三相一體現(xiàn)場組裝式變壓器的選型及應(yīng)用

【摘 ?要】針對本工程主變壓器的容量和廠址位置，對主變壓器采用單相變壓器、三相一體變壓器和三相一體現(xiàn)場組裝式變壓器方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、運行維護(hù)和運輸方式等方面的分析比較，以便選出技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理、切實可行的主變壓器型式。重點對單相變壓器組、三相一體變壓器和三相一體現(xiàn)場組裝式變壓器進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較。最終得出結(jié)論：在技術(shù)上，本工程由于受運輸條件的限制，三相一體變壓器運輸困難，應(yīng)考慮采用三臺單相變壓器組或三相一體現(xiàn)場組裝式變壓器;在經(jīng)濟(jì)上，三相一體現(xiàn)場組裝式變壓器與三臺單相變壓器組相比，初始投資和年運行費用均較低，且同樣具有三相一體變壓器布置簡單、清晰的優(yōu)勢。因此，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)綜合考慮，本工程主變壓器采用三相一體現(xiàn)場組裝式變壓器。

【關(guān)鍵詞】節(jié)能;環(huán)保;三相一體現(xiàn)場組裝式變壓器

1 ?概 ?述

本期工程主變壓器額定容量大（1230MVA）、電壓等級高（750kV），阻抗大（25%），運輸距離遠(yuǎn)難度高（內(nèi)陸），地處我國西北地區(qū)腹地，須慎重選擇主變壓器的型式，應(yīng)綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、運行維護(hù)、運輸方式等方面的因素，通過分析比較，確定主變壓器型式。

2 ?技術(shù)比較

2.1 ?可靠性

1000MW等級機(jī)組的主變壓器按鐵芯和繞組結(jié)構(gòu)形式劃分有單相變壓器組、三相一體變壓器和三相一體現(xiàn)場組裝式變壓器三種型式。

①單相變壓器組由三臺單相變壓器組成，將三臺變壓器分別布置，油路完全分開，通過外部封閉母線實現(xiàn)變壓器的電氣連接，在內(nèi)陸地區(qū)使用量較大，生產(chǎn)技術(shù)較為穩(wěn)定;

②三相一體變壓器設(shè)置一個油箱，用引線、管道將三相連成一體，共用一套油保護(hù)及冷卻系統(tǒng)，相對于單相變壓器組，耗用材料少，占地量少，有利于設(shè)備布置

和降低設(shè)備造價;

③三相一體現(xiàn)場組裝式變壓器設(shè)置一個油箱，用引線、管道將三相連成一體，

共用一套油保護(hù)及冷卻系統(tǒng)，相對于單相變壓器組，耗用材料少，占地量少，有利于設(shè)備布置、降低設(shè)備造價和節(jié)省運輸成本。

發(fā)電廠主變壓器擔(dān)負(fù)著將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電力升壓送至電網(wǎng)的重要功能，其可靠性直接影響機(jī)組的運行水平，當(dāng)發(fā)生故障時，可能造成非計劃停機(jī)，給電廠帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，因此，設(shè)備的可靠性是主變壓器選型首先考慮的問題。

2.2 ?技術(shù)參數(shù)比較

2.2.1 ?運行損耗

變壓器的空載損耗和負(fù)載損耗直接反應(yīng)變壓器運行的有功功率損耗。本期工程主變壓器額定容量為1230VA，可采用一臺容量為1230MVA的三相一體變壓器、一臺容量為1230MVA三相一體現(xiàn)場組裝式變壓器或三臺容量為410MVA的單相變壓器。

由此可見，三相一體變壓器和三相一體現(xiàn)場組裝式變壓器的空載損耗和負(fù)載損耗較單相變壓器組低。

2.2.2 ?金屬材料消耗

單相變壓器組總重約為290t×3=870t，三相一體變壓器和三相一體現(xiàn)場組裝式變壓器約為700t，單相變壓器組重量是三相一體變壓器的1.24倍;

因此，單相變壓器組耗用鋼材和有色金屬量是三相一體變壓器的1.20-1.3倍。

2.3 ?布 ?置

主變壓器型式的選擇不僅影響機(jī)組運行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，同時也關(guān)系到主廠房A列前的設(shè)備布置。由于三相變壓器與三相一體現(xiàn)場組裝式變壓器布置一致，以下均寫成三相變壓器。

與三相變壓器比較，單相變壓器存在以下問題：

2臺機(jī)組共有8臺變壓器（主變不設(shè)備用相），主廠房A列前設(shè)備布置較為擁擠，給運行維護(hù)和管理帶來不便;

由于單相主變壓器之間的距離不滿足防火要求，需設(shè)置防火墻，對變壓器通風(fēng)散熱有影響;

單相主變壓器低壓側(cè)采用封閉母線構(gòu)成△接線，造成主變壓器附近布置擁擠，封閉母線支撐構(gòu)架有所增加;

單相主變壓器數(shù)量的增加，導(dǎo)致變壓器油池、消防設(shè)施的增加，影響循環(huán)水管等地下設(shè)施的布置;

采用三相變壓器，避免了單相變壓器的上述問題，主廠房A列前布置清晰、簡單，設(shè)備安裝簡便，節(jié)省占地面積，減少土建費用，很明顯在布置上三相變壓器優(yōu)于單相變壓器。

2.4 ?技術(shù)比較結(jié)論

對表2.5在技術(shù)上三相一體變壓器其他類型變壓器。但由于本工程屬于西北地區(qū)、內(nèi)陸地區(qū)，三相一體變壓器在運輸上難度超大，幾乎已經(jīng)無法運輸過來，而三相一體現(xiàn)場組裝式變壓器解決了運輸問題，有較好的保留了三相一體變壓器的技術(shù)優(yōu)點，因此三相一體現(xiàn)場組裝式變壓器較適合本工程使用。

3 ?經(jīng)濟(jì)比較

主變壓器采用三相一體變壓器、三相一體現(xiàn)場組裝式變壓器和單相變壓器進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，內(nèi)容包括變壓器和封閉母線的設(shè)備價格和建安費。

3.1 ?變壓器設(shè)備費

3.1.1 ?設(shè)備費

根據(jù)表3.1.1的價格，本期工程6臺單相主變壓器和2臺三相主變壓器的設(shè)備費為：

3.2 ?封閉母線設(shè)備費

根據(jù)表3.2，本工程采用三相一體變壓器時封閉母線的設(shè)備費和安裝費較單相變壓器可節(jié)省2×（279+7.68-210-4.2）=144.96萬元。

3.3 經(jīng)濟(jì)比較結(jié)論

綜上所述，三相一體變壓器和三相一體現(xiàn)場組裝式變壓器比3個單相變壓器造價低，明顯的減少初投費用。

4 ?運行維護(hù)

4.1 ?單相變壓器的維護(hù)

在運行維護(hù)方面，單相變壓器組存在以下問題：

變壓器的數(shù)量較三相一體變壓器和三相一體現(xiàn)場組裝式變壓器多，增加了變壓器、封閉母線和消防設(shè)施的運行維護(hù)工作量;

由于變壓器的數(shù)量較多，造成布置擁擠，設(shè)備的運行維護(hù)不方便;

4.2 ?三相一體變壓器和三相一體現(xiàn)場組裝式變壓器的維護(hù)

在運行維護(hù)方面，三相變壓器的優(yōu)點是變壓器數(shù)量少，運行維護(hù)簡單，工作量小。

本工程若采用三相一體現(xiàn)場組裝式變壓器，可保留組裝廠房或組裝廠房地基基礎(chǔ)。若變壓器出現(xiàn)嚴(yán)重故障無法使用，可以在本工程現(xiàn)場先檢測變壓器故障原因及檢測損壞部件，如不能修復(fù)，再在廠家進(jìn)行生產(chǎn)故障或損壞部件，將變壓器移至現(xiàn)場組裝廠房，進(jìn)行解體維修或更換，合格后組裝進(jìn)行試驗確認(rèn)，最后歸位。避免了像單相變壓器和三相一體變壓器一樣需運回廠家檢修，與單相變壓器相比較，降低了運輸難度，節(jié)省了運輸時間和運輸成本。

4.3 ?結(jié) ?論

綜上所述，無論采用單相變壓器、三相一體現(xiàn)場組裝式變壓器還是三相一體變壓器，在運行維護(hù)方面均存在一定的問題，采用三相一體變壓器具有很大的難度。根據(jù)上述分析，在運行維護(hù)方面，三相一體現(xiàn)場組裝式變壓器較單相變壓器和三相一體變壓器具有明顯優(yōu)勢。

5 ?運 ?輸

1000MW級機(jī)組主變壓器的外形和重量較大，在變壓器選型時，不僅要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，還應(yīng)考慮運輸條件和費用，運輸問題是制約大型變壓器選型的重要因素。

三相一體現(xiàn)場組裝式變壓器能從根本上解決變壓器的運輸問題，降低運輸成本。

6 ?結(jié) ?論

綜上所述，本工程主變壓器采用三相一體現(xiàn)場組裝式變壓器是最優(yōu)選擇。

參考文獻(xiàn)：

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基金項目

寧夏回族自治區(qū)重點研發(fā)計劃一般科技項目（三相一體現(xiàn)場組裝式變壓器的新技術(shù)的應(yīng)用，2018BDE63025）

作者簡介：

秦鑫（1986-），男大學(xué)本科，中級工程師，所學(xué)專業(yè)電氣工程及其自動化，國電浙能寧東發(fā)電有限公司電氣專責(zé)，主要從事火力發(fā)電廠電氣檢修管理。

（作者單位：國電浙能寧東發(fā)電有限公司）