陈振江　韦瑞峰　何政宇　王昕　杨林清

摘  要：变压器作为电力系统的重要设备之一，在连接各级电网和向电力系统传输电能方面发挥着重要作用。由于变压器在日常运行中会产生大量热量，其冷却系统的可靠运行直接关系到变压器的安全稳定运行。对220kV油循环风冷变压器在维护日常运行中存在的隐患进行了分析，分析对旧式强制油循环风冷变压器冷却系统进行风冷改造的必要性以及保障电网安全、稳定、可靠运行的重要性。

关键词：220kV强迫油循环;风冷电力变压器;冷却系统;分析;探讨

引言

目前，随着电网规模的不断增大，电网上运行的变压器越来越多，变压器的技术水平也在不断提高。此时，无人值守变电站的变压器在线监测设备越来越先进，大部分老式强制油冷风冷逆变器已经出厂20多年了。冷却系统不仅结构陈旧，而且冷却效率低、噪音大、运行损耗大、维护繁琐。尤其是运行20多年后，冷却系统的部件或多或少都存在或大或小的缺陷，对变电站和无人值守电网的安全可靠运行是一个安全隐患，一旦出现问题，如果不及时发现和处理，将会给设备造成重大事故[1]。因此，需要对上述型号的老式强制油循环风冷变频器的冷却系统进行检修。检修不仅可以提高变压器的冷却效率和过载能力，还可以降低运行损耗和噪声，对整个电网的安全、稳定、经济运行具有多方面的现实意义。

1、运行中隐患分析

（1）潜油泵运行中的隐患分析。大功率风冷变压器潜油泵在变压器油中高速油循环运行（1000r/min及以上），每台潜油泵油流量40m3/h，1h更换整台变压器绝缘油。其中，轴承磨损、转子与定子的金属摩擦碰撞、上下端盖不平衡等，都会使磨损的铁屑随变压器的绝缘油流入变压器各相绕组。变压器降低线圈的绝缘导致匝间局部放电或短路，严重时可能导致变压器主绝缘失效和损坏，甚至引发变压器爆炸事故。

（2）强迫油冷却散热器运行中的隐患分析。强制油循环风冷变压器强力油冷散热器采用直径φ16mm、壁厚2mm的Q235192钢管焊接而成，高油散热器的底部和管子之间的密集处容易积聚灰尘和水分，长期积聚的灰尘和水分会慢慢侵蚀管道底部，严重时散热器下部会生锈、爆炸，导致变压器因油耗低和绝缘性差而发生短路接地故障，直接影响变压器的安全稳定运行。

（3）油流继电器运行中的隐患分析。油流继电器主要用于监测和显示潜水泵的运行状态。潜水泵工作时，油流与油流继电器的挡板碰撞使挡板打开，油流继电器的电接点由常开变为常闭，信号送至变压器风冷控制箱，油流中继挡板长期受到潜水泵油流的影响。随着膜片的老化，膜片逐渐不能承受油流的冲击，造成膜片碎裂，随潜油泵的油流进入变压器线圈。降低线圈的绝缘会导致局部放电或短路错误，严重时会导致变压器损坏[2]。

2、强迫油循环风冷变压器运行维护分析

强制油循环风冷换能器主要是通过潜水泵从变压器顶部抽油，再通过连接管将变压器油送至散热器进行冷却散热，冷却后的变压器油通过潜油泵和油流继电器进入连接管，返回变压器本体[3]。在此期间，通过的环节越多，维护的时间和频率以及工作量就越多。由于外部环境和运行维护质量的不断变化，附件的老化或变形必然会影响变压器的安全可靠运行。因此，强制油循环风冷变压器的日常维护保养必然是严苛的，但随着用电负荷的不断增加，在各供电所维护人员有限的前提下，不可能安排专人每台强制油循环风冷变压器负责维护和维修工作，这也给变压器的安全稳定运行带来了很大的安全隐患。

3、变压器冷却重要性

变压器在运行过程中因损耗而发热，其温升直接影响变压器绝缘材料的使用寿命。大容量变压器会产生热量，需要特殊的冷却装置来散热，而强力油循环空冷器是一种常用的冷却装置。油循环由变压器油泵驱动，使油流经空冷器散热，它由机体、油泵、风扇、油流指示器和控制箱组成，分为ODAF（体内有指令结构）和OFAF（体内无指令结构）。受制于制造业前期冷却剂设计技术和生产条件，变压器强大的油循环空冷器在现场长期运行后容易出现故障，冷却效果变弱，影响变压器的健康运行和电网的安全稳定。冷却控制系统对于强油循环风冷变压器的安全运行至关重要，直接影响变压器的温升、负荷率和使用寿命。当冷却控制系统发生故障时，会迫使变压器欠载、停机，甚至发生故障。传统的逆变器冷却器控制系统由电磁交流接触器、继电器、模拟恒温器和热继电器组成，控制原理简单，功能不全，操作方式不灵活，尤其是电机保护配置不完善，元器件易磨损老化，控制电路故障时有发生，运行不可靠，维修量大，影响变压器的安全稳定运行。目前，大型电力变压器冷却控制系统控制方式单一，冷却液保护不完善，系统可靠性差，智能化程度低，执行机构触点多，无法与电力综合监控系统联动，将不同的信号上传到主监控站并不容易。本文研究的新型冷却液控制系统由基于PLC的制冷系统控制器和固态交流电源的开关和保护部分组成。它们具有以下特点：可编程逻辑控制器也称为可编程控制器。它是以微处理器为基础，集计算机技术和自动控制技术于一体的通用型工业自动控制器，具有体积小、功能强大、程序设计简单、维护灵活通用、方便等优点。可编程控制器（PLC）是专为工业应用而设计的电子数字驱动控制系统，在工业控制领域有着扎实的基础。

5、总结

综上所述，一般情况下，强制油循环风冷变压器在运行中存在隐患，大大降低了变压器的使用寿命，降低了供电质量，降低了运行的安全可靠性。对风冷变压器冷却系统进行强制油循环改造后，更换了低噪音冷却风扇，减少了潜水泵，不仅简化了操作维护，降低了运行噪音和平均能耗，还带来了节能、环保、科学美容等诸多好处。图1显示了变压器冷却系统改造前后的示意图。另外，现阶段国内外变压器厂家采用的冷却方式为风冷或自冷结构。因此，为保证变压器及整个电網的安全、可靠、经济运行，有必要对旧变压器强大的油循环风冷系统进行改造。

参考文献

[1]邹明浩.220kV强迫油循环风冷变压器冷却系统风冷改造分析[J].通讯世界，2018（2）：196-197.

[2]闪东.220kV强油循环风冷变压器冷却系统改造[J].数码设计（下），2020，9（7）：102.

[3]欧阳树林，杨智强.浅谈220kV变压器强迫油循环冷却系统改造[J].通讯世界，2015（19）：105-106，107.