夏成鈺，封 碩

(國電泰州發(fā)電有限公司，江蘇 泰州 225327)

0 引言

泰州電廠擴建工程的2臺1000MW超超臨界二次再熱機組均采用發(fā)變組單元接線，以500kV電壓接入系統(tǒng)。發(fā)電機出口設斷路器，主變型號為SFP-1140MVA/500kV，三相強迫油循環(huán)風冷，無載調壓低損耗升壓變壓器，運行條件為在繞組平均溫升≤60K時連續(xù)額定容量，平均最大環(huán)境溫度為40℃。主變壓器與發(fā)電機用離相封閉母線相連接。變壓器溫升限值要求如表1所示。

表1 變壓器溫升限值 K

對配套百萬級發(fā)電機組的該型號變壓器進行了收資調研，目前已投運的5臺該型500kV三相一體主變有3臺變壓器低壓側B相套管升高座在運行中溫升超標，一般在73K～90K之間，夏季最高點溫度接近130℃，給這些電廠配套機組的安全運行帶來隱患。

為避免類似問題在泰州電廠擴建機組配套的2臺主變發(fā)生，我們在主變制造前的設計階段就組織設計、實驗和配套封母廠家的人員進行分析，研究處理預案，通過實驗室模擬實測從而甄別每個預案的有效性，最終制定出解決該型變壓器低壓側B相套管升高座溫升超標問題的措施。

1 分析論證

通過技術調研了解，并對變壓器低壓側套管升高座與封閉母線連接處的連接情況進行了分析，其結構如圖1所示。變壓器低壓側升高座法蘭里是一個垂直于法蘭平面的套管，機組運行時有交流電流通過，如圖1所示，圖中L代表封母外殼三相短路板與主變低壓法蘭面間的距離。

圖1 變壓器低壓側套管升高座與封閉母線連接

根據(jù)電磁理論，交流電流通過會在導體周圍會產(chǎn)生磁場。機組負荷越大，電流越大，磁場越強，距離導體越近磁感應強度越大。故分析認為造成變壓器低壓側套管升高座溫升超標可能有以下幾種原因：

(1)變壓器低壓側套管里導體流過交流電流在封閉母線外殼上產(chǎn)生感應電流，由于法蘭及螺栓接觸電阻大，導致發(fā)熱嚴重；

(2)變壓器低壓側的磁場在套管升高座法蘭上形成渦流，并集中在升高座法蘭平面上產(chǎn)生熱效應；

(3)封閉母線與變壓器低壓套管升高座法蘭間有間隙產(chǎn)生漏磁現(xiàn)象，并在B相周圍疊加，導致B相溫度最高。

2 處理預案

根據(jù)以上初步分析，為解決變壓器低壓側套管升高座溫升超標問題，我們設計了幾種處理預案：

(1)增加封閉母線短路排與變壓器低壓套管升高座之間的距離，以減少短路排上感應電流形成的磁場對低壓升高座法蘭的影響。

(2)將封閉母線最后一節(jié)鋁筒割破以減少鋁桶環(huán)流產(chǎn)生的磁場對低壓升高座法蘭發(fā)熱的影響。

(3)在變壓器低壓套管升高座法蘭面開槽以隔絕磁路對法蘭渦流的影響。

(4)在變壓器低壓套管升高座法蘭內側放置磁屏蔽材料以減小漏磁對法蘭的影響。

3 方案確定

該型SFP-1140MVA/500kV三相強迫油循環(huán)風冷、無載調壓低損耗升壓變壓器的過熱區(qū)域主要集中在低壓B相套管與封閉母線連接的法蘭處。

為了便于論證分析，我們將變壓器低壓套管升高座法蘭過熱區(qū)域分別標注為A、B、C三片區(qū)域，如圖2所示。制作了3只鋁桶模擬現(xiàn)場與變壓器低壓套管連接的最后一節(jié)封閉母線，與變壓器廠合作，利用該廠的一臺同型號變壓器搭建了試驗平臺，對處理預案進行逐一驗證。

圖2 變壓器低壓B相套管A、B、C三片主要過熱區(qū)域

通過對每次試驗中實測的環(huán)境溫度、油頂溫度、最熱點溫度等數(shù)據(jù)，計算出油箱最熱點溫升K值。對試驗數(shù)據(jù)和最熱點溫升計算結果進行統(tǒng)計，并與試驗情況對比，對照表見表2。

表2 試驗數(shù)據(jù)與試驗情況對照

法蘭處理鋁桶距法蘭/mm最熱點溫升/K鋁桶處理試驗情況C區(qū)1個小槽491.6絕緣紙板墊高懷疑槽口未割穿致使溫升過高C區(qū)1個槽491.8絕緣紙板墊高說明割穿后溫升仍過高C區(qū)1個槽9575.9木塊墊高驗證鋁桶墊高度對溫升影響明顯C區(qū)1個槽477絕緣紙板墊高溫升明顯降低B區(qū)8個槽C區(qū)1個槽10062.6絕緣紙板墊高溫升繼續(xù)明顯降低B區(qū)8個槽

4 論證分析

通過以上試驗和對比分析，明確了造成該型變壓器低壓升高座法蘭發(fā)熱的主要原因如下：

(1)當機組帶負荷后，封閉母線外殼三相短路板間將有大電流“I”通過，如圖4所示O。

(2)在A、C兩相封母外殼通過短路板流向B相的電流(IA、IC，且IA=IC)作用下，B相封母最后一段鋁筒產(chǎn)生渦流，如圖3所示。

(3)因電流IA、電流IC均對B相封母最后一段鋁筒產(chǎn)生影響，且影響效果是疊加的，所以為了便于分析問題，我們假定一個電流IB對B相封母最后一段鋁筒產(chǎn)生相同的影響效果，那么IB必然大于IA、IC，且假定IB的電流方向，如圖5所示。

圖3 封母外殼電流流向示意

圖4 B相封母最后一段鋁筒上產(chǎn)生的渦流示意

圖5 B相封母最后一段鋁筒渦流方向示意

從圖5可以看出，電流IB在鋁筒處產(chǎn)生的磁場方向“由內向外”。封母最后一段鋁筒在此磁場作用下將產(chǎn)生順時針方向的渦流。正是因為此渦流直接導致了主變低壓法蘭面的過熱，且因為IB比IA、IC大，所以主變低壓B相的法蘭也比A、C相熱。封母最后一段鋁筒離主變低壓法蘭面越遠，主變低壓法蘭面溫升會越小。

5 處理措施及運行效果

基于以上論證分析，我們最終制定出我廠擴建新增的2臺主變防止運行后發(fā)生低壓側B相套管升高座溫升超標的處理措施。

(1)增加封閉母線短路排與變壓器低壓套管升高座之間的距離，以減少短路排上感應電流形成的磁場對低壓升高座法蘭的影響。

(2)在變壓器低壓套管升高座法蘭面開槽(C區(qū)域3個槽、AB區(qū)域21個槽)以隔絕磁路對法蘭渦流的影響。

(3)在變壓器低壓套管升高座法蘭與封閉母線法蘭間隔入絕緣墊和絕緣套筒，使封閉母線與變壓器低壓升高座上下不導通，防止封閉母線的感應電流流入變壓器側導致發(fā)熱。

(4)將封閉母線最后一節(jié)鋁筒對分并在中間加裝絕緣墊以隔絕鋁筒徑向環(huán)流所產(chǎn)生的磁場對低壓升高座法蘭發(fā)熱的影響。

在我廠擴建的2臺主變壓器落實了上述措施后，運行中取得了良好的實際效果，變壓器B相低壓升高座最熱點溫升僅50K左右，優(yōu)于設計值。

6 結語

該型變壓器的部分用戶陸續(xù)采用類似于我們制定的防止變壓器低壓側升高座溫升超標的處理措施進行了改造，均取得了明顯的效果，說明該措施是有效的。但是，該措施某種程度上破壞了低壓側升高座的整體架構，封母最后一節(jié)鋁筒對分也增加了低壓側套管升高座進水的機會，給今后設備的運行、維護和檢修均造成不便。故我們認為將該型變壓器低壓側升高座上的法蘭材質更換為非導磁材料是比較徹底的處理辦法，但限于該型變壓器結構、工藝設計和制造成本等因素目前暫無法實現(xiàn)。因此，建議在今后運行中繼續(xù)加強對該型變壓器B相套管升高座發(fā)熱等情況的跟蹤檢查。