防性试验规程》7 Q/CSG 10017.2—2007《110kV~500kV送变电工程质量检验及评定标准第2部分:变电电气安装工程》8 Q/CSG 11105.2—2008《南方电网工程施工工艺控制规范》9 《中国南方电网公司十项重点反事故措施》3作业流程作业(工序)流程见图3-1。
图3-1作业(工序)流程图4安全风险辨析与预控表4-1工作前安全风险辨析及预控措施表序号安 全 风 险预 控 措 施检查结果1 施工前未进行安全技术交底施工前对施工人员进行安全技术交底2 施工人员违规操作岗前培训,现场悬挂操作规范,施工人员按章操作3 特种人员未持证上岗作业前检查特种作业人员上岗证件4 焊接作业触电电焊机的外壳必须可靠接地。
电焊机裸露的导电部位和转动部分必须装设防护罩。
焊钳及电焊导线的绝缘必须良好;雨天焊接作业应有防雨措施。
定期做好焊机维护检修,保持设备性能良好5 电动工具漏电外壳、电源线绝缘良好,开关灵活,配置剩余电流动作保护插座。
变压器的冷却系统设计与分析引言:变压器是电力系统中非常重要的设备之一,用于将高电压电能转换为低电压电能,以便供应给家庭、工业和商业用途。
在变压器运行过程中,会产生大量的热量,如果不及时散热,就会导致变压器过热甚至损坏。
因此,设计一个高效可靠的冷却系统对于变压器的正常运行至关重要。
1. 冷却系统的作用变压器冷却系统的主要目的是通过散热来降低变压器的温度,确保变压器内部各部件的正常工作。
冷却系统可以有效地将变压器内部产生的热量传递到外部环境中,以保持变压器的温度在允许范围内。
2. 冷却系统的分类根据冷却介质的不同,变压器冷却系统可以分为干式(自然冷却和强制通风)和油浸式冷却系统。
2.1 干式冷却系统干式冷却系统主要通过自然对流和强制通风来散热。
自然对流是指利用空气的密度差异来实现热量传递,适用于小型变压器。
而强制通风则是通过风扇或风机来增强空气流动,提高散热效果,适用于大型变压器。
2.2 油浸式冷却系统油浸式冷却系统是将变压器的各部件浸泡在绝缘油中,通过油的循环流动来传递热量。
这种冷却系统具有较高的散热效率和良好的绝缘性能,适用于大型高压变压器。
3. 冷却系统设计要考虑的因素在设计变压器冷却系统时,需要考虑以下几个因素:3.1 变压器的功率和负载变压器的功率和负载是冷却系统设计的重要参考依据。
功率越大、负载越重的变压器需要更强大的冷却系统来散热,以保证其正常运行。
3.2 环境温度和湿度环境温度和湿度对冷却系统的散热效果有很大影响。
高温和潮湿的环境会导致冷却系统的散热效果下降,需要采取相应的措施来提高散热效率。
3.3 冷却介质的选择干式冷却系统中,冷却介质主要是空气,需要考虑空气的流通情况和散热效果。
油浸式冷却系统中,冷却介质是绝缘油,需要选择合适的绝缘油来保证散热效果和绝缘性能。
4. 冷却系统的分析和改进对于已经运行的变压器,可以通过对冷却系统的分析来评估其散热效果,并提出相应的改进方案。
常用的分析方法包括温度测量、热仿真和流体力学模拟等。
浅谈110kV变电站变压器室通风针对变电站主变压器不同布置形式,对变压器室通风方案设计做了全面的分析比较。
标签:变电站、变压器、通风为满足城市规划的需要,与城市建筑及景观相协调,变电站将会采用地上户内布置,半地下布置及全地下布置。
变压器是变电站的核心设备之一,其工作正常与否直接关系到变电站正常运行与否。
由于变压器存在投资高,体积、重量大,散热量大,噪音高,储油量大,火灾危险性等级高,可通风外墙体面积小,通风难度大等诸多问题,要解决好变压器通风,必须从通风设备选型、通风方式选择及布置等多方面考虑。
目前用于户内电站的油绝缘变压器主要有三种散热方式,第一种是油循环水冷技术,第二种是油循环油冷技术,第三种是强油循环风冷技术。
比较这三种技术而言,油-水循环或油-油循环技术均比较复杂且不安全,而强油循环风冷技术比较简单有效,符合户内布置的实际需求。
这种技术是直接将散热器布置在变压器本体之上,即散热器布置在地面,变压器本体布置在地下,这种类型变压器因省却油水混冷交换器及水冷系统,因而简单的多。
但是因油循环上下布置液位差较大,对制造工艺、环境温度要求较高。
由于干式变压器容量有限,下面以油浸式变压器室为例来说明。
以50MV A 的油浸式变压器为例,单台散热量一般在220~280kW,根据西安地区气象参数,夏季通风室外计算温度为31℃,则通风量为43075~54820 m3/h通风设备选择说明:由于变压器通风主要用于夏季,室外温度越高,变压器带电负荷越大,其散热量也就越大,同时要求的排风温差就越小,导致排风量越大,为满足变压器正常工作的需要,通风设备考虑多台并联,且考虑部分备用。
这样不仅可以减少能耗,同时可降低通风设备噪音。
通风方式选择:1)地上布置:可采用自然通风、机械通风、自然通风与机械通风相结合等三种通风方式。
由于变压器室进、排风温差不超过15℃,且变压器室高度一般都只有11~12米,外墙可开启的通风面积有限,若采用全自然通风,排风热压差较小,通风效果较差,很难满足通风要求。
变压器构造及各部件的功用汇总变压器是电力系统中常用的电力设备,主要用于变换电压或者调整电压大小。
它是由主要的磁路部分、绕组、冷却系统、机械支撑、控制电路等组成。
接下来,我们将对变压器的构造及各部件的功用进行详细的汇总。
一、主要磁路部分变压器的主要磁路部分由铁心、磁路板、夹层等组成。
它的主要作用是产生磁场以实现电压的升降及电能的传输。
1. 铁心:变压器铁心是由高级硅钢片组成的,它的主要作用就是提高变压器的磁通密度,减少磁损耗和铁损耗并达到增加能效的目的。
2. 磁路板:它与铁心一起构成变压器的磁路,防止磁通漏失,通过调整磁路板的长度大小,可以实现不同等级的变压器。
3. 夹层:夹层可以在保证变压器整体结构稳定性的同时,防止铁芯与绕组发生摩擦,避免变压器发出噪音和振动。
二、绕组绕组是变压器的重要部件之一,它的功用主要是将原电压升高或者降低,以适应不同的应用场合,同时也起到了变压器电流传输的作用。
1. 一次绕组:一次绕组又被称为高压绕组,是输入电源到变压器的“门户”,它的主要作用是接受电源电流,通过变压器的共同磁路部分,将电流传递到二次侧。
2. 二次绕组:二次绕组又被称为低压绕组,是输出电流的重要来源,它接受一次绕组传输过来的电流,同时输出变压后的电流,供给用户使用。
3. 中性点:有些变压器二次侧需求使用三相四线制电源,这种电源需要对中性点进行接地,以消除感性耦合和容性耦合的影响。
三、冷却系统在变压器长时期稳定运行的同时,热量的积聚会影响变压器的运行效率以及寿命,因此,冷却系统成为了变压器中不可或缺的部分。
1. 油箱:油箱是变压器的主要冷却部件,它既起到了储存变压器油的作用,也可以以空气或者水的形式对油进行温度调节。
2. 散热器:散热器主要是通过强制对变压器进行冷却,增加散热面积,以实现对变压器的有效解决冷却。
3. 温度计和保护装置:温度计主要是用来记录变压器的运行温度,通过对这些数据的观测以及分析,可以及时发现变压器温度异常的情况并进行检修。
变压器散热管件组装方案变压器散热管件组装方案:散热器安装:1、壁挂集油管结构首先在油箱壁上安装好集油管。
再将散热器安装到集油管框架结构上。
优点:1)由于框架结构空间较大,散热器容易安装。
2)散热器与变压器相对高度易于调节,散热效果较好。
2、直接壁挂结构散热器直接挂箱壁结构。
优点:油管材料为不锈钢管,散热效果比较理想。
注意:1、在安装时,丁腈类垫圈应被更换。
新垫圈在零备件中提供。
2、散热器应在拆开它们封板的同一天安装完毕。
禁止使冷却设备在开箱检查后暴露在外。
气体继电器(油流继电器)安装:安装过程中密封的检查:在现场安装过程中,每一程序必须安装到位,且每次工作结束后都必须将变压器密封,并充以压力略高于大气压的干燥空气(过夜或者坏天气)。
当工作重新开始时,必须检查相关温度下的气体压力。
检查变压器密封,可用渗漏探测仪、肥皂水或阀门上绑扎塑料袋(由于渗漏的气体而膨胀)等方法检漏。
用这些方法可以在工作进行过程中成功检查出渗漏点。
套管安装:套管的安装是变压器安装工作中最重要的一环。
确定变压器内部气压为零,才能打开主体上的封板。
此时充气本体将解除压力,需要入箱检查时,可在这时候进行。
当变压器是充氮运输时,在进入变压器前必须用干燥空气替换氮气。
干燥空气的露点应不高于-40℃。
进入变压器时,变压器中氧气含量至少为19.5%。
套管升高座朝向根据以下因素确定。
底部符号与油箱上的升高座法兰符号对应。
升高座上的连管法兰与集油小连管匹配。
套管的安装是变压器安装工作中最重要的一环。
110kV及以上变压器套管的安装必须使用专用套管架,吊装前在套管架上进行套管的外观、油位、绝缘子各群的检查、各项试验,以及吊装前的钢丝绳索的绑扎准备工作。
⑴运到现场的套管应尽快从包装箱中取出竖立在专用套管架上。
擦拭干净,检查瓷套表面是否有裂缝、伤痕,充油套管油位是否正常,有无漏油。
⑵安装前进行绝缘测试。
包括:绝缘电阻、套管末屏绝缘、介损及电容、绝缘油性能(免抽样的除外)。
某110kV升压站变压器安装分析摘要:变压器作为发、输、变、配电系统中的重要设备之一,其可靠性和安全性对于整个电网的可靠,持续供电起着关键作用。
近年来,随着我国经济的不断发展,变压器容量原来越大,对变压器安装质量要求也越来越高。
本文通过阐述110kV升压站当中的SZ11-150000/110变压器安装,主要针对变压器本体运输就位、散热器、储油柜、升高座、套管、气体继电器、压力释放阀、控制箱、有载分接开关、端子箱等安装配件组装、真空注油、投运前的检查和试验等具体安装过程的控制要点及其注意事项分析为保证变压器后期稳定可靠的运行提供有力保障,重点论述本体就位过程中水平滑移法实施步骤,及过程中的重点把控事项。
得出本体就位采用水平滑移法在综合场地限制条件、技术成熟程度和作业安全性、费用等方面考虑得出水平滑移法要优于吊车吊装法。
并对安装过程中各附件安装重点注意事项以及漏油等情况提出预防措施。
从而为其他110kV、220kV、330kV、500kV、1000kV大型变压器安装提供参考。
关键词:变压器就位;安装精度控制;真空注油;1.1研究背景我国中小型配电变压器最初是以绝缘油为绝缘介质发展起来的;进入20世纪90年代,变压器在我国才有了很快的发展。
目前随着社会进步高压、超高压电力变压器相继出现,我国已具备了110kV、220kV、330kV、500kV、1000kV高压、超高压变压器生产能力。
超高压变压器的绝缘介质仍以绝缘油为主,根据电网发展的需要,变压器的生产技术正在不断提高,变压器体积和重量不断增大。
因此对变压器的运输、安装、试验等提出了更为严格的要求。
本文就某110kV升电站中的SZ11-150000/110变压器从其基础验收、设备运输、就位安装、真空注油、相关试验以及并网发电运行等方面为背景来论述变压器安装要点。
1.2研究意义随着我国变压器的电压等级不断提高,变压器体积和重量不断增大。
因此对变压器的运输、安装、试验等提出了更为严格的要求。
变压器本体与散热器上下布置的应用分析文章根据变压器本体与散热器的三种布置方式的特点,通过对变压器油循环方式和散热器冷却方式的组合分析,结合有关制造和运行经验,论证变电站采用变压器本体与散热器上下分体式布置的可行性和优越性。
标签:变压器;散热器;应用1 前言目前主要应用的变压器与散热器布置型式主要有两种,分别是变压器与散热器一体式布置(以下简称一体式布置)、变压器与散热器水平分体式布置(以下简称水平分体式布置)。
由于城市土地资源弥足珍贵,如何合理利用空间资源,优化变压器布置方式,节约变电站占地面积成为变电站建设中一个重点考虑的问题。
因此第三种布置方式-变压器与散热器上下分体式布置(以下简称上下分体式布置)应运而生。
以下主要就变压器本体与散热器上下分体布置的应用进行分析。
2 变压器本体与散热器的上下分体式布置上下分体式布置,即变压器本体与散热器分别布置在高度不同的两个位置(如图1)。
这种布置方式可以充分利用空间资源、最大限度的节约用地面积,尤其适用于土地资源紧张的地区,在部分户内变电站及地下变电站设计中得以推广应用。
其主要特点为:散热器布置于变压器室上方,充分利用了变压器室上方的空间,减少了变电站的占地面积,降低了变电站的综合投资。
其次,散热器敞开式布置于屋顶,有效地改善了散热器的通风条件,从而降低变压器室的运行环境温度,保证设备运行及其使用寿命。
而且变压器本体布置在户内,能够有效降低噪音,从而满足环保的要求。
图1 变压器上下分体布置平断面图3 变压器冷却方式的选择变压器的冷却效果取决于变压器油循环方式和散热器冷却方式。
根据油循环的方式,可分为自然油循环(ON)、强迫油循环(OF)和强迫油导向循环(OD)三种方式;根据散热器的冷却方式的不同,又可分为自冷(AN)、风冷(AF)、油水冷却(WF)、油油冷却(OF)等。
这几种油循环和散热器的冷却方式之间可形成ONAN、ONAF、OFAF、OFWF、ODAF、ODWF等多种组合。
3.1 变压器油循环方式的选择3.1.1 变压器油循环的原理在变压器的封闭油路系统中,变压器油因温度变化引起密度变化,导致浮力变化而自然对流循环。
图2 油浸式变压器的冷却原理示意图图2的右侧,用直角坐标显示出了变压器油的温度?兹与其几何高度h的关系曲线,图中A、B、C、D各点与左图中相应点对应。
在A点油进入绕组等发热元件下部并在绕组的高度区域被连续加热,油的密度连续降低并逐步增大向上的浮力而向上流动,至B点处热油离开绕组。
热油经由B与C之间的一段路径流入散热器,热油在这段路径中几乎不被冷却,只是在几何高度上有所增加。
热油在散热器中从C到D的路径上,变压器油从绕组等发热元件中带出的热量通过散热器逐步散失在周围空气中而被冷却,油的比重逐渐增加而在重力作用下向下流动,而后经由D与A之间的一段路径从D点回流到A点重新进入绕组等发热元件。
如此循环往复,使变压器油在变压器的封闭油路系统中对流循环流动。
图2中,温差△θσ-α是在散热器中逐渐冷却的变压器油与散热器周围被加热的空气之间的对数平均温差,通常称其为油对空气的平均温升;温差△θwo是变压器油进入绕组与离开绕组的温差,也就是变压器油在绕组高度区域被加热的温升值;温差△θco是变压器油进入散热器与离开散热器的温差,一般认为它与△θwo相等。
换句话说,根据热平衡原理,在最终的稳定状态下,封闭系统中的变压器油在器身中被发热元件加热的温度必然等于变压器油在散热器中被冷却的温度,从而达到变压器在稳态运行情况下发热与散热的平衡。
也就是说,在变压器稳态运行时,在封闭的发热与冷却油路系统中流动的变压器油,沿变压器的油循环系统几何高度的温度分布曲线(即图2中右侧的θ-h关系曲线)成为封闭曲线。
与此同时,散热器除了辐射散热外,包围散热器的空气被散热器所加热也自下而上的对流循环流动,即散热器下部的空气以环境温度进入散热器区域,沿着散热器的高度被逐步加热而从散热器上部流出散热器区域。
3.1.2 变压器油循环方式的选择(1)不同布置型式变压器发热量比较变压器运行时,其绕组和铁心中的电能损耗都将转变为热能,因此变压器的发热量是由变压器运行时的损耗决定的。
变压器的损耗取决于变压器的容量、铁心与绕组的结构和材质、制造工艺以及变压器运行时的负荷水平,与散热器的布置方式无关。
因此变电站上下分体式布置变压器发热量与常规一体式、水平分体式变压器一致。
(2)变压器自然循环时油的流速在变压器闭合的油路系统中,变压器油因温度变化引起密度变化,导致浮力变化而对流循环。
变压器油的密度?籽θ与其温度θ的关系可以用(1)式表示。
(1)式中θ-变压器油的温度,℃;?籽θ-变压器油温度为θ℃时的变压器油密度,kgm-3;?籽0-变压器油温度为0℃时的变压器油密度,kgm-3;?茁0-变压器油温度为0℃时的变压器油受热体积膨胀系数,℃-1。
由(1)式可见,油的密度随温度上升而下降。
因此,在变压器中,器身中(绕组与铁心等发热元件中)的变压器油受热后向上流动,散热器中的变压器油冷却后向下流动。
如果提高散热器的安装高度(如图3),在器身发热相同的条件下,可增加作用在冷却回路的浮力,相应地顶、底油温差(△θwo=△θco)减小,冷却回路中油的流动速率将提高。
综上所述,抬高散热器的高度后油的流动速率将提高,从而使温差△θwo(△θco)降低,对变压器的冷却效果增强。
(3)小结综上所述,在变电站中变压器采用上下分体式布置,变压器发热量与常规变压器一致,散热条件好,且采用自然油循环时油流速度较常规一体或水平分体式布置变压器更快,散热效果更好。
3.2 变压器散热器冷却方式的选择散热器的冷却方式主要有自冷、风冷、油水冷却、油油冷却4种。
采用自冷或风冷方式,冷却系统管道不需设置油泵,只需安装管道,安装较为简单方便,散热片尺寸相对较小,占地面积较小(约40m2),造价较低。
自冷及风冷方式,冷却装置结构简单,运行维护方便,在散热量满足要求的前提下运行最为安全可靠。
相对自冷而言,风冷方式能加速空气流动,散热效果更好。
但是由于增加了风扇,噪音较大,目前在自冷能满足散热要求的情况下,特别是环境环保要求较高的场所,一般不采用风冷的冷却方式。
油水冷却与油油冷却方式,需要在冷却系统中增设水泵或油泵以及热交换器,管道复杂,造价高,占地面积是自冷变压器散热片占地面积三倍以上。
采用油水冷却方式需定期清除水垢,且水塔的压力直接作用在油水热交换器,一旦水进入油管,将会引起极大的事故,因此一般用于水源丰富的地方。
油油冷却方式与油水冷却方式原理及结构相似,但由于更换了冷却介质,冷却效率将大打折扣。
直接采用自冷(AN)方式是目前最经济安全且噪音最小的方案。
目前国内变压器设计水平及制造工艺逐步提高,24万千伏安及及以下变压器一般采用自冷方式。
4 上下分体布置对变压器制造的要求及解决措施由于上下分体布置散热器及油枕高于变压器本体,变压器本体会承受比常规布置更大的油压,因此变压器箱体及部分组配件与常规变压器有所不同。
4.1 上下分体布置变压器承受的油压计算根据《油浸式电力变压器技术参数和要求》(GB/T6451-2008),变压器采用一体或水平分体布置时,变压器油箱应承受住真空度为133Pa和正压强为98kPa 的机械强度试验,油箱不得有损伤和永久变形。
变压器采用上下分体布置时,为了保证安全,应要求变压器在出厂试验时,需对变压器施加正压加上因高差带来的附加压强,24h应无泄露。
例如一方案将主变布置在配电楼一楼,散热片及油枕布置在变压器室楼顶,变压器室层高11.5m,加上油枕与散热片的高差,总体高差约17m。
变压器本体压强按17m高差计算:h=17m,ρ油=0.895×103kg/m3P油压=ρ油gh=0.895×103×9.8×17=149kPa因此该方案主变本体及部分组配件应承受住真空度为133Pa和正压强为149kPa的机械强度。
变压器在出厂试验时,需对变压器施加149kPa+98kPa=247kPa压力,24h无泄露。
4.2 保证变压器安全运行的措施4.2.1 防止变压器油箱变形、渗漏的措施(1)变压器油箱的型式选择变压器油箱有两种基本形式,平顶油箱和拱顶油箱。
平顶油箱为桶式结构,下部主体形状为油桶形,顶部为平面箱盖,而在其间用一钢环(箱沿)和胶条结合成整体;拱顶油箱为钟罩式结构,下底为盘形或槽形,上部为钟形箱罩,其间也用箱沿和胶条结合成整体。
根据《湖南省电力公司输变电设备状态检修导则》,只有状态评估中被评价为“异常状态”或“严重状态”的设备才进行A类或B类检修。
由于变压器的生产技术及工艺已成熟,若外部无影响变压器的大冲击(如变压器近区短路、自然灾害等),在全寿命周期内变压器无需A类或B类检修。
由于桶式油箱的工艺制造技术、稳定性优于钟罩式油箱,因此按照“安全第一”的原则,本设计变压器油箱拟采用桶式油箱。
油箱按照箱体与箱盖的连接方式,又可以分为螺栓结构和一体化结构。
一体化结构就是将箱体与箱盖焊接成一体,不采用螺栓连接,消除了箱体与箱盖连接处的渗漏安全隐患。
如变压器需要大修,需将焊缝处切割开,根据变压器厂家提供的资料,全寿命周期内焊缝处可切割三次。
综上所述,本设计变压器油箱采用桶式一体化结构油箱。
(2)防止变压器油箱变形、渗漏的措施按照4.1计算的变压器需承受的压力值,利用专用软件对前面所述各类油箱分别进行了模拟计算。
其中桶式一体化结构油箱计算结果如图4、图5所示。
根据计算,将桶式油箱与钟罩式油箱壁厚加强至12mm厚(常规布置同规格变压器油箱壁厚10mm)就能满足上下分体布置的强度要求,完全防止箱体变形,并避免因箱体变形导致的渗漏、其它组配件的损伤等。
4.2.2 保证变压器组配件安全运行的措施全自冷变压器上下分体布置时,本体内油压增大,其压力同时传递到了与箱体内绝缘油有直接联系的组配件。
因此,部分组配件在产品选择及组装时应相应进行加强或调整。
主要包括:(1)因为套管油室与本体油联通,所以套管油室的耐压能力要加强,与升高座连接的法兰处密封性能加强;(2)瓦斯继电器:瓦斯继电器应安装在油枕的进油口附近,安装位置及其结构应能观察到分解出气体的数量和颜色,且便于取气。
(3)变压器本体密封件耐压能力需根据受压值相应提高并加厚;(4)互感器接线盒耐压能力需根据压力值相应提高;(5)压力释放阀整定值相应提高。
(6)由于散热器距变压器距离较远,油管阻力相对较大,选择油管尺寸时在计算值的基础上增大一个规格,以保证油路管径畅通,保证有足够的油流入变压器的器身。
5 结束语综上所述,上下分体式布置变压器在技术上、产品制造工艺上完全能满足变压器安全运行的要求,一次投资更省,散热和降噪效果更好,且能显著减少变电站占地面积,节约宝贵的土地资源。